Projets de recherche

TRANSPLAST  

Coordinateur : Rémy BAYARD, Professeur des Universités
Appel à projet : Energie pour un Développement Durable, ANR - AAPG2023 CES04 : Méthodologies, instrumentations, capteurs et solutions pour la transition écologique
Montant financé : 611 403,00 €

Durée : 60 mois - 1/10/23 au 07/01/2029
Partenaires : IMP (INSA Lyon) ; LMFA (INSA Lyon) ; LEHNA (ENTPE) ; LMI (UCBL)
Mots Clés : Microplastiques, déversoir d'orage, métrologie, modélisation, interaction

Site internet : https://anr.fr/Projet-ANR-23-CE04-0010

Vers une meilleure maitrise des émissions de microplastiques par les déversoirs d'orages

Avec des effets avérés sur l'environnement et la santé, les microparticules de polymères synthétiques (MPs) peuvent s’accumuler dans la chaine trophique, relarguer des substances toxiques ou servir de vecteurs pour d’autres contaminants et agents pathogènes. Les zones urbaines sont des lieux de production et des voies de transfert importants des MPs vers les eaux continentales. Leur transfert vers le milieu naturel implique des processus de transport complexes au travers des dispositifs de gestion des eaux de ruissellement pluvial.
Une meilleure maîtrise des mécanismes de transport et l’estimation des flux de MPs dans les ouvrages de gestion des eaux urbaines par temps de pluie sont indispensables pour mieux appréhender leur devenir, et orienter les politiques publiques en matière de gestion des rejets urbains par temps de pluie et de réduction de ces flux de particules. En raison de leur rôle central dans la gestion des rejets des eaux urbaines, les déversoirs d’orage (DO) sont la source principale de MPs en rivière. Installés en réseaux unitaires, les DO (plus de 400 sur la Métropole de Lyon, France) permettent de réduire la charge hydraulique en station de traitement des eaux usées, en rejetant le surplus sans traitement vers le milieu naturel lors d’événements pluvieux importants (de plus en plus fréquents avec le changement climatique).
Le comportement des MPs au passage des DO doit ainsi être caractérisé : par une meilleure appréhension des mécanismes d’interaction de ces dernières avec les constituants des eaux pluviales et des variables hydrodynamiques impliquées. Le projet TRANSPLAST a pour objectifs (i) de développer une méthodologie d'échantillonnage in situ sur DO en zone urbaine, de quantifier les MPs grâce à une combinaison originale de trois approches analytiques permettant ainsi de diagnostiquer et de quantifier la contribution des rejets de DO à la contamination des milieux récepteurs, (ii) d’identifier et de comprendre les interactions entre les MPs et les fractions organiques ou inorganiques des phases liquides et solides véhiculées par les eaux pluviales, (iii) de modéliser les mécanismes de leur transport et, (iv) d’évaluer des solutions innovantes d’interception des MPs rejetées par les DO.
Pour atteindre ces objectifs, le projet s’organise en 5 tâches. La première tâche permettra de qualifier et de quantifier les flux de MPs par temps de pluie sur une dizaine de déversoirs d’orage localisés sur le territoire de la métropole de Lyon, sélectionnés pour leur représentativité de multiples contextes urbains. Les caractéristiques hydrodynamiques seront détaillées sur deux DO équipés de dispositifs de suivi (Tâche 1). L’étude du comportement des MPs dans les DO nécessite de disposer de microparticules synthétiques marquées facilitant leur quantification dans des matrices complexes. L’élaboration et l’utilisation de MPs dopés par des métaux rares (D-MPs) (Tâche 2) permettra leur traçabilité, la compréhension des interactions entre ces particules et les matrices solide et liquide et les conséquences sur les vitesses de sédimentation (Tâche 3). Ces investigations expérimentales de laboratoire seront complétées par des expériences sur des ouvrages en modèle réduit, afin d’estimer la fraction de MPs qu’ils transfèrent du réseau vers le milieu naturel et afin d’améliorer leur piégeage via des ouvrages spécifiques (Tâche 4). Des modèles numériques de transport des MPs seront développés et validés expérimentalement en tenant compte des interactions avec les matières particulaires et dissoutes ainsi que de la géométrie des DO étudiés (Tâche 5). Ces modèles validés permettront de proposer de nouvelles configurations d’ouvrage afin d’optimiser leur capacité de piégeage des MPs (Tâches 4 & 5).
Ce programme associe cinq laboratoires publics (DEEP, IMP, LMFA, LEHNA, LMI) et les résultats permettront aux opérationnels de mieux gérer les rejets des DO, à l’aide de technologies d’interception des MPs.

ALLAGUI  

Responsable scientifique INSA : Jean-Luc BERTRAND-KRAJEWSKI
Coordinateur : Jean-Luc BERTRAND-KRAJEWSKI
Appel à projet : Accord cadre Agence de l’Eau RMC – OTHU (FED 4161)
Montant total : 406 kEuros
Montant financé : 203 kEuros (AERMC) + 50 kEuros (EUR)
Financeurs : Agence de l’Eau Rhône-Méditerranée-Corse, EUR H2O Lyon

Dates - Durée : 02/2025 – 02/2028 (36 mois)
Partenaires : LEHNA (Univ. Lyon 1), GRAIE, Lyre-Suez Bordeaux

Utiliser le changement climatique comme levier pour un changement des pratiques

Le projet Allagui a pour objectif de promouvoir et de contribuer au changement des pratiques dans le domaine de la gestion des eaux pluviales urbaines. Il s’appuiera sur la nécessaire adaptation au changement climatique comme levier et moteur d’un changement des pratiques des acteurs. Il comportera trois volets principaux  : 1) un volet « Sciences de l’ingénieur », destiné à proposer une méthodologie et des outils techniques permettant de mieux simuler et aider à dimensionner des ouvrages végétalisés (toitures végétalisées notamment) en conditions climatiques futures (décennie 2090-2099 a minima période 2070-2099 de préférence), en prenant également en compte des critères environnementaux et sociaux, 2) un volet « Sciences sociales et comportementales », qui mettra en situation concrète d’application des méthodes et outils développés dans le volet précédent des testeurs (collectivités, bureaux d’études, étudiants) associés au projet et dont l’appropriation et le changement de pratiques seront aidés, observés et analysés afin d’en dégager des pistes de généralisation, et 3) un volet « Valorisation et transfert opérationnels », construit à partir des deux volets précédents, qui proposera un guide de synthèse et des modules de formation Le projet Allagui a pour objectif de promouvoir et de contribuer au changement des pratiques dans le domaine de la gestion des eaux pluviales urbaines. Il s’appuiera sur la nécessaire adaptation au changement climatique comme levier et moteur d’un changement des pratiques des acteurs. Il comportera trois volets principaux  : 1) un volet « Sciences de l’ingénieur », destiné à proposer une méthodologie et des outils techniques permettant de mieux simuler et aider à dimensionner des ouvrages végétalisés (toitures végétalisées notamment) en conditions climatiques futures (décennie 2090-2099 a minima période 2070-2099 de préférence), en prenant également en compte des critères environnementaux et sociaux, 2) un volet « Sciences sociales et comportementales », qui mettra en situation concrète d’application des méthodes et outils développés dans le volet précédent des testeurs (collectivités, bureaux d’études, étudiants) associés au projet et dont l’appropriation et le changement de pratiques seront aidés, observés et analysés afin d’en dégager des pistes de généralisation, et 3) un volet « Valorisation et transfert opérationnels », construit à partir des deux volets précédents, qui proposera un guide de synthèse et des modules de formation pour mettre en œuvre concrètement les changements de pratiques et d’outils.

GestPatPluvO 

(Gestion patrimoniale durable et multi-échelles des solutions fondées sur la nature dédiées aux eaux pluviales urbaines)

Responsable scientifique INSA : Frederic CHERQUI, Emma GIROT
Coordinateur : Corine CURT (RECOVER, INRAE)
Montant financé : 100 kEuros 
Financeurs : Office Francais de la Biodiversité (OFB), EUR H2O'Lyon

 
Dates - Durée : 12/2022 – 12/2026 (48 mois)
Partenaires : INRAE – Unités RECOVER et SAGE, OTHU, Métropole du Grand Lyon

Site internet : https://recover.paca.hub.inrae.fr/nos-projets/gestpatpluvo 
 

Comment maintenir la performance à long terme des solutions de gestion des eaux pluviales ?

Les solutions fondées sur la nature (SFN) dédiées aux eaux pluviales se sont imposées ces dernières années comme des solutions de référence, au même titre que les réseaux. Elles sont aujourd’hui largement utilisées et tendent à fournir davantage de services en relation avec le milieu naturel, les villes et leurs habitants. Depuis leur émergence, les questions opérationnelles et de recherche se sont largement concentrées sur l’optimisation des performances hydrologiques, hydrauliques et de qualité de l’eau. Après plusieurs décennies de fonctionnement, il y a cependant une préoccupation croissante concernant leurs performances et maintenance à moyen et long terme. Comme tout ouvrage, ces solutions doivent être gérées tout au long de leur durée de vie, de manière à minimiser leurs coûts d’exploitation et de maintenance, tout en fournissant le niveau de service requis. C’est ce qu’on appelle la gestion patrimoniale. De nos jours, elle peine à être considérée dans son ensemble et est traitée par le biais de différentes approches cloisonnées (gouvernance, évaluation des performances, évaluation économique...). 
Le projet de recherche GestPatPluvO vise à alimenter et consolider une approche multidisciplinaire de la gestion patrimoniale en considérant conjointement les enjeux techniques, sociaux, écologiques et économiques. Les échelles considérées sont celles de la parcelle et du quartier. L’objectif principal est de proposer une méthode d’aide à la décision permettant de guider les gestionnaires de SFN dédiées aux eaux pluviales dans les décisions d’entretien ou de réhabilitation de ces solutions, à partir de l’évaluation de leurs performances. Différentes stratégies de gestion seront étudiées pour comparer leur impact pour la biodiversité, la ville et ses habitants. 
Ce projet comporte 5 volets : l’analyse des outils existants d’évaluation de durabilité des SFN de gestion des eaux pluviales (Tâche 1), l’élaboration d’un modèle multi-agents de simulation des performances à long terme des SFN en fonction des stratégies de maintenance (Tâche 2), le développement d’un outil d’aide à la décision à partir du modèle (Tâche 3), l’intégration de la dimension spatiale de l’outil (Tâche 4) et l’évaluation de la faisabilité de la démarche sur un cas d’étude lyonnais (Tâche 5). 
Ce travail de recherche s’appuie sur une concertation forte avec des acteurs de terrains, notamment les gestionnaires et opérateurs des SFN de gestion des eaux pluviales tels que le service exploitation de la Métropole du Grand Lyon afin de nous permettre de soutenir, tester et valider les hypothèses de la méthode ainsi que son adéquation avec les contraintes du terrain.