Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Surface imperméable“

En terrain volcanique, les eaux de pluie s'infiltrent jusqu'à leur rencontre avec un niveau imperméable qui correspond le plus souvent au socle cristallin. Ce sont les talwegs et les lignes de crête des paléo- reliefs de ce socle dont la profondeur peut dépasser la centaine de mètres qu'il convient de détecter, parfois avec une précision décamétrique. La méthode géophysique la plus utilisée en hydrogéologie des terrains volcaniques est la prospection électrique qui fournit des coupes verticales des résistivités électriques. La morphologie du substratum imperméable ou saturé peut aussi être obtenue en mesurant en surface les potentiels électriques de polarisation spontanée (en abrégé PS) qui se forment par la percolation de l'eau infiltrée dans le terrain poreux. La base de la zone non saturée, appelée surface SPS, est calculée par une relation faisant intervenir les données PS, les altitudes et deux coefficients définis à partir des données géologiques. Cette surface indique directement les axes de circulation et les lignes de partage des eaux. Deux exemples pris sur des sites bien documentés montrent la validité de la méthode pour localiser les axes de circulation de l'eau souterraine et les limites entre bassins versants. Un troisième exemple montre les résultats PS comparés à ceux des méthodes électromagnétiques VLF et AMT. La méthode PS est légère et offre une bonne précision horizontale, mais elle demande au moins un forage d'étalonnage pour préciser la profondeur des interfaces.

L'étude de la réponse hydrologique de deux bassins versants de l'agglomération de Bordeaux en France a montré que les pertes initiales au ruissellement sur les surfaces imperméables étaient responsables des écarts entre le volume ruisselé et le volume prévu proportionnel à la lame d'eau tombée sur un bassin versant. Les pertes initiales, qui n'excèdent pas 2 à 3 mm, dépendent essentiellement de l'état de saturation des surfaces imperméables au début de la pluie. Cet état initial des surfaces imperméables dépend lui-même des antécédents pluvieux, notamment des conditions hydrologiques et météorologiques depuis la dernière pluie qui précède l'événement pluvieux considéré. Afin d'estimer quantitativement les pertes au ruissellement au cours d'une pluie, un modèle d'évaporation nommé EVA a été développé. Les données météorologiques sont utilisées afin d'évaluer, à partir d'un bilan énergétique simplifié entre l'eau et l'air, la lame d'eau évaporée des surfaces imperméables entre deux pluies successives. Après une pluie, il faut de un à trois jours selon la saison pour que l'eau stockée dans les dépressions de surface soit totalement évaporée, sur les bassins testés. Le modèle a été testé avec les mesures disponibles sur deux bassins versants urbains de la région bordelaise dont la surface totale n'excède pas 6 hectares. Quantitativement, on montre qu'il est possible de prédire les pertes au ruissellement avec une précision de 0,5 mm dans 65 % des cas étudiés. Les 35% d'épisodes où l'on se heurte à des difficultés sont des séquences de faibles épisodes pluvieux séparés par quelques heures et n'excédant pas 3,0 mm. La modélisation du remplissage partiel des dépressions de surface des terrains imperméables est alors trop sommaire.

La décharge non contrôlée d’ordures ménagères de Sidi Yahya se trouve à environ 7 km au sud-est de la ville d’Oujda (Maroc nord-oriental). Le tonnage total de déchets qui y sont déversés est de 1,2 à 1,5 million de tonnes pendant la période de l’exploitation (1990-2005). La surface totale qui a été entièrement utilisée est de 41 hectares. Les eaux souterraines, situées à 30 m environ sous le sol, circulent dans des terrains post-miocènes sur un substratum imperméable formé par les marnes du Miocène. Le sol est de type calcimagnésique peu profond, avec une couche plus ou moins importante de limons et d’argiles. Les eaux provenant des déchets eux-mêmes ou issues de la dégradation de la matière organique en conditions aérobies, ainsi que les eaux météoriques, en percolant à travers les déchets, s’enrichissent en divers polluants appelés lixiviats ou percolats. Afin de connaître la destination de ces percolats dans le sous-sol, une étude géophysique par imagerie électrique a été menée dans la partie dégagée de la décharge. Quatre profils de reconnaissance ont été réalisés selon le dispositif dipôle-dipôle. Les résultats de la prospection géoélectrique ont montré que les très faibles résistivités électriques (< 5 Ωm), ont été observées au sein et à l’aval direct du site de la décharge. Ces résultats mettent bien en évidence des zones électriquement très conductrices et elles indiquent la progression du panache de lixiviats dans le sous-sol. La partie centrale de la décharge est l’endroit sous lequel la contamination a atteint des profondeurs qui dépassent les 20 m. Ceci plaide en faveur d’une forte minéralisation des eaux circulant dans les formations sous-jacentes au site, dont la source potentielle est liée à une contamination par des eaux de lixiviats très minéralisées et chargées en matière organique.

Le projet HYEP (ANR HYEP 14-CE22-0016-01 HYperspectral imagery for Environmental urban Planning - Programme Mobilité et systèmes urbains - 2014) a permis de confirmer l’intérêt d’une approche globale du milieu urbain par télédétection et notamment en utilisant l’imagerie hyperspectrale (IH). L’intérêt des images hyperspectrales réside dans la gamme d’informations fournies sur des longueurs d’onde de 0,4 à 4 μm ; elles fournissent ainsi un accès aux grandeurs spectrales d'intérêt et aux paramètres chimiques ou biophysiques de la surface. HYEP avait pour objectif de préciser ceci et de proposer un panel de méthodes et de traitements en tenant compte des caractéristiques des autres capteurs existants afin d’en comparer les performances. Les développements réalisés ont été appliqués et évalués sur des images aéroportées hyperspectrales acquises sur Toulouse (France) et Kaunas (Lituania), utilisées également pour synthétiser des systèmes spatiaux : Sentinel-2, Hypxim/Biodiversity et Pleiades. Parmi les verrous identifiés, ceux liés à l'amélioration des capacités spatiales des capteurs et aux changements d’échelle spatiale ont été en partie levés par des approches de fusion, qui se sont avérées concluantes. Des méthodes d’extraction, de fusion ou de classification ont été appliquées à différentes résolutions spatiales afin de qualifier les gains et la complémentarité de l’IH par rapport à d’autres capteurs. Ces évaluations ont ainsi porté sur des « objets » d’intérêt pour les gestionnaires et aménageurs du milieu urbain : les surfaces imperméables, la végétation ou encore la détection de panneaux solaires.

Dans ce travail, nous présentons une méthode d’évaluation et de cartographie de la vulnérabilité à la contamination des eaux du barrage 9 avril 1947 (Maroc). Ses eaux sont connues pour un fort taux de la pollution et une activité anthropique considérable, malgré qu’elles soient destinées à l’alimentation en eau potable de plus de 760 000 habitants. Pour ce faire, nous avons appliqué un modèle français qui a été a nommé DKPR et qui comprend quatre facteurs : l’accessibilité du milieu aquatique (D), le fonctionnement hydrique du sol (K), la pente (P) et l’érosivité des pluies (R). La somme pondérée de ces facteurs, obtenue par le biais d’un logiciel SIG, nous a fourni un indice nommé Vr qui varie entre 0 à 4. À l'aide de cet indice, une carte de vulnérabilité à la contamination sur l’ensemble du bassin versant a été élaborée. Les zones présentant une moyenne ou faible vulnérabilité occupent respectivement 43 % et 38 % de la surface du bassin versant. Elles sont liées principalement au domaine forestier et agricole à moyenne et faible pente. Les zones à forte vulnérabilité occupent 14 % de la surface et sont liées aux secteurs anthropisés à forte pente. Les zones à très faible ou très forte vulnérabilité n’occupent que 4 % et 1 % respectivement de la surface du bassin versant. Les premières présentent les zones humides tandis que les secondes les terrains nus imperméables à forte pente.

Résumé Le présent travail porte sur le développement et la validation du modèle conceptuel RQSM (Runoff Quality Simulation Model). Le modèle RQSM a pour objectif de simuler le lessivage des matières en suspension. Le modèle RQSM considère que l’accumulation est infinie sur les surfaces perméables et imperméables. Il utilise l’énergie cinétique des précipitations pour décrire la mise en suspension des particules solides. Il modélise le transport des matières en suspension à l’aide de la théorie des systèmes linéaires. Les charges de matière en suspension mesurées durant 22 événements pluvieux enregistrés à l’exutoire du sous-bassin (1) de l’arrondissement de Verdun au Canada et à l’exutoire de trois sous-bassins de la ville de Champaign aux États‑Unis ont servi à valider le modèle RQSM. Les charges de matière en suspension simulées par le modèle RQSM ont été comparées aux charges mesurées et aux charges simulées par le modèle de « rating curve » et par le modèle de lessivage exponentiel du logiciel SWMM. Les charges simulées à l’aide du modèle RQSM étaient comparables aux charges mesurées. De plus, la performance du modèle RQSM a été jugée équivalente à celle des modèles exponentiel et « rating curve ». Une analyse de sensibilité menée sur le modèle RQSM a mis en lumière l’influence de chaque paramètre sur la charge simulée.

Cet article s’intéresse à la mesure et à la cartographie de l’îlot de chaleur urbain (ICU) dans la couche de canopée urbaine au sein de l’aire urbaine de Metz Métropole entre juin et septembre 2019. L’ICU a été suivi à partir d’un réseau de 23 stations météorologiques fixes permettant d’observer en continu la température de l’air à 3 m du sol. Les sites d’observation ont été soigneusement sélectionnés de façon à être représentatifs de différents types d’environnement (urbain, suburbain et périurbain) et typologies de revêtement (surfaces imperméables bitumées, surfaces végétalisées, étendues d’eau, etc.). L’objectif est d’évaluer les propriétés spatiales et temporelles de l’ICU au cours de cette période remarquablement chaude, et de déterminer son intensité à partir des données relevées en continu par le réseau de mesure. La période d’observation est particulièrement intéressante dans la mesure où elle se caractérise par la survenue des deux séquences caniculaires (25-30 juin et 21-26 juillet), offrant la possibilité de mieux comprendre le comportement thermique du tissu urbain et la dynamique de l’ICU local lors d’extrêmes chauds. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence un ICU de l’ordre de 3°C en moyenne au sein des zones densément urbanisées, pouvant atteindre 7,1°C en situation caniculaire ce qui est conforme au modèle prédictif de Oke (1973) fondé sur la relation population-ICU en Europe. Une importante présence de végétation est toutefois susceptible de réduire son intensité et ses effets contrairement aux étendues d’eau qui, la nuit, ne semblent pas jouer le rôle de puits de fraîcheur.

Les rejets urbains par temps de pluie constituent à l'heure actuelle une des causes majeures de la pollution du milieu naturel. Dans ce contexte, la modélisation est un des moyens pour comprendre, caractériser et finalement anticiper cette pollution. L'objet de cet article est la présentation générale du modèle de simulation HORUS et les principaux résultats obtenus en phase de validation. HORUS est un modèle de recherche événementiel de type conceptuel et a pour objectif de reproduire le fonctionnement d'un réseau d'assainissement par temps de pluie, au point de vue de l'hydraulique et de la pollution pour des réseaux pluviaux ou unitaires pouvant contenir des ouvrages particuliers. HORUS simule les différents phénomènes d'accumulation et d'érosion des solides sur les surfaces imperméables ainsi que les phénomènes de sédimentation ou d'érosion en collecteurs, en respectant un niveau de complexité homogène pour l'ensemble des étapes de calcul. Les polluants simulés sont les Matières En Suspension (MES), Demande Chimique en oxygène (DCO) et Demande Biochimique en oxygène à 5 jours (DBO5). HORUS a été calé, validé et transposé sur dix réseaux réels de caractéristiques et de localisations variées, avec une centaine d'événements pluvieux de caractéristiques très différentes. Les différents sites et mesures ont permis une large validation et l'obtention de résultats tout à fait satisfaisants pour les pollutogrammes en concentration et flux. Les résultats de validation qualitative et quantitative sur différents bassins versants sont proposés au sein de cet article.

Le système karstique de Sprimont est riche de phénomènes karstiques variés dans un contexte géologique bien défini : un synclinal de carbonates carbonifères entourés au nord, à l’est et au sud par des formations famenniennes imperméables. À l’ouest, l’Ourthe recoupe le synclinal perpendiculairement à son axe d’allongement dans le cadre d’un relief appalachien typique et constitue le niveau de base karstique. Le relief consiste en un vallon orienté est-ouest dont l’axe coïncide avec celui du synclinal. Les ruisseaux qui descendent des hauteurs imperméables vers le vallon se perdent après leur entrée dans le domaine calcaire. Ces ruisseaux confluent sous terre pour résurger au « Trou Bleu », unique résurgence du système, non loin du talweg de l’Ourthe. Le système compte de nombreuses grottes, de dimensions souvent décamétriques. Quelques-unes sont de plus grande ampleur, dont la grotte du « Noû Bleû » récemment découverte, qui est un regard sur la rivière souterraine à quelques dizaines de mètres en amont de la résurgence. Les carrières ont dévoilé en plus de diverses grottes des phénomènes karstiques de type fantôme de roche. La karstogenèse de type fantôme de roche consiste en une altération modérée des carbonates produisant une séparation de phase. D’une part, la phase soluble comprend essentiellement le calcium, le magnésium, le bicarbonate et la silice colloïdale. Elle sort du système par la voie souterraine. D’autre part, une altérite résiduelle constitue la phase solide restante comprenant une partie des carbonates cinétiquement moins solubles comme la calcite sparitique et la dolomie pro parte, les insolubles comme les minéraux argileux, le quartz, et la matière organique. Cette phase solide évolue de façon isovolume lors d’une première étape et voit donc sa porosité augmenter, de même que sa fragilité mécanique. Cette première étape se déroule durant une période géologique où le potentiel hydrodynamique est très réduit, la fantômisation s’exerçant grâce à des circulations phréatiques très lentes mais chimiquement agressives. On obtient ainsi des volumes soit totalement circonscrits dans la masse rocheuse (pseudoendokarsts) soit sous forme de couloirs descendant du toit de la roche mère, remplis par l’altérite résiduelle. À Sprimont, la carrière du Coreux a dévoilé ces fantômes de roche. Durant une seconde phase, lorsqu’apparaît un potentiel hydrodynamique suite à une surrection et à l’incision des rivières, l’altérite peut être mécaniquement érodée par des circulations fluviatiles : les grottes « spéléologiques » se forment. Dans le site étudié, une cavité, la grotte « Nico », a été ouverte par l’avancée du front de la carrière. On y trouve une coupe sédimentaire montrant l’altérite résiduelle ravinée par des formations fluviatiles. Cet article décrit la coupe levée dans ces formations au travers de la lithostratigraphie, de la granulométrie et de la minéralogie des grains. La grotte « Nico » résulte de la coalescence de deux grottes superposées, le plancher rocheux séparant les deux cavités étant fantômisé et affaissé. Les parois et le sol sont des fantômes de roche dont l’altérite résiduelle est essentiellement formée de grains dolomitiques, tels les encrines dolomitisées. Les formations fluviatiles ravinent l’altérite suivant une surface chenalisante. Les grains sont constitués de grains remaniés d’altérite, calcite et dolomite, et d’une faible partie d’insolubles tels des grains de muscovite et de quartz en provenance des psammites famenniens. La série détritique est coiffée par un plancher stalagmitiques dont deux échantillons ont été datés de 53 851 ± 2493 et 61 542 ± 1235 ans B.P. ce qui situe l’érosion de l’altérite à une date relativement récente dans le Pléistocène supérieur. Ces phénomènes éclairent d’un jour nouveau la formation des grottes en Haute Belgique. L’évolution du karst de Sprimont trouve son origine dans un massif fantômisé partiellement érodé au cours de la surrection plio-quaternaire. L’apparition du potentiel hydrodynamique responsable de cette érosion trouve son origine dans les différences d’altitude entre pertes supérieures et résurgence à l’aval par enfoncement du niveau de base : la rivière Ourthe. Nous sommes confrontés à un holotype de spéléogenèse dans le cadre d’un relief appalachien. La grotte « Nico » et les phénomènes associés permettent de concevoir un modèle d’évolution des karsts de la Haute Belgique. Enfin, cet exemple montre aussi qu’une distinction claire peut être faite entre le terme karstogenèse qui englobe la fantômisation de celui de spéléogenèse qui ne concerne que le creusement des grottes spéléologiques par érosion mécanique de l’altérite résiduelle.

Ce travail porte sur la recherche et l'élaboration d'un produit imper-respirant par les techniques d'enduction et de perforation fine à partir des tricots (en coton, en acrylique/coton et en polyamide) et tissus en polyester. La caractérisation du comportement thermique des échantillons étudiés par la méthode de calorimétrie différentielle à balayage a confirmé que la présence de l'enduction n'altère en aucun cas ni augmente leurs pouvoirs thermiques, toutefois leur comportement est estimé meilleur à basse température (<30° C). Un dispositif expérimental a été conçu afin de simuler l'évaporation de la sueur à travers le produit élaboré, et étudier son pouvoir respirant quantifié par le biais de la diffusivité massique. L'évaluation des propriétés hydrophobes voire imperméables résulte des mesures d'angle de contact avec l'eau et de la résistance à la pénétration de l'eau. Un logiciel avec une interface conviviale permettant de prédire le comportement d'une étoffe vis-à-vis des transferts de chaleur et de masse entre deux climats déterminés est développé à partir d'un modèle adapté aux transferts dans les milieux poreux. Des mesures d'exploration sur du polyamide greffé révèlent pour certains monomères un pouvoir respirant remarquable, ce qui ouvre des horizons à la recherche d'imper-respirant par voie de greffage.