Développement d une méthode de gestion de l espace souterrain urbain

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1 Développement d une méthode de gestion de l espace souterrain urbain Prise en compte de l impact des ouvrages sur les écoulements d eau souterraine en contexte urbain Guillaume ATTARD (1, 2), Thierry WINIARSKI (1) et Laurent EISENLOHR (2) (1) ENTPE, (Laboratoire d'écologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés) (2) CETE de Lyon, unité Déchets-Sols pollués-eau souterraine

2 Sommaire de la présentation I. Positionnement du sujet a) Contexte général b) Problématique scientifique II. Déroulement du Master - Méthodologie a) Objectifs b) Etude bibliographique c) Matériels et méthode III. Résultats des simulations a) Rôle du fonctionnement hydrodynamique de l aquifère b) Rôle des caractéristiques des ouvrages IV. Conclusion et perspectives 2

3 I. Positionnement du sujet

4 Contexte général Source : CFH, 2007 Illustrations artistiques : Michel Balme Impact des infrastructures sur le milieu souterrain et ses ressources : Planification à adapter aux contextes et aux enjeux 4

5 Construction de la ligne de métro A Place Bellecour, LYON Source : Archives municipales de Lyon, 1979 Cliché : Tabey

6 Construction de la ligne de métro A Place Bellecour, LYON Source : Archives municipales de Lyon, 1979 Cliché : Tabey

7 Problématique scientifique Quelle est l influence de l exploitation anthropique du sous-sol sur la ressource en eau-souterraine? Rôle des hétérogénéités structurales? Rôle des hétérogénéités anthropiques? Source : Winiarski, 2005 Les verrous scientifiques : - Rôle des hétérogénéités sur la perturbation des écoulements souterrains - Influence sur la qualité de la nappe (pollution, thermique, etc.) 7

8 Définition du sujet de thèse Évaluation des ressources du sous-sol urbain. Meilleure compréhension du rôle des hétérogénéités naturelles et anthropiques à l échelle d un quartier. Proposition d éléments afin de tendre vers une mise à jour des outils de planification urbaine qui intègrent pleinement le sous-sol. Gestion de la ville souterraine et de ses ressources naturelles 8

9 Positionnement du Master (avril-septembre 2013) Constat Impact des infrastructures sur la ressource en eau souterraine Caractérisation de l effet des ouvrages sur la qualité et quantité de la ressource en eau Aspects Quantitatifs Problématique scientifique Aspects Qualitatifs Transfert de la connaissance Réponse Construction d indicateurs Mise en place d un outil de gestion 9

10 II. Déroulement du Master, Méthodologie

11 Objectifs du Master Première phase : avril-juin 2013 Trouver une méthode pour caractériser les impacts que peuvent avoir les ouvrages sur l écoulement de l eau souterraine Caractériser l effet de barrières hydraulique Limites : Approche 2D : faible représentation distribution spatiale restreinte Problème de conditions aux limites 11

12 Objectifs du Master Seconde phase : juillet septembre 2013 Évaluer le rôle du fonctionnement hydrodynamique de l aquifère Caractériser le rôle des propriétés des ouvrages Dégager des perspectives pour la thèse 12

13 Quelles sont les caractéristiques des ouvrages à emprise souterraines? Géométrie : section de perméabilité locale très faible Fonctionnement : débit prélevé Schéma d un parking souterrain (source : LPA, 2007) Représentation géométrie du parking modélisé 13

14 Comment appréhender la perturbation des ouvrages à emprise souterraine? Risques, menaces Indicateurs Dégradation quantitative de la ressource en eau Dégradation qualitative de la ressource en eau Inondations par remontée de nappe Tassements urbains Sens d écoulement Gradient hydraulique Débit prélevé Évolution de la surface libre Évolution de la charge hydraulique Vitesse d écoulement 14

15 Quel outil utiliser pour caractériser les perturbations? Approche par modélisation déterministe. Source : Kiraly,

16 Élaboration d un plan expérimental 1 ère problématique : Rôle du fonctionnement hydrodynamique de l aquifère? Scénario 1 : «presqu île» Scénario 2 : «Est lyonnais» CHARGE CHARGE CHARGE Rhône Saône Rhône FLUX Lyon vue aérienne (Source : Google, 2013) Lyon vue aérienne (Source : Google, 2013) 16

17 Élaboration d un plan expérimental 2 nde problématique : Influence des caractéristiques des ouvrages Scénario 3 : 2 ouvrages CHARGE Cas 1 : Parking souterrain Rhône FLUX Cas 2 : Parking souterrain + ouvrage linéaire Lyon vue aérienne (source : Google, 2013) 17

18 Construction des modèles 18

19 Géométrie, caractéristiques physiques et CL Saône Rhône Part-Dieu AVAL (Ouest) AMONT (Est lyonnais) D après coupe BRGM m Scénario 1 : «presqu île» Scénario 2 : «Est lyonnais» CHARGE FLUX CHARGE CHARGE 19

20 III. Résultats des simulations

21 Ecoulement naturel Aval Amont 21

22 Rôle du fonctionnement hydrodynamique : Perturbation générale Scénario 1 : «presqu île» Scénario 2 : «Est lyonnais» Isolignes en Δh des scénarios 1 et 2 22

23 Rôle du fonctionnement hydrodynamique : Perturbation locale Scénario 1 : «presqu île» Scénario 2 : «Est lyonnais» Isolignes en Δh des scénarios 1 et 2 Pompage : m 3 /j Pompage : m 3 /j 23

24 Rôle du fonctionnement hydrodynamique de l aquifère Perturbation observée dépendante des conditions aux limites Caractéristiques favorables/défavorables à l implantation d un ouvrage Influence et perturbations quantifiées à l aide de plusieurs indicateurs : Rabattement Vitesse d écoulement Débit prélevé 24

25 Rôle des caractéristiques des ouvrages Isolignes en Δh vue en coupe du scénario 3 25

26 Conclusion Mise en évidence du rôle du fonctionnement hydrodynamique de l aquifère : Contexte hydrodynamique favorable/défavorable Relation entre le fonctionnement général et la perturbation locale Impact des caractéristiques des ouvrages : Géométrie / Fonctionnement Définitions d indicateurs de l état de perturbation d une nappe Modélisation 3D : meilleure représentation (ouvrage/aquifère) 26

27 Perspectives (octobre octobre 2016) Rôle des hétérogénéités naturelles et influence de l anisotropie Lithofaciès favorables/défavorables? Identifier des typologies d ouvrages Classifications des ouvrages/techniques de constructions par leurs caractères impactant Opter pour une représentation simplifiée de chaque typologie D un point de vue hydrogéologique, qu est-ce qu un ouvrage? Pour adopter une méthodologie de caractérisation des impacts qui soit REPRODUCTIBLE sur d autres contextes urbains! 27

28 Merci de votre attention!