Aubin, J.-B.

Barraud, S.

Becouze-Lareure, C.

Cournoyer, B.

Gleizal, A.

Gonzalez-Merchan, C.

Lipeme Kouyi, G.

Marti, R.

Perrodin, Y.

Toussaint, J.-Y.

Vareilles, S.

Wiest, L.

I-Revues

NOVATECH 2016 
1 
Intérêt de la pluralité scientifique pour identifier les 
sources et mieux caractériser les sédiments des 
bassins de retenue - Exemple du projet ANR Cabrres  
Interdisciplinary approach to better characterize 
sediments in dry detention basins - the French Cabrres 
programme 
 
Gislain Lipeme Kouyi1, Romain Marti2, Jean-Yves Toussaint3, 
Yves Perrodin4, Jean-Baptiste Aubin1,5, Céline Becouze-Lareure1, 
Laure Wiest6, Sylvie Barraud1, Sophie Vareilles3, Audrey Gleizal2, 
Carolina Gonzales-Merchan1, Benoit Cournoyer2 
 
1 
Université de Lyon, INSA Lyon, Laboratoire DEEP, Bât Coulomb, 34 avenue 
des Arts, 69 621 Villeurbanne cedex, France. 
2 
Ecologie Microbienne, UMR5557 CNRS, VetAgro Sup et Université Lyon 1, 
69280 Marcy L’Etoile
 
3
 EVS, UMR 5600, France ; 
4
 : ENTPE, LENHA, Vaulx-en-Velin, France ;  
5
 Centre de Mathématique, INSA Lyon, Villeurbanne, France ; 
6 
ISA, TRACES Team, 5 rue de la Doua, 69 100 Villeurbanne, France 
 
RÉSUMÉ 
Une approche interdisciplinaire a été développée dans le but de suivre la qualité des sédiments dans 
un bassin de retenue-décantation. Ce suivi est mené dans le cadre du projet ANR CABRRES 
(caractérisation microbio-physicochimique, spatio-temporelle, écotoxicologique des sédiments des 
bassins de retenue – évaluation des risques environnementaux et sanitaires associés). Les 
disciplines et compétences mobilisées dans cette étude sont celles de l’hydrologie urbaine au sens 
large et regroupent: les sciences de l’homme et de la société ou sciences humaines et sociales-SHS, 
la mécanique des fluides, la métrologie, la microbiologie, la chimie analytique, l’écotoxicologie et les 
statistiques. L’interaction entre ces disciplines/compétences a permis d’établir les relations entre 
activités socio-économiques sur un bassin versant urbain et la contamination microbiologique des 
eaux pluviales. Cette interaction permettra à court terme d’expliquer l’atténuation du degré 
d’écotoxicité des sédiments maturés et la relation entre cette écotoxicité, les caractéristiques physico-
chimiques et l’accumulation de certaines espèces bactériennes pouvant représenter une 
préoccupation sanitaire. Ces résultats seront utiles aux gestionnaires pour orienter le choix ou 
impulser le développement de filières de traitement et de valorisation de ces sédiments.  
 
ABSTRACT 
An interdisciplinary approach has been developed in order to better characterize sediments in a dry 
detention basin. Investigations are done in the framework of the French Cabrres program (funded by 
the French national Research Agency). Scientific fields enhanced in the project are based on skills 
and tools of urban hydrology, including: social and human sciences, fluid mechanics, metrology, 
microbiology, chemistry, ecotoxicology and statistics. The linkage between all these scientific 
disciplines brings new insights regarding for instance the relationship between social and economic 
activities and the microbiological contamination of storm water in studied urban catchment. Further 
investigations are in progress and will enhance results related to ecotoxicity and bacteria species in 
sediments, dealing also with health concerns for the technician staff. Cabrres results will help 
practitioners to better chose or develop technologies for sediments treatment.  
 
KEYWORDS 
Contaminants, Correlations, Interdisciplinarity, Sediments, Social activity 
SESSION 
2 
1 INTRODUCTION 
Les bassins de retenue-décantation dits secs (par opposition aux bassins en eau) sont des 
écosystèmes à part entière avec un habitat faunique très riche et un risque très élevé de 
contamination des milieux aquatiques superficiels ou souterrains vers lesquels les eaux transitant par 
ces systèmes sont évacuées dans le milieu récepteur. Ces ouvrages nécessitent un entretien et une 
gestion particulière, en raison des risques d’exposition des personnels techniques aux contaminants 
des sédiments présents, lors d’opérations diverses (curage). Il est donc indispensable de caractériser 
finement les contaminants chimiques et microbiologiques présents dans le dépôt, d’inférer les dangers 
sanitaires qu’ils représentent, et d’évaluer leur incidence sur la qualité écologique des milieux 
récepteurs. L’une des faiblesses de ces systèmes est la remise en suspension des sédiments lors 
d’événements pluvieux. Ceci renforce l'exposition de l'habitat faunique aux contaminants fixés sur les 
sédiments et engendre d'autres transformations et associations entre agents 
chimiques/microbiologiques et les particules remobilisées. Pour répondre à ces nombreuses 
problématiques engendrées par ces ouvrages, un projet interdisciplinaire, projet ANR CABRRES est 
mené. Il a pour objectif principal de cerner les processus responsables de ces associations, en 
examinant également les sources des contaminants grâce à une étude sociotechnique sur les 
pratiques urbaines et en confirmant expérimentalement les conclusions/déductions des enquêtes. 
 
2 MATERIEL ET METHODE 
2.1 Présentation du site d’étude 
Le site d'étude est le bassin de retenue/décantation Django Reinhardt recueillant les eaux drainées 
sur un bassin versant industriel de 185 ha imperméabilisé à 75 % (voir figure 1). Ce bassin a une 
superficie au sol de 1 ha et un volume maximal de 32000 m
3
. C'est un ouvrage à ciel ouvert et qui doit 
être sec entre deux événements pluvieux. Il s'agit d'un site expérimental de l'OTHU (Observatoire de 
terrain en hydrologie urbaine – www.ooothu.org) suivi depuis 1999. Les paramètres suivants sont 
mesurés en continu en entrée, en sortie et au sein du bassin au pas de temps de 2 minutes et 
archivés depuis 2004 : débit (grâce au couple hauteur/vitesse), turbidité, température, conductivité, 
pH, hauteurs d’eau dans le bassin. Plusieurs analyses microbiologiques, écotoxicologiques et 
physico-chimiques sont également réalisées à partir d’échantillons d’eaux pluviales (prélevées à 
l’entrée et à la sortie) et de sédiments (recueillis dans les pièges en temps de pluie ou prélevés en 
temps sec). La figure 1 montre le bassin de retenue-décantation après un événement pluvial. 
 
Figure 1 : Bassin de retenue-décantation Django Reinhardt – Chassieu (Est Lyon) 
 
2.2 Présentation de la démarche scientifique 
Notre approche interdisciplinaire (voir figure 2) vise à appréhender les processus responsables des 
associations au sein des bassins de retenue-décantation entre les polluants particulaires et les micro-
organismes véhiculés en temps de pluie, ainsi que les risques écotoxicologiques et sanitaires 
associés aux zones de dépôt. 
RELATIONS  Particules / substances 
chimiques/ micro-organismes?      
RISQUES/DANGERS ? 
NOVATECH 2016 
3 
 
Hydrodynamique
Tâche 2 : Dispersion/Répartition 
spatiale des contaminants
Contaminants 
Chimie-Microbio
Tâche 3 – caractérisation 
microbiologique des dépôts
Tâches 4 et 5 – caractérisation     
physico-chimique des dépôts -
Techniques d’extraction
Risques
Santé/Ecotox
Tâches 3 et 4 - Evaluation des 
risques sanitaires liés aux zones 
de contamination des bassins de 
retenue-décantation des eaux 
pluviales urbaines -
Caractérisation 
écotoxicologique
Sources
Sciences sociales
Tâche 1 – Sources des 
contaminants en lien avec les 
pratiques, usages, 
comportements et les substances 
manipulées sur le bassin versant
Étude des Corrélations
Statistiques 
Tâche 6 : Corrélations, variabilité et hétérogénéité des caractéristiques
Base du projet : 
Contaminants d’un bassin versant urbain/Risques associés aux bassins de retenue-décantation
 
Figure 2 : Articulation entre les tâches et disciplines associées (Lipeme Kouyi et al., 2014)  
Une telle approche est originale car elle permet à terme de comprendre les mécanismes clés à la 
base de la transformation des sédiments au sein des bassins. Il s’agit dans un premier temps 
d’analyser le comportement d’un même objet à partir de méthodes spécifiques (propres à chaque 
discipline), puis d’adapter les méthodes et/ou les résultats obtenus pour faciliter l’échange de données 
avec les autres acteurs du projet. En effet, l’échange entre acteurs agissant dans différents domaines 
scientifiques et techniques (interaction entre plusieurs disciplines et compétences) est souvent 
privilégié lorsqu’il s’agit de développer des outils d’aide à la décision (e.g. Klapperich, 2002 ; Arnold 
and Fohrer, 2005). La difficulté principale est de faire la distinction entre une juxtaposition de 
disciplines/compétences et une véritable interaction entre elles pour mettre en place une démarche 
intégrée. Dans notre cas, le travail interdisciplinaire a lieu au sein de deux groupes de travail 
spécifiques à travers lesquels la mise en relation des données produites est faite au moyen d’outils 
statistiques (matrices de corrélations, Analyse en composante principale). Le premier groupe de 
travail mobilise les disciplines sciences sociales, microbiologie et statistiques (figure 3) et le deuxième 
groupe fait appel à l’hydrologie urbaine (données climatiques : pluie, températures), la microbiologie, 
la mécanique des fluides (transport particulaire – identification des zones préférentielles de dépôt, 
turbulence, contrainte de cisaillement), la chimie analytique (teneurs en substances prioritaires de la 
Directive Cadre Européenne sur l’Eau – DCE) et les statistiques. Une partie des résultats obtenus 
dans le deuxième groupe alimente directement les travaux d’une thèse de doctorat en lien avec le 
projet CABRRES.      
  
3 RÉSULTATS ET DISCUSSION 
La mise en œuvre des méthodologies propres à chaque discipline est indispensable pour améliorer 
les connaissances. En effet, plusieurs résultats probants ont été obtenus, comme par exemple le 
développement de méthodes analytiques innovantes pour mesurer les teneurs en PBDE, bisphénol A 
et Alkylphénol dans les sédiments décantés lors d’événements pluvieux successifs  (Becouze-Lareure 
et al., 2016). Cependant, l’interaction entre disciplines/compétences de l’hydrologie urbaine permet 
d’aller au-delà des frontières de chaque champ disciplinaire dans le but d’apporter une vision globale 
utile à la prise de décision ou à l’orientation des politiques publiques dans le domaine de la gestion 
des eaux pluviales (Chocat et al., 2001 ; Fletcher et al.,2013) et des déchets associés (sédiments). 
Les exemples suivants illustrent les apports obtenus grâce à cette interaction : 1) SHS & 
Microbiologie : connaissance des sources des contaminants grâce à l’étude des relations entre cours 
d’activités (enchainement d’activités) socio-économiques  et la contamination microbiologique des 
eaux pluviales (figure 3); 2) métrologie & microbiologie & statistiques : identification d’espèces 
pathogènes fixées sur les sédiments des eaux pluviales et évaluation des dangers sanitaires ; 3) 
métrologie & écotoxicologie : validation du test ostracode pour évaluer l’écotoxicité des sédiments des 
eaux pluviales. Les travaux en cours vont déboucher à court terme sur la compréhension de 
l’atténuation du degré d’écotoxicité des sédiments maturés ou bien sur la relation entre les 
caractéristiques physico-chimiques et la multiplication de certaines espèces pathogènes dans les 
SESSION 
4 
bassins de retenue (rôle des grandeurs hydrodynamiques sur la remise en suspension, l’érosion, etc.). 
Ces résultats seront utiles aux gestionnaires pour orienter le choix ou favoriser le développement de 
filières de traitement et de valorisation de ces sédiments. 
 
Figure 3 : Distribution des Pseudomonas aeruginosa (zone entourée en noir) et sites fortement contaminés en 
Escherichia coli (zones bleues) au niveau du bassin versant industriel du projet. Cette analyse suggère une 
répartition différenciée des P. aeruginosa en fonction des zones d’activités.  
 
REMERCIEMENTS 
Les auteurs remercient l'ANR Agence Nationale de la recherche programme CESA012, l’Observatoire 
de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU - www.othu.org/ - SFR 4161), la Métropole de Lyon, 
l’Agence de l’eau Rhône-Méditerranée Corse, et la Région Rhône Alpes pour leur soutien tant 
scientifique que financier  et également le labex IMU -Intelligence des Mondes Urbains. 
 
REFERENCES 
Arnold, J.G, Fohrer, N. (2005). SWAT2000: current capabilities and research opportunities in applied watershed 
modelling. Hydrological processes, 19(3), Special Issue, 563-572. 
Becouze-Lareure C., Wiest L., Barraud S., Lipeme Kouyi G. (2016) Accumulated sediments in a 
retention/detention basin: What about the contamination in terms of emerging pollutants. Submitted in 
NOVATECH 2016 
Chocat B., Krebs P., Marsalek J., Rauch W., and Schilling W. (2001). Urban drainage redefined: from stormwater 
removal to integrated management. Water Science and Technology, 43(5), 61–68. 
Fletcher T., Andrieu H., Hamel P. (2013). Understanding, Management and modeling of urban hydrology and its 
consequences for receiving waters: a state of the art. Advances in Water Ressources, 51, 261-279 
Klapperich, H.(2002). Interdisciplinary approach for Brownfields. In: Brownfields Sites: Assessment, Rehabilitation 
and Development, Brebbia, CA; Almorza, D; Klapperich, H (Ed.), 1st International Conference on Brownfields 
Sites: Assessment, Rehabilitation and Development, Cadiz, Spain, 2-4 September 2002, 1-13.  
Lipeme Kouyi G., Cren-Olivé C., Cournoyer B. (2014). Chemical, microbiological, spatial characteristics and 
impacts of contaminants from urban catchments: CABRRES project. Environmental Science and Pollution 
Research, Editorial text, Special Issue, 21(8), 5347-5356 
 
 


Interdisciplinary approach to better characterize sediments in dry detention basins - the French Cabrres programme

http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/2042/60381/1/1C2P07-082LIP.pdf

Interdisciplinary approach to better characterize sediments in dry detention basins - the French Cabrres programme

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