Soutenance mémoire
Mise en œuvre des PGO
PRATIQUES DE GESTION OPTIMALE (PGO) DANS LA GESTION DES RÉSEAUX D’EAU PLUVIALE
Les pratiques de gestion optimales « Best Management Practices (BMP) », sont des plans intégrés visant à contrôler et à réduire, dans la mesure du possible, le rejet de substances interdites ou assujetties à des limites dans le réseau d’égouts, par diverses méthodes, notamment des obstacles physiques, des processus de prétraitement et des procédures opérationnelles. Ce sont des approches et des lignes directrices fondées sur une science reconnue qui, si elles sont respectées, devraient permettre d’atteindre où de dépasser les objectifs environnementaux fixés, quelles que soient les conditions particulières de l’emplacement. Les PGO sont partie intégrante des activités de planification des projets, de préparation du terrain, de construction, de remise en état des lieux et d’exploitation des ouvrages.
Le choix d’une ou de plusieurs pratiques de gestion optimale (PGO) passe par un processus de sélection pour guider la prise de décision. Ce choix est influencé par la nature du plan d’eau en aval et des objectifs de mise en application. Pour chaque pratique on doit tenir compte des exigences et des limites d’applicabilité, telles que la disponibilité de terrain (espace réservé), la charge hydraulique, le niveau de la nappe, les caractéristiques des sols (perméabilité), l’état des réseaux d’égout existants, etc. Le niveau d’efficacité des PGO est fonction de l’attente des objectifs du projet. Elle dépend de la conception et de la méthode de construction pratiquée.
Description des PGO
Il est possible de réduire de façon efficace les effets de l’urbanisation sur les bassins versants au moyen de contrôles au niveau de l’adduction ou à la sortie de l’émissaire. La plupart des pratiques permettent de contrôler la qualité et le volume des eaux (ASCE/EWRI, 2001; ASCE/WEF, 1998).
Les installations de contrôle ont pour principale fonction d’atténuer l’effet de l’urbanisation, tels que l’augmentation du volume des eaux ruisselées et la baisse du réapprovisionnement du sol en humidité et de l’alimentation de la nappe souterraine. Certaines des pratiques de gestion optimales permettent également de réduire le volume d’eau grâce à l’infiltration. L’infiltration d’eaux pluviales de mauvaise qualité peut toutefois endommager une nappe souterraine en bon état. Il est donc approprié de les utiliser dans les cas d’infiltration d’eaux pluviales de qualité relativement élevée, comme celles provenant des toits ou des drains de fondation (CIRIA, 1996). On devra effectuer un prétraitement si le niveau de qualité des eaux pluviales est tel qu’il risque de causer l’obstruction du réseau ou la détérioration de la nappe souterraine (ASCE, 2000; CWP, 2000; US FHWA, 2004).
L’atténuation du débit, l’adduction des débits élevés et l’amélioration de la qualité des eaux pluviales avant rejet au milieu récepteur représentent les principaux objectifs des pratiques de gestion optimales et du contrôle à la sortie de l’émissaire. L’exploitation et la surveillance des meilleures pratiques de gestion du contrôle à la sortie de l’émissaire ont révélé que la rétention prolongée offrait certains avantages au niveau de la qualité de l’eau, de la protection contre l’érosion et de la prévention des inondations (TRCA et MEO, 2001; US EPA, 1993). Les pratiques les plus couramment utilisées au Canada sont présentées et détaillées dans ce qui suit.
PGO du contrôle au niveau de l’adduction
Protection et amélioration du couloir du cours d’eau
La protection et l’amélioration du couloir du cours d’eau est une pratique utilisée surtout comme mesure d’atténuation du débit et d’amélioration de la qualité de l’eau. Elle est pratiquée surtout en milieu agricole, forêts-parcs et au niveau des zones d’aménagement et de réaménagement. Ces pratiques ont pour principaux objectifs : la limitation de la quantité d’éléments nutritifs et de sédiments; fournir de l’ombre au cours d’eau; atténuer le débit et contribuer à la diversité biologique de l’habitat.Un couloir sain qui possède un écran de végétation naturel fournit de l’ombre au cours d’eau, contrôle le mouvement de surface de l’eau et des sédiments, des éléments nutritifs et des contaminants connexes, déverse des éléments nutritifs (débris de feuilles) et des débris de bois dans le cours d’eau, fournissant ainsi de la nourriture et un habitat et contribue à la stabilisation des berges (Infraguide, 2005).L’efficacité de cette pratique dépend des caractéristiques du couloir du cours d’eau. Ainsi, il est difficile de la mesurer directement. Son coût d’investissement est peu élevé et elle présente des coûts d’exploitation et d’entretien peu élevés.
Modification du canal
Cette pratique de gestion vise la modification du comportement d’une rivière en apportant des modifications dans la forme de la vallée où du canal afin de réduire ou d’éliminer tout dérangement qui tend à rendre le cours d’eau instable. À titre d’exemple, on peut changer le cours d’une rivière (forme en plan), les dimensions du canal (coupe transversale du canal ou de la vallée) ou le caractère de celui-ci (rugosité ou talweg).La modification de la forme en plan peut améliorer la stabilité du canal lorsque celui-ci a été redressé ou que les entrées en amont ont été altérées. La modification à la coupe transversale du canal permet d’accroître la stabilité du cours d’eau. Le changement des caractères du canal (rugosité) peut accélérer ou ralentir le débit et en gérer les caractéristiques. La modification de la rugosité est généralement réalisée par l’ajout de roches et perrés dans le cours d’eau. Également, il est possible de créer des périmètres d’inondations de manière à réduire la pression causée par les débits de crue sur les canaux qui ont pénétré leur périmètre d’inondation.Cette pratique nécessite un terrain disponible, une modélisation détaillée, une évaluation géomorphologique et également une évaluation des répercussions en aval et en amont. Elle présente un coût d’investissement peu élevé en ce qui concerne les projets de restauration, et élevé pour les projets de création. Les coûts d’exploitation et d’entretien de cette pratique sont élevés.
Protection des berges
L’objectif principal de cette protection est de modifier le comportement d’une rivière en apportant des modifications aux berges. L’aménagement de berges est l’ensemble des moyens destinés à adapter les berges des rivières et des plans d’eau naturels ou artificiels aux différentes fonctions que l’on attend d’eux. Les aménagements de berges concernent ainsi les éléments aussi différents les uns des autres, à savoir :
− La protection contre les inondations,
− La lutte contre l’érosion et la stabilisation du lit,
− Le traitement paysager,
− Le traitement de l’accessibilité à l’eau, etc …
Les techniques de protection les plus utilisées sont : l’enrochement, le clayonnage, le fascinage, les gabions, le perré (Voir Figure 3.1), le tunage, etc .. Afin de réussir une meilleure protection, il est nécessaire d’étudier le terrain et d’analyser le mécanisme de défaillance des berges, de même que les conditions du sol et du débit, pour déterminer la méthode de protection des berges à adopter.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 Problématiques des réseaux d’eau usée
1.1 Introduction
1.2 Problématiques des effluents urbains
1.3 Impacts des effluents urbains
1.4 Pollution des eaux pluviales
1.4.1 Origine et formation de la pollution
1.4.2 Phénomène de premier flot
CHAPITRE 2 Modélisation des réseaux en milieu urbain
2.1 Modélisation du ruissellement en milieu urbain
2.1.1 Méthode rationnelle traditionnelle
2.1.2 Généralisation de la méthode rationnelle
2.1.3 Modèle du réservoir non linéaire
2.1.4 Critères de validité du modèle
2.1.5 Procédure d’étalonnage
2.2 Modélisation de la qualité des eaux de ruissellement
2.2.1 Première étape : Accumulation des polluants
2.2.2 Deuxième étape : Lessivage des polluants
2.2.3 Choix d’un modèle d’accumulation des polluants
2.2.4 Choix d’un modèle de lessivage des polluants
2.2.5 Équation de mélange des DBO
CHAPITRE 3 Pratiques de gestion optimale (PGO) dans la gestion des réseaux d’eau pluviale
3.1 Introduction
7 3.2 Description des PGO
3.2.1 PGO du contrôle au niveau de l’adduction
3.2.2 PGO du contrôle à la sortie de l’émissaire
3.3 Choix des PGO
3.3.1 Processus de sélection
3.4 Domaines et limites d’application des PGO
3.4.1 Exigences et limites d’utilisation
3.4.2 Niveau d’efficacité des PGO
3.4.3 Coût des PGO
CHAPITRE 4 Mise en œuvre des PGO
4.1 Site de l’étude
4.2 Données hydrauliques et hydrologiques
4.3 Calibration et validation des modèles
4.4 Mise en œuvre des PGO
4.4.1 Sélection des PGO : Étude de cas
4.4.2 Méthodologie adoptée
4.5 Résultats obtenus
4.5.1 Scénario 1 : Modélisation du réseau dans son état de fonctionnement actuel
4.5.2 Scénario 2 : Résultats avec séparation des réseaux
4.5.3 Scénario 3 : Séparation des réseaux et rétention
CONCLUSION
ANNEXE I Fonctionnement du système station Réhaume et intercepteur sud
ANNEXE II Résultats de l’étalonnage du modèle Rating Curve
ANNEXE III Choix des PGO
ANNEXE IV Schémas du réseau pour différents scénarios
LISTE DE RÉFÉRENCES
INDEX
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