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Mémoire de master "Modélisation des eaux souterraines dans le district de Vauban en tenant compte de l'apport de biocides" Université de Fribourg Janvier 2021

Dans le cadre du projet NAVEBGO, une thèse de master a été réalisée à la chaire d'hydrologie de l'Université de Fribourg d'août 2020 à janvier 2021.

Résumé

Les peintures et enduits de façade contiennent des substances actives biocides pour supprimer la croissance des algues, des champignons ou des lichens. Ceux-ci peuvent être emportés par les précipitations et pénétrer dans l'environnement par le biais du ruissellement des façades, à des concentrations potentiellement dangereuses pour les organismes aquatiques notamment. Dans le district urbain de Vauban à Fribourg, Hensen et al. (2018)* ont détecté des concentrations élevées de biocides non seulement dans le ruissellement de surface d'un système central à rigoles (MRS), mais aussi dans les eaux souterraines. L'objectif de ce travail est d'estimer l'apport total de biocide via le MRS dans les eaux souterraines du quartier fribourgeois de Vauban et de localiser les principales voies d'apport du biocide terbutryn, souvent présent dans les peintures de façade. Les différents types de surfaces de la zone urbaine ont été cartographiés et les charges de terbutryn dans le ruissellement de surface ont été calculées à l'aide du modèle FReWaB-PLUS. Un modèle transitoire d'écoulement des eaux souterraines et de transport des solutés a été construit en utilisant MODFLOW 6 et MT3D-USGS.

 

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Photo: M.Bork

Le modèle pourrait être calibré par des comparaisons avec les niveaux existants des eaux souterraines et la dispersion connue du panache d'un site contaminé. Les concentrations simulées de terbutryn de FReWaB-PLUS dans le ruissellement de surface des dépressions ont été intégrées dans le modèle MODFLOW, en tenant compte dela surface. Malgré les hétérogénéités à petite échelle dans la zone d'étude, les niveaux des eaux souterraines ont pu être simulés au cours de la saison. Le panache de polluants utilisé pour l'étalonnage a pu être simulé correctement par une dégradation de premier ordre. Le modèle des eaux souterraines a produit des concentrations de terbutryn du même ordre de grandeur que celles testées sur plusieurs sites de surveillance. Dans la zone d'étude, en tenant compte des incertitudes, on peut supposer un apport annuel de terbutryne dans les eaux souterraines par le MRS d'environ 1,4 g. Les principaux points d'entrée ont pu être identifiés. Les bassins versants avec le plus de façades reliées à des surfaces étanches correspondent généralement aux apports de terbutryn les plus élevés. Les différentes capacités d'infiltration des rigoles s’avèrent également déterminantes. Cette étude confirme également l'hypothèse selon laquelle l'effet barrière de la couche de sol organique dans le SRM est insuffisant pour retenir la terbutryn et des polluants aux propriétés similaires. La modélisation a montré que la diminution de la concentration de terbutryn entre la rigole et les eaux souterraines était en grande partie due à la dilution.

 

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Photo: M.Bork

 

* Hensen, B., Lange, J., Jackisch, N., Zieger, F., Olsson, O. und Kümmerer, K. (2018), “Entry of biocides and their transformation products into groundwater via urban stormwater infiltration systems”, Water research 144, 413–423. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.07.046