Caractérisation des rejets urbains de temps de pluie (RUTP) et impacts des changements climatiques

Les refoulements d’égouts unitaires, les inondations en milieu urbain et la pollution du milieu récepteur sont devenus de plus en plus chroniques, et cette tendance devrait s’amplifier en raison notamment de l’urbanisation grandissante des Villes et des changements significatifs dans les régimes de précipitations. Les objectifs poursuivis dans ce travail de thèse consistaient plus spécifiquement à analyser l’incidence des variables pluviométriques sur les concentrations moyennes événementielles (EMCs) et les flux événementiels (EFs), à évaluer les risques écotoxicologiques des rejets d’une surverse d’égout unitaire sur les écosystèmes aquatiques récepteurs et enfin à évaluer tant quantitativement que qualitativement l’impact des changements climatiques (CC) sur les rejets urbains de temps de pluie (RUTP). Pour ce faire, l’étude a caractérisé simultanément pour des événements pluvieux communs les rejets d’un réseau d’égout unitaire et d’un réseau séparatif pluvial de deux bassins versants distincts de l’agglomération de Longueuil (Québec, Canada). Un large panel de paramètres de pollution (n=125) et quatre bioessais ont été considérés. Une double approche « substances et bioessais » a été suivie pour analyser les risques écotoxicologiques des rejets tant pour le climat actuel que pour le climat futur. Les résultats obtenus ont montré pour les polluants considérés une grande variabilité intrasite, inter-sites et inter-événements des EMCs et EFs, liés particulièrement à la variabilité des événements pluvieux suivis. Les résultats ont également mis en évidence la contribution significative de l’érosion des dépôts accumulés dans le réseau unitaire, suggérant son récurage. L’analyse des corrélations indiquent que la durée de temps sec précédent la pluie est la variable hydrologique prépondérante (61 %) pour prédire les EMCs des polluants organiques et nutritifs alors que celles dominantes pour estimer les EFs sont la hauteur totale de pluie (69 %) et le volume déversé (VD, 57%). Les matières en suspension (MES) jouent le rôle de traceurs de nombreux polluants (organiques et nutritifs), expliquant ici 97 % de la variabilité des EFs de ces polluants, suggérant que le choix d’une solution technologique pour l’abattement des MES permettra de réduire également ces polluants. La double approche « substances et bioessais » se présente comme un outil de gestion prometteur pour la surveillance des effluents unitaires non traitées. L’évaluation de l’impact des CC a mis en avant une augmentation de VD de 15 à 500 %, et du débit de pointe (Qcso) de 13 à 148 % à l’horizon 2050, suggérant que (i) les relations entre les précipitations et les variables caractérisant les surverses d'égouts (VD, Qcso) ne sont pas linéaires et (ii) les changements dans les régimes de précipitations nécessitent d’ajuster les critères hydrologiques de conception des infrastructures hydrauliques. Les indices de risque ecotoxicologique doubleront en climat futur (2050) comparativement au climat actuel (2013). Cependant, les données de la présente étude n’ont pas montré de risque causé par les rejets de la surverse de Longueuil pris seuls, en raison notamment du fort pouvoir de dilution du Fleuve Saint-Laurent récepteur. Finalement, cette recherche a mis en évidence de potentiels risques écotoxicologiques liés aux effluents municipaux non traités et présente un cadre pour investiguer les stratégies de gestion durable pour l’abattement de cette pollution. Elle suggère la nécessité de repenser l’aménagement du territoire urbain par la densification, les pratiques de gestion optimales (PGO) telles le verdissement de l’espace urbain, l’infiltration des eaux pluviales, la filtration des eaux de ruissellement par l’aménagement des tranchées drainantes, des noues, des toits verts, etc. Bien que les scénarios de CC soient sujets à de nombreuses incertitudes, l'adaptation aux effets hydrologiques et environnementaux des changements significatifs dans les régimes de précipitations s’avère nécessaire. Compte tenu des volumes considérables en jeu en climat futur, les recherches à venir devront davantage s’atteler à l’évaluation des stratégies permettant de limiter les effets des CC et de l’urbanisation galopante des Villes

Which downscaled rainfall data for climate change impact studies in urban areas? Review of current approaches and trends

International audienc

Assessment of the ecotoxicological risk of combined sewer overflows for an aquatic system using a coupled “substance and bioassay” approach

International audienceVery few tools are available for assessing the im- pact of combined sewer overflows (CSOs) on receiving aquat- ic environments. The main goal of the study was to assess the ecotoxicological risk of CSOs for a surface aquatic ecosystem using a coupled “substance and bioassay” approach. Wastewater samples from the city of Longueuil, Canada CSO were collected for various rainfall events during one summer season and analyzed for a large panel of substances (n = 116).Fourbioassayswerealsoconductedonrepresenta- tive organisms of surface aquatic systems (Pimephales promelas, Ceriodaphnia dubia, Daphnia magna, and Oncorhynchus mykiss). The analytical data did not reveal any ecotoxicological risk for St. Lawrence River organisms, mainly due to strong effluent dilution. However, the substance approach showed that, because of their contribution to the ecotoxicological hazard posed by the effluent, total phospho- rus (Ptot), aluminum (Al), total residual chlorine, chromium (Cr), copper (Cu), pyrene, ammonia (N–NH4+), lead (Pb), and zinc (Zn) require more targeted monitoring. While chronic ecotoxicity tests revealed a potential impact of CSO dis- charges on P. promelas and C. dubia, acute toxicity tests did not show any effect on D. magna or O. mykiss, thus underscoring the importance of chronic toxicity tests as part of efforts aimed at characterizing effluent toxicity. Ultimately, the study leads to the conclusion that the coupled “substance and bioassay” approach is a reliable and robust method for assessing the ecotoxicological risk associated with complex discharges such as CSOs

Quantitative and qualitative assessment of the impact of climate change on a combined sewer overflow and its receiving water body

International audienceProjections from the Canadian Regional Climate Model (CRCM) for the southern part of the province of Québec, Canada, suggest an increase in extreme precipitation events for the 2050 horizon (2041–2070). The main goal of this study consisted in a quantitative and qualitative assessment of the impact of the 20 % increase in rainfall intensity that led, in the summer of 2013, to overflows in the “Rolland-Therrien” combined sewer system in the city of Longueuil, Canada. The PCSWMM 2013 model was used to assess the sensitivity of this overflow under current (2013) and future (2050) climate conditions. The simulated quantitative variables (peak flow, Q CSO, and volume discharged, VD) served as the basis for deriving ecotoxicological risk indices and event fluxes (EFs) transported to the St. Lawrence (SL) River. Results highlighted 15 to 500 % increases in VD and 13 to 148 % increases in Q CSO by 2050 (compared to 2013), based on eight rainfall events measured from May to October. These results show that (i) the relationships between precipitation and combined sewer overflow variables are not linear and (ii) the design criteria for current hydraulic infrastructure must be revised to account for the impact of climate change (CC) arising from changes in precipitation regimes. EFs discharged into the SL River will be 2.24 times larger in the future than they are now (2013) due to large VDs resulting from CC. This will, in turn, lead to excessive inputs of total suspended solids (TSSs) and tracers for numerous urban pollutants (organic matter and nutrients, metals) into the receiving water body. Ecotoxicological risk indices will increase by more than 100 % by 2050 compared to 2013. Given that substantial VDs are at play, and although CC scenarios have many sources of uncertainty, strategies to adapt this drainage network to the effects of CC will have to be developed