Session Posters du jeudi - Ouvrages à la source - Mesurer et modéliser

Les eaux de ruissellement urbaines constituent une source majeure de microplastiques dans les milieux aquatiques. Cependant, contrairement aux apports routiers, la contribution des matériaux de construction, y compris des toitures, reste peu documentée. Cette étude évalue les émissions de microplastiques provenant de deux systèmes de toitures végétalisées à l'aide d'un simulateur de pluie à grande échelle (9 m2) reproduisant des épisodes de fortes précipitations sur des périodes courtes (1h) ou longues (6h). Les eaux de ruissellement ont été collectées afin d'analyser les microplastiques (25 à 300 µm) par spectroscopie micro-FTIR. Les résultats révèlent des concentrations très élevées (10^3 MP/L), la plupart des microplastiques étant constitués de caoutchoucs synthétiques (EPDM ou EPR), qui forment la membrane d'étanchéité de base des toitures. La majorité des particules mesurées étaient inférieures à 100 µm et les concentrations maximales coïncidaient avec les pics de ruissellement. De plus, le toit de type « réservoir », qui comportait le plus grand nombre de couches synthétiques, a libéré plus de particules que le système de rétention. Ces résultats fournissent la première preuve expérimentale contrôlée que les matériaux de toiture peuvent constituer une source importante de microplastiques dans les environnements urbains.

Les capteurs installés sur les cours d'eau enregistrent non seulement les concentrations d'une substance, mais aussi, indirectement, les effets des processus moteurs et des conditions limites dans le milieu aquatique sur l'analyte. Dans ce résumé, nous voulons montrer comment les profils journaliers de l'O2, du pH, de la température et du CO2 varient dans un sous-bassin versant urbanisé d'un cours d'eau. Pour cela, nous comparons les enregistrements des capteurs de deux stations de surveillance, l'une située dans la ville de Dresde et l'autre avant que le cours d'eau n'atteigne la ville. Nous relions ces résultats aux différences d'aspect du cours d'eau, aux modifications de sa section transversale et de ses berges, ainsi qu'à la disponibilité des nutriments. Tous les schémas diurnes enregistrés dans la ville montrent une augmentation de l'amplitude quotidienne, les maxima et minima quotidiens atteignant des niveaux plus élevés et plus bas que dans le sous-bassin rural, tandis que les valeurs moyennes ne diffèrent pas beaucoup. À l'aide de la transformation de Fourier et de l'analyse de régression, nous avons créé un sous-ensemble de données pour les jours qui n'ont été exposés qu'à des conditions météorologiques claires. Ces jours ont été analysés afin d'étudier les changements saisonniers, le moment d'apparition des valeurs maximales quotidiennes et les différences entre ces moments d'un paramètre à l'autre. Nous avons observé que les distances entre les maxima des paramètres étaient plus longues en hiver, tandis qu'elles diminuaient en été. Les différences entre les deux stations sont également évidentes, avec des décalages nettement plus courts sur le site de surveillance urbain pour tous les paramètres. Nous supposons que des activités métaboliques plus élevées (exprimées par les profils d'O2 et de CO2) ont des effets importants sur l'équilibre du carbonate de calcium et donc sur la valeur du pH. Nous envisageons que ces relations puissent être utilisées pour détecter les effets de la disponibilité croissante des nutriments ainsi que pour évaluer les efforts de renaturation dans les cours d'eau urbains.

Chaque hiver, le canal Rideau à Ottawa, en Ontario, se transforme en la plus grande patinoire naturelle au monde. Cependant, les changements climatiques menacent la viabilité de la patinoire, car les températures hivernales plus chaudes raccourcissent la saison de patinage. La patinoire de 7,8 km reçoit les eaux pluviales provenant de centaines de déversoirs dont la taille varie de moins de 375 mm à 2,100 mm. Face à des conditions de formation de glace de plus en plus difficiles, les eaux pluviales deviennent un problème croissant pour la patinoire, car Ottawa connaît des conditions de dégel hivernal plus fréquentes. Ce projet examine la quantité et la qualité des eaux pluviales qui pénètrent dans le canal à partir d'un grand exutoire du centre-ville afin de déterminer si les apports d'eaux pluviales à la patinoire ont un impact sur la formation de glace. La conductivité, la température et le débit ont été mesurés à l'aide de capteurs installés dans le canal. Cette étude a révélé que 80% des eaux pluviales entrant dans le canal à partir du drain Cooper l'ont fait pendant une journée de débit élevé (49 jours sur 116). La quantité et la qualité des eaux pluviales entrant dans le canal lors de ces jours de débit élevé ont eu un impact plus important sur l'eau du canal que pendant le reste de la saison hivernale. De plus, la température et la conductivité de l'eau ont considérablement augmenté en aval. Toute mesure corrective mise en œuvre devrait viser à traiter ou à réduire la quantité d'eaux pluviales déversées pendant ces jours de débit élevé et dans la partie aval du canal afin d'optimiser l'impact sur la formation de glace dans le canal.

Les sédiments des eaux pluviales urbaines accumulent souvent des métaux lourds (ML), ce qui représente des risques environnementaux importants. Cette étude propose une méthodologie fondée sur l’apprentissage automatique (AA) pour prédire les indices de risque du facteur d’enrichissement (FE) des ML dans un bassin urbain de Bogotá, en Colombie. Des échantillons de sédiments ont été prélevés sur deux ans et analysés pour la distribution granulométrique (DG) et les concentrations totales de Cd, Pb, Cu, Zn, Cr et Ni. Les données de précipitations ont été caractérisées par la hauteur, l’intensité et la période sèche antérieure (PSA). Les tests statistiques ont identifié le FE du Pb comme variable cible la plus adaptée, montrant des corrélations significatives avec les paramètres de la DG (D20–D70, p < 0,05). Un modèle à machine à vecteurs de support (SVM) a été élaboré à l’aide d’une approche de Monte-Carlo avec 1 000 itérations de calibration-validation. Le noyau ANOVA a offert les meilleures performances, obtenant un accord substantiel (kappa de Cohen = 0,71, p = 0,037) et prédisant correctement les niveaux de risque pour sept des huit échantillons de validation. Les résultats démontrent la faisabilité de prédire les indices de risque FE à partir de données pluviométriques facilement disponibles et d’informations sédimentaires limitées, réduisant les coûts de suivi et soutenant des stratégies proactives de gestion des sédiments

La réduction des macrodéchets urbains constitue un enjeu majeur pour les collectivités, en particulier du fait de leur transfert vers les milieux aquatiques. Dans ce contexte, une approche systémique a été développée dans le cadre d’un projet de R&D mené par le Cerema, la Métropole de Lyon et WAO Nature & Conservation. La démarche repose sur la construction d’un modèle dynamique de type Forrester, élaboré à partir d’un modèle conceptuel, d’une analyse causale et de données issues d’ateliers avec les acteurs opérationnels. Le modèle simule la production, la dispersion et l’accumulation de six types de macrodéchets dans les compartiments urbains (surface, réseaux, exutoires) et permet de comparer différents scénarios de gestion. Les résultats montrent que, sans actions, certains déchets présentent une forte accumulation en surface (mégots, papiers) ou en souterrain (lingettes), et qu’une proportion non négligeable atteint directement la Saône. L’évaluation de plusieurs actions expérimentales met en évidence l’efficacité des dispositifs de surface et l’effet complémentaire des actions souterraines. La combinaison des deux permet la plus forte réduction des accumulations simulées. Le modèle qui pourra être alimenté et amélioré par l’acquisition de futures données (diagnostic, avis d’experts), constitue un outil opérationnel d’aide à la décision et ouvre la voie à une stratégie territoriale intégrée de réduction des macrodéchets.