Posters du jeudi 2 juillet
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Impact de la géologie du modèle et de sa résolution sur la dynamique locale des eaux souterraines en milieu urbain
La modélisation intégrée fondée sur la physique des eaux de surface et souterraines est un outil important dans la gestion des systèmes d'eaux souterraines, mais elle est le plus souvent réalisée à l'échelle de grands bassins versants. Parallèlement, la gestion locale des eaux pluviales permet souvent à l'eau de s'infiltrer, ce qui a un impact sur la dynamique locale des eaux souterraines. À ces échelles, les exigences imposées au modèle pour représenter les processus locaux ne sont pas bien documentées. Cette étude détermine les impacts de l'utilisation de résolutions de modèles alternatives (1 m et 2 m) et de conceptualisations géologiques (simplifiées et réelles) dans un modèle intégré basé sur la physique sur les réponses locales des eaux souterraines dans un petit sous-bassin versant urbanisé. Les résultats ont montré des différences mineures dans les directions d’écoulement de surface ainsi que dans les niveaux des eaux souterraines localement sous une noue d’infiltration et sur un site plus vaste entre les résolutions de 1 m et 2 m. Modifier la représentation géologique a fortement influencé la réponse de la nappe. La dynamique locale était visible à l'aide d'un événement pluvieux de 20 mm pour les deux résolutions et représentations géologiques. Pour la modélisation future des eaux souterraines à plus petite échelle, une résolution de 2 m est recommandée afin de permettre un calibrage plus approfondi comme point de départ si les écoulements des eaux de surface sont vérifiés. Lorsqu'une représentation complexe de la réponse locale à court terme n'est pas nécessaire, une conceptualisation plus simple de la géologie peut être envisageable. Si une représentation détaillée incluant des couches à faible conductivité est appliquée, il est particulièrement important de connaître les taux d'infiltration, les niveaux naturels des eaux souterraines et la manière de définir les conditions limites appropriées du modèle.
Adaptation du système de drainage urbain par tranchée d'infiltration pour l’élimination des ions métalliques
Ce résumé décrit la pertinence d'une tranchée d'infiltration pour améliorer l'infiltration et la rétention des répondant ainsi aux défis courants des régions côtières : la faible profondeur des nappes phréatiques et les taux d'infiltration élevés. L'ancien fossé recevait des eaux de ruissellement contenant des ions métalliques, constituant un point d'injection de polluants dans le sous-sol. La conception du nouvel ouvrage comprend la fermeture complète du fossé, la mise en place d'un tuyau perforé pour le drainage et l'insertion d'une couverture de chitine (biosorbant) commerciale. Après la modification du fossé, des échantillons d'eaux de ruissellement, d'eaux souterraines, d'eaux ayant percolé à travers la couverture de chitine et de sol ont été prélevés afin de déterminer la concentration des métaux (Cr, Pb, Ni, Cu, Zn, Fe et Mn). Cette étude présentera des informations concernant les métaux présents dans les eaux de ruissellement de surface et les effluents de filtration. Les analyses et les procédures méthodologiques ont suivi le manuel de l'APHA (2012). Les résultats obtenus concernant l'élimination des métaux étaient excellents pour le Cr, le Pb, le Cu, le Zn et le Fe, améliorant ainsi la qualité des eaux de ruissellement atteignant la nappe phréatique. Cependant, les modifications apportées à la structure modifiée ont entraîné la rétention de matières solides et une réduction du volume de sol infiltré dans le sous-sol.
Élimination de substances liées à l'eau provenant des toitures végétalisées et des façades grâce à une filtration décentralisée par charbon actif granulaire – une étude à l'échelle pilote
Les toitures végétalisées (TV) sont de plus en plus utilisées dans les zones urbaines pour atténuer les effets du changement climatique, favoriser la biodiversité et réduire les pics de chaleur et de ruissellement. Cependant, les ruissellements des TV peuvent contenir des nutriments, des métaux et des pesticides provenant des substrats, des barrières anti-racines et des peintures de façade. Ces substances peuvent détériorer les écosystèmes aquatiques. Cette étude examine l’efficacité d’un filtre décentralisé à charbon actif granulé (CAG) pour l’élimination des pesticides et des nutriments issus du ruissellement des TV. Des tests en laboratoire ont évalué onze types de CAG et leurs mélanges, notamment avec de l’hydroxyde de fer, de la calcite et des copeaux de fer, dans des conditions contrôlées. Le CAG le plus performant a montré une rétention élevée des pesticides (jusqu’à 98 %) et une forte élimination du phosphate (>99 %), bien que l’élimination du carbone organique dissous reste limitée. Un système pilote a été installé sur une toiture extensive de 1 000 m². Durant un mois, neuf événements pluvieux ont été suivis à l’aide de systèmes automatisés de mesure et d’échantillonnage. Les résultats montrent des efficacités d’élimination du Mecoprop variant entre 27 % et 84 %, influencées par les périodes sèches successives et la quantité de précipitations. Ces résultats démontrent le potentiel de la filtration décentralisée par CAG pour réduire la pollution du ruissellement des TV et pour promouvoir une gestion durable des eaux urbaines.
Évaluation de la conception et des caractéristiques de fonctionnement des filtres techniques dans les systèmes centralisés de traitement des eaux pluviales
En Allemagne, des filtres techniques pour le traitement des eaux pluviales sont déjà utilisés pour un certain temps dans les systèmes décentralisés. Leur utilisation dans les systèmes centralisés reste toutefois limitée à cause du manque d’expérience (opérationnelle) et de l’absence de méthodes de dimensionnement établies. Ce travail présente brièvement l’état de la recherche concernant deux systèmes de filtration centralisés in situ ainsi que des essais en colonne, en mettant l’accent sur les paramètres de dimensionnement, le comportement opérationnel el les profils des concentrations des matières en suspension. Le coefficient de perméabilité (kf) constitue l’un des paramètres principaux de dimensionnement à cause de la corrélation entre la perte de pression, du débit et la géométrie du filtre (hauteur du filtre, surface filtrante). La valeur de kf diminue de manière exponentielle avec la durée de la vie du filtre et de la charge polluante. Des interruptions du charge, qui sont inhérentes au fonctionnement des systèmes de traitement des eaux pluviales, conduisent aux augmentations temporaires de la valeur kf. Des filtres techniques du type profondeur dans les systèmes centralisés permettent la retenue des matières en suspension (particules fines) ainsi que les polluants dissous (par exemple les métaux lourds comme cuivre et zinc) avec des efficacités d’environ 60 à 80 % pour les matières en suspension et > 70 % pour les métaux lourds.
Réponse de la conductivité hydraulique des systèmes de chaussée perméable modifiés par des déchets d'acier sous dommages structurels
Les mélanges asphaltiques drainants (PAM) constituent l’une des principales surfaces utilisées dans les systèmes de chaussées perméables (PPS) et représentent un élément clé des infrastructures vert-bleu (BGI). Les PAM doivent préserver un réseau de vides efficace pour garantir une infiltration adéquate, mais leur performance hydraulique est fortement sensible aux dommages structurels tels que la fissuration. Cette étude évalue les variations de conductivité hydraulique dans des PAM incorporant des poussières de haut fourneau (BFD), un sous-produit de l’industrie sidérurgique, avant et après l’introduction d’une fissure centrale, afin de soutenir de futures applications de guérison par micro-ondes. Des mélanges compactés contenant 0 %, 4 % et 8 % de BFD (M0, M4 et M8) ont été testés afin d’évaluer l’effet de la fissuration sur la connectivité des vides, les chemins d’écoulement et le comportement hydraulique. La conductivité hydraulique (K) a été mesurée à l’aide d’un perméamètre à charge dégressive, permettant la comparaison entre des éprouvettes intactes et d’autres présentant une fissure à mi-hauteur. Les résultats montrent que la fissuration modifie le régime d’écoulement, entraînant une légère augmentation de K dans les mélanges ayant une connectivité des vides plus élevée (M0 et M4) et une augmentation plus marquée des valeurs de K dans le mélange plus dense M8. Les variations hydrauliques sont principalement régies par la structure des vides et la tortuosité, confirmant que la fissuration reconfigure les trajectoires d’écoulement au sein des PAM. Ces résultats mettent en évidence l’interaction entre les dommages structurels et la fonction hydraulique, et établissent une condition de référence pour l’évaluation de la performance de guérison par micro-ondes dans les technologies de chaussées BGI.
Explorer l'utilisation combinée des revêtements perméables et des systèmes géothermiques
Avec l'expansion des zones urbaines, le ruissellement des eaux et la demande énergétique augmentent. Conjugués à l'aggravation des impacts du changement climatique, tels que les risques accrus d'inondations et de pollution, ces défis soulignent l'importance croissante des innovations en matière d'infrastructures vertes. Deux systèmes de ce type, les revêtements perméables et la géothermie, font l'objet de recherches et de mises en œuvre indépendantes depuis des décennies. Bien que les études initiales aient démontré un potentiel prometteur, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour évaluer la faisabilité, la rentabilité et les paramètres de conception optimaux. En nous appuyant sur des études antérieures en laboratoire et sur le terrain, nous avons conçu une expérimentation à Wilson, en Caroline du Nord, afin de tester un système combiné aux paramètres de conception optimisés. Les principaux objectifs du projet sont d'évaluer la qualité de l'eau sortant du système de revêtement perméable, d'évaluer l'efficacité énergétique des serpentins géothermiques et de fournir une démonstration pratique d'un système combinant revêtements perméables et pompe à chaleur géothermique. Pour évaluer l'efficacité de la pompe à chaleur, le coefficient de performance (COP) sera calculé à partir des données collectées sur la température, le débit d'air et la consommation d'énergie. La performance du revêtement perméable sera évaluée en surveillant les débits et en analysant la qualité de l'eau lors d'épisodes de fortes pluies. L'intégration de ces deux systèmes d'infrastructures vertes pourrait inciter les entrepreneurs à adopter les PPS plutôt que les revêtements traditionnels en démontrant des avantages financiers accrus, tels que la réduction des coûts énergétiques, qui justifient des investissements initiaux plus élevés.
Impact d’une requalification urbaine sur le confort thermique : le cas de l’EcOasis® de Belleville-en-Beaujolais
EcOasis® est une solution systémique combinant un revêtement à albédo élevé, une gestion intégrée des eaux pluviales et une végétalisation. Cet aménagement développé par Eiffage Route vise à limiter l’effet d’ilot de chaleur urbain (ICU). Un suivi a été mené par City Climate X sur la rue de la Blanchisserie à Belleville-en-Beaujolais (69), requalifiée en Ecoasis® en 2023. Il a permis d’évaluer le confort thermique du site sur plusieurs journées représentatives de l'été 2025, comparativement à un site témoin situé rue des Remparts. Les résultats montrent une variation significative du confort au cours de la journée. Le matin, EcOasis® est globalement moins confortable en raison de son exposition rapide au rayonnement solaire. Cependant, l'après-midi et le soir, la tendance s'inverse : EcOasis® offre un confort thermique nettement supérieur grâce à ses aménagements qui réduisent les flux de chaleur et favorisent la dissipation nocturne, se rafraîchissant plus vite que la rue des Remparts. Ces conclusions soulignent l'efficacité de l'EcOasis® pour le rafraîchissement urbain.
Sponge concrete : une nouvelle solution de refroidissement pour lutter contre les îlots de chaleur urbains
L'accélération de l'urbanisation, combinée aux épisodes de canicule récurrents, intensifie l'effet d'Îlot de Chaleur Urbain (ICU). Ce phénomène majeur se traduit par une augmentation des températures, engendrant une hausse des consommations énergétiques, des préoccupations de santé publique et un impact sur la biodiversité. Les surfaces urbaines, en particulier les revêtements de sol imperméables qui absorbent et ré-irradient la chaleur, sont des contributeurs principaux à l'ICU. La gestion des eaux pluviales est également un enjeu crucial pour la résilience urbaine. Dans ce contexte, Holcim développe des solutions de béton perméable qui contribuent à la désimperméabilisation des sols et ouvrent la voie à des stratégies de refroidissement basées sur l'évapo(transpi)ration. Cependant, le déploiement à grande échelle de ces solutions est freiné par un manque de données expérimentales pour quantifier la performance de refroidissement. Les études menées ici visent à combler ce déficit en évaluant l'efficacité de l'évapotranspiration. L'étude se concentre sur la comparaison de deux matériaux hydrauliques : Un Béton Drainant (Hydromedia) d’une perméabilité de 5.10-2 m/s et un Béton Éponge (Sponge Concrete) d’une perméabilité de 2.10-6 m/s. Cette nouvelle technologie de béton rafraîchissant stocke l'eau de pluie dans sa porosité pour qu'elle soit évaporée lors des périodes chaudes et sèches.
Prototype d’infiltromètre open-source (INFLOW) pour l’évaluation multi-sites de solutions fondées sur la nature pour la gestion des eaux pluviales
La majorité des solutions fondées sur la nature (SfN) pour le traitement des eaux pluviales en ville repose sur le principe d’infiltration de l’eau. Des estimations fiables de paramètres hydrauliques clés, comme la conductivité hydraulique à saturation (Ksat), sont alors essentielles pour comparer et évaluer ces SfN. Cependant, les techniques traditionnelles pour mesurer ces paramètres restent difficiles à mettre en œuvre sur le terrain, et les infiltromètres commerciaux sont coûteux et propriétaires. Cette étude présente INFLOW (INFiltration characterization with Low-cost Open-hardware Water infiltrometer), un dispositif open-source fournissant des mesures d’infiltration à haute résolution temporelle avec des contraintes de terrain minimales. INFLOW associe des composants modulaires et une documentation complète pour faciliter un accès large et permettre à l’utilisateur de monter et réparer le dispositif de façon autonome. Les retours opérationnels ont montré un faible bruit de mesure, une description précise des phases d’infiltration, un échantillonnage autonome et rapide, la portabilité et une reproductibilité robuste. Les limites incluent la nécessité d’améliorer la stabilisation du niveau d’eau et le débit d’alimentation pour mesurer l’infiltration dans des sols très perméables. Couplé au modèle BEST (Beerkan Estimation of Soil Transfer parameters), INFLOW permet d’estimer les paramètres hydrauliques des milieux poreux. Les résultats préliminaires multi-sites montrent qu’INFLOW est une alternative évolutive et peu coûteuse, capable de comparer les paramètres hydrauliques des NBS, contribuant à leur caractérisation standardisée et accessible.
Évaluation des performances des amendements à base de zéolite pour améliorer la rétention des métaux lourds dans les rigoles d'infiltration
Les zones urbaines sont confrontées à des défis croissants liés aux phénomènes météorologiques extrêmes, ce qui nécessite le développement de solutions d'infrastructures vertes multifonctionnelles. Les rigoles d'infiltration sont largement utilisées pour gérer les eaux pluviales, mais leur performance à long terme est compromise par l'accumulation de métaux lourds, en particulier le cuivre provenant des eaux de ruissellement des toits. Cette étude évalue le potentiel des amendements à base de zéolite pour améliorer la rétention des métaux lourds et la conservation des sols dans les rigoles d'infiltration. Un dispositif expérimental semi-technique comprenant 18 rigoles végétalisées a été mis en place, comparant trois configurations : sol normal, mélange sol-zéolite et couche superficielle de zéolite, associées à différentes communautés végétales. Les eaux pluviales provenant d'un toit en cuivre seront appliquées sur une période d'un an, avec une analyse de l'efficacité de l'élimination du cuivre, de la contamination du sol et du potentiel de régénération de la couche de zéolite. Des tests complémentaires en laboratoire seront utilisés pour évaluer la cinétique et la capacité d'adsorption. Les résultats visent à déterminer la rétention des polluants, la durabilité et les avantages en termes de biodiversité, afin de soutenir des stratégies durables de gestion des eaux pluviales en milieu urbain.