Facteurs conditionnant la prsence dindicateurs de qualit microbiologique en rseau de distribution deau potable 24/02/07cole Suprieure dAmnagement du Territoire CRADGRPULFacult d'amnagement, d'architecture et des arts visuels (FAAAV)Centre de Recherche en Amnagement et Dveloppement (CRAD)Prsent par :Alex FRANCISQUE

Directeur de recherche : Dr. Manuel J. RODRIGUEZCo-directeur :Dr. Rehan SADIQ

PlanContexte gnralContexte particulierObjectifsMthodologieRsultats et discussionsConclusion

1. ContexteProjet de doctorat

Objectif gnral Dvelopper une mthodologie permettant doptimiser le suivi de la qualit de leau potable en RD

1. ContexteProjet de doctoratObjectifs spcifiques

Proposer une approche multi-objectif pour loptimisation du suivi de la qualit de leau en RD;

Intgrer les variations spatio-temporelles et saisonnires de la qualit de leau dans loptimisation du suivi;

Appliquer des mthodes puissantes pour loptimisation du suivi de la qualit de leau en RD;

Comparer plusieurs mthodes doptimisation appliques au suivi de la qualit de leau en RD

2. Contexte particulier2.1 Surveillance de la qualit de leau potableSuivi routinier de leau distribue: prvention de problmes de sant

Indicateurs physico-chimiques et microbiologiques, bactries trs rpandues: bonnes sentinelles, les BHAAPr-indication de dtrioration de qualit de leau (Sartory, 2004)

2. Contexte particulier 2.2 Caractristiques des BHAA

Ncessitent des nutriments organiques pour leur croissance;

Peuvent se multiplier, entre autres, dans leau en RD (Edberg, 1997);

Comptes: 10 000ufc/ml et plus en RD (Allen et al., 2002);Sant Canada, USEPA: 500 ufc/ml,Autres pays et auteurs: 100 ufc/ml

2. Contexte particulier2.3 Prsence en RD :Inefficacit probable du processus de traitement (Allen et al., 2002, Leclerc, 2003, Sartory, 2004);

Contamination probable du RD (Sartory, 2004);

Variabilit: peut indiquer intrusion non spcifique en RD, . donc:

2. Contexte particulier2.4 Mesure rgulire des BHAA en RDvaluation:tendances long terme de la qualit microbiologique gnrale de leau en RD (Sartory, 2004);

changements dans leau traite (pendant distribution et stockage);

propret du RD ( Allen et al., 2002);

mesure de la recroissance bactrienne ( Allen et al., 2002),

Cote de largent et du tempsImportant : mieux comprendre leur prsence et leur variabilit en RD, et aussi les prdire.

3. Objectifs3.1 Gnraltudier la distribution spatio-temporelle des BHAA en RD

3.2 SpcifiquesIdentifier les facteurs expliquant la distribution spatio-temporelle des BHAA en RD

dvelopper des modles permettant de prdire leur occurrence

Identifier des points du RD requrant une attention particulire pour le suivi de la qualit microbiologique de leau

4. Mthodologie4.1Cas ltude: Ville de Qubec

Diversessources deau;

9 rseaux de distribution;

Divers traitements;

4. Mthodologie4.1Cas ltude: Ville de QubecPrincipal rseau

Riv. St-Charles2400 000

53 Mm3 /an

50 points suivi

Donnes 2003 2005

4 000 observations

4. Mthodologie4.1 Cas ltude: Ville de QubecBHAA (UFC/ml) 35C

Chlore libre rsiduel (mg/l): 0.3 3 mg/lTemprature (C)

pH : 6.5 8.5

Turbidit (UTN): max 1utn

Absorbance (cm-1) 254 nm

Etc.

Frquence: jour; 2x/semaine.; semaine

4. Mthodologie4.2 Mise en forme des donnesDonnes brutes non utilises systmatiquement;

Plusieurs oprations pour construire BD utilisablepas de BHAA Chlore libre rsiduel:limination de la ligne,

autres donnes manquantes: ajustementstemprature: moyenne du mois

pH: mode mensuel

turbidit: mode mensuel

absorbance: mode

moyennes/percentiles/codage:% seuils, saisons/classes/

4. Mthodologie4.3 Analyse descriptive Distribution des BHAA en fonction de diffrents paramtres

4.4 Mthodes de rgressionMthode 1:Rgressions logistiques

Mthode 2:Rgression ngative binomiale

4. Mthodologie4.4 Mthodes de rgression

Mthode 1: Rgressions logistiques

Y = 1 (prsence BHAA) ou 0 (absence BHAA)

P(X) = p (Y = 1X)

Cote de X = p(X)/1-p(X) qui varie sur R+

Logit p(X)= log[p(X)/1-p(X)]= 0+X sur R

p(X) = 1/[1+e(-0-X)]

1Prob. (Y =1/X) = 1 + e-o. e-1X1.e-2X2..e-nXn

4. Mthodologie4.4 Mthodes de rgression

Mthode 2: Rgression Ngative Binomiale Soit i : nombre moyen de BHAA distribu alatoirement (Cameron and Trivedi, 1998)Yi i ~ Poisson (i)~ Poisson (iei) ei ~ Gamma ( >0, >0) avec E[ei] = 1 et Var[ei] = 1/ = Finalement: m(Yii,) =

5. Rsultats et discussions5.1Analyse descriptiveDistribution des BHAA selon le chlore libre rsiduel Distribution des BHAA selon le type de rseau n = 848moy. = 17n = 665moy. = 4n = 192moy. = 16n = 790moy. =14n = 921moy. = 43n = 1478moy. = 4n = 1068moy. = 4n = 128moy. =5

5. Rsultats et discussions5.1Analyse descriptiveDistribution des BHAA selon la temprature Distribution des BHAA selon les saisons n = 762moy. = 3n = 968moy. = 7n = 908moy. = 12n = 957moy. =31n = 858moy. = 2n = 1103moy. = 6n = 1126moy. = 20n = 508moy. =39

5. Rsultats et discussions5.1Analyse descriptiveDistribution des BHAA selon labsorbance Distribution des BHAA selon la turbiditn = 762moy. = 3n = 968moy. = 7n = 908moy. = 12n = 957moy. =31n = 402moy. = 3n = 2534moy. = 10n = 626moy. = 34n = 33moy. =52n = 1579moy. = 13n = 1449moy. = 12n = 473moy. = 16n = 94moy. =39

5. Rsultats et discussions5.1Analyse descriptive

5. Rsultats et discussions5.1 Analyse descriptive

5. Rsultats et discussions5.1 Analyse descriptiveQC2QC1QC3QC4T 2005HIVER 2005

5. Rsultats et discussions5.1 Analyse descriptiveQC119

5. Rsultats et discussions5.2Mthodes de rgression Mthode 1:Rgressions logistiquesCaractristiques du modle

5. Rsultats et discussions5.2Mthodes de rgression Mthode 1:Rgressions logistiques

5. Rsultats et discussions5.2Mthodes de rgression Mthode 2:Rgression ngative binomialeCaractristiques du modle

5. Rsultats et discussions5.2Mthodes de rgressionMthode 2:Rgression ngative binomialei = e-2,530.e-2,040Cchlore.e0,106temprature.e-1,018typederseau.e7,980absorbance.e0,380pH

5. Rsultats et discussions5.2Mthodes de rgressionMthode 2: Rgression ngative binomialeAdquation du modle

5. Rsultats et discussions5.3valuation des modles

5. Rsultats et discussions5.3Analyses de sensibilitCas du modle logistique (mthode 1)Point QC102Extrmit du RDchantillon du 13/08/2003 (t)Absorbance: 0,21 cm-1Temprature; 200CChlore rsiduel libre: 0,2mg/lPrsence possible de BHAA (car prob. >0,5)Concentration Chlore pour que BHAA = 0?

5. Rsultats et discussions5.3Analyses de sensibilitCas du modle logistique (mthode 1)Point QC102Concentration Chlore et absorbance pour que BHAA = 0?

6. Conclusion6.1 LimitesDonnes trs irrgulires: risque de perte de prcision d la mise en forme;Manque dinformation sur les caractristiques du RD; Problmes possibles dautocorrlations;Temps de sjour de leau ne sont pas connues

6.2 Perspectivestablir une relation entre les modles et les donnes historiques pour amliorer la prdiction;Campagnes dchantillonnage (validation modles);Campagne pour valuer temps de sjour de leau en RD;Intgrer des paramtres de temps et despace dans le modle;

6. Conclusion6.3 ConclusionUtilisation de donnes historiques entreposes:meilleure connaissance du RD;meilleure anticipation;rponse plus approprie;pour aider les gestionnaires mieux assoir leur dcision;Meilleure comprhension des BHAA en RD;Meilleure comprhension des liens entre divers paramtres;Trs bon intrant pour le travail global doptimisation du suivi de la qualit de leau potable en RD,

5. Rsultats et discussionsAnalyse Logitloglinaire

5. Rsultats et discussionsRgression Ngative BinomialeAdquation du modleValeurs grouper et aller plus de 100 hpc

Graph1

32213254.1320772704

558310.7983364032

204161.3876401258

126106.9885078883

7878.7612306479

6461.5131226245

4449.9187853367

2341.6193106481

1935.4068811166

2030.5984062092

1926.7783913138

1223.6796277971

1121.1225243719

818.9819777391

517.1682165217

1815.6151919097

714.2732596585

413.1044103094

612.0790694908

611.173896983

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Feuil1

MODEL 1_WITHOUT RDTYPETRES BONMODLE 2_WITHOUT RDTYPE: PAS TRS BONMODLE 3_WITHOUT RDTYPE: PAS TRS BONMODEL 1_RDTYPEMODEL 2_RDTYPEMODEL 1_SANS_QCRTTRS BONMODEL 1_TYPERD_SANS_QCRTPAS MAL

Observed valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeuxObserved valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeuxObserved valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeuxObserved valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeuxObserved valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeuxObserved valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeuxObserved valuesEstimated valuesObserved FrequenceEstimated FrequencePearson ChiDeux

03221328572.1274.751.2503221428972.1290.73266.0903221419372.1288.80225.3903221331672.1275.692.7103221328572.1275.061.2303221322672.1274.900.0103221325472.1275.410.34

155831712.497.22182.26155822612.494.78487.65155825212.495.34370.09155831612.497.21185.45155831512.497.20186.82155831112.497.22196.35155831112.497.20196.62

22041664.573.798.482204794.571.66199.432204954.572.01124.8122041644.573.7310.0122041644.573.769.5122041634.573.7810.5222041614.573.7411.25

31261112.822.531.973126402.820.84189.343126502.821.06115.0931261082.822.473.0031261092.822.502.5031261082.822.522.8431261072.822.483.38

478821.751.870.23478241.750.50124.45478311.750.6671.01478791.751.810.02478811.751.850.10478801.751.860.06478791.751.830.01

564651.431.470.01564161.430.33147.38564211.430.4586.36564621.431.410.09564631.431.450.01564631.431.460.02564621.431.430.10

644530.991.201.46644110.990.2495.41644150.990.3352.85644500.991.140.68644520.991.181.12644510.991.191.02644500.991.160.70

723440.521.0110.1572380.520.1825.35723120.520.2510.77723410.520.948.15723430.520.999.40723430.521.009.19723420.520.968.33

819380.430.869.2981970.430.1424.0181990.430.2010.29819350.430.807.36819370.430.848.61819370.430.858.43819350.430.827.60

920330.450.744.9492050.450.1142.5392070.450.1621.06920300.450.693.45920320.450.734.44920320.450.744.30920310.450.713.67

1019290.430.653.29101940.430.0952.18101960.430.1326.891019260.430.602.061019280.430.642.891019280.430.652.781019270.430.622.26

1112250.270.587.12111230.270.0720.98111250.270.119.151112230.270.535.451112250.270.576.621112250.270.576.481112240.270.555.76

1211230.250.526.10121130.250.0622.53121140.250.0910.111211210.250.474.551211220.250.515.641211220.250.515.521211210.250.494.85

138210.180.477.6513820.180.0512.4213840.180.084.86138190.180.426.02138200.180.467.19138200.180.467.07138190.180.446.35

145190.110.429.9614520.110.043.9414530.110.070.96145170.110.388.27145180.110.419.51145180.110.429.38145170.110.408.62

1518170.400.390.06151820.400.04143.12151830.400.0681.511518150.400.350.501518170.400.380.131518160.400.380.161518160.400.360.36

167160.160.354.7116720.160.0318.3616720.160.058.22167140.160.323.44167150.160.354.38167150.160.354.29167140.160.333.71

174140.090.337.4417410.090.034.8417420.090.051.48174130.090.296.03174140.090.327.09174140.090.326.99174130.090.306.33

186130.130.303.9518610.130.0318.3918620.130.048.39186120.130.272.84186130.130.293.67186130.130.303.60186120.130.283.06

196120.130.283.2119610.130.0221.9219620.130.0410.37196110.130.252.20196120.130.272.96196120.130.282.89196110.130.262.40

2013110.290.260.22201310.290.02147.59201320.290.0383.452013100.290.230.822013110.290.250.322013110.290.260.352013100.290.240.67

44664395100.00100.00273.7444664728100.00100.002067.9444664722100.00100.001333.1044664381100.00100.00263.1144664376100.00100.00274.1244664306100.00100.00282.2744664315100.00100.00276.37

&L&P

Feuil1

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Feuil2

Observed Frequence

Estimated Frequence

HPC

FREQUENCE

Feuil3

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Feuil4

Observed Frequence

Estimated Frequence

HPC

FREQUENCE

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Observed Frequence

Estimated Frequence

HPC

FREQUENCE

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Observed Frequence

Estimated Frequence

HPC

FREQUENCE

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Observed Frequence

Estimated Frequence

HPC

FREQUENCE

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Observed Frequence

Estimated Frequence

HPC

FREQUENCE

Observed values

Estimated values

HPC

COUNT

Observed Frequence

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HPC

FREQUENCE