FR :

L’estimation locale des pluies extrêmes et de leur période de retour est souvent peu précise du fait de données peu nombreuses. Le regroupement de données d’une même région permet souvent d’améliorer la précision de cette estimation. Cet article propose une approche régionale pour l’estimation des pluies journalières de fréquence rare, pour le bassin hydrographique du Cheliff (nord-ouest de l´Algérie). La première étape consiste à définir et à valider les régions homogènes de la zone d’étude. Le test d'homogénéité est basé sur la statistique H, qui compare les rapports des L-moments calculés localement à chaque station à leur moyenne sur la région considérée. La deuxième étape consiste à identifier la distribution régionale et à estimer ses paramètres par analyse du diagramme des L-moments et/ou calcul de la statistique Z^dist, qui compare les rapports des L-moments régionaux à ceux de la distribution candidate. La loi GEV (« General Extreme Value »), qui a été utilisée dans plusieurs études antérieures de régionalisation des précipitations extrêmes, a été identifiée comme distribution régionale adéquate. Les paramètres de la GEV ont été calculés à l’aide de la définition des L-C_V, L-C_S et L-C_K régionaux. La troisième étape consiste à déterminer localement les quantiles de pluie associés aux différentes périodes de retour, par multiplication du L-coefficient de variation régionale L-C_V par la moyenne des précipitations journalières maximales annuelles observées au site considéré. Les pluies calculées par cette méthode, qui peut être appliquée à toute station de la zone étudiée, peuvent être significativement différentes de celles calculées par ajustement local. Les valeurs de l’erreur quadratique moyenne entre les quantiles calculés par approche régionale ou locale sont égales à 10 % pour la pluie journalière maximale annuelle décennale, et à 35 % pour la pluie journalière maximale annuelle centennale. Cette erreur diminue quand la longueur de la série locale augmente, ce qui suggère que l’approche régionale consolide effectivement l’estimation des quantiles de pluie.

EN :

Local extreme rainfall estimates are often inaccurate because of the short duration of the observed series. Regional aggregation of data can greatly improve these estimates. This article shows a regional approach for the estimation of daily rainfall frequency rare, in the Cheliff basin (northwestern Algeria). The first step consists of defining and validating the homogeneous regions of the study area. The homogeneity test is based on the H-statistic, which compares the ratios of L-moments calculated locally at each station to their average over the region. The second step is to identify the regional distribution and estimate its parameters by analyzing the diagram of the L-moments and/or calculation of the Z-statistic which compares the ratios of regional L-moments with those of the candidate distribution. GEV ("General Extreme Value"), which has been used in several studies of regionalization of extreme rainfall, has been identified as a suitable regional distribution. The parameters of the GEV were calculated using the definition of regional L-C_V, L-C_S and L-C_K. The third step is to determine locally the quantiles of rain associated with different return periods by multiplying the regional L-coefficient of variation L-C_V by the mean annual maximum daily rainfall observed at the considered site. Rainfalls calculated by this method, which can be applied to any station in the study area, are significantly higher than those calculated by local fit. The values of the mean square error (REQM) between quantiles derived from regional or local methods are 10% for the decennial annual maximum daily rainfall, and 35% for the centennial annual maximum daily rainfall. This error decreases when the length of the local series increases, suggesting that the regional method leads indeed to more reliable assessments of the rain quantiles.

FR :

La qualité des statistiques des précipitations, notamment les courbes Intensité-Durée-Fréquence, dépend étroitement de la fiabilité des données disponibles. Or, il a été montré que la plupart des séries temporelles provenant de pluviomètres à augets basculants ont une fréquence effective de mesure inférieure à celle assumée. Cette question est particulièrement importante pour l'hydrologie urbaine qui doit prendre en compte les fluctuations hautes fréquences des précipitations. Des études préliminaires ont montré que le nombre d'inondations estimé à l’aide de données à basse fréquence temporelle était plus faible que celui obtenu à l’aide des données à haute fréquence temporelle. Le déficit en données à haute fréquence peut conduire à d’apparentes ruptures des lois d’échelle, ce qui complique inutilement et notoirement la modélisation des précipitations. Il est donc indispensable de quantifier la qualité des données avant de les utiliser. Nous présentons une procédure SERQUAL qui permet de répondre à cette question et nous utilisons cette procédure SERQUAL pour sélectionner les sous-séries ayant les qualités requises pour des analyses à haute résolution. L’approche multifractale est alors appliquée sur les données sélectionnées pour caractériser la structure temporelle et le comportement extrême de la pluie. Cet article présente ainsi une estimation fiable des paramètres multifractaux de la pluie à haute résolution de cinq minutes pour les départements français de l’Isère (38), des Yvelines (78), du Var (83) et du Val-de-Marne (94). Ces paramètres peuvent être utilisés pour caler ou valider des modèles statistiques ou stochastiques. D’autre part, l’évolution des caractéristiques multifractales peut être aussi utilisée pour évaluer des conséquences hydrologiques du changement climatique. Les résultats obtenus montrent que l’influence du changement climatique n’est pas perceptible sur les précipitations pour les périodes étudiées en région Ile-de-France.

EN :

The quality of rainfall statistics, especially the Intensity-Duration-Frequency curves, closely depends on the reliability of available data. However, it has been shown that most of the time series obtained with tipping bucket rain gauges have a lower measuring frequency than is normally assumed. This question is particularly important for urban hydrology, where it is important to take into account high frequency fluctuations of rainfall. Preliminary studies showed that the estimated number of floods was lower when low time resolution data were used, compared to number of floods obtained with the help of higher time resolution data. The deficit of high frequency data can lead to apparent breaks in the scaling laws, which unnecessarily and notoriously complicate rainfall modelling. It is therefore essential to quantify the quality of data before using them. We present a SERQUAL procedure that enables us to answer this question and we use this procedure to select sub-series having the qualities required for high-resolution analysis. A multifractal approach is then applied to the selected data to characterize the temporal structure and the extreme behaviour of rainfall. In the present paper we present a reliable estimate of the multifractal parameters of the five-minute high resolution rainfall data for the four departments in France. These parameters can be used to calibrate or validate statistical and stochastic models. On the other hand, the evolution of the multifractal characteristics can also be used to evaluate the hydrological consequences of climate change. The obtained results show that the influence of climate change on precipitation is not perceptible for the studied periods in Ile-de-France.

EN :

Epilithon is a complex community of autotrophic and heterotrophic organisms that includes inert, organic and inorganic material and is attached to the surface of submersed rocks. Water samples collected in the Grand River (southwestern Ontario) in April 2011 showed that ammonium concentrations decreased downstream, whereas nitrate varied, largely dependent on weather conditions (concentrations of both chemical species were higher during winter). Epilithon δ¹⁵N-TN downstream from the Kitchener wastewater treatment plant oscillated between 0.4 to 23.2‰, and δ¹³C-TC around -27‰. The wastewater treatment plant effluent consisted of δ¹⁵N-NO₃^- between 12 and 16‰, with a decreasing trend as it traveled downstream; δ¹⁵N-NH₄⁺ became enriched downstream (as high as 31‰). Average values for δ¹³C-DIC were -10.1‰ and δ¹³C-DOC -26.8‰. It is proposed that the nitrogen and carbon isotope composition of epilithon could be used as a short- or medium-term environmental archive, as it reflects in-stream processes, such as ammonia oxidation, in a river impacted by treated wastewater. The interpretation provided here was limited due to the ample range of events and potential sources, specifically when the nitrogen isotopic composition of nitrate and ammonium was similar. Epilithon is easily collected, processed and analysed and proved to be valuable tool to describe changes in river and stream geochemistry.

FR :

L’épilithon est une communauté complexe d'organismes autotrophes et hétérotrophes, qui vit conjointement avec des matériaux organiques et inorganiques attachés à la surface de rochers submergés. Des échantillons d’eau collectés dans la rivière Grand (sud de l’Ontario) en avril 2011 ont montré une diminution des concentrations d'ammonium vers l’aval, alors que les concentrations de nitrate variaient, principalement en fonction des conditions météorologiques (les concentrations des deux espèces chimiques furent plus élevées pendant l'hiver). La composition isotopique de l’épilithon en aval de l’usine de traitement des eaux usées a varié entre 0,4 et 23,2 ‰ pour l’azote ((d¹⁵N-TN) alors que pour le carbone (d¹³C-TC) la valeur était autour de -27 ‰. L'effluent de l'usine de traitement des eaux usées montrait des valeurs de δ¹⁵N-NO₃^- entre 12 et 16 ‰, avec une tendance à la baisse vers l'aval; les valeurs pour δ¹⁵N-NH₄⁺ avait une tendance à augmenter vers l’aval (aussi élevé que 31 ‰). Les valeurs moyennes de δ¹³C pour le carbone inorganique étaient de 10,1 ‰ et celles pour le carbone organique (δ¹³C-DOC) étaient de -26,8 ‰. On propose que la composition isotopique de l’épilithon puisse être utilisée comme archive de l'environnement à court ou à moyen terme, étant donné que l’épilithon reflète les processus ayant lieu en amont, comme l’oxydation de l'ammoniac, dans une rivière touchée par le rejet d’eaux usées. Donc, δ¹⁵N-TN et δ¹³C-TC pourraient être utilisés comme un indicateur environnemental à court terme pour les rivières touchées par l’activité humaine, comme constaté dans la rivière Grand. L’interprétation des données actuelles était limitée en raison de la grande gamme de sources potentielles, en particulier lorsque les compositions isotopiques de l’azote étaient similaires pour le nitrate et l’ammonium. L'épilithon est facile à recueillir, à traiter et à analyser et il s'est révélé un outil précieux pour décrire les changements géochimiques se produisant dans la rivière.

EN :

Diatom analyses of sediments from a high elevation lake situated in an Engelmann Spruce - Subalpine Fir (ESSF) forest of south-central British Columbia, Canada, reveal long-term climate and water chemistry change. During the transition from the late-glacial / Pleistocene to the xerothermic early Holocene, small, benthic Fragilaria diatoms species that grew under low light conditions in Sicamous Creek Lake gave way to planktonic Cyclotella species that require open-water conditions. Warm temperatures in the mesothermic Holocene are indicated by smaller Cyclotella species and large, benthic pennate diatoms. Diatom communities reflected Neoglacial cooling in the late Holocene, with abundant Nitzschia fonticola and Achnanthes minutissima. Small, benthic Fragilaria regained abundance, suggesting cooling and conditions similar to the late-glacial interval. Diatom community composition responded to the deposition of the Mt. Mazama and Mt. St. Helens tephras, though the Mazama eruption caused greater change in relative abundance of various taxa within the assemblage. Correspondence analysis shows distinct communities have occurred since the initiation of sedimentation, likely due to climate controlled landscape and vegetation changes; diatom-inferred pH values using various models and training sets show limited acidification change occurred through the lake’s history.

FR :

Les analyses de diatomées fossiles préservées dans les sédiments du lac Sicamous Creek en haute altitude, situé dans la partie centrale-sud de la Colombie-Britannique, Canada, révèlent des changements du climat et de la chimie de l'eau dans une forêt composée principalement d’épinette d’Engelmann et de sapin subalpin. Au passage du Tardiglaciaire  / Pléistocène à l’Holocène supérieur xérothermique, les petites espèces benthiques du genre Fragilaria qui dominaient dans le lac Sicamous Creek sous des conditions de faible lumière ont été remplacées par des espèces planctoniques du genre Cyclotella qui sont favorisées par des conditions d'eau ouverte. Les températures élevées durant l’Holocène mésothermique sont caractérisées par des espèces de Cyclotella de petite taille et par des diatomées pennées benthiques de grande dimension. Le refroidissement dû à la néoglaciation durant l’Holocène inférieur est reflété par l’abondance de Nitzschia fonticola et Achnanthes minutissima dans les communautés de diatomées. Les petites diatomées benthiques du genre Fragilaria regagnaient en abondance, suggérant des conditions froides semblables à celles observées durant le Tardiglaciaire. La composition de la communauté des diatomées a changé en réponse aux retombées aériennes de téphra en provenance des monts Mazama et St. Helens, bien que l'éruption du mont Mazama ait provoqué un plus grand changement dans l’assemblage. L'analyse de correspondances démontre l’apparition des communautés distinctes depuis le début de la sédimentation probablement en raison des changements du paysage et de la végétation qui étaient contrôlés par le climat. Des valeurs de pH déduites des diatomées, utilisées dans différents modèles statistiques et avec diverses séries de calibration, indiquent une acidification limitée au cours de l'histoire du lac.

FR :

La possibilité d’éliminer la turbidité et les coliformes, en utilisant un système de filtration lente sur sable à plusieurs étapes, a été étudiée à l’échelle du laboratoire. Le but de l’étude était de montrer que cette technologie constitue une solution de traitement efficace de l’eau en milieu rural et dans de petites agglomérations des pays en voie de développement. Dans cette étude, un système a été monté et testé. Ce système était constitué de deux filtres lents à sable en série, lesquels sont précédés de deux filtres à granulométrie grossière à flux ascendant. L’efficacité de cette technologie a été évaluée par la mesure de la turbidité et le dénombrement des coliformes totaux et thermotolérants. Les résultats obtenus ont montré : (i) d’excellents abattements de la turbidité malgré le niveau élevé de celle de l’eau brute (de 20 unités de turbidité néphélométrique (NTU) à plus de 100 NTU); (ii) une bonne élimination des coliformes, en fonction de la maturité biologique des filtres utilisés; (iii) de plus, il a été constaté que la turbidité de l’effluent à la sortie du second filtre lent à sable était largement en dessous de la norme de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) concernant l’eau potable.

Globalement, chaque étape individuelle du système de filtration à plusieurs étapes joue un rôle important dans le processus global de réduction de la turbidité, ainsi que du nombre de coliformes. Il a été remarqué que le filtre à granulométrie grossière, en plus de son rôle protecteur de filtre lent à sable contre les matières en suspension, constitue aussi une barrière importante de traitement dans la diminution du nombre de coliformes. L’addition d’un second filtre lent à sable en série a apporté une efficacité supplémentaire au processus de traitement, en ramenant la turbidité d’effluent proche de 1  NTU et en permettant d’obtenir des abattements additionnels de coliformes.

EN :

The ability to remove turbidity and coliforms, using a multistage filtration system, was studied in the laboratory. The aim of the study was to show that this technology constitutes an effective solution for water treatment in rural regions and small communities in developing countries. In this study, a system was assembled and tested. The system comprised two slow sand filters in series, which were preceded by two coarse upflow filters. The effectiveness of this technology was evaluated by measuring the turbidity and the number of total and thermotolerant coliforms. The results showed excellent removals of turbidity despite the high level of turbidity in the raw water (from 20 nephelometric turbidity units (NTU) to more than 100 NTU). The turbidity of the effluent from the final slow filtration system was well below the World Health Organization (WHO) standard for drinking water. There was a good removal of the total and thermotolerant coliforms, which was a function of the biological maturity of the filters used.

Each individual stage of the multistage system was an important treatment barrier in the overall process of turbidity and coliform removal. The coarse filter was not only important for protecting the slow sand filter from solids loading and thus increasing its run length, but was also a significant contributor to coliform removal. The second slow sand filter in series provided additional capacity to the process by reducing the effluent turbidity to close to 1 NTU and it also provided additional removal of coliforms under challenging operations.

FR :

L’objectif de la présente étude est d’observer l’efficacité de la coagulation-floculation par le sulfate d’aluminium sur l’élimination des composés organiques à fonctions phénoliques (phénol et pyrogallol). L’intérêt s’est porté plus particulièrement sur l’incidence de sels minéraux constitutifs de la dureté « calcium et magnésium » et souvent présents dans la matrice minérale des eaux algériennes.

Des essais de Jar-Test ont été réalisés sur les deux composés phénoliques dissous dans l’eau distillée seule, puis enrichie en sels minéraux. Ces essais ont été réalisés sur des solutions synthétiques d’eau distillée enrichies par les ions de calcium et de magnésium introduits sous différentes formes (CaCl₂•2H₂O; CaSO₄•2H₂O; CaCO₃; MgCl₂•6H₂O; MgSO₄•7H₂O) et, enfin, avec les eaux souterraines de la région. Différents paramètres réactionnels ont été variés (ex. : l’effet du pH et l’influence de la teneur en sels) et cette approche a permis une meilleure compréhension des mécanismes d’interactions composés phénoliques / sels calciques et magnésiens.

Les résultats obtenus indiquent que l’efficacité du procédé dépend du nombre et de la position des groupements phénoliques sur les molécules. Les principaux mécanismes seraient soit une adsorption physique, soit un échange de ligand ou une complexation à la surface des flocs d’hydroxydes d’aluminium. L’ajout de sels minéraux semble améliorer les rendements d’élimination de composés phénoliques testés et avoir un effet sur la gamme optimale de pH de coagulation. Une application de ce procédé à des eaux minéralisées (eaux de forage) de la région de Biskra, située au sud-est de l’Algérie, a abouti à une amélioration des rendements comparés à ceux dans de l'eau distillée.

EN :

The objective of this study was to observe the effectiveness of coagulation-flocculation by aluminum sulfate on the removal of organic compounds with phenolic functional groups (phenol and pyrogallol). The work focused on the impact of the inorganic components of water hardness, calcium and magnesium, which are often present in the inorganic matrix of Algerian waters. Jar-test trials were conducted on the two phenolic compounds dissolved in distilled water only and then in water enriched with mineral salts. The tests were performed on synthetic solutions of distilled water enriched with calcium and magnesium ions, introduced in various forms (CaCl₂•2H₂O; CaSO₄•2H₂O; CaCO₃; MgCl₂•6H₂O; MgSO₄•7H₂O). Several reaction parameters were varied, notably the pH and the salt content, and this approach yielded a better understanding of the mechanisms of interaction between phenolic compounds and calcium/magnesium salts.

The obtained results indicate that the process efficiency depends on the number and position of phenolic groups on the organic molecules. The main mechanisms could be a physical adsorption, a ligand-exchange reaction or surface complexation on the aluminum hydroxide floc. The addition of inorganic salts appears to improve removal efficiencies for the tested phenolic compounds and affects the optimal pH range for coagulation. The application of this method to mineralized waters (well water), collected in the region of Biskra located in the southeastern Algeria, resulted in improvement of yields, compared to those obtained in distilled water.