Academic literature on the topic 'Systèmes de Gestion Durable des Eaux Pluviales'

Le rejet non contrôlé des eaux pluviales est une importante cause de la dégradation de la qualité de l’environnement, notamment au niveau de la nappe phréatique, des milieux récepteurs et des habitations. L’analyse de l’état actuel de la gestion des eaux pluviales au Québec montre l’existence de certaines lacunes dans la conception des réseaux de drainage urbain, avec des exigences et des attentes de plus en plus larges de la part des citoyens ainsi que des nouveaux défis associés au développement durable. Il devient donc urgent de mettre en place une nouvelle approche pour gérer de manière durable et intégrée la question du drainage urbain dans le contexte spécifique québécois. Le présent article offre une revue succincte de la littérature, une analyse exhaustive des pratiques de gestion optimale (PGO) applicables pour le Québec et une stratégie de contrôle des volumes de ruissellement des eaux pluviales. Il décrit huit propositions d’action publique élaborées pour une gestion durable et intégrée de ces eaux au Québec. Une démarche méthodologique sommaire en neuf étapes y est également présentée pour aider les acteurs du milieu à appliquer les propositions suggérées.

Les eaux pluviales urbaines font partie des éléments naturels qui peuvent représenter à la fois une ressource et une menace pour la vie urbaine. Dans les métropoles françaises et brésiliennes, ce thème est désormais au cœur de la planification urbaine et des projets urbains. En partant de l’approche de la gestion durable des eaux en ville qui intégre urbanisme et cicle urbain de l’eau, on cherche à indiquer les potentialités et les limites des instruments de planification concernant la gestion des eaux pluviales urbaines à travers des regards croisés entre Paris et Rio de Janeiro.

Pour inciter les professionnels québécois engagés dans la gestion durable et optimale des eaux pluviales à cibler des objectifs clairs, huit propositions d’action publique, de même qu’une démarche méthodologique sommaire pouvant aider à utiliser ces propositions de manière avisée et responsable, ont été suggérées dans l’article complémentaire. Le présent article traite d’une étude de cas où les huit propositions ont été appliquées dans un secteur en développement résidentiel d’une municipalité québécoise, en suivant la méthodologie proposée. L’objectif principal du présent article est de montrer la faisabilité d’utiliser de nouvelles pratiques de gestion optimale (PGO) des eaux pluviales au Québec. L’analyse économique sommaire, décrite seulement à titre indicatif dans cet article, montre que l’implantation de quelques PGO applicables au Québec sur la base d’objectifs précis de gestion intégrée et durable, est réalisable et même rentable. Une analyse technique poussée reste toutefois nécessaire pour identifier toutes les PGO susceptibles d’améliorer les conditions de drainage urbain au Québec, de même qu’une analyse économique approfondie reste indispensable pour préciser les véritables coûts liés à l’investissement dans les nouvelles techniques.

L’objet du projet présenté, support de réflexion et d’expérimentation, est la prise en compte de la gestion des eaux pluviales par infiltration dans le cadre de la rénovation urbaine d’un quartier en politique de la ville où, jusqu’à présent, toutes les eaux collectées étaient renvoyées aux réseaux. L’étude de cas est celle de la rénovation des espaces publics sur une surface de 7 ha du quartier de l’Arlequin de la Villeneuve à Grenoble en 2017 et 2018, pour un montant d’investissement de 6,50 M€ HT. En partenariat avec les services de la métropole de Grenoble, les espaces réaménagés sont progressivement déconnectés du réseau, qui, en conséquence, est pour partie abandonné. Le travail porte autant sur les expérimentations des systèmes de gestion hydrauliques en renouvellement urbain que sur le développement conjoint d’un projet urbain et paysager, sur l’évolution des palettes végétales, sur le confort des espaces publics et la réduction des îlots de chaleur, sur la sécurité et sur la gestion de la voiture dans le quartier.

La biodiversité des eaux continentales se caractérise par une forte endémicité de nombreuses espèces résultant de la nature insulaire des milieux. Alors qu'elles n'occupent que 1-2 % des terres émergées une proportion importante de vertébrés (environ 1/3) vit dans les eaux continentales ou en dépendent étroitement pour réaliser leur cycle biologique. Certains systèmes aquatiques, comme les lacs dits anciens, sont de véritables laboratoires naturels pour étudier l'évolution, et il faut protéger ce patrimoine. Les recherches sur l'origine et la dynamique de la biodiversité aquatique (inventaire, phylogénie, biogéographie) doivent se poursuivre, notamment pour les milieux tropicaux encore mal connus. Les relations fonctionnelles entre les espèces et les écosystèmes constituent un nouveau centre d'intérêt qui nécessite à la fois de revisiter les résultats déjà obtenus, de mettre en place des recherches spécifiques, et de développer des approches expérimentales. Quelles relations existent-ils entre la biodiversité et la stabilité ou la productivité des écosystèmes par exemple ? La biodiversité est un médiateur entre les systèmes écologiques et les systèmes sociaux dont la conservation s'inscrit dans la problématique du développement durable. La valorisation économique de la biodiversité pose de nouvelles questions à l'économie de l'environnement malgré les difficultés méthodologiques rencontrées. Les questions qui intéressent les gestionnaires portent principalement sur l'état de santé des écosystèmes et les moyens de la caractériser (indicateurs biologiques par exemple). La gestion durable des ressources vivantes, et une meilleure évaluation des conséquences des introductions d'espèces (biomanipulations) constituent également des objectifs finalisés auxquels les recherches dans le domaine de la biodiversité aquatique se doivent d'apporter des éléments de réponse.

Actuellement, en France, de nombreuses collectivités mettent en place un cadre réglementaire et incitatif visant en particulier à favoriser le développement des solutions dites alternatives de gestion des eaux pluviales urbaines. En s’appuyant sur une approche analytique fondée sur la méthode des pluies, ce document s’intéresse aux conséquences négatives que certaines règles hydrologiques peuvent parfois introduire. Ces conséquences négatives sont dues à la diversité des situations hydrologiques que les dispositifs doivent affronter, à la variété des objectifs poursuivis, à la variété en nature et en taille des opérations d’aménagement et, enfin, au grand nombre de solutions techniques possibles. Il montre que si les règles choisies sont trop rigides ou mal conçues elles peuvent avoir des effets pervers, voire même se révéler contre-productives. Au-delà de ce simple diagnostic, il propose des pistes pour améliorer leur rédaction. Il préconise en particulier la mise en oeuvre d’un ensemble de règles complémentaires, construites de façon à privilégier les objectifs locaux perçus comme essentiels, et adaptées aux différents niveaux de sollicitation pluviométrique. Enfin, il fournit quelques éléments pratiques pour les rédiger de façon appropriée.

Les ouvrages de filtration végétalisés pour la gestion à la source des eaux pluviales, appelés à l’international des ouvrages de biofiltration, de biorétention ou vegetative filter strips, visent la maîtrise du flux polluant associé aux eaux pluviales urbaines. Ces ouvrages permettent le stockage, la fltration au travers d’un substrat planté et éventuellement l’infiltration de l’eau. L’efficacité épuratoire a été évaluée in situ pour deux systèmes de biofiltration, un accotement filtrant et une noue filtrante, pour un panel diversifié de polluants. Ce panel comprend des éléments traces métalliques (ETM) et des micropolluants organiques – des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des alkylphénols, le bisphénol A (BPA), des phtalates – dans les phases totales et dissoutes. Les polluants essentiellement associés à la phase particulaire (Pb, Zn et HAP) étaient très bien retenus dans les ouvrages (abattements de concentration ›90%) pour la majorité des événements pluvieux. Cependant, une performance dégradée a été observée vis-à-vis des particules pendant la période hivernale, ce qui a été attribué à la taille plus fne des particules pendant cette période. Les abattements des concentrations dissoutes étaient rarement significatifs et tendaient à être bien plus faibles que ceux observés pour les matières en suspension (MES) et les polluants présents sous forme particulaire. De ce fait, des rétentions relativement faibles étaient observées pour les concentrations totales en polluants modérément particulaires, tels que le BPA, les alkylphénols et les phtalates. La rétention des ETM dissous semble avoir été limitée par leur association à la matière organique dissoute, alors que celle des micropolluants organiques dissous était limitée essentiellement par la contamination initiale du substrat filtrant ou par des émissions depuis les matériaux synthétiques de construction. À l’échelle annuelle, la noue filtrante dans sa configuration finale abattait entre 33 et 81% du flux polluant en fonction des polluants.

L'article présente brièvement l'état de l'épuration des effluents des collectivités en France et au Québec. Il souligne ensuite quelques changements importants intervenus depuis dix ans dans le monde grâce aux progrès de la recherche et qui pourraient marquer l'avenir. En France, 95 % des agglomérations de plus de 10 000 équivalents-habitants disposent d'une station d'épuration. Le rythme de construction a atteint 730 installations nouvelles dans l'année 1976 mais il est redescendu à moins de 300/an. Sur les 11 310 stations de plus de 200 équivalents-habitants recensées, 5 % réalisent seulement un traitement primaire et la moitié en nombre, représentant plus de 60 % de la capacité de traitement utilisent le procédé des boues activées. Les investissements à réaliser entre 1994 et 2005 pour satisfaire aux exigences de la directive européenne du 21 mai 1991 sont évalués à environ 36 milliards de francs français, correspondant à la création de capacités de traitement supplémentaires de 17 millions d'équivalents-habitants et à des améliorations plus ou moins importantes d'un grand nombre de stations existantes. Au Québec, la construction des stations d'épuration s'est faite essentiellement dans les années 80 et 90. Aujourd'hui, près de 80 % de la population est desservie par des installations d'épuration, soit environ 4,9 millions d'habitants pour un débit hydraulique de 5,3 millions de m3/j. Parmi les 450 ouvrages municipaux ceux des Communautés Urbaines de Montréal et de Québec représentent, à eux seuls, près de 60 % de la capacité installée. Les stations physico-chimiques, bien que peu nombreuses, sont les plus importantes (6 stations pour 2,28 millions d'habitants) suivies par les boues activées (40 stations pour 0,69 million d'habitants) et la biofiltration (9 stations pour 0,75 million d'habitants). Environ 320 stations, de dimension plus modeste utilisent des étangs aérés, desservant en moyenne une population de 3 500 habitants. Sur le plan de l'évolution des techniques, la décennie écoulée a vu apparaître ou se confirmer des évolutions qui marqueront sans doute profondément la conception et l'exploitation des stations d'épuration dans les années à venir : - l'objectif maintenant presque généralisé d'éliminer les nutriments azote et phosphore et le développement rapide des techniques correspondantes; - la prise de conscience de l'importance des flux polluants véhiculés par les eaux pluviales et un début d'adaptation des stations d'épuration; - le développement limité mais réel des traitements anaérobies qui ont survécu à la démobilisation des surlendemains de la crise énergétique; - le fort développement des systèmes d'épuration biologique à culture fixée et notamment des biofiltres; - l'apparition prometteuse des membranes dans les systèmes d'épuration biologique permettant d'envisager de nouveaux objectifs de traitement; - la prise en compte de la fiabilité des systèmes d'épuration avec un poids de plus en plus important par rapport aux performances de pointe - une vision plus intégrée de la prévention des pollutions tant dans l'industrie (technologies propres) que dans les agglomérations (gestion intégrée de l'ensemble réseau-station d'épuration).

L'article qui est proposé s'inscrit dans le cadre de la recherche de systèmes de gestion de l'eau qui soient en mesure de satisfaire une demande alimentaire croissante dans un contexte de rareté de l'eau, tout en respectant les exigences de l'environnement. Il développe la phase 1 d'une démarche méthodologique visant l'élaboration d'un plan de gestion des eaux d'un lac collinaire en zone semi-aride tunisienne pour un développement agricole durable. Cette phase correspond à l'utilisation d'un modèle de prévision du ruissellement et des sédiments par averse. Le modèle mathématique à paramètres physiques distribués KINEROS est utilisé et appliqué sur un petit bassin versant de 135,35 ha pour 9 averses enregistrées durant les deux années 1997 et 1998 en affectant aux différents paramètres du modèle des valeurs réalistes basées sur les résultats expérimentaux collectés dans la littérature. L'application de ce type de modèle nécessite la connaissance de l'occupation du sol à un instant donné. Pour ce faire, une carte d'aménagement agricole pour l'ensemble du bassin versant a été établie correspondant à la résultante de deux cartes élaborées ; la carte culturale et la carte d'aménagement antiérosif. L'analyse des résultats obtenus a montré que le modèle KINEROS peut être utilisé comme outil d'aide à la gestion des terres et des sols en zone semi-aride tunisienne à relief accidenté.

L'infiltration joue un rôle crucial dans le cycle urbain de l'eau en servant comme limite entre le ruissellement et l'absorption. Cette étude vise à relever le défi de modéliser de manière pratique et fiable l'infiltration pour les Systèmes de Gestion Durable des Eaux Pluviales (SUDS), en mettant l'accent sur une approche facilement ajustable basée sur des principes physiques, cherchant à équilibrer entre complexité et parcimonie. Cela implique la nécessité de réduire au maximum le nombre de paramètres, l'utilisation de paramètres physiques collectés sur le terrain et l'examen de l'impact des macropores sur les taux d'infiltration à travers les SUDS. Diverses méthodes ont été introduites et évaluées pour répondre à ces questions. Dans un premier temps, cette thèse propose le développement d'un nouveau module appelé INFILTRON-Mod, un modèle d'infiltration basé sur des principes physiques et pouvant être calibré facilement, démontrant ainsi son potentiel d’intégration dans des modèles hydrologiques. Un ensemble important de données expérimentales ainsi que des résultats synthétique (Hydrus) sont utilisés pour la validation. Ensuite, la thèse étend le modèle proposé en incorporant un concept de perméabilité duale pour prendre en compte les écoulements préférentiels dans les SUDS. Finalement, cette étude conduit à une analyse de l'incertitude et de la sensibilité des modèles proposés. Pour conclure, cette thèse a produit des informations cruciales pour l’optimisation de la modélisation des outils de gestion des eaux urbaines en couplant un volet « science du sol » et un volet « modélisation hydrologique des SUDS ». Il est recommandé de poursuivre les recherches pour améliorer et élargir la portée des modèles proposés, contribuant ainsi à une représentation plus précise des phénomènes hydrologiques dans leur complexité au sein des SUDS
Infiltration plays a crucial role in the urban water cycle by acting as a threshold between runoff and absorption. This study aims to address the challenge of modeling infiltration in a robust and practical way for Sustainable Urban Drainage Systems (SUDS), focusing on an easily adjustable physically-based approach that balances complexity and parsimony. This involves minimizing the number of parameters, using physical parameters collected in the field, and examining the impact of macropores on infiltration rates through SUDS. Various methods have been introduced and evaluated to answer these questions. Firstly, this thesis proposes the development of a new module called INFILTRON-Mod, a physically based infiltration model that can be easily calibrated, thus proving its potential for integration into hydrological models. A large set of experimental data and synthetic results (Hydrus) are used for validation. This thesis then develops further the proposed model by incorporating a dual permeability concept to take into consideration the preferential flows in SUDS. Finally, this study leads to an analysis of the uncertainty and sensitivity of the proposed models. In conclusion, this thesis has produced crucial information for optimizing the modeling of urban water management tools by coupling a 'soil science' component with a 'hydrological modeling of SUDS' component. Further research is recommended to improve and extend the scope of the proposed models, thus contributing to a more accurate representation of hydrological phenomena in their complexity within SUDS

L’une des questions centrales de la gestion de l’assainissement dans la ville de demain concernera la mesure objective du niveau de service réellement rendu aux usagers. Le développement rapide de systèmes non collectifs, aussi bien pour les eaux usées que pour les eaux pluviales, venant cohabiter avec les systèmes collectifs, rend cette évolution nécessaire. L'évaluation de l'efficacité d’un système d’assainissement urbain est actuellement essentiellement fondée sur le respect d’obligation de moyens définis à une échelle nationale. Prendre en compte les conséquences locales des moyens mis en œuvre en termes de service rendu devient une étape nécessaire et obligatoire dans la prise de décisions durables. Par ailleurs, les eaux urbaines sont aujourd’hui de plus en plus souvent considérées comme une ressource, et la diversité des acteurs vient compliquer encore la diversité des techniques. Le système devient donc de plus en plus complexe à gérer et beaucoup d’experts considèrent qu’il est aujourd’hui nécessaire de remplacer le concept d’assainissement urbain par celui de gestion des eaux urbaines. Dans ce contexte, nous proposons une méthodologie permettant de soutenir une stratégie de gestion durable des eaux urbaines, basée sur une logique de pilotage de la performance par des objectifs de résultats définis localement. Cette méthodologie est actuellement appliquée sur le SIVOM (Syndicat Intercommunal à Vocation Multiple) de l'agglomération mulhousienne, en partenariat avec la Société Lyonnaise des Eaux et les différents acteurs locaux (associations, autorités, Agence de l'Eau, etc. )
Nowadays urban drainage system becomes much more than a simple removal of storm-water and sewage out of the city. New management objectives and techniques are considered, for instance related to protection of aquatic environment or mitigation of nuisances due to the wastewater system. The urban water system becomes more and more complicated and many experts consider the necessity of replacing the concept of urban drainage by the concept of urban water management. The waters produced within the city must be integrated to design, organisation and management of the city. It is then necessary to define means of interactions and cooperation between every organisations and actors, at the scale of the urban area and at the scale of the catchment area. These changes must concern both the technical facilities (object, device) and the organisations (local authorities, firms, non-profit organisations, etc. ) which contribute to urban water management and provide services. This goal can be achieved if service provision can be objectively assessed. This assessment allows stakeholders to choose the most efficient strategies. The objective of our project is to develop and test a pluri-disciplinary assessment methodology allowing to measure service provided by the urban water management system; and stakeholders to choose a strategy in order to improve service provision. This methodology allows assessing the efficiency of a strategy a priori and after implementation, in order to provide a comprehensive decision support (support to public discussion regarding the definition of assessment criteria, production of scientific data, rationalization of decisions within deliberation processes). This methodology is currently applied on the Mulhousian agglomeration in close collaboration with the SIVOM (Syndicat Intercommunal à Vocation Multiple) of the Mulhousian agglomeration, the Lyonnaise Des Eaux and the local stakeholders (associations, Water Agency, etc. )

La ville d'Addis Abéba se trouve de plus en plus confrontée aux problèmes de gestion des eaux pluviales avec des conséquences parfois dramatiques sur les citadins et leur patrimoine ainsi que sur l'environnement. Bien que la préoccupation s'exprime au travers des déclarations d'intention et de multiples projets d'urgence, le problème n'a pas eu l'occasion d'être abordé d'une manière intégrée, ni dans le cadre d'un document prévisionnel ni dans le cadre d'un travail de recherche. Nous constatons également une inadéquation entre l'effort mobilisé et l'amélioration souhaitée. Pour mieux comprendre les causes du dysfonctionnement du système existant de la gestion des eaux pluviales urbaines (SGEPU) et explorer les potentialités (socio-économiques, organisationnelles, etc. ), l'analyse a d'abord porté sur la gestion de l'espace urbain en vue d’une gestion durable des eaux pluviales. Ainsi, les différentes typologies urbaines ont été définies (dense structurée, dense non structurée, moins dense, etc. ). Pour chacune d’entre elles les problèmes types et leurs causes ont été identifiés. Les facteurs extrinsèques du dysfonctionnement ont été également mis en évidence à l’aide d’une analyse systémique. Après avoir saisi le contexte général, une analyse détaillée du SGEPU est menée pour aborder les diverses dimensions du système : phénomènes à gérer, état du réseau et des cours d'eau, impacts et enjeux, vécu et perçu de la population, organisation, performance et pérennité des divers acteurs, politique adoptée, pratiques populaires, etc. Cette analyse fournit, entre autres, une connaissance typologique de l'état de l'équipement et de son fonctionnement ainsi que le souhait de la population en termes d'organisation et de contribution. Parmi les éléments de réponse proposés, un outil organisationnel est élaboré pour cadrer et rendre durable (en pérennité et en pertinence) le drainage urbain notamment au niveau local (quartier). Des éléments de réponse généraux portant sur les mesures techniques et urbanistiques sont également abordés. Ceux-ci focalisent notamment sur une conception intégrée des ouvrages d'assainissement et des cours d'eau dans l'espace urbain
Storm water management has been a delicate issue in the history of human being. With the growth of cities the task becomes more and more complicated especially in the developing countries characterised by urban explosion, unplanned urban pattern, severe state of poverty, accumulation of problems. The city of Addis Ababa is facing particularly since 1970s serious and worsening problems related to storm water management. It has known numerous flooding experiences with highly damaging consequence: for example thousands of inhabitant affected and tens of people killed during the event of 1994. Urban inundation makes part of a day to day problem of the inhabitants during the all months of rainy seasons: March to September. Overflowing of storm water sewers is also frequent during dry seasons because of illegal effluent connection on the separate storm sewer lines. As responses to the above problems, our research work has fixed two objectives: assess the over all management system and formulate appropriate solutions. In order to seize the different causes of deficiencies and to explore potentials (institutional, technical, etc), we have conducted integrated analysis of the storm water management system within the urban system. Based on this, representative urban typologies are identified with the corresponding major problems and causes. The external interaction of storm water management system and the scope of area of actions are also demonstrated by using systemic approach. Detailed analysis of storm water management system is done in order to address various aspects: rainfall and watershed characteristics, state of natural and artificial sewer system, impacts, actors, perception and experiences of the inhabitants, policies and tools, etc. Elements contributing for the sustainable management of urban storm water are proposed and developed. One of these element forwards, based on the concept of subsidiarity, an organisational tools for participatory co-ordinated and responsible institutional set-up. The other group of solutions deals with the majors spatial and technical actions to undertake

Ce travail de thèse est consacré au concept des réseaux d’assainissement intelligents. Il a été mené dans le cadre du projet international SunRise Smart City, qui consiste en la construction d’un démonstrateur de la ville intelligente et durable sur le campus de la Cité Scientifique de l’Université de Lille 1. Nos travaux de recherche menés sur ce campus équivalent à une ville de 25 000 usagers sont organisés en 4 parties. La première partie comporte une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur les réseaux d’assainissement et leur gestion. Elle montre tout l’intérêt d’une gestion dynamique des réseaux d’assainissement dans le cadre du concept de la ville intelligente. La seconde partie présente le site du campus de la Cité Scientifique qui sert de site pilote de démonstration pour ce travail de thèse. Cette partie est consacrée pour la collecte des données du réseau d’assainissement et les données d’inspection et pour l’intégration de toutes ces données dans un système d’information géographique (SIG). La 3ème partie présente une synthèse des analyses de contrôle de la qualité d’eau dans le réseau d’assainissement. Elle décrit dans le détail la présence de divers éléments qualitatifs dans les effluents et en en donne une explication. La dernière partie décrit l’instrumentation mise en place sur le site pilote et les premiers résultats obtenus. Elle décrit notamment l’analyse de fonctionnement du réseau des eaux usées du campus de la Cité Scientifique à partir des données collectées et d’une modélisation numérique. Des améliorations du fonctionnement du réseau d’eau usée sont proposées suite à ces analyses
This thesis concerns the implementation of the concept of smart sewage network. It was conducted within the SunRise Smart City project, which aims at the construction of a demonstrator of the Smart and Sustainable City on the Scientific City Campus of the University of Lille 1. Our research work carried out on the campus which equivalent to a town of 25 000 users is organized into 4 parts. The first part includes a literature survey of researches conducted on sewage networks as well as their management. It shows all the advantages of the dynamic management of sewage networks within the Smart City concept. The second part presents the site of the Scientific City Campus, which is used as a pilot site for the demonstrator in this thesis. It describes the collection of data concerning both the sewerage infrastructure and inspection and the integration of these data in a geographic information system (GIS). The 3rd part summarizes the results of the water quality control in the sewerage network. It describes in detail the presence of various quality components in the effluent and gives an explanation. The last part describes the instrumentation set up as part of this work and the first results. It provides analysis of the sewage network using the collected data as well as a numerical modeling. It results in recommendations for the improvement of the management of the sewage network

La gestion des RUTP est un enjeu majeur des collectivités, tant d’un point de vue des quantités d’eau ruisselées toujours plus importantes, que suivant un objectif de qualité pour les eaux superficielles en accord avec les exigences de la Directive Cadre européenne sur l’Eau. Pour ce faire, les municipalités se munissent d’ouvrages de gestion des eaux pluviales alternatifs (aux réseaux) afin de réguler les flux d’eau ou de redonner de la perméabilité aux sols urbains en infiltrant les eaux pluviales soit à grande échelle (bassins de retenue ou d’infiltration) ou à plus petite échelle directement à la source du ruissellement (systèmes de gestion à la source). Une documentation fournie existe sur la qualité des RUTP concernant les polluants globaux (MES, DCO, nutriments…), les métaux et les HAPs. Ces deux dernières familles de substances sont de la pollution des eaux pluviales et nombre d’études ont caractérisé leur traitement par des techniques alternatives. Peu ou pas d’études ne s’intéressent en revanche à une gamme plus vaste de micropolluants prioritaires tels que les pesticides, les alkylphénols ou encore les retardateurs de flamme bromés. La présente recherche a pour objectif de contribuer à pallier ce manque de connaissances en apportant des résultats sur la caractérisation qualitative in situ des eaux liées à deux types de dispositifs (centralisés et décentralisés) pour 59 micropolluants. Quatre sites expérimentaux ont ainsi été choisis pour les campagnes de mesure à l’exutoire de i) un bassin de rétention centralisé, et trois sites de gestion à la source drainant des parkings résidentiels : ii) une chaussée à structure réservoir, iii) une tranchée d’infiltration en graves, et iv) une noue végétalisée. 59 micropolluants de cinq familles différentes (métaux, HAPs, pesticides, alkylphénols, PBDEs) ont ainsi été analysés pour une douzaine d’évènements pluvieux. Les flux d’eau de plus de 100 évènements ont été étudiés grâce à des dispositifs de métrologie et de prélèvement spécialement développés afin de pouvoir mesurer l’ensemble de la gamme de débits observables à l’exutoire des ouvrages décentralisés. Il a été constaté que si les métaux et les HAPs sont les polluants les plus particulaires et les plus présents dans les eaux, ce sont aussi les mieux traités par les ouvrages, notamment les systèmes à la source dont la filtration se révèle plus efficace que la décantation du bassin centralisé. Les autres familles de micropolluants ont montré une spéciation plus aléatoire et une plus grande propension à être capté par la noue et la tranchée que par les autres ouvrages. Les sites à la source montrent un meilleur potentiel de traitement des eaux pluviales du fait de leur pouvoir de filtration intrinsèque par rapport au bassin centralisé, mais la noue et la tranchée se démarquent également par une rétention d’eau très importante qui accentue leur action épuratoire en termes de quantité totale en micropolluants rejetés dans les milieux
Stormwater management is a major issue for municipalities, be it regarding the increasing of runoff water because of the developpment of impervious urban areas (flooding risks), as well as the pollutant contamination limitation and removal in accord with the European Water Framework Directive (Directive 2000/60/EC) requirements. .. Since a few decades, municipalities implements and encourage the use of stormwater control measures (SCM) to regulate waterflows by infiltration either on large scale (via separative sewers and detention/infiltration basins) or on smaller plots directly at the source of runoff (source control systems such as swales, trenches, porous pavement…). A furnished litterature exists regarding stormwater quality on usual pollutants (TSS, COD, nutrients…), metals and PAHs. These last two are recognized as caracteristic of stormwater pollution and many studies highlighted their removal by differents types of SCMs. However, few or no studies focuses on a wider range of ;icropollutants such as pesticides, alkylphenols of brominated flame retardants. This study aim to contribute to the research field through the qualitative caracterization in situ of stormwater from two different type of SCMs (centralized and source control) on 59 micropollutant. Four different sites were chosen in oder to conduct the sampling at the outlet of i) a centralized detention basin (semi urban area, stormwater sewers), and three source control systems managing parking lots: ii) a porous pavement with reservoir structure, iii) an infiltration trench and iv) and vegetalized infiltration swale. Analysis were conducted on 59 micropollutants from five differents families (metals, PAHs, pesticides, alkylphenols and PBDEs) for about a dozen of rain events. Flows for more than 100 rain events were studied via metrology and sampling installations specially developed to measure the wide range of flows at the outlet of the source control systems.The study shows that metals and PAHs are the most particulate and the most quantified micropollutants in stormwater. They are also the ones that are treated the best, particularly by the source control systems which infiltration appears more efficient than the settling from the detention basin. Other micropollutant families show a more random speciation and are more likely to be removed by the trench and the swale than by the other systems. Globally, source control systems appear more efficient regarding micropollutant removal than the centralized basin thanks to their filtration, but the swale and the trench still stand out because of their great water retention increasing drastically their efficiency regarding total loads of micropollutants evacuated in receiving bodies

La gestion des eaux urbaines de temps de pluie est devenue une priorité depuis quelques années, au regard des problématiques d'inondations et de pollutions des cours d'eau qui remettent en cause l'atteinte des objectifs de la DCE. En outre, les filtres plantés de roseaux sont reconnus comme des solutions fiables pour le traitement des eaux usées depuis plus de 20 ans. Par ailleurs, leur adaptation à d'autres types d'effluents a été mise en place récemment (traitement tertiaire, effluents dilués, lits de séchage de boues), et la gestion des eaux de temps de pluie s'inscrit dans le cadre de cette extension de fonction. Bien que ce système combine à la fois des capacités de stockage et de traitement, Uhl et Dittmer (2005) ont mis en avant des dysfonctionnements (mort des roseaux en période sèche, chutes de performances). Ces auteurs soulignent aussi la nécessité d'optimiser les règles et outils de dimensionnement.Le projet SEGTEUP vise donc, via un suivi sur pilotes de grande taille et une modélisation hydrodynamique, à fournir des règles de conception à intégrer dans un futur outil de conception simplifié, utilisable à l'échelle du territoire français. L'étude des pilotes vise donc à tester différents matériaux et conceptions, alors que la modélisation met en évidence les principaux paramètres d'influence de l'écoulement. Au final, la filtration apparaît comme le principal processus d'élimination de la pollution organique et des micropolluants, alors que l'adsorption de la matière organique dissoute est négligeable. Par ailleurs, l'emploi d'un matériau à forte capacité d'adsorption (zéolite) accroît considérablement les capacités de rétention de l'ammonium. L'utilisation de tels matériaux est particulièrement recommandée en cas de charges en ammonium particulièrement élevées ou de faible surface disponible. Enfin, l'étude de l'hydrodynamique montre que l'écoulement, ainsi que l'adsorption et les réactions de biodégradation, sont fortement influencés par la limitation du débit de fuite (temps de rétention, particulièrement pendant la phase saturée). Par ailleurs, la structure d'alimentation doit permettre une répartition homogène de l'influent à la surface du massif pour éviter les court-circuits hydrauliques et les volumes morts. La construction d'un modèle 1D a enfin été mise en oeuvre, mais celui-ci ne permet pas de faire des prédictions, car la couche virtuelle simulant la limitation du débit de fuite doit être calée lors de chaque événement simulé. Une adaptation 2D du modèle, la prise en compte de lois de vannes et pertes de charges singulières, ainsi qu'un couplage filtre-réseau doit permettre la finalisation de cet outil
Urban runoff management has become a priority for many years, regarding the issues of flooding and water course pollution that jeopardize the objectives of the European Framework Directive 2000/60/CE. As an extensive technique, subsurface flow constructed wetlands have proved to be reliable solutions for the treatment of sewage, and have been used for more than 20 years. Their adaptation to other types of functions or effluents has even been implemented over the last ten years (tertiary treatment, dilute effluents, sludge drying reed beds), and the management of urban runoff is part of this extension process. Despite this system combines both storage and treatment capacities, (Uhl and Dittmer, 2005) highlight dysfunctions as reed death during long rest periods or performance losses. These authors also underline the needs in optimizing design rules and tools.Then, the SEGTEUP project combines a large-scale pilot monitoring and hydrodynamic modeling, aiming at providing some basis for the implementation of a reliable design tool, applicable over the entire French territory. Then, the pilot study aimed at testing different materials and filter configurations, while a mechanistic approach was implemented to highlight the main flow influence parameters.Anyway, filtration of suspended solids appears as the major pollutant removal process, allowing the retention of at least 70% of SS and associated pollutants whatever the material considered. Nevertheless, dissolved organic matter adsorption remains negligible, while ammonium elimination is poor for the coarsest material. In the opposite, adsorbent zeolite present high ammonium retention abilities and ensures constantly low discharge levels. The use of this material is particularly recommended in case of specific issues concerning high pollutant loads or low available surface area. Furthermore, micropollutants (metals and PAHs) mainly bound with particles, are highly removed by filtration of SS. In our study, dissolved micropollutants concentrations were too low to highlight robust conclusions. However, further research are needed to better understand metals retention and release, and PAHs degradation processes, since these mechanisms are strongly dependent of pH and redox conditions and dynamics. Finally, the study of hydrodynamics shows that the throttle value influences adsorption and degradation reactions through variations in hydraulic retention time, particularly during saturated phases. On the other hand, the feeding structure is of special importance since a homogenous distribution of influent at the filter surface is needed to avoid hydraulic shortcuts and corresponding dead volumes. Finally, a HYDRUS 1D model was implemented around urban runoff issues, but cannot be used as a predictive design tool. Indeed, the throttle value, represented by a virtual layer with low conductivity, must be re-calibrated for each simulated event. Then, a 2D adaptation of the model is required, as well as the integration in the HYDRUS code of appropriate singular head losses as boundary conditions. In the end, the developed simplified model of water flow and pollutant degradation should be coupled with a sewer system model, aiming at creating a flexible and adaptable design tool

L'objectif de cette étude est l'élaboration d'une approche basée sur la notion de développement durable pour les bâtiments et les infrastructures caractérisant ces friches industrielles. L'approche est développée en collaboration avec quatre pays européens : la France, l'Allemagne, l'Angleterre et la Pologne. Des données socio-économiques, environnementales, institutionnelles de huit friches industrielles sont reparties sur ces quatre pays européens. Deux sites français font l'objet de cette étude : les Tertiales à Valenciennes et Loisinord à Noeux-Les-Mines. Des analyses des pratiques européennes pour la réhabilitation de patrimoine industriel ont été faites et des évaluations ont été réalisées selon cette approche durable en se basant sur des objectifs et des indicateurs développés. Les résultats mettent en évidence l'insuffisance des pratiques européennes en terme environnemental comme : l'utilisation limitée de l'énergie renouvelable ou l'absence de réutilisation et de recyclage de matériaux de construction ainsi que la non récupération de l'eau pluviale. De même, des problèmes importants concernant la discontinuité culturelle et historique entre le projet de réaménagement du site et son passé industriel sont constatés. Ces projets de réhabilitation de friches optent souvent pour une démolition totale des bâtiments et des infrastructures existants sur site tout en privilégiant l'aspect économique. La confrontation de cette analyse entre experts européens a débouché, sur des recommandations pour l'élaboration d'une approche durable pour l'étude de différents scénarii pour la réhabilitation des structures existantes. Elle a permis aussi l'élaboration d'un outil sous forme d'un site web afin d'aider les parties intéressées de projets de réaménagement à adopter une démarche durable intégrant tous les aspects liés à la pollution et l'utilisation du sol, la participation citoyenne et l'étude des bâtis existants.

L' augmentation de la population à Tripoli et ses environs a conduit une augmentation de la demande des eaux souterraines et le forage de puits aléatoire . Cette situation a entraîné une hausse de la demande d'eau souterraine et ainsi a mit en danger l' aquifère (Miocène), ce qui peut entraîner des problèmes graves à moins des étapes pour la gestion des ressources en eau sont mises en œuvre . Ces mesures devraient inclure la définition de la caractérisation rigoureuse des propriétés de l'aquifère afin de bien gérer la qualité et la quantité d'eau pompée. Notre objectif dans cette étude est d'analyser les paramètres hydrochimique, hydrophysique, ainsi que le niveau d'eau de la nappe phréatique de Karstique du Nord du Liban. La répartition spatiale des paramètres physico- chimique obéit à une tendance croissante vers l'ouest c'est à dire vers la mer Méditerranée. Au cours des dernières décennies, les eaux souterraines illégalement pompé pour l'usage domestique et agricole a entraîné une dégradation de la qualité des eaux souterraines en raison de l'intrusion saline de l'eau dans les zones occidentales. Afin d'étudier l'origine le logiciel PhreeqC a permis de déterminer les propriétés et l'aspect hydrochimique des eaux souterraines ; de même le logiciel Aquitest a permit d'etudier les niveau d'eau de la region. SIG, Surfer et Visual MODFLOW ont été utilisés pour générer des cartes de localisation de la distribution spatiale des paramètres ainsi que la modélisation de la carte potentiométrique. Le résultat final a été la détermination des sources anthropiques, naturogéniques de contamination de l'eau au Nord du Liban et la formation de la carte piézométrique de la région
The increasing population in Tripoli and its surrounding has placed an increase in the demand of groundwater and the random drilling of wells. This situation has resulted in a higher demand of groundwater and thus endangered the Miocene aquifer that will cause problems unless serious steps for the management of water resources are implemented. These steps should include defining stringent characterization of the properties of the aquifer in order to properly manage the quality & quantity of pumped water.Our aim in this study is to analyze the hydrochemical, hydro physical quality,& water level of groundwater in the Miocene aquifer in the North of Lebanon. The results have shown that the dominant type of groundwater in the area is highly chlorinated with sulfated calcium and magnesium with heavily charged Nitrate & Nitrite. The spatial distribution of the physiochemical parameters obey an increasing pattern westwards towards the Mediterranean Sea. During the last decades, illegal groundwater pumping mainly for domestic and agricultural use has caused groundwater quality degradation due to saline water intrusion from western areas .In order to study the origin and the hydrochemical aspect of groundwater, Phreeq C & Diagram software helped us determine the properties ;as for the water level Aquitest software was used.GIS ,Surfer & Visual Modflow softwares were used to generate maps locating the spatial distribution of all parameters & most importantly the modeling of the potentiometric map of the North. The end result was the determination of anthropogenic & naturogenic sources of water pollution in the North of Lebanon & the formation of the piezometric map of the region

La préparation des données des modèles numériques est fastidieuse et prend beaucoup de temps. Les Systèmes d'information géographique (SIG) minimisent l'effort et améliorent l'efficacité des modèles numériques. De plus, les SIG présentent une plate forme de grande capacité de collecte, de gestion, de traitement, d'analyse, de modélisation et d'affichage de données géoréférencées. Ce travail de thèse propose une méthodologie basée sur deux approches conceptuelles qui ont été appliquées en matière d’aménagement littoral dans le cadre de développement durable dans le secteur d’Hardelot-Plage (Nord de France). Cette méthodologie associe à tous les niveaux les SIG.La première approche est consacrée à la mesure de l’évolution du trait de côte des dunes d’Ecault (Nord d’Hardelot-Plage), des dunes du Chevalier Sansot (Sud d’Hardelot-Plage) et des dunes de Camiers (rive nord de la Canche) pour la période s’étendant de 1946 à 2005. 292 transects perpendiculaires au trait de côte sont utilisés pour estimer l'érosion côtière et en déduire le taux de recul. La marge d'erreurs générée par la méthodologie proposée est de ± 10 m. L’estimation est affectée par des erreurs liées à la résolution du document de référence et aux images numérisées. D’une part les résultats obtenus montrent que le processus de recul de la ligne de rivage intéresse, d’une manière générale, l’ensemble du trait de côte des dunes d’Ecault et des dunes de Chevalier Sansot à des vitesses variant de 0 ,43 m/an pour atteindre 5,8 m/an sur la rive nord de l'estuaire de la Becque. Par contre la valeur moyenne d’avancée varie de 0,23 à 2,47 m/an. D'autre part, l’évolution du trait de côte des dunes de Camiers (estuaire de la Canche) était très importante avec une moyenne de recul de 8,45 m/an entre 1980 et 1983, alors que la moyenne d’avancée était de 14,36 m/an entre 1947 et 1955. La dernière observation, entre 2000 et 2005, a montré que la ligne de référence dans la zone d'étude a évolué positivement avec une moyenne allant de 1,1 à 4,66 m/an (86% des transects soit 250 transects). 13% des transects (soit 39 transects) n’ont pas changé en raison de l’enrochement construit le long de la plage. Cependant 1% des transects (soit 3 transects correspondant à la rive nord de l'estuaire de la Becque) ont présenté un recul de 1,06 m/an. La deuxième approche concerne la modélisation hydrogéologique littorale. La mise en place d’un SIG a permis de générer le jeu de données géographiques nécessaires aux modèles numériques. La modélisation hydrodynamique de la plage d’Hardelot (Pas-de-Calais, France) pose le problème de la saturation en eau quasi constante du sable de la plage et de son érosion sur la partie sud. Ce cas singulier est analysé en couplant un SIG (ArcGIS 9.3) avec un système de modélisation hydrogéologique (GMS 6.0) afin de développer une modélisation adaptée. Les résultats obtenus et plus particulièrement ceux issus de la modélisation hydrodynamique et hydrodispersive ont permis de confirmer que la saturation en eau observée dans la partie sud d’Hardelot est bien liée à la proximité de la nappe superficielle. L’aquifère des sables est en continuité hydraulique avec la nappe de la craie sous-jacente. De plus, ce secteur est caractérisé par la présence de lentilles de tourbe dont le comportement hydrophile explique la rétention d’eau de mer en surface dans les formations sableuses ainsi que la répartition complexe de l’interface eau douce -eau salée sur le littoral d’Hardelot. Les diverses simulations entreprises, associées à la réalisation de forages captant l’aquifère des sables ont permis de démontrer que le rabattement de la nappe de 0.5 m, permettant un assèchement de la plage, nécessiterait un pompage continu à un débit de 5 m3/h
Management of input data modeling is tedious and takes a long time. The Geographic Information System (GIS) minimize the effort and improve the efficiency of numerical models. As well as the GIS provides a platform to high capacity of collection, management, data processing, analysis, modeling and display of spatial information. This thesis proposes a methodology based on two conceptual approaches applied to coastal management in the context of sustainable development in the area of Hardelot-Plage (Northern France). This methodology has been implemented thanks to GIS.The first approach is dedicated to measuring shoreline change along Ecault dunes (North of Hardelot-Plage), Chevalier Sansot dunes (South of Hardelot-Plage) and Camiers dunes (Northern Canche estuary) over the course of 59 years (from 1946 to 2005). 292 transects perpendicular to the shoreline are used to estimate coastal erosion and to assess the retreat rate. The marginal error generated by our methodology is ±10m. It is resulting from the resolution of reference-document and scanned images. From one side, the results obtained show that the process of shoreline retreat has interested, in general, the entire coastline of Ecault and Chevalier Sansot dunes. The average of retreat varies from 0.43 m/yr to reach 5.8 m/yr on the north side of the Becque estuary, while the average value of advance ranges from 0.23 to 2.47 m/yr. For another side, the average shoreline evolution was very important along the Camiers dunes (Northern Canche estuary) with an average retreat reaching 8.45 m/yr between 1980 and 1983, while the average of advance reached 14.36 m/yr between 1947 and 1955. The last observations, between 2000 and 2005, showed that the shoreline in the study area was changing positively with an average ranging from 1.1 to 4.66 m/yr (86% of transects =250 transects); 13% of transects (39 transects) have not changed because of dike or rip-rap built along the beach. However 1% of transects (three transects corresponding to the Becque estuary) showed a retreat of 1.06 m /yr. The second approach concerns a hydrogeological modelling of the coastal aquifer. The implementation of GIS was essential to generate the geographic data needed for the numerical models. In our case the beach-dune system of Hardelot-Plage suffers from the lack of well developed foredune. This problem is linked to the almost constant water saturation of sand beach which is the potential source of dune nourishment. South of Hardelot, the coastline is slowly but constantly retreating. To remedy this situation, a coupling between a GIS (ArcGIS 9.3) and a Groundwater Modelling System (GMS 6.0) was adopted in order to find possible scenarios which could lower the piezometric surface in the concerned area and allow dune nourishment again. Hydrodynamic and hydrodispersive models have confirmed that the observed water saturation in the southern part of Hardelot beach is quite related to the proximity of the piezometric surface. The sand aquifer in this sector, which is in hydraulic continuity with the subjacent chalk aquifer, is intersected by peat lenses. The presence of peat would induce seawater restrain and would make it possible to mainly explain the complex distribution of freshwater and saltwater interface in this sector. Various simulations undertaken for realization of drillings in the sand aquifer made it possible to show that the lowering of water table of 0.5 m, which is needed to dry the beach sand would require a continuous pumping with a flow of 5 m3.h-1