Fonctionnement hydraulique et propriétés épuratoires de techniques alternatives de gestion des eaux pluviales – cas des noues

par Alexandre Fardel

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Fabrice Rodriguez.

Le président du jury était Marie-Christine Gromaire.

Le jury était composé de Fabrice Rodriguez, Marie-Christine Gromaire, Patrice Cannavo, Sylvain Payraudeau, Tim D. Fletcher, Pierre-Yves Hicher, Abdelkader Lakel, Pierre-Emmanuel Peyneau.

Les rapporteurs étaient Patrice Cannavo, Sylvain Payraudeau.


  • Résumé

    Les noues, de larges fossés souvent végétalisés, sont des systèmes plébiscités par les aménageurs pour gérer à la source les eaux de ruissellement. Leur conception a connu depuis les années 1980 de profondes évolutions (géométrie, matériaux, végétation) qui affectent leurs fonctions. Alors que les noues standards (ouvrages obtenus par simple terrassement d’un sol local) sont historiquement aménagées pour canaliser les eaux de ruissellement, de nouveaux types de noues dotés de massifs filtrants offrent des perspectives prometteuses en matière de gestion des flux polluants. Ce travail de thèse porte sur (i) l’amélioration des connaissances sur les performances épuratoires et hydrologiques des noues et (ii) l’identification de leurs paramètres d’influence afin d’optimiser leur conception. L’analyse statistique d’une base de données spécifiquement construite pour cette étude montre que les performances épuratoires les plus élevées des noues (abattements les plus élevés) sont souvent associées aux polluants présents dans la phase particulaire. Les niveaux de concentration des polluants dans les eaux de ruissellement ont été identifiés comme le facteur majeur affectant les performances épuratoires des noues. Afin de mieux décrire les fonctionnements hydrauliques et épuratoires de ce type d’ouvrage et d’évaluer dans des conditions contrôlées l’influence de certains paramètres (matériaux, modalité d’alimentation) sur leurs performances, un dispositif pilote, constitué de deux noues aux caractéristiques contrastées (une noue standard et une noue de filtration), a été spécifiquement aménagé au CSTB Nantes. Ce dispositif original permet de reproduire des évènements de ruissellement urbain avec différentes conditions de débits d’entrée et de charges polluantes, pour deux modalités d’alimentation : alimentation concentrée en tête de noue ou alimentation latérale diffuse. Les réponses des noues à différentes conditions d’alimentation ont pu être analysées grâce à un important dispositif instrumental permettant de caractériser finement les flux d’eau et de polluants en entrée/sortie de système. Les expérimentations conduites sur ce dispositif pilote montrent que les noues de filtration offrent de meilleurs bénéfices hydrologiques et épuratoires comparées aux noues standards. Les expérimentations montrent aussi l’intérêt de privilégier une alimentation latérale de la noue pour optimiser ses performances.

  • Titre traduit

    Hydrologic and pollutant removal performance of stormwater source control facilities – case of swales


  • Résumé

    Swales are vegetated open-drainage systems which are increasingly being used by practitioners to manage stormwater runoff. Swale’s design has considerably evolved from the 1980s (geometry, soil materials, vegetal cover), expanding their functionalities. While standard swales (built by merely grading a local topsoil) are traditionally implemented on the field to canalize the runoff, new types of swales composed with filtering media offer promising perspectives to manage the stormwater pollutant fluxes. The goals of this research are to (i) improve the knowledges about the pollutant removal and hydrologic performances of swales, and to (ii) assess the dominant factors (design factors, runoff characteristics) influencing these performances in order to optimize swale design. The statistical investigations on an original swale database, specifically set up for this study, show that most of the highest removal efficiencies are associated to the pollutants including a particulate form. The inflow concentration was identified as a major factor influencing the pollutant removal efficiencies of swales. To better characterize swale hydraulics and pollutant treatment, and to evaluate under controlled conditions some factors that could affect their performances (swale materials, inflow pathway), a pilot system, comprising two distinct types of swale (a standard swale and a filtering swale), was specifically built at the CSTB Nantes. This original facility provides supplying the swales with a wide variety of artificial urban runoff events in terms of flowrates, pollutant loads and inflow pathways (lateral diffuse inflows or concentrated upstream inflows). The analyses of the swale responses to different water supply conditions were based on the measurements from various measuring devices providing a thoroughly characterization of water and pollutant load fluxes. The experimental investigations on this pilot facility demonstrate that the filtering swales could offer improved hydrological and pollutant treatment benefits compared to the standard swales. The experimental investigations also highlight the benefits from supplying a swale with lateral inflows compared to upstream inflows.



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