Modélisation automatisée de la qualité du ruissellement urbain basée sur la connaissance du domaine et la découverte d'équations
Automated modelling of urban runoff quality based on domain knowledge and equation discovery
- Authors
- Matej Radinja, Matej Radinja, Sašo Džeroski, Birgit De Bock, Nataša Atanasova
- Short abstract (FR)
- Les rejets non traités de ruissellement urbain constituent une menace pour les plans d'eau naturels. Les outils de modélisation et d'aide à la décision peuvent être d'une grande aide pour analyser l'état actuel des systèmes de drainage urbain et sélectionner les mesures d'atténuation les plus appropriées. Dans ce contexte, l'un des modèles hydrologiques-hydrauliques les plus largement utilisés pour les bassins versants urbains est le modèle open source SWMM (Modèle de gestion des eaux pluviales) de l'EPA. Cependant, SWMM ne fournit pas d'étalonnage des paramètres, de comparaison de (sous-)modèles alternatifs ou d'introduction de nouvelles connaissances. Pour surmonter ces inconvénients, la modélisation automatisée basée sur la découverte d'équations peut être utilisée pour a) trouver le modèle mathématique le plus approprié parmi plusieurs alternatives pour décrire chaque processus (environnemental) modélisé et b) calibrer les paramètres du modèle par rapport aux données mesurées. Dans cette recherche, le modèle pluie-débit existant sera étendu avec un modèle de qualité de l'eau, composé de trois équations alternatives pour modéliser l'accumulation et le lessivage des polluants, permettant la recherche et le choix de la structure de modèle la plus appropriée parmi les alternatives. L'approche proposée sera appliquée à deux sites de cas à Ljubljana, Slovénie et Wetteren, Flandre, Belgique. L'utilisation de deux sites de cas avec des caractéristiques différentes (par exemple, le climat, la taille, l'utilisation des terres) nous permettra d'évaluer la robustesse et la transférabilité de l'approche proposée.
- Short abstract (EN)
- Untreated spills of urban runoff pose a threat to natural water bodies. Modelling and decision support tools can be of great assistance in analysing the current state of urban drainage systems and selecting the most suitable mitigation measures. In this context, one of the most widely used hydrological-hydraulic models of urban catchments is the open-source EPA Stormwater Management Model. However, SWMM does not provide parameter calibration, comparison of alternative (sub)models or introduction of new knowledge. To overcome these drawbacks, automated modelling based on equation discovery can be used to a) find the most suitable mathematical model among multiple alternatives for describing every (environmental) process modelled and b) calibrate the model parameters against measured data. In this research, the existing rainfall-runoff model will be extended with a water quality model, consisting of three alternative equations for modelling pollutant build-up and wash-off, enabling the search for and choice of the most suitable model structure among the provided alternatives. The proposed approach will be applied to two case sites in Ljubljana, Slovenia and Wetteren, Flanders, Belgium. Using two case sites with different characteristics (e.g., climate, size, land use) will allow us to assess the robustness and transferability of the proposed approach.
- Keywords
- modélisation automatisée, connaissance du domaine, modèles basés sur les processus, ruissellement urbain, qualité de l'eau