Prédiction de la concentration de E. Coli à la plage de l’Île de Saint-Quentin
Ville de Trois-Rivières
Étés 2020 et 2021
La ville de Trois-Rivières est responsable de la plage de l’Île Saint-Quentin, une plage avec un fort achalandage qui est localisé à l’embouchure de la rivière Saint-Maurice et du fleuve Saint-Laurent. La ville est très proactive afin de permettre une utilisation sécuritaire de la plage pour les baigneurs. Cependant, comme la majorité des plages urbaines, cette plage est affectée par des contaminations ponctuelles lorsque la norme de qualité de l’eau de 200 UFC par 100 millilitres d’eau est dépassée.
DÉFIS
Avec les méthodes traditionnelles de mesure de la qualité de l’eau, il faut prélever un échantillon directement sur le rivage, puis l’apporter au laboratoire pour analyse. Ensuite, un temps d’incubation de plusieurs heures est nécessaire afin d’estimer le nombre de colonies d’ Ecoli dans l’échantillon et ainsi déterminer si l’eau est sécuritaire pour la baignade. Par conséquent, le délai important avant d’obtenir un résultat signifie que les plages sont parfois ouvertes alors qu’elles devraient être fermées et que la plage peut être fermée à titre préventif alors qu’elle ne présente aucun danger. De plus, puisque l’échantillonnage est une tâche hautement chronophage, il est réalisé de façon sporadique. Les gestionnaires doivent donc souvent baser leurs décisions concernant la fermeture de la plage sur des résultats qui datent de plusieurs jours.
Un autre défi important à la plage de l’Île Saint-Quentin est l’effet du fleuve Saint-Laurent qui apporte souvent de l’eau contaminée à la plage. Il est donc important de tenir compte de l’effet du fleuve afin de prédire adéquatement la qualité de l’eau à la plage.
SOLUTIONS
CANN Forecast a développé un modèle, InfoBaignade, pour la prédiction de la qualité de l’eau en temps réel à partir de diverses données ouvertes et de données fournies par la ville, telle que la conductivité qui permet de caractériser l’effet du fleuve Saint-Laurent sur la plage.
Quatre étapes
- La ville envoie des données historiques pour les échantillonnages E.coli, les précipitations et la conductivité et CANN Forecast recueille d’autres variables d’intérêt, comme le vent, la température et le débit de la rivière Saint-Maurice.
- CANN Forecast entraîne des modèles d’intelligence artificielle pour apprendre les relations non linéaires entre les variables environnementales et la contamination fécale à la plage.
- Le modèle entraîné est ensuite testé dans des situations réelles pour évaluer s’il peut prédire correctement l’ouverture et la fermeture de la plage.
- Le modèle est ré-entraîné avec de nouvelles données à la fin de chaque saison estivale pour augmenter sa précision.
« Avec l’approche innovante de CANN Forecast basée sur l’intelligence artificielle, nous avons utilisé InfoBaignade afin de prédire la qualité de l’eau précisément à notre plage. Ce fut une excellente expérience de travailler avec l’équipe. »
Julien St-Laurent
Chef de service, Ville de Trois-Rivières
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des contaminations identifiées en 2021 par InFObaignade
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des jours sécuritaires identifiés en 2021
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des contaminations identifiées en 2022
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des jours sécuritaires identifiés en 2022
Le modèle de qualité de l’eau a été testé pendant l’été en 2021 et 2022*. En excluant les sites avec une contamination chronique inexpliquée, le taux de contamination de la plage lors des deux années était relativement bas (respectivement 9% et 6% de la période estivale). Pour évaluer objectivement la performance du modèle de qualité de l’eau, nous avons comparé les décisions du modèle aux affichages basés sur le dernier échantillon disponible (persistance). La comparaison entre les deux approches a été faite pour les faux positifs (la plage est fermée alors qu’elle devrait être ouverte) et les faux négatifs (la plage est ouverte alors qu’elle devrait être fermée).
Pour la plage, le modèle a correctement prédit 3 des 4 contaminations en 2021 (en comparaison avec 1 pour la persistance) et les 2 contaminations en 2023 (versus 0 pour la persistance). En 2021, le modèle a correctement identifié 77% des jours sécuritaires (en comparaisons à 89% pour la persistance) et 70% en 2022 (en comparaisons à 93% pour la persistance). En conclusion, le modèle est vraiment plus précis pour l’identification des contaminations, mais cause en contrepartie, plus de fermetures inutiles: 5 en 2021 et 7 en 2022.
* En raison d’une contamination persistante sur certains sites de la plage, nous avons utilisé seulement les sites non contaminés.