Avec la croissance urbaine, la capacité d’évolution des systèmes de gestion de l’eau pluviale par réseaux enterrés est devenue un enjeu majeur pour les gestionnaires qui rencontrent de plus en plus de difficultés. L’évolution de cette situation se heurte au cloisonnement des services de l’urbanisme et de l’assainissement dont les problématiques sont étroitement liées. Partant de ce constat, de nouvelles stratégies de gestion s’inscrivant dans la problématique plus globale du développement durable d’un territoire sont aujourd’hui envisagées. Les travaux les plus récents s’accordent sur la nécessité d’intégrer la gestion de l’eau pluviale à l’aménagement urbain. L’objectif de ce travail de recherche est de proposer une méthodologie et des outils pour maîtriser et exploiter l’information urbaine utile à cette gestion «intégrée». Une analyse systémique nous a conduit à formaliser puis modéliser le «Système Hydrologique Urbain», caractéristique de cette gestion. Nous avons ainsi redéfini l’interaction Eau-Ville et réuni dans un même modèle de données les informations de l’urbanisme et de l’assainissement utiles à cette gestion. Nous nous sommes intéressés aux processus de gestion que nous avons instrumenté au moyen d’un système d’information. Un Système d’Information Géographique et des modules spécialisés permettant de gérer et exploiter l’information nécessaire composent la plate-forme.’ Deux applications concrètes sur un site expérimental de la Communauté Urbaine de Lille ont permis d’illustrer notre proposition et montrer son intérêt: La révision commune du schéma directeur d’assainissement / Plan Local d’Urbanisme et le suivi d’un projet d’aménagement urbain.
L'assainissement en eaux pluviales dans les projets d'amenagement urbain a vu naitre depuis le debut des annees 1990 des ouvrages de gestion sur site de l'eau qui ruisselle (bassins d'infiltration, noues, tranchees drainantes, structures-reservoirs et toits vegetalises). Ces ouvrages appeles techniques alternatives limitent la pollution des cours d'eau, les risques d'inondation et permettent une valorisation de l'espace paysager du projet. Cependant ces techniques sont encore tres peu presentes dans le paysage urbain. Cette absence peut s'expliquer entre autres par un manque d'information du public et une mauvaise integration des ouvrages dans les differents milieux physiques. L'objectif de ce Livre est de proposer une gestion integree des eaux pluviales en amont de la realisation d'amenagements urbains. Cette derniere allie le travail d'information, de sensibilisation et de police des puissances publiques a celui de conception des amenageurs afin de garantir une gestion optimale des eaux pluviales et une plus-value integree a l'environnement a l'ouvrage concu."
La gestion des eaux pluviales par ouvrages de retention est une science innovante qui a grandement evolue au cours des dernieres decennies. Dans un contexte de developpement durable, de nombreux intervenants plaident aujourd'hui en faveur de la valorisation de l'eau de pluie a titre de ressource porteuse d'opportunites. Les multiples benefices environnementaux, ecologiques et sociaux attribuables a l'implantation d'ouvrages de retention vegetalises et multifonctionnels sont maintenant largement reconnus. Parmis les differentes fonctions proposees, l'amenagement des bassins de retention en ecosystemes viables participant a la protection de la biodiversite est une idee emergente, defendue par une vaste litterature scientifique. A travers l'etude du cas des bassins de retention de la ville de Montreal, au Quebec, ce manuscrit presente les modalites de la mise en oeuvre d'une approche de gestion optimale integree de l'eau pluviale et de la biodiversite au sein d'ouvrages existants et futurs. Ce guide d'implantation strategique est destine aux developpeurs et decideurs municipaux, ainsi qu'aux divers specialistes de l'environnement, ingenieurs, urbanistes et architectes paysagistes."
Si les débordements de réseaux unitaires sont reconnues comme étant un facteur important de l'impact environnemental du traitement des eaux usées urbaines, l'efficacité de l'implantation de bassins de rétention (BR) comme solution n'en demeure pas moins un questionnement. En effet, de plus en plus d'études tendent à prouver que l'impact de la vidange des BR sur l'efficacité de traitement d'une usine, et donc l'impact sur l'environnement, peut être négatif. L'interdisciplinarité et l'échelle géographique et temporelle de la problématique rendent l'appréhension de la problématique difficile par la seule mesure "in situ". L'intégration de plusieurs modèles du système urbain d'eaux usées se révèle être un outil puissant dans ce contexte. La simulation de différents scénarios amène à mieux anticiper les problèmes liés à la gestion des eaux usées, en temps de pluie comme en temps sec. Par conséquent, les coûts économiques et écologiques associés soit à la mise en place de nouvelles infrastructures, soit à la prise de décision concernant les stratégies de gestion du système, peuvent être optimisés. Il devient ainsi nécessaire de produire des modèles performants décrivant la qualité des eaux tout au long de leur cheminement. Les données sur le comportement des polluants dans les bassin de rétention sont peu nombreuses et la caractérisation des eaux retournées à l'usine de traitement est rarement étudiée. Par conséquent, si les connaissances des phénomènes en jeu sont souvent supposées, leur observation reste assez rare. Une partie importante du projet a donc été consacrée à la réalisation d'une campagne d'échantillonnage. Ce type d'échantillonnage s'est révélé être un exercice complexe et très contraignant en raison de l'imprévisibilité des événements orageux. L'objectif de cette campagne était de récolter des données en entrée et en sortie de bassin de rétention, principalement en ce qui concerne la matière en suspension, la demande chimique en oxygène et la distribution des vitesses de chute. Les résultats ont montré des dynamiques typiques de vidange révélant une forme en "U" des concentrations en polluants. Cette forme souligne trois phases appelées "initiale, milieu et finale" où chacune est caractérisée par une fourchette de concentrations et une distribution de vitesses de chute de particule qui lui est propre. De manière plus générale, il a été observé que plus les concentrations en MeS augmentent, plus la distribution des vitesses de chute est "lourde". Ces données couplées à des mesures en temps sec dans le collecteur et dans un bassin de décantation ont permis de comprendre les phénomènes en jeu, les interactions possibles entre les systèmes, et d'établir une structure solide pour le modèle. La littérature scientifique contient un grand nombre d'études de modélisation de la qualité de l'eau concernant les procédés de traitement. Cependant, elle est moins riche oncernant la description de la qualité des eaux en réseau et assez pauvre concernant la description de la qualité des eaux stockées en réseau ou en bassin de rétention. Les quelques modèles de BR existants décrivent assez simplement la décantation et la resuspension, qui sont pourtant les phénomènes dominant de ces systèmes. Ces modèles ont rarement été validés avec des données réelles car ces phénomènes sont difficiles à observer et à quantifier. Le projet visait donc à développer un modèle de bassin de rétention décrivant le comportement de la matière en suspension et de la demande chimique en oxygène à l'effluent d'un bassin de rétention (retour des eaux à l'usine) de sorte qu'il soit compatible avec les modèles de boue activées de type ASM de VInternational Water Association. La description des phénomènes de décantation et de resuspension est basée sur un fractionnement en classes de particules ayant différentes vitesses de chute. Ce fractionnement est directement issu de mesures de terrain réalisées en vue d'observer la variation de la distribution des vitesse de chute. Les effets d'un puits de pompage sur la sédimentation et la resuspension sont aussi décrits. Deux événements récoltés ont servi à la calibration du modèle et un autre a été utilisé pour sa validation. Cette étape est d'importance car elle n'a jamais été réalisée sur un modèle de BR. L'objectif final du modèle était qu'il soit intégré dans un système plus global (réseau - usine - rivière). Différents scénarios de gestion des vidanges de bassins de rétention ont mis en évidence les interactions entre les différents sous-systèmes en termes de masse de MeS et de masse de classes de particules. En effet, l'étude de l'évolution de la distribution des vitesses de chute des particules le long de la chaine de l'eau peut être une information utile pour anticiper les problèmes au traitement secondaire. Par exemple, une plus grande fraction de particules ayant une forte vitesse de chute peut engendrer : 1) une augmentation du temps d'hydrolyse des particules dans un système par boues activée ; ou 2) un plus grand risque de colmatage des biofiltres. Une meilleure compréhension de ces interactions peut permettre la mise en place de règles d'opération et de contrôle plus efficaces pour diminuer l'impact des rejets d'eaux usées sur l'environnement.
En matière de gestion des eaux usées urbaines, l’évolution de la réglementation vers une approche holistique amène les gestionnaires des réseaux d’égouts et des stations de récupération des ressources de l’eau (StaRRE) à considérer le système intégré d’assainissement urbain (SIAU) de manière globale. Ce changement de paradigme ouvre la porte à des collaborations entre les domaines, autrefois considérés comme distincts, que sont le drainage urbain et le traitement des eaux usées. Dans ce contexte d’innovation et d’intégration, la modélisation devient un outil clef, permettant d’appréhender la complexité des interactions entre les différentes composantes d’un SIAU. D’autre part, les gestionnaires de SIAU sont amenés à développer la résilience de leurs systèmes pour faire face aux impacts des changements climatiques, dont les effets à long terme sont difficilement quantifiables. Cependant, les experts s’accordent à dire que les évènements de pluie d’intensité extrême deviendront plus fréquents, et viendront tester les capacités opérationnelles des infrastructures actuelles. Afin que les ouvrages continuent à fournir une performance respectant les normes en vigueur, tout en respectant les contraintes budgétaires de leurs gestionnaires, les solutions flexibles, telles que l’implantation de systèmes de contrôle en temps réel (CTR), devraient être privilégiées. D’autant plus que, grâce aux récents développements technologiques, de nouveaux outils de mesure, de communication et d’analyse, de plus en plus fiables, sont mis en marché. L’objectif de cette thèse est de proposer et d’évaluer la pertinence d’une gestion intégrée du SIAU par CTR basé sur la qualité de l’eau, utilisant des mesures de turbidité, un indicateur de la pollution particulaire, pouvant également être mesurée en concentration de matières en suspension (MeS). Ces stratégies de contrôles innovantes visent à réduire le déversement global de polluants particulaires (et des polluants associés, tels que les métaux lourds, les pathogènes, etc.) dans le milieu naturel. Dans ce cadre, un modèle intégré – réseau d’égouts et StaRRE – a été développé pour évaluer ces stratégies. Une approche de modélisation utilisant la distribution de la vitesse de chute des particules (DVCP) a été proposée pour mieux décrire les phénomènes de décantation et de remise en suspension dans l’ensemble des ouvrages et permettre ainsi une meilleure prédiction de l’évolution de la pollution particulaire lors des événements pluvieux. D’autre part, les études expérimentales ont montré que les capteurs de turbidité installés dans le SIAU sont soumis à des conditions difficiles, menant à des fautes. La perte de performance des stratégies de contrôle basées sur la qualité des eaux en cas de fautes sur le signal du capteur de turbidité a donc été évaluée. Grâce aux méthodes de détection de fautes, un système d’alarme pourrait permettre aux gestionnaires de décider du mode de gestion à adopter ou pourrait initier un basculement automatique en mode de gestion dégradé. Ce mode dégradé est défini par une stratégie de contrôle n’utilisant plus le signal fautif. Les simulations de ces scénarios ont montré la possibilité de maintenir une partie des bénéfices obtenus par les stratégies de contrôle utilisant un capteur parfait. Ces bénéfices sont conservés lorsque la faute est détectée dans un délai raisonnable - dépendant de la dynamique du système.Les résultats de cette étude laissent ainsi présager un fort potentiel d’optimisation des opérations des ouvrages de transport et de traitement des eaux usées et pluviales, particulièrement lorsqu’on considère leur utilisation de manière intégrée, plutôt qu’en tant que systèmes autonomes et distincts. D’autre part, le modèle intégré pourrait être utilisé comme outil d’aide à la décision pour déterminer les modes de gestion (integrée) les plus adaptés. Mots-clefs : contrôle en temps réel (CTR); gestion du temps de pluie ; modélisation intégrée ;système intégré d’assainissement urbain (SIAU); traitement primaire physico-chimique.
Chaque année apporte son lot d'inondations donnant lieu parfois à des catastrophes dramatiques. Ces évènements, qui traumatisent l'opinion publique, révèlent l'importance d'une meilleure gestion des eaux pluviales. Ce livre est conçu pour répondre aux demandes de plus en plus pressantes des collectivités locales et territoriales, des administrations, des aménageurs et des usagers ainsi que des étudiants en urbanisme. S'appuyant sur les acquis de plusieurs années d'expérience, l'auteur montre qu'une bonne maîtrise des eaux de ruissellement suppose d'abord un diagnostic pluvial et hydrologique global, qui conduit à différents types de solutions de traitement des eaux. Puis il présente la panoplie des outils et savoir-faire mis au point pour retenir et ralentir l'eau à l'échelle d'une parcelle, d'un quartier ou d'une zone d'aménagement. Il met l'accent notamment sur les techniques alternatives, plus écologiques et, souvent, plus économiques et plus esthétiques. Conçu dans un esprit très pragmatique, ce guide est unique en son genre par sa conception d'une gestion intégrée des eaux pluviales, alliant la protection de l'environnement et du paysage au contrôle du ruissellement. Il est préfacé par Pierre Roussel, Directeur de l'Eau au Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement.
L’eau est vitale pour les hommes. Mais la montée en puissance des villes complique les relations entre l’eau et l’homme. Rareté de la ressource, risque d’inondation, problèmes technologiques... L’eau, bien public, doit-elle être gérée par le public ? Trustée par de grandes entreprises privées ? Quid de l’eau dans les pays du Sud ? La gestion urbaine de l’eau est au cœur de nombreux débats - nationaux et internationaux -, car l’eau est un enjeu majeur, aussi bien du point de vue de la préservation de l’environnement que du bon fonctionnement du milieu urbain.Un essai documenté, précis, sur une question centrale trop souvent ignorée, qui fait comprendre la complexité du sujet et expose clairement les enjeux.
Réaliser des économies d'énergie et réutiliser des ressources naturelles dans le but de préserver notre environnement sont des préoccupations importantes dans la construction d'aujourd'hui. Désireuses de promouvoir une démarche en parfaite adéquation avec la qualité environnementale, les entreprises, collectivités et professionnels de la construction étudient sérieusement les différentes solutions quant au recyclage, à la gestion durable et à la réutilisation de matière première. Cet ouvrage répondra à leurs attentes car son objectif est de donner toutes les pistes indispensables à la bonne mise en place d'un système de récupération d'eau de pluie et d'assainissement à grande échelle. Illustré d'une étude de cas réel, il vous sera un véritable guide en matière de gestion durable de l'eau.
