Etude des impacts du vieillissement des techniques alternatives sur leurs fonctionnalités et leurs performances : caractérisation de la biodiversité végétale des milieux et devenir des boues accumulées dans le contexte des rejets urbains par temps de pluie

Study of the impact of ageing upon performances and functionalities of a stormwater constructed wetland : characterization of the plant biodiversity and fate of accumulated sediments in the context of urban water

• Auteur / Autrice : Éloïse Lenormand
• Direction : Adrien Wanko Ngnien, Isabelle Combroux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés – Traitement des eaux
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) - Laboratoire image, ville et environnement (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Laffont-Schwob
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Gautier, Kelsey Flanagan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Laffont-Schwob, Ghassan Chebbo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micropolluants

Bassins de retenue des eaux pluviales

Eaux pluviales

Écoulement urbain

Mots clés libres

Techniques alternatives

Eaux pluviales

Micropolluants

Phytocénose

PXRF

Curage

Constructed wetlands

Stormwater

Micropollutants

Phytocenosis

PXRF

Dredging

Résumé

Afin de limiter les effets néfastes des rejets urbains par temps de pluie (RUTP) sur les socio-écosystèmes en milieu urbain dans un contexte de changement climatique, des techniques alternatives (TA) sont utilisées. À Strasbourg (Grand Est, France), trois TA composées chacune d’une mare de sédimentation et d’un filtre planté de roseaux à écoulement vertical ou horizontal reçoivent depuis 10 ans les RUTP d’un réseau séparatif strict. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’impact du vieillissement sur les TA en : (i) évaluant la réponse hydrodynamique, physico-chimique et les performances de dépollution ; (ii) mesurant l’accumulation des sédiments et le stockage des micropolluants ; (iii) étudiant la structure de la phytocénose spontanée et sa valeur ajoutée.Le suivi métrologique permet de conclure sur la robustesse de la TA âgée de 10 ans dont la réponse n’est pas corrélée aux paramètres hydrologiques du bassin versant. Des concentrations inférieures aux limites de quantification en sortie témoignent d’une bonne dépollution des micropolluants (7 métaux et 16 HAP). Le stockage des métaux est important dans les sédiments des mares et localisé sur la couche superficielle dans les filtres verticaux. Les hydrophytes accumulent également des métaux. Les mares sont naturellement colonisées par les plantes du paysage par anémochorie et zoochorie et la végétation joue un rôle support qui participe également à l’efficacité des TA.

In order to limit the adverse effects of urban stormwaters on urban socio-ecosystems in a context of climate change, stormwater constructed wetlands (SCW) are used. In Strasbourg (France), three , each composed of a sedimentation pond and a vertical or horizontal flow reed filter, have been receiving stormwater from a separative sewer system for the past 10 years. The objective of this thesis is to study the impact of aging on the SCWs by: (i) evaluating the hydrodynamic, physico-chemical response and depollution performance; (ii) measuring sediment accumulation and micropollutant storage; (iii) studying the structure of the spontaneous phytocenosis and its added value.The metrological monitoring allows us to conclude on the robustness of the 10 year old SCW which response is not correlated to the hydrological parameters of the catchment. Concentrations below the limits of quantification at the outlet indicate good micropollutant removal (7 metals and 16 PAHs). The storage of metals is hight in the sediments of the ponds and localized on the surface layer in the vertical filters. Hydrophytes also accumulate metals. Ponds are naturally colonized by landscape plants by anemochory and zoochory and the vegetation plays a supporting role that also contributes to the efficiency of the SCW.