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Sisteo - Hydro-écologie d’un territoire métropolitain : reflets du développement urbain en Ile de France

Coordination : MOUCHEL Jean-Marie - ENPC - CEREVE

Sisteo - Hydro-écologie d'un territoire métropolitain : reflets du développement urbain en Ile de France

Objectifs scientifiques

Jusqu’à une période récente, l’infrastructure hydrologique naturelle était avalée par le réseau d’assainissement dans les agglomérations. Toutes les zones tampons, si indispensables au fonctionnement hydro-écologique des bassins versants, étaient éliminées. Cette vision, hydraulique plus qu’hydrologique, de la circulation de l’eau transporte en les aggravant les problèmes vers l’aval (inondations, érosion des lits des cours d’eau, contamination de l’eau, capacités de traitement croissantes…) dans des proportions qui deviennent d’autant plus inacceptables que la métropole grandit. Cette époque est révolue. Il faut donc évaluer de nouveaux modes d’aménagement et de gestion du territoire qui rendent plus durable le fonctionnement hydrologique en milieu urbain et péri-urbain.

Par ailleurs, l’essor de l’industrie chimique dans de multiples domaines (cosmétiques, détergents, pharmacie et phyto-pharmacie etc…), y compris des domaines où elle était relativement absente jusqu’à présent, par exemple dans les nouveaux matériaux (secteurs des transports, de la construction…), rend les sources potentielles de contaminants de plus en plus diffuses et complexes au sein du tissu urbain, péri-urbain, voire agricole. L’importance de ces contaminations ainsi que leur influence sur les systèmes aquatiques doit être évaluée, de même que la qualité du fonctionnement écologique qui demeure possible sous de telles pressions urbaines : hydrologiques, chimiques, morphologiques (au niveau du système et de son bassin versant), et même sociales.

Hydrologie

Il s’agit de définir des concepts pertinents pour l’hydrologie péri-urbaine, à la frontière entre l’hydrologie urbaine, qui traditionnellement simule un réseau de drainage, et l’hydrologie "rurale" qui simule souvent les bassins versants par des séries de boites noires à identifier (calage du modèle). L’hétérogénéité spatiale, les fortes variabilités du comportement hydrologique du territoire quand on change d’échelle demande la refonte de nouveaux concepts pour la modélisation. Les petites échelles sont en général celles de l’action, alors que les plus grandes échelles sont celles où les résultats sont attendus. A l’heure actuelle, dans les modèles d’hydrologie urbaine, les phénomènes de rétention de l’eau en milieu urbain qu’ont cherche à réhabiliter sont cachés derrière un coefficient unique. Il convient de renverser la démarche en ouvrant la boite noire derrière ce coefficient.

Le post-doctorat qui démarrera en 2006 sera consacrée au développement et à la validation des concepts hydrologiques adaptées à l’hydrologie urbaine et péri-urbaine. Un inventaire de l’usage du sol dans les secteurs péri-urbains permettra de définir une typologie des bassins versants, de faire une analyse a priori de leur fonctionnement hydrologique et de présenter un modèle conceptuel. Les représentations paramétriques à l’échelle hectométrique de l’état hydrique du sol, des échanges sol-réseau de drainage, de l’infiltration et des techniques alternatives seront être définies, en étroite collaboration avec le LCPC. Les hétérogénéités (usage du sol, pluie...) seront analysées en dessous de l’échelle hectométrique. Des simulations stochastiques seront réalisées à l’échelle métrique, et les statistiques résultantes seront introduites à l’échelle hectométrique. Enfin, l’apport des techniques alternatives pour la rétention des eaux pluviales à la source sera évaluée par le modèle, des premiers exemples d’application seront donnés sur quelques bassins tests.

Contaminants

On s’attachera ici à évaluer les sources et les modalités de transfert au sein du système péri-urbain fortement modifié par rapport au système naturel.

- Une deuxième thèse sur financement régional, débutant en 2006, sera consacrée au devenir des contaminants au travers des systèmes de rétention des eaux pluviales urbaines. Le projet est basé sur la mise en place de plusieurs bassins versants expérimentaux dans la région Ile de France, caractérisés par des modes de gestion des eaux différents. L’échelle spatiale considérée est celle de la zone d’aménagement (10 à 30 ha). Afin de cerner la diversité des situations envisageables, nous proposons d’étudier trois modes d’occupation du sol différents : urbain dense, pavillonnaire, zone d’activités. Pour chacune de ces occupations du sol, un bassin versant témoin, assaini d’un réseau séparatif classique sera choisi. En parallèle, des bassins versants représentatifs des types de mode de gestion alternatifs pouvant être mis en place dans ce type d’occupation du sol seront étudiés. Les bilans seront réalisés sur de nombreux événement pluvieux grâce au couplage de mesures en continu par capteurs optiques et d’échantillonneurs passifs intégratifs.}

Ecologie/Ecotoxicologie

Ce volet du projet concerne les systèmes hydrologiques fortement anthropisés dispersés dans le territoire. Ces systèmes ont fait l’objet d’une forte ingénierie, écologique ou pas, et dont les succès devront être mesurés. On évaluera le potentiel de l’ingénierie des systèmes hydrologiques pour maintenir les fonctionnalités écologiques souhaitées. Une première thèse a démarré en 2005 sur l’accumulation de différents contaminants dans les gammares (petits crustacés), en tenant compte des voies d’accumulation par contact et par ingestion et de la variabilité des conditions environnementales. En 2006, est également lancé d’un Master (à poursuivre par une thèse) sur l’utilisation de l’acquisition de résistances comme indicateur de réponse écologique aux perturbations urbaines.}