Rôle des sédiments organiques sur le fonctionnement hydrodynamique des bassins d’infiltration d’eaux pluviales

Role of organic sediments on the hydrodynamic functioning of stormwater infiltration basins

• Auteur / Autrice : Anaïs Coulon
• Direction : Sylvain Charpentier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l’environnement
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes, Agrocampus Ouest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sédiments marins -- Teneur en composés organiques

Matière organique

Résumé

Ce travail avait pour objectif d’évaluer l’influence des sédiments organiques sur le fonctionnement hydrodynamique du bassin de rétention-infiltration de Cheviré (44). Une 1ère démarche a consisté en une caractérisation physico-chimique des sédiments et du sol sous-jacent du bassin, ainsi que des matières organiques constitutives. Leurs influences sur les propriétés de transfert dans le sol ont ensuite été évaluées par une expérimentation à l’échelle de la colonne de sol et une simulation numérique à l’échelle de l’ouvrage. Les matières organiques du bassin de Cheviré ont une faible capacité de dégradation, d’où leurs fortes teneurs dans les sédiments. Ces fortes teneurs favorisent la capacité de rétention en eau des sédiments mais entraînent une diminution de leur capacité d’infiltration. Cette diminution est liée d’une part à un comportement fortement hydrophobe des sédiments, dont on peut attribuer l’origine aux matières organiques anthropiques, comme les hydrocarbures aromatiques polycliques, et d’autre part, à une fermeture de leur acroporosité. La microporosité des sédiments devient, elle, de plus en plus importante et favorise la rétention en eau. Les résultats des simulations montrent que les effets conjugués de (i) l’accumulation progressive de sédiments à la surface du sol du bassin, (ii) la diminution progressive de leur porosité, et (iii) l’augmentation de leur hydrophobie, expliquent la diminution de la capacité d’infiltration du bassin et l’augmentation de la fréquence des phénomènes de débordements au niveau de la surverse lors du vieillissement du bassin.

This study aimed to evaluate the influence of organic sediment deposits on the hydrodynamic functioning of the Cheviré stormwater retention-infiltration basin (44). Physical and chemical characterization of the sediments, underlying soil of the basin, and sediment organic matters were undertaken. Sediments influence on the soil transfer properties were then evaluated by an experiment at the soil column scale and by a numerical simulation at the basin scale. Organic matters of the Cheviré basin had a small degradation capacity, which explained their large concentrations in sediments. These large levels of organic matters favored a large water retention capacity of sediments but led to a decrease of their infiltration capacity. This decrease may be induced on the one hand by a highly hydrophobic behavior of sediments, especially to anthropogenic organic matters such as polycyclic aromatic hydrocarbons, and on the other hand, by a closure of sediment macroporosity. Conversely, sediment microporosity became increasingly important and favored water retention. Simulations showed that combined effects of (i) the sediments accumulation at the basin soil surface, (ii) the gradual decrease of sediment porosity, and (iii) the increase of sediment hydrophobicity, explained the decrease of the basin infiltration capacity and the increase of the frequency of overflows in the basin during aging.