Fiche Résumé 06-PLUV-05

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la phase 2 du programme OPUR "Observatoire des Polluants URbains en Ile de France". Cet observatoire a été mis en place en 1994 par le CEREVE (laboratoire de l'Ecole Nationale des Ponts et Chaussées) en partenariat notamment avec la Ville de Paris, le SIAAP et le CRIF. Il a permis le développement de plusieurs programmes de recherche pluriannuels pour améliorer les connaissances sur la génération, le transport et la gestion des polluants véhiculés par temps sec et par temps de pluie dans les réseaux d'assainissement unitaires parisiens.

Réalisé au Cereve dans le cadre d'une thèse de doctorat, ce travail s'appuie sur la mise en place d'un dispositif expérimental constitué d'une série de six bassins versants de taille croissante et d'occupation du sol comparable, allant du bassin du Marais (41 hectares) jusqu'au site de Clichy (2500 hectares) en suivant l'axe du collecteur de Clichy, à Paris.

Ce dispositif a permis d'étudier la variabilité des flux et de la nature des polluants transférés par temps sec et par temps de pluie, dans les réseaux d'assainissement unitaires, en fonction des caractéristiques et de l'échelle spatiale des bassins versants. Le travail porte notamment sur :
- les concentrations moyennes et flux des MES, MVS, DCO, DBO5, COT, NTK et des métaux lourds Cd, Cu, Pb et Zn.
- la nature des polluants : répartition dissous-particulaire, teneurs en polluants et vitesses de chute des particules.

Ce dispositif a également permis de comprendre le fonctionnement hydrologique et hydraulique du réseau d'assainissement des bassins versants OPUR et d'étudier les mécanismes de transfert dans les réseaux unitaires. Enfin, la contribution des trois sources "Eaux usées, Eaux de ruissellement et Stocks de dépôt dans le réseau" aux flux polluants de temps de pluie a été évaluée. Cette évaluation a été faite en utilisant une approche de bilan de masse entre l'entrée et la sortie de chaque bassin versant.

Douze journées de temps sec et quinze événements pluvieux ont été échantillonnés au cours de cette étude. Les résultats obtenus indiquent d'une part, une relative homogénéité des flux polluants, de leur nature et des processus dominants sur les six bassins versants étudiés. Ils montrent d'autre part une importante contribution de l'érosion des stocks constitués dans le réseau d'assainissement aux flux des matières en suspension (MES), des matières organiques, du cuivre total, quelle que soit la taille du bassin versant. Cette contribution varie en moyenne, selon le site de mesure, de 49 à 70 % pour les MES, et de 43 à 71 % pour le cuivre total. Pour le cadmium, le plomb et le zinc, les eaux de ruissellement s'avèrent être la source principale.

Les débits moyens journaliers d'eaux usées de temps sec sont de l'ordre de 400 à 450 litres par équivalent habitant. Les concentrations moyennes journalières en MES, demande biologique en oxygène (DBO5) et azote Kjeldahl (NTK) varient respectivement par temps sec de 170 à 218 mg/l, de 156 à 191 mg/l et de 29 à 40 mg/l. Les matières oxydables sont majoritairement véhiculées par les particules (69 à 81 %) de même que le cadmium, le cuivre et le plomb. Cependant ces particules décantent avec des vitesses de chute faibles : selon la journée de mesure, la vitesse de chute dépassée par 50 % en masse des particules est comprise entre 0,009 et 0,065 mm/s.

Par temps de pluie, les concentrations en matières en suspension, matières oxydables, azote et cuivre dans les eaux unitaires sont supérieures ou égales à celles des eaux usées et nettement supérieures aux eaux de ruissellement. Les concentrations en cadmium, plomb et zinc sont 2 à 9 fois supérieures à celles des eaux usées de temps sec mais très inférieures à celles des eaux de ruissellement. Les particules constituent le principal vecteur de la pollution organique et métallique. Seul le NTK des effluents de temps de pluie est transporté majoritairement sous forme dissoute. Les vitesses de chute dépassées par 70 % des particules sont en général nettement inférieures à la valeur de 1 m/h, souvent prise pour référence dans le dimensionnement des ouvrages de décantation. Si l'efficacité d'un éventuel traitement par décantation s'avère identique pour le carbone organique particulaire (COP) et les MES, il n'en va pas de même pour les autres paramètres étudiés dans le cadre de cette thèse : demande chimique en oxygène (DCO), cuivre et plomb présentent de moins bonnes aptitudes à la décantation que les MES. Les efficacités de décantation sur Zinc et NTK sont quant à elles très inférieures à celles des MES.

Cette thèse est disponible sur le site http://pastel.paristech.org