De nombreuses études, menées depuis les années 70 en France et à l'étranger, ont démontré l'importance de la pollution des rejets urbains de temps de pluie et leur impact sur le milieu naturel. Elles ont abouti par ailleurs au constat d'une aggravation de la pollution des eaux pluviales dans le cas des réseaux unitaires par rapport aux réseaux séparatifs. Cette aggravation, qui ne peut s'expliquer uniquement par l'apport des eaux usées de temps sec, pourrait être due à la remise en suspension des dépôts constitués dans le réseau ou encore à une différence de qualité des eaux de ruissellement entre les zones périurbaines où se situent généralement les réseaux séparatifs et les centres villes drainés par des réseaux unitaires.
Mon travail de thèse a visé à mettre en place, au niveau d'un bassin versant urbain situé en centre ville et drainé par un réseau d'assainissement unitaire, un dispositif expérimental permettant le suivi de la qualité des eaux urbaines aux différents niveaux du cycle de l'eau dans la ville. Il a permis la caractérisation fine de la pollution des différents types d'eaux produites par le bassin versant (eaux usées de temps sec, eaux de ruissellement, eaux pluviales unitaires), l'évaluation de la contribution respective des trois sources de pollution (eaux usées, eaux de ruissellement et remise en suspension des dépôts en réseau) à la pollution des eaux pluviales en réseau unitaire et l'étude de l'évolution de la qualité des effluents au cours de leur transfert en réseau.
Le bassin versant expérimental du Marais, d'une surface de 42 ha, est situé sur les 3ème et 4ème arrondissements de Paris. Il se démarque par sa situation dans un centre ville dense, par son réseau de mesure très complet et par l'attention particulière qui a été portée à l'élaboration du dispositif expérimental. L'originalité du travail effectué réside en particulier dans l'étude des différents types d'eaux urbaines, en 21 points de mesures différents (11 toitures, 3 cours, 6 chaussées, 1 exutoire de réseau unitaire), avec des procédures expérimentales homogènes et élaborées avec soin. Dans le cadre de la campagne de mesure, une soixantaine d'événements pluvieux a été étudiée, en terme de MES, MVS, DCO et DBO5, sur tout ou partie des sites de mesure. Une vingtaine d'événement a été étudiée en terme de métaux et une douzaine en terme d'hydrocarbures. De plus, la répartition de la pollution au cours de l'événement pluvial et la distribution des particules par classes de vitesses de chute ont été étudiés pour une trentaine d'événement pluvieux, à l'exutoire et pour une partie de ces événements pour les eaux de ruissellement de chaussée.