INTRODUCTION

 

        

         La gestion des eaux pluviales pour beaucoup de collectivités pose le problème de saturation du réseau et des stations d’épurations entraînant inondations et pollutions non contrôlées.

        

         Les techniques alternatives à l’assainissement pluvial classique ont pour fonction de déconcentrer les flux des eaux pluviales en redonnant aux surfaces urbaines sur les lesquelles se produit le ruissellement, un rôle régulateur, fondé sur la notion de stockage pour régler les débits et limiter la pollution due aux surverses d’eaux pluviales à l’aval.

        

         Même si les techniques alternatives permettent d’écrêter les débits pluviaux en amont des réseaux d’assainissement, des points restent encore à éclaircir tels que la durabilité de ces techniques et l’optimisation de la coupure de la pollution.

        

         En particulier dans le cas où le corps d’une voirie est utilisé comme stockage avant infiltration des eaux pluviales, l’injection de celles-ci doit être précédée d’un traitement par décantation et d’un système de rétention des flottants et des substances indésirables.

         Pour cela la société douaisienne CONSTRU et le Syndicat Intercommunal d’Assainissement de la région de Douai (SIADO) ont développé le concept du filtre et des bouches d’injection (Cf. fiche ADOPTA n °6)

 

 Par le biais d’une maquette réalisée grâce à un partenariat entre le SIADO, l’ADOPTA, le Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement (CETE), le Laboratoire de Mécanique de Lille de l’Université des Sciences et Technologies de Lille, nous pouvons faire des expériences sur une portion de chaussée réservoir tout en contrôlant parfaitement les phénomènes météorologiques et simuler de longues séries de pluies dans un laps de temps limité.

 

         Le but général de cette expérimentation est de connaître, d’une part, l’efficacité d’un filtre permettant l’interception de la pollution au niveau de la bouche d’injection et, d’autre part, la capacité de coupure de la pollution par la structure stockante elle-même. Au final, les résultats nous permettront d’estimer la diminution totale de la charge polluante à travers l’ouvrage étudié. Ces expériences permettront aussi d’observer le colmatage dans la chaussée à structure réservoir et ainsi d’évaluer la durée de service de la structure.


EXPERIMENTATION ET RESULTATS

                                                       

Dans le domaine du traitement des eaux pluviales, tous les spécialistes se rejoignent pour considérer que la pollution est fortement liée aux particules et que le bon piégeage de ces particules peut-être un résultat satisfaisant mais parfois difficile à atteindre. Le principe de cette étude consiste à fournir des connaissances afin d’optimiser les techniques à mettre en œuvre et de définir des solutions cohérentes.

 

Si le fonctionnement hydraulique des chaussées à structure réservoir semble être maîtrisé, plusieurs paramètres restent à déterminer sur l’optimisation de la capture de la pollution. C’est dans cette optique que nous allons tester un filtre incorporé dans la bouche d’injection et réaliser un certain nombre d’expériences à l’aide d’une maquette montée en laboratoire.

 

I.  Projet :

            A l’aide de cette maquette, un plan d’expériences vise les objectifs suivants :

-         Déterminer la diminution de la charge polluante à l’exutoire de la chaussée réservoir.

-         Déterminer le pouvoir de coupure du filtre dans la bouche d’injection.

-         Suivre l’évolution de la pollution particulaire à travers la structure et le colmatage de celle-ci.

 

I.1- Description de la maquette

 

           

                               
 
Les pompes à eau

   et de fines

 
 
   
     
     
       
 Cuve      6OOOl d’eau

 
           
 
 
 
 
 
   
 
   
Fig.1 : maquette expérimentale

 

 


La maquette permet se simuler des eaux pluviales ruisselant sur une surface imperméable de 250 m² grâce à une cuve de stockage cylindrique d’une capacité de 6000 litres d’eau et à deux petites cuves à fines (polluants inertes : poudre de silex) de 100 litres chacune. Les fluides sont envoyés dans la bouche d’injection par le biais de pompes.

 


Ils évoluent dans le corps de la chaussée (grave naturelle de granulométrie 20/80) grâce au drain situé en fond de structure qui le relie à la bouche d’injection pour enfin sortir par le biais d’un canal de "Venturi".

 

L’unité de filtration est, quant à elle, composée d’un porte filtre en pvc gris, d’une cartouche filtre, de deux brides alu, de quatre chenilles nylon avec vis et d’un joint d’étanchéité

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


             Photo 1 : Bouche d’injection connectée à une structure réservoir

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Photo 2 : Filtre – vue de face


 

       
   
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Photo 3 : Filtre et porte filtre – vue de profil

 

Pour la réalisation des expériences, une fine industrielle de diamètre médian D50 35 µm et de D10 99 µm approchant de très près ces caractéristiques est utilisée.

 

 

Voir la fiche de granulométrie de la fine utilisée


CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

 

 

L’objet de l’étude porte sur une fraction fine (inférieure à 200 µm) des matières en suspension (MES), les MES de taille supérieure étant considérées toutes arrêtées par le filtre.

 

Les expériences ont démontré une efficacité de coupure du filtre de l’ordre de 15 à 20 % sur la granulométrie étudiée. Elles ont en outre mis en valeur l’absence totale de problèmes hydrauliques. La densité d’une bouche d’injection pour 250 m² de voirie apparaît de fait adaptée (confirmation de terrain à l’appui). Soit la même densité que pour les bouches d’égout classiques.

 

Le dépôt de fines se fait principalement  à deux niveaux :

 

      - Dans la bouche d’injection.

- Dans le corps de la chaussée, avec un phénomène de relargage pour les forts débits (progression vers l’aval dans toute la structure).

 

                  Le dépôt de fines important dans la partie aval de la chaussée réservoir pousse à émettre l’hypothèse que les fines migrent dans la chaussée de l’amont vers l’aval ce qui peut-être à l’origine de colmatages ponctuels au droit d’ouvrages singuliers. Le colmatage global de la chaussée (plus de 1000 ans !) n’est quant à lui pas un problème  au regard de la durée de vie moyenne des chaussées (50 ans).

 

 

Les expériences menées amènent à poser de nouvelles questions :

 

-         Le risque de colmatage ponctuel est-il réel ?

-         Dans le cas d’une chaussée avec infiltration, existe-t-il un risque de diminution des capacités d’infiltration du fond de chaussée ?

-         Comment réagit le filtre s’il y a création d’un film biologique ? Y’a-t-il augmentation du pouvoir de coupure ?

-         Est-il possible de recourir à d’autres matériaux à pouvoir de coupure plus performant pour le filtre vu la marge hydraulique dont nous disposons ?


Une poursuite de l’étude menée ici pendant deux ans  répondrait à ces questions grâce au couplage avec une étude de terrain pour intégrer la pollution réelle des eaux pluviales dans les simulations.

Les conclusions ci-dessus permettent d’envisager la généralisation du système de filtre à poser dans les bouches d’égouts sur les réseaux pluviaux de sorte à améliorer la qualité des rejets au Milieu Naturel sans investissement lourds mais surtout sans surcoût d’exploitation (en effet, une bouche d’égout avec filtre s’entretient deux fois par an comme une bouche d’égout classique et avec les mêmes moyens).