Arthur GUILLOT LEGOFF

Chercheur LHSV

Thèse en cours : « Modélisation hydrodynamique et microbiologique des milieux aquatiques urbains pour la prévention des risques sanitaires de baignade en eau libre »

Co-direction : LEESU & LHSV

Depuis le début des années 2000, la pratique de la baignade en eau libre se développe dans de nombreuses régions métropolitaines.À Paris, l’organisation des Jeux olympiques en 2024 prévoit de pérenniser des baignades dans toute l'Île-de-France.Cependant, nager dans les eaux urbaines présente un risque sanitaire.Son ampleur, accrue lors des évènements pluvieux extrêmes, est encore mal connue.Afin de limiter ce risque pour les baigneurs, la réglementation européenne (directive sur les eaux de baignade 2006/7/CE) prévoit un contrôle basé sur des bactéries indicatrices fécales (BIF).Actuellement, la qualité de l’eau de baignade est surveillée quotidiennement durant la saison.Toutefois, le délai d’obtention des résultats des analyses réglementaires en laboratoire étant de l’ordre de 24 heures, il n’est pas possible de détecter à temps les contaminations qui devraient entraîner une fermeture de la baignade.

Pour s’affranchir de cette limite, l'échantillonnage peut être fait en amont de la zone de baignade, à une distance suffisante pour prendre en compte le temps de l’analyse en fonction de la vitesse d’écoulement de l’eau.Associée à la mise en œuvre d’un modèle hydrodynamique, la mesure effectuée en amont permet alors de calculer le transfert de la contamination et son niveau dans la zone de baignade.Un système d’alerte doit donc, pour fournir des informations sur la baignabilité, inclure deux volets : des mesures fiables et suffisamment fréquentes, mais également des outils de modélisation performants et rapides.

Des mesures en continu à fréquence élevée seront effectuées sur deux sites où sont envisagées des zones de baignades.Un existant, le bassin de la Villette à Paris et un nouveau sur la Marne où deux stations de mesures (température, conductivité, niveau d’eau) seront déployées entre Joinville-le-Pont et Champigny-sur-Marne.De plus, certaines campagnes de mesure spécifiques seront réalisées : des transects longitudinaux et transversaux pour des données physico-chimiques, des échantillonnages pour l’analyse de la concentration des BIF, ainsi que des profils de vitesses et de turbulences.

La mise en œuvre de modèles hydrodynamiques pour des sites de baignade en eau douce est encore rare.Or les échelles de temps et d’espace en milieu urbain, les caractéristiques des zones de baignade, artificialisées et de fonctionnement hydraulique complexe, requièrent une modélisation hydrodynamique 3D spécifique.Les modélisations seront réalisées avec le code TELEMAC-3D.Dans un premier temps, les BIF seront considérées comme des traceurs passifs, transportés par le mouvement de l’eau.Puis, le modèle sera enrichi avec les équations proposées dans AED2, une librairie de processus de qualité d’eau, pour décrire la dynamique des BIF.Enfin, l’application opérationnelle de ces modèles hydrauliques nécessite l’optimisation des schémas numériques pour des prédictions rapides et fiables.En particulier, les méthodes de réduction de modèles avec estimation de l’erreur ouvrent des perspectives innovantes pour leur intégration dans des systèmes d’alerte opérationnels.

Formation

Faculté de génie civil et de géodésique (Ljubljana, Slovénie)
Spécialité: Science de l’eau et ingénierie environnementale
Cycle d’ingénieur à l’Université de Technologie de Compiègne (Compiègne, France)
Spécialité: Génie urbain

Statistical modelling of combined sewer overflow
- Cartier Yoann
- Guillot-Le Goff Arthur
- Carmigniani Rémi
- Métivier David
- Einfalt Thomas
- Vinçon-Leite Brigitte
- Kennouche Paul
, 2025, pp.22 p. . Rivers are at the heart of human activity. They provide many ecosystem services: drinking water, agriculture, transport, hydropower, bathing, freshness, etc. They are also hotspots for biodiversity. However, the water quality of these rivers is deteriorated as a result of human activity. The current work focuses on fecal contamination, which is a discriminating criterion for bathing. In urban watersheds, fecal bacteria contamination comes from point sources related to the operation of the drainage network. During rainy weather, the combined sewer network, mixingboth wastewater and stormwater, can become saturated. As a consequence, part of the flow is discharged directly into the river via combined sewer overflows (CSOs). This is the case for the city of Paris. The possible CSO overflow can be modeled by a function linking its discharge toprecipitation. This relationship is currently poorly understood, with little related work, and even less for the Seine river.To build such linking function, we rely on a dataset that includes location and hourly discharged volume of the monitored CSOs in the Seine River within Paris. Urban watersheds have been delineated within the study site. Rainfall height over these watersheds have been obtained from eather radar. We broke down the data timeseries into events. An event begins with the cause, the rain, and ends with the consequence, the overflow. To link rainfall to CSOs a directional graph based on the drainage network map, was created. It represents the wastewater transport from one watershed to another. This highlights which rainfall variables to consider regarding the CSO location. Principal component analysis (PCA) is used to assess for rain characteristics selection. An unsupervised non-linear technique (Isomap) is then used to build linking function structure.The overflow volume in time can be modeled by a triangular shape. This shape is described by the overflow initial time, its total and maximum volume and the time of the maximum. We expect to retrieve these overflow variables by reducing the number of rainfall event characteristics to single indicators using sequentially PCA and Isomap.Modeling and forecasting source discharges would enable better management of bathing and water supply risks, and better evaluation of mitigation infrastructures. (10.5194/egusphere-egu25-11965)
DOI : 10.5194/egusphere-egu25-11965
Comment surveiller et prévoir la qualité microbiologique des sites de baignade dans les cours d'eau urbains ? Le site d'étude du bassin de la Villette (Paris)
- Guillot - Le Goff Arthur
- Angelotti de Ponte Rodrigues Natalia
- Carmigniani Rémi
- Vinçon-Leite Brigitte
TSM. Techniques Sciences Méthodes – Génie urbain, génie rural, Association générale des hygiénistes et techniciens municipaux [1986-2003] - Association scientifique et technique pour l'eau et l'environnement (ASTEE) [2004-....] , 2025 (TSM 12/2024), pp.219-228 . La baignade dans les cours d’eau urbains bénéficie d’un attrait grandissant. Afin de limiter les risques sanitaires pour les baigneurs, un système d’alerte permet d’anticiper des épisodes de contamination microbiologique et ainsi de mieux gérer l’éventuelle fermeture à la baignade. Cet article présente un système prédictif à court terme (48 heures) développé sur le site d’étude du bassin de La Villette à Paris, où une baignade publique est ouverte en été depuis 2017. Il s’appuie sur la mesure de variables physico-chimiques, hydrauliques et sur la mesure in situ de bactéries indicatrices fécales (BIF) en amont de l’espace de baignade. Le fonctionnement de ce système de suivi et d’alerte est illustré sur l’été 2021. Les données collectées du 1er juin au 31 août 2021 ont révélé un événement de forte contamination microbiologique, ayant entrainé une fermeture du site de baignade, après de fortes précipitations survenues à la mi-juillet. L'intégration de ces mesures à un modèle hydrodynamique, TELEMAC-3D, a permis de simuler le transport des bactéries et leur distribution spatiale. Les mesures, ainsi que la modélisation, ont aussi permis de montrer les effets de la stratification thermique sur la vitesse et la direction de l’écoulement, modifiant alors fortement le temps de transfert des BIF. Les résultats mettent en évidence la capacité de cette approche à anticiper les pics de contamination, fournissant ainsi des informations utiles pour décider de la fermeture et la réouverture des zones de baignade. (10.36904/tsm/202412219)
DOI : 10.36904/tsm/202412219
Open water swimming in urban areas E. coli distribution with TELEMAC-3D
- Angelotti Natalia
- Guillot - Le Goff Arthur
- Carmigniani Rémi Arthur
- Brigitte Vinçon-Leite
, 2022 .