Ecoulements et Transferts Préférentiels de polluants dans les sols et technosols - Ecole Nationale des Travaux Publics de l'Etat
Hdr Année : 2012

Preferential Flows and Transfers of Pollutants in Soils and Technosols

Ecoulements et Transferts Préférentiels de polluants dans les sols et technosols

Résumé

La gestion des eaux pluviales et la préservation des ressources naturelles par l’emploi de matériaux recyclés ou le traitement des sols font partie des thématiques phare des politiques publiques environnementales. Eaux pluviales et eaux infiltrées au sein des matériaux recyclés et traités peuvent constituer un risque de dégradation des sous-sols urbains et des eaux souterraines. Il y a donc un réel besoin d’étudier le transfert des polluants émis dans la zone non saturée dans le but de préserver les milieux récepteurs. La compréhension des mécanismes de transferts requiert l’étude du couplage entre le transport des polluants par l’eau au cours de son infiltration dans le sol et leur rétention par les particules réactives du sol. En particulier, les phénomènes d’écoulement préférentiel qui favorisent un transfert direct en limitant le contact des polluants avec les particules réactives doivent être pris en compte dans les transferts. L’ensemble des travaux présentés porte sur l’étude des mécanismes de transferts préférentiels de polluants dans les sols et technosols (sols fortement anthropisés). La première partie de l’exposé porte sur l’infiltration d’eau en surface de milieux poreux homogènes et hétérogènes (porosité multimodale, milieux fracturés). L’étude, basée sur des approches expérimentale, analytique et numérique permet de déterminer les conditions les plus favorables aux infiltrations préférentielles. La rapidité des échanges entre les compartiments matrice et fracture régulent les cheminements de l’eau dans le sol, alors que les propriétés effectives équivalentes régulent l’infiltration en surface. Les résultats expérimentaux et numériques obtenus permettent de proposer une méthodologie de caractérisation des sols homogènes et hétérogènes à partir d’essais d’infiltrométrie. La seconde partie de l’exposé porte sur l’effet des écoulements préférentiels sur les transferts de solutés réactifs et non réactifs. À partir de la création de conditions propices aux écoulements hétérogènes (macroporosités artificielles ou naturelles, conditions hydrauliques d’activation de la macroporosité), les répercussions sur les transferts de traceur et divers polluants (métaux lourds, colloïdes) sont présentées. La stratification du milieu a aussi été étudiée comme moyen de régulation des flux et d’amélioration du contact polluant / matrice réactive dans un but d’optimisation de la rétention. Enfin, l’évolution temporelle des propriétés de transfert résultant de la modification de la microstructure du fait des transferts réactifs (colmatage dû aux phénomènes de dissolution / précipitation) est mise en évidence pour certains technosols. Dans une dernière partie, les milieux poreux sont étudiés dans leur environnement à des échelles supérieures à celle du laboratoire (ouvrages et bassins versants). Ainsi, il est démontré comment l’évolution temporelle des propriétés de transfert peut gommer la variabilité spatiale initiale facteur d’établissement d’écoulements préférentiels (cas d’un laitier réactif, utilisé comme matériau alternatif, mis en place au sein d’une plateforme expérimentale). Il est aussi démontré, par l’étude des transferts en fond de bassins d’infiltration, la nécessité de prendre en compte l’hétérogénéité architecturale du sol (agencement de matériaux aux propriétés contrastées). Enfin, la variabilité spatiale et ses répercussions sur les transferts préférentiels sont également abordées à l’échelle du bassin versant. Ces travaux permettent d’établir un certain nombre de conclusions et de proposer certaines directions pour les recherches futures.
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Citer

Laurent Lassabatère. Ecoulements et Transferts Préférentiels de polluants dans les sols et technosols. Sciences de l'environnement. Université de Nantes, 2012. ⟨tel-04856233⟩
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