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IMPACT DES INFRASTRUCTURES SUR L'ENVIRONNEMENT

De
6 pages

  • cours - matière potentielle : redéfinition

  • cours - matière potentielle : du temps

  • cours - matière potentielle : l' événement

  • cours - matière potentielle : des prochaines années

  • cours - matière potentielle : des dernières années


IMPACT DES INFRASTRUCTURES SUR L'ENVIRONNEMENT 33 La vie scientifique et technique: organisation et principaux résultats Chapitre 2 RECYCLAGE ET MATÉRIAUX NON CONVENTIONNELS L'objectif de cette opération est de regrouper dans une approche cohérente les actions relatives à l'utilisation de matériaux non classiques, dans le domaine du génie civil et particulièrement le domaine routier. Les matériaux concern é s peuvent être des matériaux « usagés » (recyclage), des déchets et sous-produits éventuellement issus d'autres secteurs économiques que le génie civil, et même des matériaux naturels hors normes. Ces matériaux peuvent être utilisés tels quels, ou après traitement. On s'intéresse bien sûr à leur c o m p o rtement mécanique, mais leur comport e m e n t e nvironnemental (risque de relargage de substances polluantes) ainsi que les questions de compatibilité phy s i c o - c h i m i q u e , avec les autres constituants des structures où ils seraient e m p l oy é s , doivent également être pris en c o n s i d é r a t i o n , à court et à long termes. Du point de vue env i r o n n e m e n t a l , le risque d'impact local est pris en compte, mais le développement d'outils p e rmettant une appréhension plus complète de la pertinence de leur utilisation (de type analyse de cycle de vie) est également env i s a g é .

  • expérimentation en colonne de laboratoire

  • pollution des eaux pluviales

  • bruit

  • transfert du zinc et du plomb dans les conditions des essais

  • eaux de ruissellement

  • zinc

  • transport de la pollution métallique

  • solubilisation du plomb et du zinc contenus

  • impact des chaussées poreuses


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La vie scientifique et technique: organisation et principaux résultats Chapitre 2
IMPACT DES INFRASTRUCTURES
SUR L’ENVIRONNEMENT
RECYCLAGE ET MATÉRIAUX L’année 2000 a vu l’achèvement de la première
NON CONVENTIONNELS phase d’un projet de recherche mené dans le
cadre du PREDIT sur la « relation texture-bruit »,
L’objectif de cette opération est de regrouper en partenariat, notamment, avec l’INRETS et
dans une approche cohérente les actions relatives l’ENPC (LAMI). Cette action a permis :
à l’utilisation de matériaux non classiques, dans
l d’établir et valider les principes de la mesure de
le domaine du génie civil et particulièrement
la texture de la chaussée adaptée à la prévision
le domaine routier. Les matériaux concer n é s
du bruit de roulement ;
peuvent être des matériaux « usagés » (recyclage),
des déchets et sous-produits éventuellement issus de modéliser l’effet dièdre et prévoir la réduction
d’autres secteurs économiques que le génie civil, de cet effet en présence d’une chaussée
et même des matériaux naturels hors normes. absorbante.
Ces matériaux peuvent être utilisés tels quels,
ou après traitement. On s’intéresse bien sûr à leur
c o m p o rtement mécanique, mais leur compor t e m e n t
e nvironnemental (risque de relargage de
substances polluantes) ainsi que les questions
de compatibilité ph y s i c o - c h i m i q u e , avec les autres
constituants des structures où ils seraient
e m p l oy é s , doivent également être pris en
c o n s i d é r a t i o n , à court et à long termes. Du point
de vue en v i r o n n e m e n t a l , le risque d’impact local
est pris en compte, mais le développement d’outils
p e rmettant une appréhension plus complète de
la pertinence de leur utilisation (de type analyse Véhicule instrumenté pour l’étude de la mesure en contin u
de cycle de vie) est également en v i s a g é . du bruit de roulement.
Après plusieurs années consacrées à l’étude
de matériaux particuliers, comme les mâchefers
d’incinération d’ordures ménagères (MIOM),
l’année 2000 a été plus particulièrement
consacrée à la préparation de cette opération,
qui devrait pouvoir s’appuyer sur plusieurs contrats
de recherche, conclus au niveau national
ou européen (dont le projet européen SESAR,
relatif aux impacts environnementaux potentiels
des laitiers).
SOURCES DE BRUIT ROUTIÈRES
Relativement au bruit routier, la priorité,
pour le LCPC, est aujourd’hui de progresser dans
la compréhension des mécanismes de génération
Courbes de comparaison analytique/numérique du bruit de contact pneumatique-chaussée,
sur l’effet dièdre.
et dans la caractérisation de ce bruit.
33
lChapitre 2 La vie scientifique et technique : organisation et principaux résultats
L’étude approfondie d’autres mécanismes liés
à l’émission du bruit de contact pneumatique- ENCADRÉ L
chaussée (influence de l’impédance mécanique
de la chaussée, phénomène d’« air-pumping », etc.)
LE SITE EXPÉRIMENTAL se poursuit, au LCPC, ou dans des laboratoires
DE SAINT-BERTHEVINpartenaires.
Cette opération de recherche, pilotée par leLes études en vue du développement d’une
Laboratoire régional des Ponts et Chaussées méthode de mesure en continu du bruit de contact
d'Angers a pour objectif principal de modéliserpneumatique-chaussée se sont par ailleurs
l'influence des conditions météorologiques sur
p o u rsuivies. Il existe aujourd’hui un vrai consensus
le niveau sonore dans un site présentant une
en France entre les différents intervenants du topographie quelconque, non plane. Les résultats
domaine routier : maîtres d’ouvrage et gestionnaires de cette recherche doivent contribuer à fournir
de réseaux, e n t r e p r i s e s , etc. sur l’opportunité de des outils permettant de mieux prendre en compte
pouvoir disposer rapidement d’une telle méthode. les effets propagatifs dans les études prévisionnelles
Cela ressort clairement, par exemple, du séminaire ainsi qu'à caractériser les propriétés statistiques
des niveaux sonores observés ou calculés. On devrait« Mesure en continu du bruit de roulement »
ainsi améliorer la connaissance de la précision d'unorganisé le 16 mars 2000 à la FNTP, à l’initiative
calcul ou d'une mesure du bruit à grande distancede l’IREX. Le programme pluriannuel initié en 1998
d'une source routière.sur cette question, avec le soutien du CERTU,
du SETRA, du MATE et de l’USIRF, aya n t C'est, dans ce contexte, que le Laboratoire régional
des Ponts et Chaussées de Blois a la responsabilitéc o rrectement progressé, il est prévu de pouvoir
de concevoir et de faire réaliser un site expérimentaldisposer d’une première vers i o n , p r ov i s o i r e ,
dans la vallée du Vicoin sur la commune de Saint-de la méthode à la fin de l’année 2001.
Berthevin près de Laval, à proximité de l'intersection
On peut enfin noter qu’en matière de bruit routier, de l'autoroute A 11 avec la voie SNCF Paris-Brest.
l’année 2000 a été marquée par une relance
Cette station de mesure est destinée à mesurer
de la coopération entre le LCPC et son homologue
le bruit de l'autoroute A 11 en divers endroits
a l l e m a n d , le Bundesanstalt für Strassenw e s e n du site, tout en tenant compte des conditions
(BASt) au cours d'un séminaire d’échange de trafic et de propagation du bruit. Les bruits
d ’ i n f o rm a t i o n , réuni à Strasbourg de la voie SNCF seront identifiés et séparés par
les 7 et 8 décembre 2000. un traitement spécifique. Ces mesures, prévues
sur une période d'environ dix ans, doivent permettre
de valider des modèles micrométéorologiques et
P RO PAG ATION A C O U S T I Q U E
ENCADRÉ LSUR SITE NON PLAN ( )
L’amélioration de la prise en compte
des conditions complexes de propagation que
l’on trouve en acoustique extérieure : scientifiques particuliers, cette année restera
hétérogénéité et turbulence atmosphérique, marquée par la mise en service d’un site
absorption acoustique plus ou moins importante expérimental appelé à prendre place parmi les
des sols, forme plus ou moins complexe « observatoires de l’environnement » gérés par le
de l’interface sol-atmosphère est de longue date LCPC. Ce site expérimental est présenté dans
un sujet de préoccupation pour le LCPC. Si, pour l’encadré « Le site expérimental de Saint-
l’année 2000, on ne peut faire état de résultats Berthevin ».
34La vie scientifique et technique: organisation et principaux résultats Chapitre 2
Site
expérimental
sur A 11 pour
la mesure des
caractéristiques
des eaux de
ruissellement.
TRANSFERTS DE POLLUANTS DANS LES
EAUX DE RUISSELLEMENT ET LES SOLS
ENCADRÉ M ENCADRÉ N( et ).
La mobilisation et le transport de polluants
par les eaux de ruissellement, sur les surfaces
imperméabilisées routières ou urbaines, d’une
part, le devenir de ces polluants lorsque des eaux
pluviales contaminées s’infiltrent dans des
matériaux poreux : sols, matériaux de chaussées,
d’autre part, ont fait l’objet de travaux relativement
importants, au LCPC, au cours des dernières
Vue du site de Saint-Berthevin. années. Ces actions se poursuivront, sur une
problématique en cours de redéfinition, au cours
des prochaines années.
Sur des sujets voisins, on peut également
acoustiques développés dans le cadre de deux thèses
mentionner l’organisation par le LCPC, dans le
réalisées en collaboration avec les écoles centrales
cadre de l’activité du réseau NECER (Network ofde Nantes et de Lyon.
European Centrifuges for Environmental geotechnic
À cette fin, plusieurs mâts de mesure ont été Research), d’un symposium international sur le
implantés sur le site : deux mâts météorologiques thème de la modélisation physique et des essais
de 25 m de hauteur (M1 et M4) et deux autres en géotechnique de l’environnement. Ce
de 10 m (M2 et M3) permettent de mesurer, à
symposium s’est tenu à La Baule, du 15 au
diverses hauteurs, les variables micrométéorologiques
17mai 2000. Ses différentes sessions ont traitéqui sont à l'origine des fluctuations du niveau sonore:
notamment de la surveillance de la pollution et dela vitesse et la direction du vent ainsi que
l’instrumentation correspondante, desla température de l'air.
phénomènes de transport, des méthodes de
Les informations acoustiques sont mesurées par traitement et de confinement de la pollution, des
l'intermédiaire de quatre mâts de 5 m de hauteur
lois de similitude applicables à l’infiltration et au
(A2 à A5) comportant deux microphones répartis sur
drainage, du comportement dans les sols desdeux hauteurs, ainsi que par un mât (A1) servant de
liquides à phase non aqueuse (NAPL), etc. référence de mesure du bruit routier.
La traditionnelle journée technique organisée parPar ailleurs, une station de mesure de trafic
est implantée sur l'autoroute pour permettre le Service technique des bases aériennes (STBA)
de connaître toutes les caractéristiques du trafic et le LCPC, qui s’est tenue le 8 mars 2000, était
routier : classe du véhicule, heure de passage, également consacrée, cette année, à la « Pollution
vitesse, voie empruntée. des eaux pluviales ».
35Chapitre 2 La vie scientifique et technique: organisation et principaux résultats
ENCADRÉ M
POLLUTION ET IMPACT D’EAUX DE RUISSELLEMENT DE CHAUSSÉES
Sources de polluants en milieu routier
Une étude bibliographique a permis d’identifier les
principales sources d’éléments traces métalliques et
d’hydrocarbures. Des déterminations expérimentales ont
été réalisées pour certaines sources spécifiques :
pneumatiques (Zn, Cd), garnitures de freins (Cu, Zn), métalliques retrouvée dans l’environnement immédiat de
glissières de sécurité (Zn) et carburants (Pb). la route est faible. Ces résultats peuvent être liés, soit à
une dispersion importante de ces éléments dans
l’atmosphère et à un transport à plus longue distance,La pollution des eaux de ruissellement
soit à une surestimation des sources liées à la route.sur chaussées autoroutières
Les résultats obtenus confirment l’existence d’une Impact des chaussées poreuses urbaines
contamination : les eaux et les sédiments qu’elles
sur la qualité des eaux et des solstransportent ont des teneurs en substances polluantes
qui excèdent parfois de façon importante celles Les recherches effectuées ont confirmé que la qualité
naturellement rencontrées (MES, DCO, hydrocarbures et des eaux de percolation à travers les chaussées poreuses
Pb). Les charges annuelles évacuées au milieu récepteur est meilleure que celle des eaux de ruissellement sur
ont été estimées pour une chaussée à deux voies, chaussée classique.
revêtue d’un enrobé classique, supportant un trafic Les produits colmatants se situent dans les deux
d’environ 12 000 véh/j. On a par ailleurs observé : premiers centimètres des chaussées-réservoirs à
• une influence du type de chaussée : un enrobé revêtement poreux.
drainant permet une réduction de la pollution évacuée au Ils sont principalement constitués de sables. Leur
milieu récepteur ; contamination en micropolluants métalliques est élevée
• un effet saisonnier : certains polluants (MES, Pb, Cd, et située, pour une large part, dans la fraction la plus
Zn) sont principalement entraînés pendant la période fine. Ces travaux conduisent à recommander un
hivernale ; nettoyage régulier par aspiration des enrobés drainants.
• une répartition de la pollution au cours de l’événement Les analyses effectuées n’ont pas mis en évidence de
qui montre l’existence d’un phénomène de premier flot pollution des sols due à la présence de structure-
peu marqué ; réservoir. Les résultats obtenus dans une étude de
• un transport de la pollution métallique principalement simulation confortent les observations réalisées sur les
sous forme particulaire ; sites expérimentaux.
• une variabilité importante en fonction de l’événement ;
• par rapport aux études antérieures, une diminution de Approche biologique de l’impact des rejets
la charge en plomb, mais une confirmation des charges
d’eaux de ruissellement de chaussées relativement élevées en zinc et en hydrocarbures.
sur les hydrosystèmes
La pollution des sols en bordure Une synthèse des connaissances a été effectuée.
de chaussées Les résultats obtenus sont relativement hétérogènes.
La difficulté provient du caractère intermittent de la
Bien que la dispersion des polluants ne semble plus
pollution, de sa variabilité spatio-temporelle et de la
observable à une distance de 25 m de la route, les
multitude de facteurs qui conditionnent la réponse
analyses en bordure de chaussée mettent en évidence
du milieu récepteur.
que :
• les niveaux de pollution en plomb, zinc et cuivre sont Les expérimentations menées en canal artificiel ont
élevés. Les niveaux de contamination en cadmium et en mis en évidence une stimulation de l'activité
hydrocarbures sont moindres ; photosynthétique des biofilms périphytiques lorsqu'ils
• le niveau de contamination dépend du trafic et de sont soumis épisodiquement à des eaux de ruissellement
l’accumulation de la pollution au cours du temps ; de chaussées. Il est probable que l'absence d'effet
• c’est essentiellement la couche de surface à proximité toxique provienne en partie de la fixation des polluants
immédiate de la chaussée qui est contaminée ; sur les particules en suspension dans le rejet, diminuant
•de nombreux paramètres environnementaux sont ainsi leur biodisponibilité et leur toxicité.
susceptibles d’influencer le niveau de contamination tels
que la présence de glissières de sécurité (zinc). L'analyse des peuplements de macro-invertébrés
benthiques sur un site expérimental confirme les
résultats obtenus avec les biofilms. La diversité etApproche de bilan de répartition
l’organisation des communautés n’apparaissent pasde la pollution
affectées par le rejet de l’autoroute. Ces résultats
Une approche de bilan de la répartition des polluants confirment ceux obtenus dans le cadre de travaux
métalliques émis, à partir des connaissances établies sur antérieurs faisant appel aux mêmes bio-indicateurs
chacune des voies de dispersion, a été réalisée. Ce bilan et étant réalisés essentiellement dans des zones
souligne que la part des apports en éléments traces peu ou pas urbanisées.
36La vie scientifique et technique : organisation et principaux résultats Chapitre 2
Pollution par le plomb des sols en bordure de chaussée (RN12).
Concentration
RN12-Pb
(mg/kg)
700
600
500
400
300
200
100
0
0,5m
5m
25m
Distance (m)
ENCADRÉ N
INFILTRATION DES EAUX PLUVIALES ET TRANSFERTS DE POLLUTION
L’infiltration dans le sol des eaux de ruissellement, dans le cadre de la mise en œuvre des techniques dites « alternatives »
aux réseaux, ou naturellement à travers les surfaces urbaines non imperméables, les accotements et par les fissures des
revêtements de surface routiers, peut être une source de pollution des sols et des eaux souterraines. Deux thèses de
doctorat ont été soutenues en 2000 sur cette question.
Influence des conditions physico-chimiques sur la mobilité du plomb et du zinc
dans un sol et un sédiment en domaine routier
La solubilisation du plomb et du zinc contenus dans un sol et un sédiment contaminés en domaine routier a été évaluée
à l'aide d'extractions chimiques simples simulant les variations des conditions physico-chimiques susceptibles d’intervenir dans
le milieu, en mode statique (batch) et en mode dynamique (colonne). La mobilisation des polluants liée à l’augmentation de la
force ionique (salage des chaussées) semble limitée. Une variation du pH (pluies acides ou déversements accidentels) ou la
présence d’un complexant (EDTA) engendrent une solubilisation beaucoup plus importante de ces éléments.
L'étude de la sorption des polluants a mis en évidence la forte capacité de rétention des métaux et permis d'approcher
les mécanismes mis en cause. Les variations des teneurs en éléments traces métalliques dans les fractions constituant
le sol ont été étudiées à l’aide d’un schéma d’extractions séquentielles.
Étude expérimentale et modélisation du transfert
du plomb et du zinc dans des milieux sableux modèles
1000 10
Ce travail a consisté à identifier les réactions
prépondérantes qui contrôlent le transfert du zinc et du
800 8plomb dans des milieux sableux modèles. Il s'est appuyé
sur des expérimentations en colonnes de laboratoire et
sur des simulations numériques à partir du modèle 600 6
couplé IMPACT. pH
Zn
• Avec du sable pur, des expérimentations d'échanges en
Ca400 4
milieu acide ont permis de mettre en évidence les Mg
phénomènes de compétition entre calcium, zinc et plomb Mn
200 2au niveau des réactions d'adsorption. Le comportement pH
multi-site du sable a été démontré.
Une modélisation de ces expériences a été proposée. 0 0
•Avec un mélange sable-argile, des expériences 0 5 10 15 20 25 30 35 40
d'échanges calcium-zinc ont montré la présence probable V/Vp
d'au moins deux types de sites. Les réactions
d'adsorption et de précipitations seraient prépondérantes
Transfert du zinc dans une colonne de sol prélevé
lors du transfert du zinc et du plomb dans les conditions
en bordure de chaussée (RN12)
des essais.
37
0-2 cm
2-10 cm
10-30 cm
(mg/L)Chapitre 2 La vie scientifique et technique: organisation et principaux résultats
A P P ROCHE GLOBALE DES QUESTIONS P U B L I C ATIONS MARQUANTES
D ’ E N V I RO N N E M E N T (HORS THÈSES)
Le développement d’approches globales des Proceedings of the International Symposium on
questions d’en v i r o n n e m e n t , en complément des P hysical modelling and testing in en v i r o n m e n t a l
actions sectorielles évoquées ci-dessus, fait par t i e g e o t e c h n i c s , La Baule, F r a n c e , M ay 15-17, 2 0 0 0 ,
des ambitions, assez novatrices pour le LCPC, edited by J. GARNIER, L. THOREL and E. HAZA,
affichées dans son contrat quadriennal 2001-2004 L C P C , NECER and LCPC
avec les ministères de la Recherche et de
l’Équipement. La mise en œuvre de cette ambition
a débuté modestement, en 2000, par des P R I N C I PAUX PA R T E N A R I AT S
démarches exploratoires complémentaires :
un début d’analyse des possibilités d’application Sources de bruit routières, approches globales
des normes du « management en v i r o n n e m e n t a l »
I N R E T S / LTE (Laboratoire T r a n s p o rt En v i r o n n e m e n t )(série ISO 14 000) au domaine du génie civil ;
une participation à des séminaires organisés par
l’INRETS et devant déboucher sur un projet de Sources de bruit routières
recherche pluriannuel sur le thème « prospective
ENPC/LAMI (Laboratoire d’analyse de matériauxet indicateurs des impacts des transports sur
et identification)l ’ e nv i r o n n e m e n t » ;
une participation à la préparation d’une action UTC/Laboratoire Rober v a l
européenne COST (dont l’INRETS serait aussi l’un
des partenaires) intitulée « Évaluation intégrée de
Propagation acoustique sur site non plan
l’impact environnemental du trafic et des
i n f r a s t ructures de transport » . INRA Bioclimatologie
École centrale de Nantes / Équipe dynamique
de l’atmosphère habitée
THÈSES SOUTENUES EN 2000
Influence des conditions ph y s i c o - c h i m i q u e s T r a n s fe rt de polluants dans les eaux et les sols
sur la mobilité du plomb et du zinc dans un sol
ENTPE/LSE (Laboratoire des sciences
et un sédiment en domaine routier,
de l’en v i r o n n e m e n t )
C. DELMAS, u n i v e rsité de P a u
LTHE (Laboratoire de recherche sur les transfer t sÉtude expérimentale et modélisation
en hydrologie et en v i r o n n e m e n t ) , G r e n o b l edu transfert du plomb et du zinc
Membre du GIS « Sol urbain »dans des milieux sableux modèles,
L. MARCOS, u n i v e rsité de Nantes LSGC (Laboratoire des sciences du génie
Caractérisation et identification c h i m i q u e ) , N a n c y
des sources sonores en milieu urbain, Membre du GIS « Sol urbain »
D. GAULIN, u n i v e rsité du Maine Membres du réseau NECER
38
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