Sustainable urban drainage systems : Contribution to the performance analysis regarding flows and micropollutant removal. Comparison source control systems - centralized system
Systèmes alternatifs de gestion des eaux pluviales : Contribution à l’analyse de performances conjointes en matière d’hydrologie quantitative et de piégeage de micropolluants. Comparaison systèmes à la source – système centralisé
Résumé
Stormwater management is a major issue for municipalities, be it regarding the increasing of runoff water because of the developpment of impervious urban areas (flooding risks), as well as the pollutant contamination limitation and removal in accord with the European Water Framework Directive (Directive 2000/60/EC) requirements. .. Since a few decades, municipalities implements and encourage the use of stormwater control measures (SCM) to regulate waterflows by infiltration either on large scale (via separative sewers and detention/infiltration basins) or on smaller plots directly at the source of runoff (source control systems such as swales, trenches, porous pavement…). A furnished litterature exists regarding stormwater quality on usual pollutants (TSS, COD, nutrients…), metals and PAHs. These last two are recognized as caracteristic of stormwater pollution and many studies highlighted their removal by differents types of SCMs. However, few or no studies focuses on a wider range of ;icropollutants such as pesticides, alkylphenols of brominated flame retardants. This study aim to contribute to the research field through the qualitative caracterization in situ of stormwater from two different type of SCMs (centralized and source control) on 59 micropollutant. Four different sites were chosen in oder to conduct the sampling at the outlet of i) a centralized detention basin (semi urban area, stormwater sewers), and three source control systems managing parking lots: ii) a porous pavement with reservoir structure, iii) an infiltration trench and iv) and vegetalized infiltration swale. Analysis were conducted on 59 micropollutants from five differents families (metals, PAHs, pesticides, alkylphenols and PBDEs) for about a dozen of rain events. Flows for more than 100 rain events were studied via metrology and sampling installations specially developed to measure the wide range of flows at the outlet of the source control systems.The study shows that metals and PAHs are the most particulate and the most quantified micropollutants in stormwater. They are also the ones that are treated the best, particularly by the source control systems which infiltration appears more efficient than the settling from the detention basin. Other micropollutant families show a more random speciation and are more likely to be removed by the trench and the swale than by the other systems. Globally, source control systems appear more efficient regarding micropollutant removal than the centralized basin thanks to their filtration, but the swale and the trench still stand out because of their great water retention increasing drastically their efficiency regarding total loads of micropollutants evacuated in receiving bodies.
La gestion des RUTP est un enjeu majeur des collectivités, tant d’un point de vue des quantités d’eau ruisselées toujours plus importantes, que suivant un objectif de qualité pour les eaux superficielles en accord avec les exigences de la Directive Cadre européenne sur l’Eau. Pour ce faire, les municipalités se munissent d’ouvrages de gestion des eaux pluviales alternatifs (aux réseaux) afin de réguler les flux d’eau ou de redonner de la perméabilité aux sols urbains en infiltrant les eaux pluviales soit à grande échelle (bassins de retenue ou d’infiltration) ou à plus petite échelle directement à la source du ruissellement (systèmes de gestion à la source). Une documentation fournie existe sur la qualité des RUTP concernant les polluants globaux (MES, DCO, nutriments…), les métaux et les HAPs. Ces deux dernières familles de substances sont de la pollution des eaux pluviales et nombre d’études ont caractérisé leur traitement par des techniques alternatives. Peu ou pas d’études ne s’intéressent en revanche à une gamme plus vaste de micropolluants prioritaires tels que les pesticides, les alkylphénols ou encore les retardateurs de flamme bromés. La présente recherche a pour objectif de contribuer à pallier ce manque de connaissances en apportant des résultats sur la caractérisation qualitative in situ des eaux liées à deux types de dispositifs (centralisés et décentralisés) pour 59 micropolluants. Quatre sites expérimentaux ont ainsi été choisis pour les campagnes de mesure à l’exutoire de i) un bassin de rétention centralisé, et trois sites de gestion à la source drainant des parkings résidentiels : ii) une chaussée à structure réservoir, iii) une tranchée d’infiltration en graves, et iv) une noue végétalisée. 59 micropolluants de cinq familles différentes (métaux, HAPs, pesticides, alkylphénols, PBDEs) ont ainsi été analysés pour une douzaine d’évènements pluvieux. Les flux d’eau de plus de 100 évènements ont été étudiés grâce à des dispositifs de métrologie et de prélèvement spécialement développés afin de pouvoir mesurer l’ensemble de la gamme de débits observables à l’exutoire des ouvrages décentralisés. Il a été constaté que si les métaux et les HAPs sont les polluants les plus particulaires et les plus présents dans les eaux, ce sont aussi les mieux traités par les ouvrages, notamment les systèmes à la source dont la filtration se révèle plus efficace que la décantation du bassin centralisé. Les autres familles de micropolluants ont montré une spéciation plus aléatoire et une plus grande propension à être capté par la noue et la tranchée que par les autres ouvrages. Les sites à la source montrent un meilleur potentiel de traitement des eaux pluviales du fait de leur pouvoir de filtration intrinsèque par rapport au bassin centralisé, mais la noue et la tranchée se démarquent également par une rétention d’eau très importante qui accentue leur action épuratoire en termes de quantité totale en micropolluants rejetés dans les milieux.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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