Gestion de l'eau urbaine et adaptation aux changements globaux
Enjeux
L’amélioration du cadre de vie des citadins et la reconquête de la qualité des milieux aquatiques constituent des enjeux majeurs de l’aménagement urbain. Ils passent par une meilleure maîtrise de la pollution générée par l’activité anthropique et l’adaptation du milieu urbain aux changements globaux (climat, urbanisation, réglementation, modes de vie et pratiques urbaines, émergence de nouveaux polluants). Un aménagement durable des zones urbaines implique de réduire les risques environnementaux liés à la qualité de la ressource en eau et des écosystèmes (notamment les cours d’eau urbains), le confort thermique, et la dissémination des micropolluants dans l’environnement.
Le LEE est un acteur majeur de cette thématique au niveau national et y contribue en particulier à travers la modélisation des flux d’eau entre les différents compartiments urbains d’une part et la caractérisation des pollutions affectant l’eau et les sols d’autre part, et enfin des actions d’observation sur le territoire de l’ONEVU. Les applications potentielles des travaux de recherche menés sur cette thématique vont de la conception et de la vérification des performances des ouvrages de gestion décentralisée des eaux pluviales, à la simulation des impacts de scénarios climatiques et urbanistiques, en passant par l’adaptation des pratiques de gestion à des aménagements distribués et multifonctions tout en assurant la maîtrise des risques de pollutions.
Objectifs scientifiques
Les objectifs scientifiques de cette thématique s'organisent autour des activités suivantes:
1) continuer à progresser dans les modélisations intégrées des flux d’eau, de polluants et de chaleur distribués aux échelles du quartier et de l’agglomération, (résolutions variant de la dizaine de mètres à quelques centaines de mètres) et à tester leurs applications opérationnelles, notamment dans la perspective du changement climatique;
2) réaliser des bilans précis et complets des flux d’eau et de polluants afin d’évaluer et améliorer les performances des ouvrages décentralisés de gestion des eaux pluviales, dans leurs fonctions de stockage/infiltration/évapotranspiration et dans leurs fonctions de (bio)filtration/rétention de polluants. Les polluants visés sont les Eléments Trace Métalliques ou les débris plastiques (des macrodéchets aux microplastiques);
3) approfondir nos connaissances sur les phases porteuses de polluants (en particulier métalliques) en couplant analyses physico-chimiques et observations afin de préciser leur origine et de proposer des solutions de réduction à la source, et acquérir de nouvelles connaissances sur la dynamique de leurs transferts dans les systèmes urbains, notamment en provenance du compartiment atmosphérique.
Simulation des flux d’eau et d’énergie : prise en compte de l’évapotranspiration et du fonctionnement hydrologique du sol (interactions sol/réseaux) dans le cycle de l'eau en milieu urbain
Contenu et partenariats
Au sein de cette thématique, le LEE met en œuvre des actions de modélisation, soit en interne soit en partenariat avec d'autres instituts de recherche, à l'échelle du quartier et à l'échelle de l'agglomération, et privilégie une approche physique distribuée des flux d’eau et d’énergie (flux de chaleur latente). Cette approche dépasse le cadre habituel de l’hydrologie urbaine, en intégrant explicitement les compartiments sol et nappe, ainsi que le compartiment atmosphérique et la micro-climatologie urbaine. Ces travaux se concrétisent au sein de projets nationaux récents ou en cours (OPUR5/LEESU, Paris-Saclay/CEREMA). Le thème de la nature en ville est également très porteur avec la valorisation de nos travaux au sein de projets H2020 (Nature4Cities et Urbinat). L'activité de recherche comporte également une importante composante expérimentale in situ, qui vise à mieux connaître le cycle de l'eau et des polluants en ville. Les polluants métalliques sont suivis depuis plusieurs années, et des recherches sont actuellement menées sur les débris plastiques, sur un large continuum de taille.
Ces activités tirent parti des capacités de l’observatoire ONEVU de Nantes développé dans le cadre de l’IRSTV et de l’OSUNA et des autres observatoires en hydrologie urbaine (OPUR en région parisienne et OTHU à Lyon); cette dynamique d'observation des environnements urbains se concrétise aujourd'hui à travers l'animation du SNO Observil, réseau de 11 observatoires au niveau national. L'observation des ouvrages de gestion à la source des eaux pluviales (noues, bassins d'infiltration...) et en particulier leurs performances hydrologiques et épuratoires, est également un sujet d'intérêt qui s'appuie sur une dynamique nationale dans lequel s'est inséré le projet Matriochkas, soutenu par l'AFB/Agence de l’Eau Loire Bretagne, et réalisé en partenariat avec le CSTB et Nantes Métropole.
Les chercheurs de cette thématique sont impliqués fortement dans des instituts régionaux pluridisciplinaires : l’IRSTV (co-animation d’un programme de recherche fédératif et animation de l’ONEVU) et l’OSUNA, dans des instances nationales (ASTEE & SHF co-animation du groupe hydrologie urbaine) et dans l’alliance européenne de recherche sur les villes (UERA). Sur la thématique des débris plastiques, les recherches menées visent à alimenter les réflexions sur les politiques publiques et la mise en œuvre d’actions de réduction de cette pollution, actions portées par le Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire.