Amélioration des connaissances sur le colmatage des systèmes d'infiltration d'eaux pluviales

Les ouvrages d infiltration sont utilisés aujourd hui comme alternative au réseau d assainissement pluvial. Ils réduisent les risques d inondation, contribuent au piégeage de polluants permettant ainsi de limiter la détérioration des milieux aquatiques superficiels et sont reconnus pour recharger la nappe. Cependant leur fonctionnement est affecté à long terme par le colmatage réduisant leur performance hydraulique. Par ailleurs, lorsque ces systèmes sont munis de surverses, le colmatage limite les capacités d interception des flux d eau et des polluants. Le colmatage constitue donc un facteur clé dans le fonctionnement de ces systèmes tant sur un plan hydraulique qu environnemental. Cette thèse a pour but de mesurer et de comprendre l évolution spatio-temporelle du colmatage à une échelle mégascopique (l échelle d un ouvrage extensif type) et diachronique (sur le moyen terme). Pour cela une approche expérimentale a été menée au sein de l Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) selon trois niveaux d investigation sur un même ouvrage en conditions réelles de fonctionnement. Un premier niveau (échelle globale) a consisté à mesurer l évolution temporelle du système pris dans son ensemble grâce au calage de la résistance hydraulique au sens du modèle de Bouwer. Cette étape a nécessité de mesurer et d exploiter des données en continu de flux d eau, de sédiments, de matière organique apportés au système, les facteurs environnementaux comme la température d air et d eau, l ensoleillement, le rythme, la nature des événements pluvieux, la saisonnalité, etc., sur un historique de 8 ans. Cette étape nous a mis en évidence la dynamique d évolution du colmatage et le rôle bénéfique du développement de la végétation sur le maintien de la capacité d infiltration globale d un ouvrage de ce type. Un deuxième niveau (échelle semi globale) nous permettant de distinguer l évolution temporelle du colmatage du fond et des parois, a montré leur dynamique respective (rapide pour le fond, très lente voire inexistante pour les parois). Un troisième niveau (échelle locale) a tenté d explorer la répartition spatiale et temporelle du colmatage sur le fond des ouvrages sur des échelles de temps plus courtes. L approche expérimentale a consisté à caractériser la couche colmatante en terme physico chimique et dans une moindre mesure biologique (conductivité hydraulique à saturation, granulométrie, porosité, masse volumique apparente, masse volumique des particules solides, matière organique, biomasse). Elle a analysé également le rôle de la végétation spontanée sur la capacité d infiltration vis-à-vis des caractéristiques de l horizon de surface et la structure aérienne et racinaire des espèces présentes. Enfin des analyses statistiques de l évolution du colmatage à chaque échelle a mis en évidence la part potentiellement importante du colmatage biologique sur ces systèmes alors que, pour la gestion des eaux pluviales ce facteur est généralement négligé.Infiltration systems are widely used in urban stormwater management. Infiltration systems can significantly reduce stormwater discharges to sewer systems and may therefore contribute to the mitigation of flooding problems. In addition infiltrations systems also help to reduce stormwater pollution, contribute to groundwater recharge and to water course protection. However, the hydraulic performance of infiltration systems decreases with time due to clogging effects. A clogged layer limits the transfer of water and pollutants in infiltrations systems. The clogging has a significant impact on the long-term performance of a system. The aim of this PhD study is to better understand spatio-temporal evolution of clogging on large infiltration systems involving different scales: (i) global scale, (ii) semi - global (the whole bottom and the sides), (iii) local scale (different part of the bottom). An experimental approach has been carried out in the OTHU project (Field Observatory on Urban Hydrology, www.othu.org). An infiltration basin studied with three investigations scales under real operation conditions. In a global scale, the temporal clogging evolution of the system was evaluated in terms of hydraulic resistance. This clogging indicator was calibrated from Bouwer s model. Water inflow, TSS, COD, climatic factors (air temperature and solar energy), stormwater events and season variations were measured. The results describe the clogging evolution over 8 years. It indicates that vegetation may have a beneficial effect on infiltration capacity. In a semi global scale study, clogging evolution at the bottom and the sides, of the infiltration basin was evaluated. It proved that the clogging mainly occurs at the bottom, that is, the bottom was clogged fast and the clogging at the sides was slow. Local scale study, spatial distribution and temporal evolution of clogging at the bottom with in situ measurements during 2 years were investigated. The study characterised the clogged layer, with bio physic-chemical parameters (i.e., were investigated hydraulic conductivity, porosity, grain size, dry bulk density, organic matter and biomass content). This analyze compared also the role of different types of spontaneous vegetation. The result showed the high spatio-temporal heterogeneity on the infiltration surface. Statistical analysis of clogging evolution in each scale showed the significant impacts of biological activity in the stormwater infiltration basins, which was often neglectedVILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

Efficiency of eight modified materials for As(V) removal from synthetic and real mine effluents

Arsenic (As) contamination is a major problem especially for active gold mine operations. In the present study, eight low-cost materials including biochar (B), Fe-loaded biochar (BF), activated biochar (BC), Fe-loaded activated biochar (BCF and BFC), thermally modified dolomite (MD), wood ash (WA), and modified wood ash (MWA) were comparatively used for the efficiency in As(V) removal from synthetic and real mine effluents, through batch and column testing. Batch adsorption tests were conducted in beakers with a ratio adsorbent material and As(V) synthetic and real solutions of 0.1 g: 10 mL at concentrations of 850 and 300 µg/L As, respectively. Column adsorption tests were performed in 3 reactors with As(V) concentration of up to 900 µg/L in contaminated neutral drainage (CND) collected from a local gold mine. Results from batch testing with synthetic effluents showed the best performance for As(V) removal in the following order: MD > WA > BCF > BF > BFC > MWA > BC > B. Consistent findings were obtained in batch and column testing with the real mine effluent. Although iron grafted biochars are good adsorbents, their performance for As(V) removal was limited probably because of the very low As concentration in this study. In the same time, MD was found to be the most efficient material for As(V) removal but the final pH must be monitored and eventually adjusted. As(V) was completely removed by MD in batch testing (99.9%) and column testing (99.6%) after>112 days to bellow the authorized monthly mean allowed by Canadian discharge criteria. Thus, MD seems to be the most efficient material among the tested ones for the removal of As(V) in batch and column testing from synthetic and mine effluents

Amélioration des connaissances sur le colmatage des systèmes d’infiltration d’eaux pluviales

Infiltration systems are widely used in urban stormwater management. Infiltration systems can significantly reduce stormwater discharges to sewer systems and may therefore contribute to the mitigation of flooding problems. In addition infiltrations systems also help to reduce stormwater pollution, contribute to groundwater recharge and to water course protection. However, the hydraulic performance of infiltration systems decreases with time due to clogging effects. A clogged layer limits the transfer of water and pollutants in infiltrations systems. The clogging has a significant impact on the long-term performance of a system. The aim of this PhD study is to better understand spatio-temporal evolution of clogging on large infiltration systems involving different scales: (i) global scale, (ii) semi - global (the whole bottom and the sides), (iii) local scale (different part of the bottom). An experimental approach has been carried out in the OTHU project (Field Observatory on Urban Hydrology, www.othu.org). An infiltration basin studied with three investigations scales under real operation conditions. In a global scale, the temporal clogging evolution of the system was evaluated in terms of hydraulic resistance. This clogging indicator was calibrated from Bouwer’s model. Water inflow, TSS, COD, climatic factors (air temperature and solar energy), stormwater events and season variations were measured. The results describe the clogging evolution over 8 years. It indicates that vegetation may have a beneficial effect on infiltration capacity. In a semi global scale study, clogging evolution at the bottom and the sides, of the infiltration basin was evaluated. It proved that the clogging mainly occurs at the bottom, that is, the bottom was clogged fast and the clogging at the sides was slow. Local scale study, spatial distribution and temporal evolution of clogging at the bottom with in situ measurements during 2 years were investigated. The study characterised the clogged layer, with bio physic-chemical parameters (i.e., were investigated hydraulic conductivity, porosity, grain size, dry bulk density, organic matter and biomass content). This analyze compared also the role of different types of spontaneous vegetation. The result showed the high spatio-temporal heterogeneity on the infiltration surface. Statistical analysis of clogging evolution in each scale showed the significant impacts of biological activity in the stormwater infiltration basins, which was often neglectedLes ouvrages d’infiltration sont utilisés aujourd’hui comme alternative au réseau d’assainissement pluvial. Ils réduisent les risques d’inondation, contribuent au piégeage de polluants permettant ainsi de limiter la détérioration des milieux aquatiques superficiels et sont reconnus pour recharger la nappe. Cependant leur fonctionnement est affecté à long terme par le colmatage réduisant leur performance hydraulique. Par ailleurs, lorsque ces systèmes sont munis de surverses, le colmatage limite les capacités d’interception des flux d’eau et des polluants. Le colmatage constitue donc un facteur clé dans le fonctionnement de ces systèmes tant sur un plan hydraulique qu’environnemental. Cette thèse a pour but de mesurer et de comprendre l’évolution spatio-temporelle du colmatage à une échelle mégascopique (l’échelle d’un ouvrage extensif type) et diachronique (sur le moyen terme). Pour cela une approche expérimentale a été menée au sein de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) selon trois niveaux d’investigation sur un même ouvrage en conditions réelles de fonctionnement. Un premier niveau (échelle globale) a consisté à mesurer l’évolution temporelle du système pris dans son ensemble grâce au calage de la résistance hydraulique au sens du modèle de Bouwer. Cette étape a nécessité de mesurer et d’exploiter des données en continu de flux d’eau, de sédiments, de matière organique apportés au système, les facteurs environnementaux comme la température d’air et d’eau, l’ensoleillement, le rythme, la nature des événements pluvieux, la saisonnalité, etc., sur un historique de 8 ans. Cette étape nous a mis en évidence la dynamique d’évolution du colmatage et le rôle bénéfique du développement de la végétation sur le maintien de la capacité d’infiltration globale d’un ouvrage de ce type. Un deuxième niveau (échelle semi globale) nous permettant de distinguer l’évolution temporelle du colmatage du fond et des parois, a montré leur dynamique respective (rapide pour le fond, très lente voire inexistante pour les parois). Un troisième niveau (échelle locale) a tenté d’explorer la répartition spatiale et temporelle du colmatage sur le fond des ouvrages sur des échelles de temps plus courtes. L’approche expérimentale a consisté à caractériser la couche colmatante en terme physico chimique et dans une moindre mesure biologique (conductivité hydraulique à saturation, granulométrie, porosité, masse volumique apparente, masse volumique des particules solides, matière organique, biomasse). Elle a analysé également le rôle de la végétation spontanée sur la capacité d’infiltration vis-à-vis des caractéristiques de l’horizon de surface et la structure aérienne et racinaire des espèces présentes. Enfin des analyses statistiques de l’évolution du colmatage à chaque échelle a mis en évidence la part potentiellement importante du colmatage biologique sur ces systèmes alors que, pour la gestion des eaux pluviales ce facteur est généralement négligé

Improvement of knowledge about clogging stormwater infiltration systems

Les ouvrages d’infiltration sont utilisés aujourd’hui comme alternative au réseau d’assainissement pluvial. Ils réduisent les risques d’inondation, contribuent au piégeage de polluants permettant ainsi de limiter la détérioration des milieux aquatiques superficiels et sont reconnus pour recharger la nappe. Cependant leur fonctionnement est affecté à long terme par le colmatage réduisant leur performance hydraulique. Par ailleurs, lorsque ces systèmes sont munis de surverses, le colmatage limite les capacités d’interception des flux d’eau et des polluants. Le colmatage constitue donc un facteur clé dans le fonctionnement de ces systèmes tant sur un plan hydraulique qu’environnemental. Cette thèse a pour but de mesurer et de comprendre l’évolution spatio-temporelle du colmatage à une échelle mégascopique (l’échelle d’un ouvrage extensif type) et diachronique (sur le moyen terme). Pour cela une approche expérimentale a été menée au sein de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) selon trois niveaux d’investigation sur un même ouvrage en conditions réelles de fonctionnement. Un premier niveau (échelle globale) a consisté à mesurer l’évolution temporelle du système pris dans son ensemble grâce au calage de la résistance hydraulique au sens du modèle de Bouwer. Cette étape a nécessité de mesurer et d’exploiter des données en continu de flux d’eau, de sédiments, de matière organique apportés au système, les facteurs environnementaux comme la température d’air et d’eau, l’ensoleillement, le rythme, la nature des événements pluvieux, la saisonnalité, etc., sur un historique de 8 ans. Cette étape nous a mis en évidence la dynamique d’évolution du colmatage et le rôle bénéfique du développement de la végétation sur le maintien de la capacité d’infiltration globale d’un ouvrage de ce type. Un deuxième niveau (échelle semi globale) nous permettant de distinguer l’évolution temporelle du colmatage du fond et des parois, a montré leur dynamique respective (rapide pour le fond, très lente voire inexistante pour les parois). Un troisième niveau (échelle locale) a tenté d’explorer la répartition spatiale et temporelle du colmatage sur le fond des ouvrages sur des échelles de temps plus courtes. L’approche expérimentale a consisté à caractériser la couche colmatante en terme physico chimique et dans une moindre mesure biologique (conductivité hydraulique à saturation, granulométrie, porosité, masse volumique apparente, masse volumique des particules solides, matière organique, biomasse). Elle a analysé également le rôle de la végétation spontanée sur la capacité d’infiltration vis-à-vis des caractéristiques de l’horizon de surface et la structure aérienne et racinaire des espèces présentes. Enfin des analyses statistiques de l’évolution du colmatage à chaque échelle a mis en évidence la part potentiellement importante du colmatage biologique sur ces systèmes alors que, pour la gestion des eaux pluviales ce facteur est généralement négligé.Infiltration systems are widely used in urban stormwater management. Infiltration systems can significantly reduce stormwater discharges to sewer systems and may therefore contribute to the mitigation of flooding problems. In addition infiltrations systems also help to reduce stormwater pollution, contribute to groundwater recharge and to water course protection. However, the hydraulic performance of infiltration systems decreases with time due to clogging effects. A clogged layer limits the transfer of water and pollutants in infiltrations systems. The clogging has a significant impact on the long-term performance of a system. The aim of this PhD study is to better understand spatio-temporal evolution of clogging on large infiltration systems involving different scales: (i) global scale, (ii) semi - global (the whole bottom and the sides), (iii) local scale (different part of the bottom). An experimental approach has been carried out in the OTHU project (Field Observatory on Urban Hydrology, www.othu.org). An infiltration basin studied with three investigations scales under real operation conditions. In a global scale, the temporal clogging evolution of the system was evaluated in terms of hydraulic resistance. This clogging indicator was calibrated from Bouwer’s model. Water inflow, TSS, COD, climatic factors (air temperature and solar energy), stormwater events and season variations were measured. The results describe the clogging evolution over 8 years. It indicates that vegetation may have a beneficial effect on infiltration capacity. In a semi global scale study, clogging evolution at the bottom and the sides, of the infiltration basin was evaluated. It proved that the clogging mainly occurs at the bottom, that is, the bottom was clogged fast and the clogging at the sides was slow. Local scale study, spatial distribution and temporal evolution of clogging at the bottom with in situ measurements during 2 years were investigated. The study characterised the clogged layer, with bio physic-chemical parameters (i.e., were investigated hydraulic conductivity, porosity, grain size, dry bulk density, organic matter and biomass content). This analyze compared also the role of different types of spontaneous vegetation. The result showed the high spatio-temporal heterogeneity on the infiltration surface. Statistical analysis of clogging evolution in each scale showed the significant impacts of biological activity in the stormwater infiltration basins, which was often neglecte

Caractérisation des apports sur un bassin d'infiltration et impact sur son fonctionnement hydraulique

International audienceRésumé Les ouvrages d'infiltration sont de plus en plus utilisés pour la gestion des eaux pluviales aussi bien en milieu routier qu'en milieu urbain. Bien que ces techniques d'infiltration soient largement utilisées, elles sont encore suspectées de dysfonctionnements persistants et notamment de se colmater facilement provoquant une stagnation de l'eau dans le système et une diminution importante des capacités d'évacuation. L'objet de la publication est de présenter une contribution permettant de connaître l'évolution temporelle du colmatage, d'expliquer son évolution par les apports d'eau, de matière en suspension ou de matière organique et enfin de circonscrire les zones de développement des dépôts à partir du suivi d'un ouvrage en service. Pour cela nous suivons la résistance hydraulique (indicateur de colmatage), et les facteurs influents tels comme la fréquence des apports, le contenu en matière organique et en matières en suspension, ainsi que la distribution de ces apports sur la surface du bassin. Resumo Os dispositivos de infiltração são cada vez mais utilizados para gerenciamento das águas pluviais, tanto em zonas rodoviárias como em áreas urbanas.Embora as técnicas de infiltração sejam amplamente usadas, elas ainda são suscetíveis a disfuncionamentos persistentes

Evaluación del uso turístico y recreativo de las escalinatas diego noboa

La Evaluación de las Escalinatas Diego Noboa, tiene como objetivo, conocer el grado de aceptación y las falencias que el visitante percibe, ya que de esta manera se podrá contribuir con el desarrollo del atractivo. La siguiente tesis se ha desarrollado en tres capítulos, en el primero se detallan los aspectos generales del atractivo, ubicación geográfica, uso del destino y equipamiento existente. En el segundo capítulo se muestran las encuestas realizadas, con sus respectivos resultados y las características generales del visitante. En el tercer capítulo, se expone la capacidad del atractivo para recibir visitantes, así como también los impactos ambientales y sociales. Se finaliza esta evaluación con las conclusiones y recomendaciones, bibliografías y anexos que se adjunten a esta evaluación de las Escalinatas Diego Noboa

Spatial and temporal dynamics of sediment ecotoxicity in urban stormwater retention basins: Methodological approach and application to a pilot site close to Lyon in France

International audienceTo characterize the spatio-temporal variation of sediment ecotoxicity in a retention/detention basin, a monitoring program using the Heterocypris incongruens bioassay was carried out for 72 months (5 years) on a field basin close to Lyon in France. Results showed that the variation of ecotoxicity is relatively small from one location of the basin to another, apart from sediment sampling collected in an open-air chamber located in basin supposed to collect gross pollutants and hydrocarbons. Regarding the temporal variation of ecotoxicity, the bioassays also showed a slight variation between 6 and 72 months. On the contrary, they highlighted the high ecotoxicity of the “fresh” sediments collected during rain events using sediment traps. Additional investigations are needed to understand the period of inflexion of ecotoxicity, occurring between 24 h and 6 months. These results can be used by practitioners of urban facilities and networks to improve maintenance strategies of retention/detention basins

Computational fluid dynamics modelling of flow and particulate contaminants sedimentation in an urban stormwater detention and settling basin

International audienceSedimentation is a common but complex phenomenon in the urban drainage system. The settling mechanisms involved in detention basins are still not well understood. The lack of knowledge on sediment transport and settling processes in actual detention basins is still an obstacle to the optimization of the design and the management of the stormwater detention basins. In order to well understand the sedimentation processes, in this paper, a new boundary condition as an attempt to represent the sedimentation processes based on particle tracking approach is presented. The proposed boundary condition is based on the assumption that the flow turbulent kinetic energy near the bottom plays an important role on the sedimentation processes. The simulated results show that the proposed boundary condition appears as a potential capability to identify the referential sediment zones and to predict the trapping efficiency of the basin during storm events

The specificity of Fe and P speciation in urban soils dedicated to stormwater infiltration

International audienc