Littérature scientifique sur le sujet « Infiltration des eaux »

Même si la vigne reste parmi les plantes cultivées une des plus économes en eau, se pose maintenant la question de la disponibilité et de l'accessibilité à la ressource en eau naturelle de qualité: eaux souterraines (infiltration, nappes), eaux de surface stagnantes (lacs, retenues de barrages) ou en écoulement (rivières, fleuves), eaux de mer, eaux usées traitées (REUT). Certaines de ces eaux peuvent contenir des composés d'intérêts nutritionnels pour les plantes, mais aussi être riches en sels dissous. L'objet de cette communication est d'étudier les technologies permettant d'affiner la teneur en sel de l'eau d'irrigation pour la vigne, quel que soit son origine et son niveau initial. Les techniques membranaires, osmose inverse, nanofiltration et électrodialyse sont ainsi comparées techniquement et évaluées économiquement. Les unes, nanofiltration et osmose inverse, à partir de membranes poreuses ou denses sous pression, consiste en une séparation de quasi tous les éléments dissous de l'eau (anions, cations, mais y compris les nutriments azotés, et minéraux) et ce quel que soit, pour l'osmose inverse, la salinité de l'eau initiale (e.g. eau de mer). L'autre l'électrodialyse, à partir de membranes denses ne filtre pas l'eau, mais extrait une quantité pilotable en ligne, de sels dissous (Na+ et Cl− en particulier sélectionnables) sous l'effet d'un champ électrique, afin de l'adapter aux sols ou plantes concernés

Résumé L’étude des caractéristiques physico-chimiques des eaux souterraines de la communauté Mzamza, soumises aux rejets liquides de la ville de Settat à partir de l’oued Boummoussa, montre que la qualité des eaux des différents puits est variable et dépend d’un certain nombre de facteurs tels que l’emplacement des puits par rapport aux eaux usées et l’activité agricole. L’interprétation des données d’analyse, la corrélation existante entre eaux usées et eaux de puits, et la répartition des eaux souterraines en groupes sont réalisées en utilisant l’Analyse en Composante Principale Normée. L’étude a révélé des origines différentes de la contamination des eaux souterraines, à savoir, la contamination par la matière organique due essentiellement à l’utilisation des eaux usées à des fins d’irrigation et à leur infiltration continue, et finalement le retour des eaux d’irrigation (chargées en engrais azotés) qui est considéré comme étant la principale origine de la minéralisation et de la pollution des eaux. Plusieurs facteurs conditionnent la progression de cette pollution : les concentrations des polluants dans les eaux usées, la nature des sols, la lithologie, la perméabilité de l’aquifère exploité et la profondeur de la nappe. Les résultats acquis dans cette étude font ressortir également l’influence primordiale des variations saisonnières, ainsi que le rôle bénéfique des précipitations.

Le bassin de Berrechid situé au Sud de Casablanca, caractérisé par un climat semi-aride, est intensément exploité pour l'alimentation en eau potable et l'irrigation. Les traits géologiques de cette région ont confié à l'aquifère de Berrechid des caractéristiques hydrogéologiques importantes. Afin d'améliorer la compréhension du fonctionnement hydrogéologique de ce bassin, des mesures des concentrations de l'oxygène 18 et du tritium dans 71 échantillons d'eau souterraine et 8 échantillons d'eau de surface ont été réalisées pour étudier l'origine de recharge et l'âge des eaux souterraines de l'aquifère. Les données isotopiques de l'18O ont montré l'existence de deux principales composantes de la recharge de la nappe de Berrechid : une recharge par des eaux non évaporées provenant de l'abouchement latéral à partir du plateau de phosphates et de l'infiltration rapide de la pluie au Nord de la plaine et une recharge par infiltration des eaux de surface fortement évaporées dans le reste de la plaine. L'évaluation des temps de transit de l'eau a été calculée à partir de l'application des modèles d'écoulement exponentiel et de dispersion du programme Boxmodel aux données isotopiques d'entrée et de sortie. Ainsi, l'interprétation des teneurs en tritium et les temps de séjour estimés à l'aide du modèle empirique (moins de 20 ans) ont révélé que les eaux des secteurs Nord et Sud sont récentes, ce qui traduit une recharge récente et continue dans cette zone. Par contre, les eaux anciennes issues d'une recharge locale dans le reste du bassin reflètent la présence d'une lithologie peu perméable.

En climat méditerranéen, les ressources en eau des bassins sédimentaires sont rares. Pour limiter les écoulement de surface et recharger les nappes souterraines, des lacs collinaires ont été construits sous une pluviométrie annuelle comprise entre 250 et 500 mm. Des échantillons d'eau ont été prélevés dans le bassin versant d'El Gouazine, situé en Tunisie centrale, pour mieux expliciter le fonctionnement hydrochimique et la recharge de la nappe phréatique d'un lac collinaire très filtrant. Les eaux ont été échantillonnées à deux périodes distinctes (retenue presque asséchée et retenue pleine), en amont de la retenue dans le bassin versant et en aval dans l'aquifère alluvial. Trois faciès chimiques (bicarbonaté calcique, chloruré sodique et sulfaté calcique) caractérisent les eaux de nappe, l'eau de la retenue étant sulfatée calcique. La roche-mère et la nappe phréatique sont chimiquement très dépendantes. Les isotopes stables de l'eau montre que la nappe amont est peu profonde et d'origine météorique. L'eau de la retenue se mélange avec les eaux souterraines en conservant un caractère météorique en période d'écoulement et en acquérant un caractère évaporé en période d'assèchement. La nappe alluviale aval est alimentée par les eaux mélangées de la retenue. L'altération d'un affleurement gréseux forme un aquifère en rive gauche du lac expliquant en partie les pertes par infiltration. Les principaux processus géochimiques, qui se produisent au cours de l'écoulement de la nappe dans les formations superficielles, permettent une compréhension partielle du fonctionnement hydrochimique de la retenue et de son bassin versant.

Résumé Les différentes techniques d’extraction d’huile d’olive aboutissent à la formation des margines en quantités variables, allant de 400 à 500 L•t‑1 d’olives pour les unités traditionnelles et une tonne de margines•t‑1 d’olives pour les unités modernes. L’objectif de notre travail est de montrer la faisabilité du traitement des margines par la technique d’infiltration-percolation sur filtre à sable et d’étudier l’effet de la dilution des margines par des eaux usées urbaines à 50 % sur la stimulation de la biodégradation dans le filtre et sur les performances épuratoires de cette technique. Les effluents testés ont un pH très acide (4,93) et sont très chargés en matières organiques, en demande chimique en oxygène (DCO) (28 g d’O2•L‑1) et en polyphénols (1,42 g•L‑1). Après dilution à 50 % par les eaux usées urbaines, le pH augmente à 5,01, la DCO et les polyphénols diminuent respectivement à 25,58 g d’O2•L‑1 et 1,39 g•L‑1. Le traitement des margines brutes par le filtre à sable a permis une élimination de 36 % de la DCO brute, 33 % de la DCO dissoute, 53 % des polyphénols, 67 % de l’azote Kjeldahl (NTK) et 75 % de l’azote ammoniacal. Les essais de percolation des margines mélangées à 50 % avec les eaux usées urbaines dans une colonne de sable montrent une amélioration de l’efficacité quant à l’élimination de la DCO brute (76 %), de la DCO dissoute (92 %), des polyphénols (90 %), de NTK (50 %) et de l’ammonium (87 %).

Le processus de photosensibilisation (phototraitement) de l'eau suscite beaucoup d'intérêt, car il implique trois composants qui sont individuellement inoffensifs pour le milieu biologique, à savoir le photosensibilisant, la lumière et l'oxygène moléculaire. La photostabilité de la porphyrine tétra-méso-cationique (T4MPyP) dans l'eau usée et l’efficacité du phototraitement dépend de la concentration du photosensibilisant, de la qualité de l'eau (contaminants organiques, turbidité, pH, taux d'oxygène dissous et épaisseur de la lame d'eau) ainsi que de l'intensité et de la nature du rayonnement lumineux. L’étude expérimentale consistait à apporter à un sol sableux i) de l’eau usée secondaire traitée par boues activées, ii) la même eau usée, mais phototraitée avec 5 μM∙L-1 de T4MPyP pendant 6 h d’ensoleillement, et iii) une eau de puits. L’eau usée phototraitée était conforme aux normes tunisiennes (NT 106.03) pour l’irrigation sans restriction au niveau du taux de bactéries indicatrices de pollution fécale (l’abattement des coliformes fécaux avoisinait 99,99 %), mais renfermait encore une concentration résiduelle de porphyrine (environ 35 % de la concentration initiale). À la fin de l’expérimentation, la configuration saline du sol dépendait de la qualité des eaux d’irrigation. Dans le cas des eaux usées secondaires, la couche de surface (0-5 cm) se caractérisait par une concentration élevée de sels solubles et par une prolifération d’algues contribuant ainsi au colmatage superficiel et à un manque de continuité des macropores. En revanche, le colmatage chimique et biologique était réduit suite à l’utilisation des eaux usées phototraitées. La salinité était plus importante au niveau de la couche profonde (5-15 cm) due à une importante mobilité des ions chlorures et sodium suivie des sulfates et du calcium de la couche 0-5 cm vers la couche 5-15 cm, ce qui peut être attribué à une oxydation plus élevée de la matière organique induite par la présence de porphyrine. Il ressort de cette étude que la valorisation des eaux usées avec des concentrations micromolaires de T4MPyP dans le domaine agricole inhiberait le développement d'algues à la surface du sol et conduirait à une meilleure infiltration des sels vers les profondeurs évitant ainsi l’installation du colmatage à la surface. En outre, une meilleure rétention des ions ammonium et orthophosphates a été observée dans le sol sableux lors de la percolation des eaux usées phototraiteées.

L'objectif de la présente étude est de mettre en évidence les potentialités d'un hélophyte : Phragmites australis (Cav.) Steudel à épurer l'effluent du tannage riche en chrome sous un régime d'écoulement vertical et les comparer à celles d'un sol non planté sous climat aride. Le pilote expérimental est constitué de pots de capacité 120 litres, remplis sur une épaisseur de 15 cm de graviers et de 60 cm de sol (texture : limono - argilo- sableuse). Trois pots sont plantés de jeunes tiges de Phragmites australis (36 tiges /m2). Trois autres pots non plantés sont pris comme témoin. L'alimentation du système se fait par l'eau du tannage au chrome diluée à 50%. L’alimentation des systèmes se fait par bâchées de 10 litres/jour pendant 3 jours successifs suivie d’une période de repos de 4 jours. L'écoulement se fait par translation verticale à travers le substrat. L'étude du fonctionnement hydrologique des pilotes testés a montré que le débit moyen à la sortie du système planté est trois fois plus élevé que celui du lit non planté, ce qui permet de traiter un volume d’eau usée plus important ou bien de réduire la superficie nécessaire par équivalent habitant. Aucun signe de colmatage n’a été détecté aussi bien dans les pots plantés de Phragmites australis que dans les pots non plantés. Le suivi des performances épuratoires du système à Phragmites australis montre que le pH à la sortie des deux systèmes pilotes augmente de deux à trois unités par rapport à celui des rejets du tannage. La conductivité électrique des effluents traités augmente respectivement pour les deux systèmes. L’élimination moyenne de la DCO totale est de 74% pour le système planté et de 60,5% pour le système non planté. La différence entre les performances épuratoires des deux systèmes pour l’abattement de la DCO totale est statistiquement significative (p<0,05). Le Cr total subit globalement un abattement de 99% pour les deux pilotes qui fournissent des eaux épurées limpides. En effet, la concentration moyenne en chrome total dans les eaux usées brutes appliquées à l'entrée des différents pilotes varie de 534 mg/l à 1000 mg/l avec une concentration moyenne de 780±196 mg/l. Les teneurs de chrome total enregistrées à la sortie du lit à Phragmites varient de 2,2 mg/l à 3 mg/l avec une concentration moyenne de 2±0,5 mg/l. La concentration en chrome total des eaux usées à la sortie du sol non planté varie de 2,5 mg/l à 4 mg/l avec une valeur moyenne de 2,4±1,3 mg/l. La présence de Phragmites australis dans le système planté permet de maintenir une porosité suffisante pour assurer la percolation des eaux en traitement et réduire les risques de colmatage. Avec des temps de résidence hydraulique trois fois plus réduit, le système planté assure un abattement du chrome total comparable à celui du système non planté.

Au Cameroun, l’accès aux systèmes d’alimentation en eau potable en milieu urbain apparaît sélectif. Les populations des quartiers situés en périphérie ont recours aux puits et sources pour assouvir leurs besoins. La présente étude a pour objectif d’évaluer la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux souterraines couramment utilisées dans quelques quartiers de l’arrondissement de Yaoundé VII. 24 échantillons d’eaux prélevés dans 6 sources (S1 à S6) et 2 puits (W1 et W2) ont été analysés suivant des méthodes normalisées. Les températures relevées, proches de celle de l’air, révèlent le caractère libre des nappes étudiées. Celles-ci subiraient l’influence directe des eaux d’infiltration. Les stations S1, W1 et W2 présentent des valeurs en nitrates supérieures à 50 mg/l (norme OMS). La consommation de leurs eaux expose la population jeune à la méthémoglobinémie. Contrairement aux recommandations de la norme camerounaise, les indicateurs de pollution fécale et les bactéries du genre Salmonella, ont été isolées dans les eaux analysées. Une analyse en composante principale ainsi qu’un dendrogramme ont permis de classer les points d’échantillonnage, selon l’ordre croissant de pollution organique suivant : {S6}, (S3, S4, S5), (S1, S2), {W1}, {W2}. Cependant, du point de vue pathogénique, S6, S3, S4, S5 sont les plus à craindre.Mots clés : Qualité des eaux, puits, sources, Yaoundé, risques sanitaires. English Title: Physico-chemical and bacteriological quality of groundwater and health risks in some districts of Yaoundé VII, CameroonIn Cameroon, access to drinking water supply systems in urban areas appears to be selective. The populations located in the peripheral zone use wells and springs to satisfy their needs. This study aims to assess the physico-chemical and bacteriological quality of the groundwater commonly used in some districts of Yaoundé VII. 24 water samples taken from 6 sources (S1 to S6) and 2 wells (W1 and W2) were analyzed according to standardized methods. The temperatures recorded, close to that of the air, reveal the free nature of the aquifers studied which are directly influenced by the infiltration waters. Samples points S1, W1 and W2 presented concentration of nitrate above 50 mg/l (WHO standard). The consumption of their waters exposes young people to methemoglobinemia. On contrary to the recommendations of the cameroonian standard, the indicators of faecal pollution and bacteria of the genus Salmonella, were isolated in the waters analyzed. A principal component analysis as well as a dendrogram permit to classify the sampling points, according to the following increasing order of organic pollution: {S6}, (S3, S4, S5), (S1, S2), {W1}, {W2}. However, from a pathogenic point of view, S6, S3, S4, S5, are the most to be feared.Keywords: Water quality, Dug wells, spring, Yaoundé, sanitary risks.

Le développement du contrôle à la source des eaux pluviales urbaines et, notamment, le recours croissant à des dispositifs d’infiltration suscitent des interrogations sur la capacité du sol à jouer le rôle de «filtre» vis-à-vis des polluants présents dans le ruissellement. Cette question a été abordée en couplant campagnes de terrain et approche de modélisation. Sur 11 dispositifs d’infiltration aux caractéristiques contrastées, le sol a été échantillonné en deux phases successives, conduisant à des cartographies de la contamination superficielle en métaux, puis à des profils verticaux de métaux et hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), accompagnés de différentes variables explicatives. Les résultats ont démontré une bonne rétention des contaminants sur la plupart des sites d’étude, grâce à la combinaison de processus mécaniques (filtration) et physico-chimiques (adsorption). La distribution spatiale des métaux en surface, qui présente une structure caractéristique par rapport à la zone d’arrivée de l’eau, révèle le caractère non uniforme de l’infiltration lors des événements pluvieux courants. Dans la zone la plus polluée des ouvrages, métaux et HAP présentent un enrichissement significatif sur 10 à 40cm de profondeur. La contrepartie de cette rétention est une contamination qui, sur sept sites, excède localement les teneurs maximales admissibles –telles que définies par différentes normes internationales– dans le sol de zones résidentielles; toutefois, cela représente un volume de terres polluées relativement limité. L’approche de modélisation a permis de montrer que la durée de vie d’un dispositif d’infiltration pouvait être significativement améliorée en apportant un amendement organique à l’horizon superficiel, ce qui accroît la rétention de la pollution dissoute, ou en privilégiant une arrivée d’eau la plus répartie possible à la surface des ouvrages. La réduction des volumes d’eau de ruissellement en entrée d’ouvrage –par exemple, en déraccordant les eaux «propres» générées par le bassin versant– y participe également.

For constructing sustainable geotechnical structures, it is recommended to design these structures within a perspective of performance, adaptability and durability. This article briefly describes the various geotechnical risks and the actions to be taken to reduce or eliminate these risks. It examines in more detail the problem of risks associated with groundwater infiltration in construction structures. It discusses the various causes and the measures to be taken to eliminate this risk. Finally, the article introduces the preventive measures against groundwater infiltration for two case studies, namely a sports complex and a residential building. The study also includes precautions to be taken for protecting buildings against ground swelling caused by shale rock.

Les procedes d'epuration des eaux usees par infiltration dans le sol sont etudies du point de vue de leur capacite a desinfecter les effluents et a proteger la qualite sanitaire des eaux de nappes. La retention des bacteries dans les milieux poreux non satures est mise en evidence dans des circonstances experimentales differentes: ecoulements d'eau claire, transferts de crenaux d'effluents reconstitues, essais d'epuration en assainissement autonome et en infiltration-percolation. L'elimination des bacteries est reliee aux contextes physique et ecologique de l'infiltration. Une attention particuliere est portee a la microfaune du systeme epurateur

L'infiltration-percolation est une technique alternative d'epuration, qui consiste a infiltrer, des eaux usees urbaines prealablement decantees ou des effluents secondaires, a travers plusieurs metres de sol naturel en place (version americaine) ou de sol rapporte (version francaise); elle est capable de hautes performances sanitaires. Compte-tenu de notre objectif principal: traiter 50 cm/j d'effluents primaires a travers des massifs de 0,50 a 1,50 m de sable de macon, on s'est tres vite heurte au probleme de la maintenance de la capacite d'epuration qui depend etroitement de la capacite de renouvellement de l'oxygene au sein des massifs filtrants. Une theorie simplifiee est proposee, basee sur les bilans d'oxygene dans la phase gazeuse des massifs filtrants. Cette theorie est discutee a travers les resultats experimentaux. L'optimisation du renouvellement de l'oxygene commande une alimentation sequentielle et lorsque cela ne suffit pas a satisfaire les fortes demandes en oxygene des effluents primaires, l'insertion de structures creuses a l'interieur des massifs filtrants permet le maintien voire un accroissement considerable des performances du procedes vis a vis de la pollution azotee et de la pollution bacteriologique

L'infiltration-percolation des eaux usees sur massif sableux est une methode de traitement des effluents de petites communautes, en plein essor. Les erreurs du passe ont montre les difficultes de realisation et de gestion de ce type d'installation. L'etude des mecanismes epuratoires permet d'elaborer une theorie simplifiee qui aide le dimensionnement et designe l'hydraulique du systeme comme le facteur principal du fonctionnement. La connaissance de l'hydraulique permet de determiner les quantites d'effluent a epandre, la duree des periodes de repos entre les periodes inondees, et de prevenir un colmatage persistant en basculant l'alimentation d'un bassin sur un autre. L'utilisation de la mesure geophysique de la resistivite a l'aide d'un dispositif wenner enterre permet de suivre en temps reel l'hydraulique du milieu. Le systeme de mesure est connecte a une unite informatisee compacte et autonome qui interprete les donnees et gere l'installation. Une application sur site reel eevra etre effectuees pour confirmer l'ensemble de ces resultats

Une premiere approche de la modelisation de l'epuration par infiltration-percolation est proposee, basee sur l'etude des transferts de masse dans le massif filtrant. La description des transferts de substrat dans le biofilm permet d'apprehender les mecanismes d'epuration physico-chimique en condition d'oxydant non limitant (nitrification, denitrification). Une condition supplementaire sur le non colmatage du filtre complete cette modelisation dans le cas de l'oxydation de fortes dcio. Les experiences, conduites sur des colonnes ventilees artificiellement (oxydation de la dco, nitrification) ou realisees en milieu anoxique (denitrification) montrent des capacites epuratoires bien superieures aux resultats obtenus sur les dispositifs fonctionnant en aeration naturelle. Le calcul des bilans d'oxygene dans un massif filtrant aboutit a une modelisation simple de l'epuration physico-chimique sur massif filtrant non ventile artificiellement. Les charges polluantes maximales admissibles peuvent alors etre calculees pour une gestion hydraulique donnee. L'analyse statistique des abattements bacteriens releves dans la litterature rend compte de l'influence des parametres globaux de l'infiltration-percolation: temps de sejour de l'effluent dans le massif, repartition de l'effluent a la surface du filtre, niveau d'oxygenation et frequence des apports. Differentes lois d'abattement sont proposees et testees. L'utilisation de certaines lois en prediction peut etre envisagee

Afin d’investiguer les mécanismes de décollement de chaussées urbaines, cette thèse se concentre sur leurs caractérisations en laboratoire. Dans ce travail, il s’agit de savoir si la présence d’eau (par infiltration dans les matériaux) combinée à des sollicitations mécaniques de flexion peut jouer un rôle dans la détérioration des interfaces couplant plus particulièreme nt du béton de ciment à de l’enrobé bitumineux. Un essai de flexion 4 points permettant de générer de la rupture d’interface en mode mixte (mode I et II) est choisi a priori et adapté. L’analyse mécanique de l’essai est menée en déformations planes à l'aide d’un Modèle élastique Multiparticulaire à Matériaux Multicouches spécifique dédié à l’étude des effets de bords dans les structures multicouches en fle xion, le M4-5n. Le problème écrit analytiquement et résolu sous Scilab permet d'optimiser la géométrie des éprouvettes afin de favoriser le délaminage. Le montage de l’essai est mis au point en laboratoire. Des éprouvettes bicouches Alu/PVC sont utilisées pour cali brer le montage. Un aquarium spécifique est construit afin de pouvoir immerger les éprouvettes lors des essais sous eau. Les résultats expérimentaux mettent en évidence l’effet de la température sur la résistance de l’interface. Les techniques de corrélation d 'images numériques sont utilisées pour mesurer expérimentalement les déplacements d’ouverture et de glissement de fissure. Ces techniques permettent de déterminer les facteurs d’intensité de contraintes et les taux de restitution donnés par Dundurs. Ces valeurs sont comparées avec succès à celles du M4-5n. A 20°C sous eau, les essais montrent que l’eau privilégie le processus de décollement
In order to investigate the mechanisms of debonding of urban roads, this thesis focuses on their characterization in the laboratory. In this work, the idea is to know whether the presence of water (by infiltration into materials) combined with me chanical bending can play a role in the deterioration of the interfaces coupling especially of the cement concrete to the asphalt concrete. A 4 -point bending test allowing to generate interface failure in mixed mode (mode I and II) is chosen a priori and adapted. The mechanical analysis of the test is conducted in plane strain with a Multi-particle elastic Model of Multilayer Materials specifically dedicated to the study of edge effects in multilayer structures under bending, the M4-5n. The problem written analytically and solved in Scilab allows optimizing the geometry of the specimens in order to facilitate the delamination. The testing device is developed in the labo ratory. Bilayer specimens Alu/PVC are used to calibrate the testing device. In order to immerse the specimens in water during the tests, a specific aquarium is constructed. The experimental results demonstrate the effect of temperature on the resistance of the int erface. The techniques of Digital Image Correlation are used to experimentally measure the crack opening and sliding displacement. These techniques are used to determine the stress intensity factors and the energy release rate given by Dundurs. These values are compared successfully with those of M4-5n. In the 20°C water, the experiments show that water privileges the process of debonding

L'epuration des eaux residuaires urbaines par bassins d'infiltration percolation met en jeu des phenomenes biologiques aerobies de type cultures fixees. Ce procede, applicable aux eaux decantees concerne de nombreuses communes en raison de performances epuratoires elevees et de faibles contraintes de mise en uvre. La technique consiste a infiltrer alternativement l'effluent, sur deux bassins au minimum, a travers plusieurs metres de sable en place ou rapporte. L'amelioration de cette filiere passe par des investigations visant a localiser la zone effectivement active des bassins et les conditions de renouvellement de l'oxygene. L'etude menee sur colonnes a permis de mettre en evidence cette zone: seuls les trente premiers centimetres sont actifs biologiquement. Apres trente centimetres de profondeur, les rendements atteints sur les parametres classiques de l'epuration sont tres eleves et la biomasse chute d'un facteur dix par rapport a la surface. Lors de la periode d'alimentation, la teneur en oxygene diminue rapidement. La phase de ressuyage de huit heures entre chaque apport ne suffit pas a renouveler l'oxygene a partir de l'air atmospherique. Le renouvellement se fait par des phenomenes diffusifs lors de la periode de repos. La rotation de l'alimentation sur trois bassins au lieu de deux permet de mieux renouveler l'oxygene, car on double la periode de repos par rapport a celle d'alimentation, ce qui augmente egalement la securite en cas de colmatage d'un des bassins

Les ouvrages d’infiltration sont utilisés aujourd’hui comme alternative au réseau d’assainissement pluvial. Ils réduisent les risques d’inondation, contribuent au piégeage de polluants permettant ainsi de limiter la détérioration des milieux aquatiques superficiels et sont reconnus pour recharger la nappe. Cependant leur fonctionnement est affecté à long terme par le colmatage réduisant leur performance hydraulique. Par ailleurs, lorsque ces systèmes sont munis de surverses, le colmatage limite les capacités d’interception des flux d’eau et des polluants. Le colmatage constitue donc un facteur clé dans le fonctionnement de ces systèmes tant sur un plan hydraulique qu’environnemental. Cette thèse a pour but de mesurer et de comprendre l’évolution spatio-temporelle du colmatage à une échelle mégascopique (l’échelle d’un ouvrage extensif type) et diachronique (sur le moyen terme). Pour cela une approche expérimentale a été menée au sein de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) selon trois niveaux d’investigation sur un même ouvrage en conditions réelles de fonctionnement. Un premier niveau (échelle globale) a consisté à mesurer l’évolution temporelle du système pris dans son ensemble grâce au calage de la résistance hydraulique au sens du modèle de Bouwer. Cette étape a nécessité de mesurer et d’exploiter des données en continu de flux d’eau, de sédiments, de matière organique apportés au système, les facteurs environnementaux comme la température d’air et d’eau, l’ensoleillement, le rythme, la nature des événements pluvieux, la saisonnalité, etc., sur un historique de 8 ans. Cette étape nous a mis en évidence la dynamique d’évolution du colmatage et le rôle bénéfique du développement de la végétation sur le maintien de la capacité d’infiltration globale d’un ouvrage de ce type. Un deuxième niveau (échelle semi globale) nous permettant de distinguer l’évolution temporelle du colmatage du fond et des parois, a montré leur dynamique respective (rapide pour le fond, très lente voire inexistante pour les parois). Un troisième niveau (échelle locale) a tenté d’explorer la répartition spatiale et temporelle du colmatage sur le fond des ouvrages sur des échelles de temps plus courtes. L’approche expérimentale a consisté à caractériser la couche colmatante en terme physico chimique et dans une moindre mesure biologique (conductivité hydraulique à saturation, granulométrie, porosité, masse volumique apparente, masse volumique des particules solides, matière organique, biomasse). Elle a analysé également le rôle de la végétation spontanée sur la capacité d’infiltration vis-à-vis des caractéristiques de l’horizon de surface et la structure aérienne et racinaire des espèces présentes. Enfin des analyses statistiques de l’évolution du colmatage à chaque échelle a mis en évidence la part potentiellement importante du colmatage biologique sur ces systèmes alors que, pour la gestion des eaux pluviales ce facteur est généralement négligé
Infiltration systems are widely used in urban stormwater management. Infiltration systems can significantly reduce stormwater discharges to sewer systems and may therefore contribute to the mitigation of flooding problems. In addition infiltrations systems also help to reduce stormwater pollution, contribute to groundwater recharge and to water course protection. However, the hydraulic performance of infiltration systems decreases with time due to clogging effects. A clogged layer limits the transfer of water and pollutants in infiltrations systems. The clogging has a significant impact on the long-term performance of a system. The aim of this PhD study is to better understand spatio-temporal evolution of clogging on large infiltration systems involving different scales: (i) global scale, (ii) semi - global (the whole bottom and the sides), (iii) local scale (different part of the bottom). An experimental approach has been carried out in the OTHU project (Field Observatory on Urban Hydrology, www.othu.org). An infiltration basin studied with three investigations scales under real operation conditions. In a global scale, the temporal clogging evolution of the system was evaluated in terms of hydraulic resistance. This clogging indicator was calibrated from Bouwer’s model. Water inflow, TSS, COD, climatic factors (air temperature and solar energy), stormwater events and season variations were measured. The results describe the clogging evolution over 8 years. It indicates that vegetation may have a beneficial effect on infiltration capacity. In a semi global scale study, clogging evolution at the bottom and the sides, of the infiltration basin was evaluated. It proved that the clogging mainly occurs at the bottom, that is, the bottom was clogged fast and the clogging at the sides was slow. Local scale study, spatial distribution and temporal evolution of clogging at the bottom with in situ measurements during 2 years were investigated. The study characterised the clogged layer, with bio physic-chemical parameters (i.e., were investigated hydraulic conductivity, porosity, grain size, dry bulk density, organic matter and biomass content). This analyze compared also the role of different types of spontaneous vegetation. The result showed the high spatio-temporal heterogeneity on the infiltration surface. Statistical analysis of clogging evolution in each scale showed the significant impacts of biological activity in the stormwater infiltration basins, which was often neglected

La répartition des pluies entre infiltration, détention superficielle et ruissellement sous contrôle dynamique des états de surface doivent être mieux compris et intégrés dans les modèles de ruissellement. D’un point de vue expérimental, il manque une mesure effective de la detention superficielle qui nécessite une mesure fiable du microrelief du sol. D’un point de vue théorique, les lois utilisées dans les modèles en considérant un milieu homogène peuvent être inadéquates car le sol est un milieu complexe et hétérogène. L’objectif de ce travail concernait ces deux aspects. Dans un premier temps nous avons développé un capteur photogrammétrique (matériel et logiciel) d’une part pour obtenir des modèles numériques de terrain à petite échelle (surface de 1 m²), précis et avec une résolution spatiale fine (1 mm dans les deux directions horizontales), et d’autre part poursuivre l’évolution de la détention superficielle d’eau au cours de la pluie. Ce capteur a été validé par comparaison avec un capteur de référence (rugosimètre laser). Dans un deuxième temps, nous avons caractérisé l’effet de l’hétérogénéité du sol et du microrelief de sa surface dans le partage infiltration-ruissellement. Pour mieux comprendre le rôle des heterogeneities du sol dans le partage infiltration–ruissellement, nous avons travaillé sous simulation de pluie sur une parcelle naturelle de 1 m², horizontale, sans rugosité marquée ni variabilité apparente des états de surface. Les résultats ont montré qu’il existe une forte variabilité locale des propriétés hydrodynamiques (courbes de rétention et de conductivité hydraulique). L’influence de ces hétérogénéités sur le ruissellement a été déterminée par l’utilisation du modèle PASTIS. Des expérimentations en conditions contrôlées sur une maquette physique de sol ont permis de mettre en relation l’infiltration distribuée dans le sol et la genèse du ruissellement à la surface. Un code a finalement été développé et validé pour gérer la redistribution latérale des excès d’eau à la surface du sol. Ce code peut être couplé à un modèle mécaniste d’infiltration distribuée 3D
Soil surface properties can affect and control the dynamics of the rainfall distribution between infiltration-detention-runoff. These affects must be better understood and integrated into models of runoff. From an experimental point of view, it lacks an effective measure of detention surface that requires a reliable measure of the soil surface microrelief. From a theoretical point of view, the laws used in the infiltration-runoff models, considering a homogeneous environment, may be inadequate because the soil is a complex and heterogeneous milieu. The objective of this work involved therefore these two aspects. As a first step we have developed a sensor photogrammetric (hardware and software) on the one hand to obtain digital elevation models in a small-scale (area of 1 m2), precise and with a fine resolution (1mm in both directions horizontal), and on the other hand to monitor the water detention on the soil surface during rainfall. This sensor has been validated by comparison with a reference sensor (laser scanner). In a second step, we characterized the effect of the heterogeneity of soil and microrelief of its surface in the infiltration-runoff modeling. To better understand the role of the heterogeneity of the ground in water partition using infiltration–runoff models, we worked under simulated rainfall on a parcel of 1 m2, horizontal, without any marked roughness or apparent variability of surface. The results showed that there is a high variability of local hydrodynamic properties (retention and hydraulic conductivity curves). The influence of these heterogeneities on the runoff was determined by using the model PASTIS. Experiments in controlled conditions on a soil maquette have helped to connect the distributed infiltration and the genesis of the surface runoff. A code was finally developed and validated to manage the distribution side of excess water on the surface. This code can be coupled to a 3D mechanistic-distributed infiltration model infiltration distributed