Mémoire de bachelor "Expériences lysimétriques pour étudier l'infiltration sur les surfaces pavées", Chaire d'hydrologie, Université de Fribourg, mai 2020.
Dans le cadre du projet NAVEBGO, une thèse de bachelor a été réalisée à la chaire d'hydrologie de l'Université de Fribourg de février à mai 2020.
Résumé
En raison du changement climatique, le nombre d'événements climatiques extrêmes, tels que les fortes précipitations, est en augmentation. Cela entraîne des problèmes de gestion des précipitations en villes. En raison de l'étanchéité et de l'augmentation du ruissellement de surface, les inondations se produisent rapidement. Cela indique un taux d'infiltration réduit. Un autre point problématique lors de fortes précipitations est que les polluants peuvent être transportés depuis les murs des maisonset s'infiltrer de plus en plus dans le sol.
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L'objectif de cette série d'essais expérimentaux sur des pavés était de vérifier l'influence du revêtement de surface en matière d'infiltration. À cette fin, cinq lysimètres avec différents revêtements de surface ont été échantillonnés, à titre d'exemple de surfaces urbaines étanches. Les différents revêtements étaient les suivants : pavés de gazon, pavés de béton, gravier, pavés de granit avec joints de sable et, comme surface de référence, la pelouse. Une distinction a été faite entre l'application linéaire et l'application surfacique sur les surfaces des lysimètres. Les trois additions d'eau étaient marquées avec des proportions différentes d'isotopes de l'eau et consistaient, d'une part, en de l'eau de fonte des neiges, qui est plus enrichie en 18O par rapport à l'eau du robinet. Le deuxième ajout est l'eau deutérée, qui est plus enrichie en 2H que l'eau du robinet (Clark, 1997*). L'eau du robinet a été ajoutée en dernier. Pendant la série d'expériences, des échantillons d'eau ont été prélevés dans le drain à intervalles réguliers.Les échantillons d'eau ont ensuite été analysés en laboratoire pour déterminer leur composition isotopique. Les résultats ont été traités en utilisant la séparation des hydrogrammes à deux et trois composantes (Fohrer, 2016**). La séparation en trois composantes différentes du ruissellement s’est avérée nécessaire pour pouvoir quantifier leur contribution dans le ruissellement total. La couverture de surface était différente et a donc permis de déduire les processus d'infiltration dans les différentes surfaces de chaussée. |
Photo: M. Bork |
Il a été observé que le lysimètre avec une surface en gravier avait les taux d'infiltration et de ruissellement les plus élevés. En outre, il a été constaté que, dans certaines conditions, l'infiltration linéaire entraînait un ruissellement plus rapide et quantitativement plus élevé que l'infiltration de surface. Les paramètres qui ont influencé ce résultat sont, entre autres, le type de couverture de surface et l'intensité des précipitations. En outre, il est apparu que, dans le cas de la couverture de surface des pelouses et des pavés de gazon, la quantité totale d'eau qui s'échappait par le ruissellement après percolation était la plus faible en termes de temps. Le revêtement de surface en béton a suivi avec des valeurs également faibles dans le total du ruissellement. Lors de l'analyse en laboratoire après la série de tests, il a été constaté que l'écart de la valeur 18O de l'eau de fonte des neiges était très faible, ce qui rendait difficile une différenciation basée sur la composition isotopique.
L'eau de précipitation contaminée par des polluants doit s'infiltrer lentement à la surface du sol afin de minimiser l'apport dans les eaux souterraines. Les murs des maisons, le long desquels l'eau s'écoule et se dépose ainsi en lignes sur le sous-sol, constituent des zones particulièrement dangereuses. Le lien entre les polluants qui sont dissous du mur de la maison par les précipitations et leur percolation dans le sol sont des processus importants qui doivent encore être étudiés. D'après les résultats de recherche présentés, les surfaces en gravier entraîneraient un apport rapide de polluants dans les eaux souterraines, tant en application linéaire qu'en application surfacique. En revanche, les revêtements de surface tels que les pelouses ou les pavés de gazon offrent une percolation plus lente. Cela est nécessaire pour que l'eau puisse être retenue dans le sol le plus longtemps possible et que les particules telles que les polluants puissent se fixer dans la matrice du sol.
* Clark Ian, Fritz Peter (1997) Environmental Isotopes in Hydrogeology, New York, CRC Press LLC, ISBN:
** Fohrer, N., Bormann, H., Miegel, K., & Casper, M. (Eds.). (2016). Hydrologie (Vol. 4513). UTB, ISBN: 9783846345139.