modélisation des impacts liés à l'utilisation de rpt en technique

Modélisation des impactsliés à l’utilisation de RPT

en technique routière

BRGM/RP-52166-FRjanvier 2003

Modélisation des impactsliés à l’utilisation de RPT

en technique routière

BRGM/RP-52166-FRjanvier 2003

Étude réalisée dans le cadre des opérationsde Service public du BRGM 2001-POL-706

R. Chartier, D. GuyonnetAvec la collaboration deP. Piantone, A Burnol

Modélisation des impacts liés à l'utilisation de RPT en technique routière

2 BRGM/RP-52166-FR

Mots clés : Résidus de procédés thermiques, RPT, Simulation, Impacts, Eauxsouterraines, Route.

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Chartier R., Guyonnet D. (2003) - Modélisation des impacts liés à l'utilisation de RPTen technique routière. BRGM/RP-52166-FR, 50 p.,13 fig., 12 tabl., 1 ann.

© BRGM, 2003, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.


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Synthèse

e présent rapport traite des impacts potentiels générés sur la qualité des eauxsouterraines liés à l'utilisation de différents résidus de procédés thermiques (noté

RPT) en technique routière. Les RPT sont constitués par des résidus de l'incinérationdes déchets municipaux et industriels, des résidus de centrales thermiques au charbonou des résidus de la métallurgie et de la sidérurgie.

Le rapport présente les résultats de deux étapes de modélisation A et B. Lesmodélisations ont été effectuées avec les codes de calcul du domaine public américainModFLOW de l'USGS (pour la simulation des écoulements) et MT3D v1.1. de l'US.EPA (pour la simulation du transport des polluants).

Les modélisations préliminaires permettent de calculer des « facteurs d’atténuation »,le facteur d’atténuation étant le rapport entre la concentration Co en polluant à lasource (qui a été supposée constante), et la concentration maximale observée au pointd'observation des concentrations en régime permanent - i.e. une fois l'asymptoteatteinte. Connaissant le facteur d’atténuation, et l’objectif de qualité des eauxsouterraines (potabilité, …), on calcule (par simple multiplication) la concentrationmaximale admissible à la source.

La localisation des points d'observation des concentrations (notés Poc) est située dansles eaux souterraines en aval hydraulique de la source ou latéralement par rapport àcelle-ci. Ces points peuvent être considérés comme des points de conformité au droitdesquels certains objectifs de qualité des eaux devraient être respectés.

Les scénarios de l'étape A de modélisation concernent l'implantation d'un ouvrageroutier de faible emprise (10 m de large) avec enrobé sur 1 km de longueur,parallèlement ou perpendiculairement aux écoulements souterrains. Deux positions dePoc sont considérées : l’une à 20 m et l’autre à 200 m en aval hydraulique de la limitede la zone source.

Pour cette première étape A de modélisation, les valeurs des paramètres climatiqueset hydrogéologiques utilisés ont été sélectionnées selon deux critères principaux :- en recherchant une cohérence avec les valeurs choisies lors des modélisations

effectuées dans le cadre du groupe de modélisation européen (noté GM-TAC) pourla définition des annexes techniques de la directive 1999/CE/31 ;

- en s’attachant à conserver à tout moment le caractère raisonnablement majorant etsécuritaire des résultats, et des conclusions qui pourraient en être déduites.

Suite à l'étape A de modélisation, une étape intermédiaire d'étude de sensibilité a étémenée, en vue notamment d'établir des facteurs d’atténuation pour des scénariossimilaires mais avec des tronçons de route plus longs (5 km linéaires et plus selon l'axed'écoulement). Lors de cette étape intermédiaire, différents obstacles ont étérencontrés dans le choix des scénarios de modélisation à retenir.

Il est apparu que certains scénarios de modélisation envisageables étaient peuréalistes et que les résultats produits n'étaient par ailleurs, pas nécessairement

L


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majorants du point de vue du risque (i.e. conservateurs) selon les choix faits pourdifférents facteurs. Ainsi, les facteurs apparaissant comme critiques sont lescaractéristiques géométriques de l'ouvrage, les conditions climatiques ethydrogéologiques locales, et le potentiel d'émission cumulée, en lien avec la pérennitéde l'ouvrage.

Compte tenu de certaines impasses rencontrées pour le choix des options demodélisation, il est apparu que l'étude de l'impact à l'aide de scénarios génériquessimples (du type de ceux définis par le GM-TAC) atteignait ses limites. Les optionspossibles de continuation des travaux apparaissant sont :- la recherche de scénarios hydrogéologiques particuliers, il s'agirait alors de réduire

le nombre d'incertitudes en maintenant une structure routière type, mais endéclinant différents contextes hydrogéologiques et climatiques ;

- la recherche de scénarios géologiques particuliers, il s'agirait alors de réduire lenombre de dimensions du système en ne s'intéressant qu'au transfertunidimensionnel vertical descendant (en accord avec les nouvellesrecommandations de la directive eau 2000/60/CE), en déclinant différentesapproches selon le type de contexte géologique de surface et le contexteclimatique ;

- le passage à une approche spécifique, chaque projet de réutilisation devant fairel'objet d'une étude particulière. Il faudrait alors travailler à la réalisation d'un guideméthodologique préconisant le type d'approche à adopter selon les configurations.

L'option 1) a été retenue pour l'étape B de modélisation. Les simulations ont dès lorsété menées avec le souci de représenter au mieux deux situations caractéristiquesd'un point de vue hydrogéologique :- un scénario avec une nappe d'accompagnement de rivière (situation d'une rivière

drainant la nappe) ;- un scénario avec un aquifère régional de forte transmissivité.

Pour cette étape B, il a par ailleurs semblé nécessaire de représenter deux situationsclimatiques contrastées. Pour cela, les pluviométries des stations Météo France deQuimper et de Marignane ont été utilisées. Les simulations hydrogéologiques ont étéeffectuées à pas de temps mensuels en régime transitoire pour les dix premièresannées, puis en régime permanent au-delà, et ce jusqu'à l'atteinte d'un équilibre entransport (asymptote des concentrations aux points d'observation des concentrationschoisis).

Enfin, deux types d'ouvrages routiers ont été considérés : un tronçon routier avecrevêtement de faible emprise (10 m de large) et de longueur 10 km, et un remblairoutier sans revêtement de forte emprise (talus de 5 m de hauteur, soit 25 m d’empriseau sol) et de longueur 1 km.

Les facteurs d’atténuation calculés pour les différentes configurations génériques del'étape B varient de 20 à 330. Les particularités importantes mises en évidence sont lessuivantes :- les facteurs d'atténuation sont nettement plus importants dans le cas de scénarios

de tronçon routiers avec revêtement (250 à 330) par rapport à des scénarios deremblais routiers sans revêtement (20 à 50) ;


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- les résultats obtenus ne mettent pas en évidence de différences significatives entreles scénarios utilisant des pluviométries contrastées, ce qui constitue un élémentimportant dans la perspective de généralisation des résultats à l'ensemble duterritoire français métropolitain ;

- il apparaît aussi clairement que le régime d’infiltration transitoire (basé sur un pas detemps mensuel) ne génère pas de différences significatives par rapport au régimed’infiltration annuel moyen ;

- les scénarios « nappe d'accompagnement » et « aquifère régional » ne sont pasdirectement comparables, du fait notamment à la fois des différences de positiondes points d'observation des concentrations et des distances entre la source et cespoints d'observation.

Compte tenu des incertitudes entourant les simulations effectuées (contexteshydrologiques et hydrogéologiques particuliers), il apparaît important de ne pas retenirles valeurs exactes des facteurs d’atténuation mais plutôt les ordres de grandeur. Dansune perspective donc de généralisation de ces résultats à des contextes divers(utilisation générique), les facteurs d'atténuation estimés peuvent être synthétisés telque présenté au tableau 12.

Enfin, concernant les perspectives de poursuites des travaux :- l'atténuation complémentaire pouvant se produire à la fois dans la zone non saturée

et la zone saturée nécessite l'utilisation de modèles couplés transport/géochimie encours de développement ;

- les modélisations d'impacts générés par un « nœud » routier (bretelles d’accès,périphérique, etc.) et par ruissellement direct vers une eau de surface (ruisseau,rivière) restent à définir.


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Sommaire

1. Introduction.............................................................................................................9

2. Modélisation - Phase A......................................................................................... 11

2.1. Description des scénarios de l'étape A de modélisation....................................... 112.1.1. Inclinaison de la base de l'aquifère ............................................................ 112.1.2. Typologie des ouvrages............................................................................. 112.1.3. Paramètres de modélisation du transport................................................... 14

2.2. Adaptation des critères établis par le GM-TAC .................................................... 142.2.1. Ajustement de la recharge pluviométrique ................................................. 152.2.2. Ajustement de l'épaisseur et de la vitesse de l'aquifère.............................. 15

2.3. Résultats des simulations de l'étape A de modélisation ....................................... 16

2.4. Facteurs d'atténuation et analyse des résultats.................................................... 17

2.5. Conclusions et perspectives au terme de l'étape A .............................................. 18

3. Modélisation - Phase B......................................................................................... 21

3.1. Exposé des modIfications par rapport à la phase A ............................................. 21

3.2. Variantes d’ouvrages et pluviométrie considérée ................................................. 213.2.1. Typologie des ouvrages............................................................................. 213.2.2. Données pluviométriques........................................................................... 22

3.3. Scénario B.1 : nappe locale d'accompagnement de rivière .................................. 223.3.1. Descriptif du scénario ................................................................................ 223.3.2. Position des points de conformité .............................................................. 243.3.3. Principes de drainage par la rivière ............................................................ 243.3.4. Scénarios de drainage étudiés................................................................... 253.3.5. Résultats en situation de colmatage du lit de la rivière............................... 263.3.6. Résultats sans colmatage du lit de la rivière .............................................. 27

3.4. Scénario B.2 : aquifère régional de forte transmissivité........................................ 283.4.1. Descriptif du scénario ................................................................................ 283.4.2. Positions des points d'observation des concentrations Poc........................ 303.4.3. Résultats.................................................................................................... 30


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3.5. Appauvrissement du terme source....................................................................... 32

3.6. Synthèses des résultats et conclusions................................................................ 32

4. Conclusions des phases A et B de modélisation ............................................... 35

Ann. - Interprétation de la sensibilité et des limites des scénarios génériques ............ 37


8 BRGM/RP-52166-FR

Liste des figures

Fig. 1 - Scénario A.1 : vue en plan du domaine simulé.............................................. 12Fig. 2 - Scénario A.1 : vue en coupe du domaine simulé est conditions aux limites. .. 12Fig. 3 - Scénario A.2 : vue en plan du domaine simulé.............................................. 13Fig. 4 - Scénario A.2. : vue en coupe du domaine simulé.......................................... 13Fig. 5 - Scénario A.1 : vue en plan du panache en régime permanent ...................... 16Fig. 6 - Scénario A.1 : évolution des concentrations à Poc20m et Poc200m................... 16Fig. 7 - Scénario A.2 : vue en plan du panache en régime permanent (atteint à

t = 100 ans)................................................................................................... 17Fig. 8 - Scénario A.2 : évolution des concentrations à Poc 20m et Poc 200m. ................. 17Fig. 9 - Étape B - pluviométrie mensuelle considérée (années 1 à 10). ..................... 22Fig. 10 - Vue en plan du scénario B.1. ........................................................................ 23Fig. 11 - Concept de drainage (tel que simulé par ModFLOW).................................... 24Fig. 12 - Calcul de la drainance (conductance) du lit de la rivière................................ 25Fig. 13 - Vue en plan du scénario B.2. ........................................................................ 29

Liste des tableaux

Tabl. 1 - Caractéristiques du scénario A.1. ............................................................... 14Tabl. 2 - Caractéristiques du scénario A.2. ............................................................... 15Tabl. 3 - Synthèse des facteurs d'atténuation estimés pour l'étape A........................ 17Tabl. 4 - Scénario B.1 : nappe locale d'accompagnement de rivière. ........................ 23Tabl. 5 - Variantes dans les scénarios de drainage étudiés à l'étape B..................... 25Tabl. 6 - Scénario B.1 : route en bordure de rivière - Marseille et Quimper. .............. 26Tabl. 7 - Scénario B.1 : remblai en bordure de rivière - Marseille et Quimper. .......... 27Tabl. 8 - Effet de la transmissivité des berges de la rivière - Scénarios B.1. ............. 28Tabl. 9 - Scénario. B.2 : aquifère régional de forte transmissivité.............................. 29Tabl. 10 - Scénario B.2 : route au droit d'un aquifère régional - Marseille et Quimper. 31Tabl. 11 - Scénario B.2 : remblai au droit d'un aquifère régional - Marseille

et Quimper. ................................................................................................. 31Tabl. 12 - Synthèse des facteurs d'atténuation estimés pour l'étape B........................ 33


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1. Introduction

e groupe de travail « Résidus de Procédés Thermiques » (notés RPT par la suite)mis en place par le Ministère de l'Écologie et du Développement Durable (noté

MEDD) travaille sur la possibilité de réutilisation des RPT selon divers scénarios dontl'utilisation en sous-couche routière. Cette perspective nécessitant l'étude des impactspotentiels sur les eaux souterraines, le BRGM a été chargé d'étudier par lamodélisation l’impact potentiel de RPT en scénario de sous-couche routière,correspondant à l'utilisation la plus fréquente.

Les différents résidus de procédés thermiques concernés par la présente étude sontlistés ci-après :- résidus de l'incinération des déchets municipaux et industriels (mâchefers, cendres,

résidus d'épuration des fumées…) ;- résidus de centrales thermiques au charbon (mâchefers, cendres volantes…) ;- résidus de la métallurgie et de la sidérurgie (scories, laitiers, sables de fonderie…).

Les chapitres développés par la suite décrivent les deux principales phases demodélisation A et B menées par le BRGM. Pour chaque phase de modélisation,différents scénarios relatifs aux configurations des infrastructures routières et auxcontextes hydrogéologiques ont été envisagés.

Pour la première étape A de modélisation, l'étude a été menée en s'efforçant derespecter au mieux les hypothèses hydrogéologiques prises dans le cadre du GM-TAC1, celles-ci ayant fait l'objet de discussion et d'un consensus entre les différentspartenaires européens impliqués. Pour cette étape A de modélisation, les deuxprincipaux scénarios étudiés considèrent uniquement un tronçon routier avec enrobéde faible longueur avec deux types d'implantation possibles : parallèlement à l'axe desécoulements souterrains ou perpendiculairement à ceux-ci.

Pour la deuxième étape B de modélisation, l'étude a été menée selon une optiquedifférente, consistant à décliner différents scénarios hydrogéologiques considéréscomme particulièrement représentatifs. Ainsi, deux types d'aquifères ont été simulés(une nappe locale d'accompagnement de rivière et un aquifère régional de fortetransmissivité), auxquels sont associés deux régimes pluviométriques différents(Marseille et Quimper). Par ailleurs, deux types d'ouvrages ont été considérés : lestronçons routiers avec enrobé mettant en œuvre une sous-couche routière de faibleépaisseur à base de RPT et les remblais routiers sans enrobé, relativement épais(5 m), et utilisant des RPT.

Les résultats sont présentés sous forme de facteurs d'atténuation, FA, calculés commele ratio entre la concentration source Co (concentration d'émission des polluants) et lemaximum de concentration observé en un point situé à l'aval hydraulique de la source(après atteinte du régime permanent).

1 Groupe de Modélisation Européen pour la définition des annexes techniques de la DirectiveDécharge 1999/CE/31

L


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OBSERVEE ionConcentrat Co SOURCEion ConcentratFA MAX�

Ces points d'observation des concentrations (notés Poc par la suite) peuvent, le caséchéant, être considérés comme des points de conformité au droit desquels certainsobjectifs de qualité des eaux souterraines doivent être respectés.

Compte tenu des simplifications que nécessite la modélisation des impacts à l'aide descénarios génériques, les limites d'usage de tels scénarios sont analysés et lesrecommandations pour l'interprétation des résultats sont formulées.

L'annexe présente différents contextes de modélisation de transfert de polluants dansles eaux souterraines. Il ressort de cette analyse que certains scénarios demodélisation envisageables sont peu réalistes ; les résultats produits ne sont, parailleurs, pas nécessairement majorants (donc conservateurs) selon les choix faits pourdifférents facteurs. Les facteurs apparaissant comme critiques sont précisés.

Toutes les simulations d’écoulement ont été effectuées avec le logicielVisual ModFLOW utilisant le code ModFLOW pour la simulation des écoulements(code de calcul disponible dans le domaine public américain conçu par l'USGS). Cetoutil simule les écoulements bi- ou tri-dimensionnels en milieu saturé avec un régimesoit permanent soit transitoire.

Tous les calculs de transport des polluants dans les eaux souterraines ont étéeffectués à l’aide du code de calcul MT3D v1.1. (code de calcul disponible dans ledomaine public américain réalisé pour l'U.S. EPA).


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2. Modélisation - Phase A

Le présent chapitre fait la synthèse des résultats obtenus au terme de l'étape A demodélisation pouvant servir dans le cadre des discussions sur la réutilisation des RPT.

Certains paramètres présentés par la suite ont été sélectionnés par souci decohérence avec les travaux du groupe de modélisation européen pour la définition desannexes techniques de la directive décharge (noté ci-après GM-TAC). D'autresparamètres sont par contre issus du travail du CETE de Lyon intitulé « Étude desscénarios de transfert hydrique » (rapport ENV/33037).

Tel que décrit auparavant, l’objectif de cette étape de modélisation est l'obtention defacteurs d’atténuation, définis comme des ratios entre la concentration source Cos'infiltrant dans les eaux souterraines et les concentrations maximales Cmax observéesdans la nappe aux points de d'observations des concentrations choisis. Les positionsdes points d'observation des concentrations ont été déterminées en conformité avecles hypothèses du GM-TAC, soit à 20 m et 200 m en aval hydraulique de la source.

2.1. DESCRIPTION DES SCÉNARIOS DE L'ÉTAPE A DE MODÉLISATION

Les simulations hydrogéologiques réalisées considèrent des régimes hydrauliquespermanents, ce qui implique le choix de deux hypothèses majeures :- la prise en compte de paramètres d'entrée constants dans le temps (charges

hydrauliques imposées aux limites du modèle et infiltration dans les limites de lazone source et ailleurs dans le domaine modélisé) ;

- l'atteinte de valeurs asymptotiques pour les différentes variables du modèle (fluxhydriques et charges hydrauliques).

2.1.1. Inclinaison de la base de l'aquifère

Tel qu'illustré par la suite, l’élévation de la base de l'aquifère est en pente de 0,8 %avec un minimum à de 70 m. Cette pente qui ne constitue pas un paramètre du GM-TAC est en fait nécessaire pour conserver une épaisseur d’aquifère à peu prèsconstante sans générer de gradients hydrauliques trop importants.

2.1.2. Typologie des ouvrages

Deux scénarios simulés sont les suivants :- scénario A.1 : le tronçon routier est orienté dans la direction des écoulements

souterrains ;- scénario A.2 : le tronçon routier est orienté perpendiculairement à la direction des

écoulements souterrains.


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Pour les deux scénarios A.1 et A.2, le domaine simulé a une longueur de 3 010 m etune largeur de 750 m. Le tronçon routier constitué de matériaux comportant des RPTs'étend sur une partie seulement du domaine avec une largeur de 10 m.

L’infiltration considérée à travers le revêtement routier est de 50 mm/an tel qu'indiquéci-dessus, tandis que partout ailleurs sur le domaine, l'infiltration est de 100 mm/an(valeur plutôt faible qui minore l'effet de dilution).

a) Scénario A.1

La figure 1 ci-dessous présente en plan les isopièzes issues de la simulation et laposition du tronçon routier (trait épais en noir).

Fig. 1 - Scénario A.1 : vue en plan du domaine simulé.

L'illustration ci-après (fig. 2) présente une vue en coupe du domaine ainsi que lesdifférentes informations données précédemment (conditions aux limites du domaine etpositions des Poc).

Fig. 2 - Scénario A.1 : vue en coupe du domaine simulé est conditions auxlimites.


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Pour éviter le cas peu réaliste où les points d'observation ou de conformité setrouveraient directement à l’aplomb de la route, il est supposé que la route comportantdes RPT a une longueur de 1000 m dans la direction d’écoulement des eauxsouterraines, puis que celle-ci bifurque (à angle droit) et se prolonge selon unedirection perpendiculaire sur une longueur de 375 m (fig. 1).

La distance aux Poc est ainsi définie par rapport au point de bifurcation de la route eten aval hydraulique de celui-ci.

Une limite à flux nul est imposée en limite amont hydraulique du domaine ainsi quelatéralement. Une charge constante (fixée arbitrairement à h = 98 m) est imposée enlimite aval hydraulique du domaine

b) Scénario A.2

La figure 3 ci-dessous présente les isopièzes issues de la simulation et la position dutronçon routier ; lequel se développe sur une longueur de 750 m selon une directionperpendiculaire aux écoulements souterrains.

Fig. 3 - Scénario A.2 : vue en plan du domaine simulé.

Pour ce cas-ci, la condition limite en amont est une charge totale imposée à 95 m,l’élévation de la base de l'aquifère étant de 90 m. La limite en aval est une chargetotale imposée à 80 m.

Fig. 4 - Scénario A.2. : vue en coupe du domaine simulé.

Poc-200mPoc-20m


14 BRGM/RP-52166-FR

2.1.3. Paramètres de modélisation du transport

L’objectif de la modélisation du transport des polluants est de calculer des facteursd’atténuation une fois le régime permanent atteint. Ceci implique deux hypothèses :- la prise en compte de paramètres d'entrée constants (flux massiques) ;- l'atteinte de valeurs asymptotiques pour les différentes variables du modèle

(concentrations dans le milieu aux points d'observation choisis).

Les hypothèses de départ sont les suivantes :- les RPT sont soumis à la lixiviation par les eaux de pluie ;- les éluats correspondants s'infiltrent dans les eaux souterraines à une

« concentration source » supposée constante et égale à une valeur Co ;- en outre, la valeur de Co est posée arbitrairement égale à 100, ce qui permet le

calcul de concentrations relatives en % dans l'aquifère ;- la « concentration initiale » (fond hydrogéochimique) dans l’aquifère est supposée

nulle.

La porosité de l’aquifère est fixée à 30 %. Les dispersivités longitudinale (�x),transversale horizontale (�y), et transversale verticale (�z) sont respectivement de20 m, 7 m, et 1 m.

2.2. ADAPTATION DES CRITÈRES ÉTABLIS PAR LE GM-TAC

Les paramètres du GM-TAC étaient principalement les suivants :- épaisseur d’aquifère égale à 5 m en limite aval de la source (limite de la zone

d'enfouissement) ;- vitesse d’écoulement de l’eau souterraine égale à 15 m/an en ce même point.

Les deux scénarios utilisés sont synthétisés ci-dessous tableaux 1 et 2. Certainesmodifications par rapport aux critères établies par le GM-TAC ont été nécessaires. Lesjustifications de ces adaptations sont présentées par la suite.

Route parallèle à l'écoulement + 1/2 tronçon routier perpendiculaire à l'écoulementLongueur de la route : 1 000 m ; longueur de la 1/2 route : 375 m ; largeur de la route : 10 mLongueur domaine = 3 010 m / Largeur domaine = 750 mPuissance amont de l'aquifère : 5 m / gradient nul (recharge amont nulle)Puissance aval de l'aquifère : 10 mPente du mur de l'aquifère : 0,8 %Infiltration au droit de la route : 50 mm/anInfiltration en dehors de la route : 100 mm/anVitesse de l'eau de pores : 20 m/an à Poc 20m en aval hydraulique de la fin du tronçon routier

Tabl. 1 - Caractéristiques du scénario A.1.


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Route perpendiculaire à l'écoulementLargeur de la route : 10 mLongueur domaine = 3 010 m / Largeur domaine = 750 mPuissance amont de l'aquifère : 5 m / gradient non nul (recharge amont nulle)Puissance aval de l'aquifère : 10 mPente du mur de l'aquifère : 0,8 %Infiltration au droit de la route : 50 mm/anInfiltration en dehors de la route : 100 mm/anVitesse de l'eau de pores : 15 m/an Poc 20m en aval hydraulique de la fin du tronçon routier

Tabl. 2 - Caractéristiques du scénario A.2.

2.2.1. Ajustement de la recharge pluviométrique

Deux valeurs possibles de recharge pluviométrique (100 et 300 mm/an) avaientinitialement été sélectionnées par le GM-TAC pour l’estimation de l’impact des sites destockage de déchets inertes. Le GM-TAC avait alors privilégié la valeur haute(300 mm/an), du fait que celle-ci majore l’émission de polluants à partir du termesource : en effet, les déchets inertes n’étant pas recouverts d’une couverture étanche,le flux d’infiltration dans le déchet est similaire à la pluie efficace à travers un sol.

Par contre, dans les simulations présentées par la suite (pour l'étape A), le fluxd’infiltration à travers les RPT présents sous l'enrobé routier est contrôlé par la faibleperméabilité du revêtement (50 mm/an selon ENV/33037) et non par la pluviométrie.Cependant, en dehors de l'ouvrage routier, le choix de considérer 100 mm/an (paropposition à 300 mm/an) a pour effet de minorer l’effet de dilution par la recharge enaval hydraulique de la source et constitue une approche majorante.

2.2.2. Ajustement de l'épaisseur et de la vitesse de l'aquifère

Pour le scénario A.1, en raison de la taille importante de la source (1 000 m linéairesde tronçon routier dans l'axe d'écoulement par rapport à 150 m pour le stockage dedéchets inertes considéré par le GM-TAC), la condition de vitesse de l'eau des pores(15 m/an) ne peut être strictement respectée avec la recharge sélectionnée(100 mm/an).

En effet, sur une distance linéaire de 1 000 m, la recharge pluviométrique contribue àaugmenter le flux dans la nappe. Dès lors, chercher à imposer à la fois les valeursd’épaisseur et de vitesse spécifiées par GM-TAC dans l'aquifère aurait pour effet degénérer des gradients hydrauliques trop élevés et totalement irréalistes.

La recherche d'une solution optimale conduit à sélectionner la configurationhydrogéologique suivante : l'épaisseur de l'aquifère est de 20 m sous le point debifurcation du tronçon routier et la vitesse d’écoulement des eaux souterraines y est de20 m/an.


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Pour le scénario A.2 au contraire, la condition du GM-TAC peut être respectée en avalhydraulique de la route (ce point étant situé en amont hydraulique dans le domainesimulé) : l'épaisseur d’aquifère est de 5 m sous la route, et la vitesse de l’eau de15 m/an.

2.3. RÉSULTATS DES SIMULATIONS DE L'ÉTAPE A DE MODÉLISATION

Pour l'ensemble des différentes simulations réalisées, tous les bilans (bilans de fluxpour l’écoulement et bilans massiques pour le transport) témoignent d’une erreurnumérique faible (inférieure à 0,2 %).

Les résultats pour le scénario 1 sont présentés à la figure 5 (panache) et à la figure 6(courbes de restitution de la concentration aux Poc).

Fig. 5 - Scénario A.1 : vue en plan du panache en régime permanent

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

0 50 100 150 200 250Temps (années)

Con

cent

ratio

ns r

elat

ives

(%)

PdC1PdC2

Fig. 6 - Scénario A.1 : évolution des concentrations à Poc20m et Poc200m

Les résultats pour le scénario 2 sont présentés sur les figures 7 et 8.


BRGM/RP-52166-FR 17

Fig. 7 - Scénario A.2 : vue en plan du panache en régime permanent (atteint àt = 100 ans).

0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0

0 20 40 60 80 100 120Temps (années)

Con

cent

ratio

ns r

elat

ives

(%)

RoutePdC1PdC2

Fig. 8 - Scénario A.2 : évolution des concentrations à Poc 20m et Poc 200m.

2.4. FACTEURS D'ATTÉNUATION ET ANALYSE DES RÉSULTATS

Les facteurs d’atténuation calculés sont synthétisés ci-dessous dans le tableau 3.

Facteurs d’atténuationPoc-20m Poc-200m

Scénario A.1 / Route dans la directiond’écoulement 28 43

Scénario A.2 / Route perpendiculaire à ladirection d’écoulement 62 104

Tabl. 3 - Synthèse des facteurs d'atténuation estimés pour l'étape A.

Il faut tout d'abord faire remarquer que les facteurs d’atténuation FA calculés sontnettement supérieurs à ceux obtenus pour le cas du stockage de déchets en centre destockage de déchets inertes (travaux du GM-TAC), respectivement de 6,2 et 8,6 pourPoc 20m et Poc 200m (note technique BRGM, 04/09/01).


18 BRGM/RP-52166-FR

Cette plus forte atténuation est la conséquence du plus faible flux d’infiltration à traversla source (50 mm/an comparé à 300 mm/an pour les déchets inertes). Cette hypothèsese justifie aisément compte tenu des caractéristiques relativement imperméables desrevêtements routiers en comparaison avec l'absence d'exigence de recouvrement finalpour les installations de stockage de déchets inertes. Cette plus forte atténuationrésulte aussi, pour une part significative, de la largeur limitée de la source : 10 m aulieu de 150 m pour une installation de stockage de déchets inertes (les effets dedispersion latérale jouant alors un rôle important dans la réduction des impactspotentiels).

Indépendamment des points d'observation des concentrations considérés, l'analyse dutableau 3 permet de constater que le scénario A.1 est plus sécuritaire que le scénarioA.2, puisqu’il aboutit à des valeurs de FA plus faibles. Ainsi, pour un même objectif dequalité de l’eau à respecter au point de conformité, la concentration maximaleadmissible à la source est moindre dans le scénario A.1 pour un ouvrage routier avecrevêtement orienté dans la direction d’écoulement

Pour chaque polluant ou substance émise, le choix entre Poc 20m et Poc 200m, doit êtrebasé sur le degré de mobilité de la substance concernée. Ainsi pour les métaux lourds,qui ont tendance à s’adsorber sur les phases solides constituant le sous-sol, le choixdu point d'observation des concentrations situé à faible distance (Poc 20m) commeconformité est l'option la plus sécuritaire.

Au contraire, pour les éléments non métalliques, on pourra se baser sur le facteurd'atténuation calculé à Poc200m. Ainsi, pour une route dans l'axe de l'écoulement(FA = 43) et pour les sulfates (dont l'objectif de qualité est la concentration dans l’eaudestinée à la production d’eau potable ; 250 mg/l), on en déduit que la concentration àla source ne devra jamais dépasser 10,75 g/l en SO4.

Les résultats de modélisation suggèrent que les critères de qualité pour la réutilisationen sous-couche routière pourraient être moins stricts que pour le stockage en centrede classe III (sans couverture ni collecte des lixiviats), pour une protection équivalentede la ressource.

Toutefois, la limite majeure de ces calculs est l'hypothèse selon laquelle les eauxsusceptibles de traverser le déchet proviennent exclusivement de l’infiltration verticale.En effet, il est notamment fait abstraction d’une éventuelle remontée de la nappepouvant imprégner les déchets et ainsi majorer les flux massiques. Il apparaît dès lorsque la réutilisation des RPT en sous-couche routière devrait être assujettie à descontraintes strictes en terme de positionnement topographique par rapport aux plushautes eaux connues.

2.5. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES AU TERME DE L'ÉTAPE A

Les premiers résultats des travaux de modélisation effectués lors de l'étape A montrentprincipalement des facteurs d'atténuation plus importants que dans le cas de stockagede déchets inertes (résultats du GM-TAC).


BRGM/RP-52166-FR 19

Afin de confirmer certains résultats obtenus, différents tests de sensibilité ont étémenés (non présentés dans ce rapport). Ceux-ci illustrent la nécessité de prendre encompte l'importante variabilité des situations qui peuvent être rencontrées.

En effet, différentes familles de facteurs influençant notablement les résultats ont étéidentifiées :- les caractéristiques géométriques du tronçon routier (forme, longueur et largeur) ;- les conditions climatiques et hydrogéologiques locales ;- le potentiel d'émissions cumulées et la pérennité de l'ouvrage.

Ces différentes familles de facteurs impliquent dans le détail l'existence de plus d'unevingtaine de paramètres de modélisation influençant significativement les résultats. Lesmultiples scénarios possibles soulèvent finalement le problème du caractère réalisteou, à défaut, majorant, des approches envisagées.

Après analyse du problème, du fait de la multiplicité de ces paramètres et la sensibilitéimportante de la modélisation à leurs variations, il apparaît que certaines limitessemblent avoir été atteintes. Les études d'impact à l'aide de scénarios génériquessimples, c'est-à-dire pré-définis (au contraire de scénarios spécifiques) sontdifficilement généralisables à toutes les situations. A l'issue de l'étape A, différentesoptions possibles de poursuite des travaux sont cependant apparues.

a) Étude des transferts pour différents types d'aquifères régionaux

La première possibilité de poursuite des études nécessite, tout en préservant unestructure routière type, de restreindre le champ d'étude à certains scénarioshydro(géo)logiques particuliers. Il s'agit en fait de réduire le nombre des incertitudes endéclinant les approches selon :- les différents contextes hydrogéologiques (caractérisés par la puissance des

aquifères, les gradients et la recharge globale du système hydrogéologique) ;- les différents contextes climatiques (caractérisés par les fluctuations saisonnières et

la variation pluriannuelle de la recharge pluviométrique), tels que les contextesocéanique, méditerranéen, continental par exemple.

b) Restriction de l'étude aux transferts dans la zone non saturée

La deuxième possibilité de poursuite des études nécessite la recherche de scénariosgéologiques particuliers. Il s'agit dans ce cas de réduire le nombre de dimensions dusystème en ne s'intéressant qu'au transfert de polluants unidimensionnel vertical, c'està dire au lessivage des RPT et à la migration des polluants vers l'aquifère à travers lazone non saturée. Cette approche, en accord avec les nouvelles recommandations dela directive eau 2000/60/CE, peut se décliner en fonction de :- différents contextes géologiques de surface (caractéristiques de la zone non

saturée), associés à différentes profondeurs de nappes ;- comme précédemment, différents contextes climatiques (la recharge pluviométrique

étant le moteur principal du transfert des RPT des ouvrages routiers vers la nappe).


20 BRGM/RP-52166-FR

L'annexe donne un exemple des réalisations possibles dans le domaine.

c) Développements méthodologiques en vue d'études spécifiques

La dernière possibilité de poursuite des études nécessite le passage à une approcheintégralement spécifique : chaque projet de réutilisation devrait alors faire l'objet d'uneétude particulière prenant en compte les conditions locales (type de route, géologie,hydrogéologie, climat, …). Il faudrait dans ce cas travailler à la réalisation d'undocument méthodologique détaillant le type d'approche à adopter et les différentesétapes à suivre, sur la base :- soit de scénarios unidimensionnels simples,- soit de scénarios multidimensionnels selon les caractéristiques hydrogéologiques

locales.


BRGM/RP-52166-FR 21

3. Modélisation - Phase B

3.1. EXPOSÉ DES MODIFICATIONS PAR RAPPORT À LA PHASE A

L'étape A de modélisation des impacts des RPT a été effectuée en essayant de serapprocher le plus possible des critères du GM-TAC pour l’établissement des critèresde qualité des déchets (annexe II de la directive décharge, 1999/CE/31).

Comme indiqué dans le chapitre précédent, cette démarche s’est toutefois heurtée àun problème d’ordre hydrologique en lien avec la taille des ouvrages. En effet,contrairement aux simulations du GM-TAC, qui concernaient des décharges dedimensions relativement restreintes, une route est un ouvrage extrêmement long. Si onse place dans le cas défavorable (mais possible) d’une route de plusieurs kilomètresde long, orientée dans la direction d’écoulement de la nappe, laquelle est soumise àune certaine recharge pluviométrique (prise égale à 100 mm/an), alors les importantsvolumes d’eau associés à la recharge pluviométrique doivent être drainés par lanappe. Ceci peut impliquer :- des gradients hydrauliques importants (irréalistes) ;- et/ou des épaisseurs de nappe très importantes ;- et/ou des conductivités hydrauliques suffisamment élevées.

Dans la réalité, les écoulements dans les aquifères sont beaucoup plus complexes quele schéma simpliste et linéaire supposé dans les modélisations de l'étape A. L’eausouterraine trouve en effet des exutoires latéraux (rivières, sources, etc.) ou deschemins d’écoulement préférentiel, qui contribuent à l’équilibre hydrodynamique dusystème mais qui sont difficile à prendre en compte en modélisation.

Pour améliorer la représentativité des modélisations par rapport à la réalité, il a doncété proposé de modifier les scénarios de simulation. Les principales modificationsconcernent :- la prise en compte d'une nappe d'accompagnement de rivière (la nappe étant

drainée par la rivière) ;- la prise en compte de régimes pluviométriques réels en régime transitoire ;- la prise en compte de différents types d'ouvrages routiers de longueur variable

(tronçons routiers avec enrobé ou talus routiers sans enrobé).

3.2. VARIANTES D’OUVRAGES ET PLUVIOMÉTRIE CONSIDÉRÉE

3.2.1. Typologie des ouvrages

Comme cela est décrit précédemment, pour chacun des deux scénarios considérés ci-après, deux variantes d’ouvrages sont traitées :


22 BRGM/RP-52166-FR

- un tronçon routier avec revêtement, le remblai en RPT est de 25 cm d’épaisseur, laroute avec revêtement a 10 m de large et 10 km de long. Pour cette variante, laprésence des talus sans revêtement est négligée (37,5 cm de part et d'autre de laroute si on considère une pente des talus égale à 3 pour 2) ;

- un remblai routier sans revêtement, le remblai en RPT est de 5 m d’épaisseur, salongueur de 2 km et sa largeur au sommet est de 10 m. Si on considère une pentede talus de 3 pour 2, on a 7,5 m de talus de part et d'autre du remblai principalofferts aux précipitations (largeur totale du remblai à la base égale à 25 m).

3.2.2. Données pluviométriques

Sur les zones du tronçon routier avec enrobé (recouvertes de bitume), l’infiltration estprise égale à 50 mm/an. Pour toutes les autres zones, l'infiltration a été considéréecomme variable dans le temps. Les variations saisonnières de précipitations sontcalculées à partir de deux séries de pluies contrastées : celle des stations deMarignane (Marseille) et celle de Quimper. Pour ces deux situations, la pluie efficaceest prise comme étant égale à un tiers de la pluie brute. La pluie efficace moyenne (sur30 ans) est répartie au pas de temps mensuel en fonction de la répartition des pluiesbrutes.

Les variations de l’infiltration (pluie efficace) pour les pluviométries de Quimper et deMarignane sont présentées à la figure 9.

1

10

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mois

Plui

e ef

ficac

e (m

m/m

ois)

Pluvio_Quimper_Route

Pluvio_Quimper_Terrain naturel & talus

1

10

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Mois

Plui

e ef

ficac

e (m

m/m

ois)

Pluvio_Marseille_Terrain naturel & talus

Plusio_Marseille_Route

Fig. 9 - Etape B - pluviométrie mensuelle considérée (années 1 à 10).

Ces valeurs mensuelles de pluie ont été appliquées sur les dix premières années desimulation. Au-delà, entre dix et cent ans, seule la valeur de pluie efficace moyenneannuelle a été appliquée.

3.3. SCÉNARIO B.1 : NAPPE LOCALE D'ACCOMPAGNEMENT DE RIVIÈRE

3.3.1. Descriptif du scénario

Le scénario décrit dans le tableau 4 et simulé est celui d’une route qui suit une rivièreen fond de vallée (fig. 10).


BRGM/RP-52166-FR 23

Longueur du modèle 22 km (48 mailles)Largeur du modèle 2 km (15 mailles)Type de modèle bi-couche, milieu saturéConductivité hydraulique homogène, 5.10-4 m/sConditions limites amont & aval charges hydrauliques imposées en amont et avalPosition route axe central, selon la longueur du modèleLargeur de la route (haut de talus) 10 mEmprise au sol de l'ouvrage 10 m de large pour la route avec revêtement

25 m de large pour le remblai routier sans revêtementPuissance d'aquifère ~20 m (1re couche) / ~10 m (2e couche)

Tabl. 4 - Scénario B.1 : nappe locale d'accompagnement de rivière.

La perméabilité choisie pour l’aquifère (5.10-4 m/s) diffère de celle utilisée dans le cadredes travaux du GM-TAC (5 x 10-5 m/s) pour les raisons exposées précédemment(drainage de la nappe). La porosité totale utilisée est de 0,3 (0,1 de porosité efficace).

La charge hydraulique est imposée en limite aval du modèle. En limite amont, lesconditions aux limites sont soit un flux nul (le gradient de la nappe est alors nul), soitune charge hydraulique imposée (cette condition étant différente selon que lapluviométrie utilisée est celle de Marseille ou de Quimper).

Lim

ite à

flux

nul

Lim

ite à

flux

nul

Route ou remblaiavec RPT

Rivière

POC

Limite à charge imposée

Ecoulement de la rivière

Limite à gradient hydraulique nul ou à charge imposée

Ecou

lem

ent r

égio

nal

Route ou remblaisans RPT

300 m

d

Fig. 10 - Vue en plan du scénario B.1.


24 BRGM/RP-52166-FR

3.3.2. Position des points de conformité

La distance entre la route et la rivière est de 200 m. Les points de conformité (puits decaptage d’eau souterraine par exemple) sont situés dans l'aquifère d’accompagnementde la rivière dont l'épaisseur considérée en limite aval du modèle est de 20 m. Lesemplacements des points de conformité sont variables pour observer l’influence sur lefacteur d’atténuation :- les positions sont établies à partir de la limite en aval hydraulique de la route ou du

remblai avec RPT selon un axe perpendiculaire à celui de l'ouvrage (i.e.perpendiculairement à l'écoulement régional), considérant que l'ouvrage se poursuitau-delà, mais sans RPT ;

- les distances considérées sont calculées à partir du centre de la route ou du remblaien direction de la rivière (perpendiculairement à l'axe de l'ouvrage) ;

- les concentrations données pour les points de conformité ont été prises dans lapremière couche du modèle bi-couche (1re couche dont l'épaisseur saturée est de20 m).

3.3.3. Principes de drainage par la rivière

Le problème a été traité avec une rivière drainante de 50 m de large. Le principe dudrainage est présenté ci-dessous. Le débit drainé est fonction de l'écart entre la chargehydraulique définie dans la drain (ou rivière) et la charge hydraulique dans la nappe.Un facteur « CD » (conductance) permet de définir le débit « QD » drainé ; ce facteurCD définit la transmissivité du drain (ou de la rivière) et correspond au débit drainépour une différence de charge hydraulique égale à l'unité tel qu'indiqué à la figure 11.

Ce facteur CD propre à chaque maille du modèle dépend des paramètres suivants : lalongueur du tronçon de drain (ou de rivière) pour la maille concernée et la conductivitéhydraulique du matériau formant le lit de la rivière et épaisseur, tel qu'indiqué sur lafigure 12.

Fig. 11 - Concept de drainage (tel que simulé par ModFLOW).


BRGM/RP-52166-FR 25

La forme des chevrons (formés par les équipotentielles en bordure de rivière) est doncune fonction de la charge hydraulique dans le drain (ou la rivière) et de la perméabilitédes matériaux constituants le lit de la rivière.

Fig. 12 - Calcul de la drainance (conductance) du lit de la rivière.

3.3.4. Scénarios de drainage étudiés

Il faut insiter sur le fait que la situation diffère selon que le lit de la rivière est colmatéou non. Il est ainsi possible de concevoir différents sous-scénarios selon laperméabilité K du matériau constituant le lit de la rivière :- matériau plus drainant que le milieu encaissant (K lit_riv > K ZS) ;- matériau moins drainant que le milieu encaissant (K lit_riv < K ZS) ;- matériau de drainance équivalente au milieu encaissant (K lit_riv = K ZS).

Pour un des scénarios simulés, deux cas ont été traités. La largeur W considérée pourla rivière est de 50 m et l'épaisseur M de matériau constituant est de 5 m).

Cas avec colmatage du lit de la rivière(drainance du matériau du lit de la rivièremoindre que celle du milieu encaissant)

Cas sans colmatage du lit de la rivière(drainance du matériau du lit de la rivièreéquivalente à celle du milieu encaissant)

Klit_riv = 2,3.10-6 m/s(pour K ZS = 5.10-4 m/s)soit : CD égal à 2 m2/j/ml rivière

Dans cette situation, le colmatage du lit dela rivière réduit le drainage, et limite doncl'influence de la rivière sur l'écoulement

Klit riv = 5.10-4 m/s(pour K ZS = 5.10-4 m/s)soit : CD égal à 432 m2/j/ml rivière

Dans cette situation, le colmatage du lit dela rivière ne réduit pas le drainage, et nelimite donc pas l'influence de la rivière surl'écoulement

Tabl. 5 - Variantes dans les scénarios de drainage étudiés à l'étape B.


26 BRGM/RP-52166-FR

3.3.5. Résultats en situation de colmatage du lit de la rivière

Pour cette situation, la perte de charge considérée entre la charge imposée et leniveau de la rivière est de 1 m (valeurs imposées uniquement en limite amont et avalhydraulique du modèle et variable ailleurs dans le domaine).

Les résultats sont présentés ci-après (tabl. 6 et 7) sous forme de courbes derestitutions ; Concentration = f (temps) pour les différents points d'observation desconcentrations. Ces résultats sont indiqués en mg/l pour une source Co = 100 mg/l, cequi correspond à un pourcentage de Co.

Les facteurs d'atténuation sont calculés sur la base des concentrations maximalesatteintes (asymptote).

Marseille QuimperLimite aval hydraulique fin route :C/Co ~ 0,6 %

Poc aval_max (route + 30 m vers rivière) :C/Co ~ 0,4 %

Limite aval hydraulique fin route :C/Co ~ 0,6 %

Poc aval_max (route + 30 m vers rivière) :C/Co ~ 0,4 %

FA (+ 30 m) = 250 FA (+ 30 m) = 250

Tabl. 6 - Scénario B.1 : route en bordure de rivière - Marseille et Quimper.


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Marseille QuimperLimite aval hydraulique en fin talus :C/Co ~ 2,5 %

Poc aval_max (remblai + 30 m vers rivière) :C/Co ~ 2,2 %

Limite aval hydraulique en fin talus :C/Co ~ 3,3 %

Poc aval_max (remblai + 30 m vers rivière) :C/Co ~ 3 %

FA (+ 30 m) = 45 FA (+ 30 m) = 33

Tabl. 7 - Scénario B.1 : remblai en bordure de rivière - Marseille et Quimper.

3.3.6. Résultats sans colmatage du lit de la rivière

La simulation n'a été faite uniquement pour le cas d'un talus en bordure de rivière avecla pluviométrie de Marseille. Ce scénario est l'un de ceux pour lesquels les facteursd’atténuation obtenus précédemment sont les plus faibles. Les paramètres utilisés sontles suivants :

- Klit_riv = 5.10-4 m/s (pour K ZS = 5.10-4 m/s), soit CD égal à 432 m2/j/ml rivière

- la perte de charge considérée entre la charge imposée et le niveau de la rivière estde 5 m (valeurs en limite amont et aval hydraulique du modèle uniquement).


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Sans colmatage(Marseille)

Avec colmatage(Marseille)

Limite aval hydraulique en fin talus :C/Co ~ 3 %


Limite aval hydraulique en fin talus :C/Co ~ 2,4 %


N.B. : les échelles des temps en abscisses sont différentes pour les deux graphiquesFA (+ 30 m) = 41 Fa (+ 30 m) = 45

Tabl. 8 - Effet de la transmissivité des berges de la rivière - Scénarios B.1.

Au vu de ces premiers résultats partiels, il semble que pour une rivière sanscolmatage, les facteurs d'atténuation sont susceptibles d’être légèrement plus faibles.Ceci nécessiterait d'être confirmé par généralisation des simulations aux autresscénarios.

3.4. SCÉNARIO B.2 : AQUIFÈRE RÉGIONAL DE FORTE TRANSMISSIVITÉ

3.4.1. Descriptif du scénario

Le scénario décrit au tableau 9 et simulé est celui d’une route implantée au droit d'unaquifère de forte puissance selon l'axe de l'écoulement tel qu'illustré à la figure 13.


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Longueur du modèle 22 km (48 mailles)Largeur du modèle 2 km (15 mailles)Type de modèle tri-couche, milieu saturéConductivité hydraulique homogène, 5.10-4 m/sConditions limites amont & aval charges hydrauliques imposées en amont et avalPosition route axe central, selon la longueur du modèleLargeur de la route (haut de talus) 10 mEmprise au sol de l'ouvrage 10 m de large pour la route avec revêtement

25 m de large pour le remblai routier sans revêtementPuissance d'aquifère ~20 m (1re couche) / ~10 m (2e couche) / ~70 m (3e

couche)

Tabl. 9 - Scénario B.2 : aquifère régional de forte transmissivité.

Lim

ite à

flux

nul

Lim

ite à

flux

nul

Route ou remblaiutilisant des RPT

POC

Limite à charge imposée

Limite à gradient nulou à charge imposée

Route ou remblaisans RPT

Direction d'écoulementdes eaux souterraines

d

Fig. 13 - Vue en plan du scénario B.2.

Comme précédemment, la perméabilité de l’aquifère utilisée (5.10-4 m/s) diffère decelle utilisée dans le cadre des travaux du GM-TAC (5 x 10-5 m/s) pour les raisonsexposées auparavant. La porosité totale utilisée est de 0,3 (0,1 de porosité efficace).


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Ce scénario se rapproche du cas de figure traité précédemment par le BRGM, mais letronçon de route est beaucoup plus long (10 km comme pour le scénario B.1). Onconsidère le cas défavorable où le point de conformité se situe dans le prolongementde la route. La question est de savoir quelle doit être la distance minimale à respecterentre le tronçon de route faisant l’objet de réutilisation de RPT et le point de conformité.

Pour ce scénario, la contrainte du GM-TAC d’une épaisseur de nappe limitée à environ20 m ne peut être respectée pour des raisons de bilans hydriques entre l'entrée et lasortie du modèle. L’épaisseur de la nappe est fixée dans un premier temps à 100 m.Une question qui se pose dans ce cas est de savoir sur quelle épaisseur on moyennela concentration. Il ne serait pas cohérent de calculer une moyenne sur une épaisseurde 100 m, car on introduirait une dilution exagérée. La moyenne a été effectuée surune épaisseur de 20 m, ce qui est en cohérence avec les hypothèses GM-TAC. Ceciimplique de travailler sur un modèle tri-couche.

3.4.2. Positions des points d'observation des concentrations Poc

Toutes les distances indiquées dans les figures suivantes (exemple : Poc_250 m) sontprises à partir de la limite située en aval hydraulique de l'ouvrage comportant des RPT(route ou remblai), et dans l’axe de celui-ci.

Les valeurs des concentrations présentées pour les Poc sont données pour les deuxpremières couches du modèle multicouches : la couche supérieure au toit de la nappe(élévation de 120 à 140 m, notée z120_140) et la couche sous-jacente (élévation de100 à 120 m, notée z100_120 m). L'épaisseur de la première couche (élévation de 120à 140 m) est de 20 m.

3.4.3. Résultats

Les résultats sont présentés tableaux 9 et 10 sous forme de courbes de restitutionsConcentration = f (temps) pour les différents points d'observation des concentrations.Ces résultats sont indiqués en mg/l pour une source Co = 100 mg/l, ce qui correspond àun pourcentage de Co.

Les facteurs d'atténuation sont calculés sur la base des concentrations maximalesatteintes (asymptote).


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Marseille QuimperLimite aval hydraulique fin route :C/Co ~ 0,62 %

Poc aval-max (route + 250 m) : C/Co = 0,36 %

Limite aval hydraulique fin route :C/Co = 0,5%

Poc max aval (route + 250 m) : C/Co = 0,3 %

FA (+ 250 m) = 277 FA (+ 250 m) = 333

Tabl. 10 - Scénario B.2 : route au droit d'un aquifère régional - Marseille etQuimper.

Marseille Quimper

Limite aval hydraulique en fin remblai :C/Co ~ 3,8 %

Poc aval-max (remblai + 250 m) : C/Co ~ 1,8 %

Limite aval hydraulique en fin remblai :C/Co ~ 6,5 %Poc aval-max (remblai + 250 m) : C/Co = 3,4 %

FA (+ 250 m) = 55 FA (+ 250 m) = 29

Tabl. 11 - Scénario B.2 : remblai au droit d'un aquifère régional - Marseille etQuimper.


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3.5. APPAUVRISSEMENT DU TERME SOURCE

Il faut aussi noter qu’un appauvrissement du terme source (par lessivage progressif)n'est pas pris en compte dans les facteurs d’atténuation calculés précédemment. Pourvalider cette hypothèse de calcul, des calculs préliminaires sont présentés pour le casdu plomb.

On a considéré un RPT de type mâchefer mis en œuvre sur 25 cm en soubassementd’une route avec revêtement de bitume. Le volume de RPT en place par mètre carrésoumis à l’infiltration verticale est donc de 0,25 m3. On prend une densité du RPT de1 500 kg/m3 et une teneur en plomb mobilisable de 1 g/kg. La masse de plombmobilisable est donc de 0,375 kg par mètre carré offert à la pluie. L’infiltration est de50 l/m2/an. Une simulation chimique avec le code PHREEQC suggère qu’une eau enéquilibre avec la calcite et ayant une pression partielle de CO2 égale à celle del’atmosphère peut avoir une concentration en plomb jusqu’à environ 0,28 mg/l (au-delàon précipite de la cérusite ; PbCO3). Si l’eau qui s’infiltre dans le RPT se charge à cetteconcentration (qui est supposée constante), on obtient le temps minimum pour« lessiver » le stock de plomb mobilisable. Ce temps serait de l’ordre de vingt six milleans (!). L’hypothèse d’une source « infinie » se justifie donc pour cet élément.

Ces résultats suggèrent que pour un RPT de type mâchefer, le « stock » de plombdisponible est tel qu’il ne sera pas éliminé avant l’apparition du plateau deconcentration dans la nappe (qui détermine le facteur d’atténuation).

3.6. SYNTHÈSES DES RÉSULTATS ET CONCLUSIONS

Les différents scénarios simulés montrent certaines particularités importantes :- les facteurs d'atténuation sont nettement plus importants dans le cas de scénarios

routiers (avec revêtement) par rapport à des scénarios de remblais sansrevêtement ;

- les résultats obtenus ne permettent pas la mise en évidence de différencesignificative entre les scénarios utilisant la pluviométrie de Quimper ou de Marseille.Ceci constitue un élément important dans la perspective de généralisation desrésultats à l'ensemble du territoire français métropolitain ;

- il apparaît clairement que le régime d’infiltration transitoire ne génère pas dedifférence significative par rapport au régime d’infiltration moyenne. Lesmodifications des champs de vitesses et les variations dans le flux de polluantsémis peuvent donc être négligées pour conserver une infiltration moyenne ;

- les scénarios « nappe d'accompagnement » ou « aquifère régional » ne sont pasdirectement comparables. En effet, les positions des points d'observation desconcentrations sont différentes (dans l'axe de la route pour le scénario « Plateau »ou latéralement à celle-ci pour le scénario « Vallée »). De plus, les distances entreles points de conformité et l'ouvrage diffèrent dans les deux cas présentés (250 men aval de l'ouvrage avec RPT pour le scénario « Plateau », 30 m latéralement parrapport à l'ouvrage avec RPT pour le scénario « Vallée »).

Compte tenu finalement des incertitudes entourant les simulations effectuées(contextes hydrologiques et hydrogéologiques particuliers), il apparaît important de ne


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pas considérer les valeurs précises des facteurs d'atténuation FA obtenus, mais plutôtles ordres de grandeur. Dans une perspective de généralisation de ces résultats à descontextes divers (utilisation générique), les facteurs d'atténuation estimés peuvent êtresynthétisés tel que présenté sous forme d'intervalles de variations donnant des ordresde grandeur tel que présenté au tableau 12.

Scénario B.1(nappe d'accompagnement)

Scénario B.2(aquifère régional)

Facteursd'atténuation

(valeurs par défaut)*

Application :au-delà des 30 m prislatéralement en directionde la rivière par rapport àl'ouvrage routier réalisé àpartir de RPT

Application :au-delà des 250 m en avalhydraulique régional del'ouvrage routier réalisé àpartir de RPT

Scénario Remblai

(sur 2 km linéaires max.)30 - 40 20 - 50

Scénario Route

(sur 10 km linéaires max.)250 250 - 330

* Ces FA sont applicables sur des valeurs de concentrations sources de substancesdissoutes, émises au toit de la nappe considérée (au contact avec la zone saturée)

Tabl. 12 - Synthèse des facteurs d'atténuation estimés pour l'étape B.

Il est rappelé que les simulations de l'étape A (chapitre 1) suggéraient des facteursd’atténuation (FA) compris entre 30 et 60 à 20 m de l'ouvrage routier avec enrobé(scénario remblai non simulé) et entre compris entre 40 et 100 à 200 m de la route.

Les nouvelles simulations amènent à des facteurs d’atténuation nettement supérieursdans le cas d'un ouvrage routier avec enrobé. Par contre, les FA précédents sont pluscompatibles avec les valeurs obtenues ici pour le remblai. La prise en compte deconditions hydrogéologiques plus réalistes que dans la note précédente amène donc àestimer une plus forte atténuation.


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4. Conclusions des phases A et Bde modélisation

L'étude réalisée comprend la réalisation de modèles d'écoulement de transport dansles eaux souterraines pour différents scénarios routiers mettant en œuvre des RPT.Les résultats de simulations obtenus permettent le calcul de facteurs d'atténuation,calculés comme le ratio entre la concentration source dissoute et la concentration dansles eaux souterraines. Ces facteurs d'atténuation doivent être considérés pour desconcentrations de substances dissoutes émises au droit des ouvrages routiers auniveau du contact avec les eaux souterraines.

L'atténuation pouvant se produire dans la zone non saturée entre la base du remblairoutier et le toit de la nappe n'a pas été considérée. Des facteurs d'atténuationcomplémentaires pourront être envisagés au cas par cas en fonction à la fois de laprofondeur de l'aquifère par rapport à la base des ouvrages, des polluants concernéset des phénomènes physico-chimiques susceptibles d'intervenir dans la zone nonsaturée (adsorption, précipitation des polluants sous forme de phases minérales, etc.).Seuls les modèles couplés transport/géochimie réalistes permettent à terme unesimulation de ces facteurs d’atténuation complémentaires.

Il faut aussi noter qu’un appauvrissement du terme source (par lessivage progressif)n'est pas pris en compte dans les facteurs d’atténuation. Des calculs préliminaireseffectués pour le cas du plomb suggèrent que pour un RPT de type mâchefer, le« stock » de plomb disponible est tel qu’il ne sera pas éliminé avant l’apparition duplateau de concentration dans la nappe (qui détermine le facteur d’atténuation).

Il a été également suggéré au cours d'une réunion avec POLDEN de simuler le casd’un « nœud » routier (bretelles d’accès, périphérique, etc.). Ce cas peut se rapprocherd’une source de type « ponctuelle » de forme rectangulaire ou circulaire dont lesdimensions restent à définir (sur la base des informations disponibles auprès duCETE).

Enfin, le scénario a priori plus pénalisant qui n’a pas été pris en compte jusqu’à présentest celui simulant le transfert vers une eau de surface (ruisseau, rivière) parruissellement direct (cas de remblais RPT placés sur un sol peu perméable ou déjàsaturé).


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ANNEXE

Interprétation de la sensibilité et des limitesdes scénarios génériques


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1. Paramètres de modélisation

Les travaux de modélisation présentés visent l'obtention de « facteurs d’atténuation ».Les modélisations effectuées sont basées sur différents scénarios génériques dont lesprincipaux facteurs sont les suivants :- la longueur, largeur et orientation des tronçons routiers ;- la conductivité hydraulique, puissance et gradient hydraulique de l'aquifère ;- la recharge de l'aquifère en amont hydraulique et décharge en aval hydraulique ;- la recharge de l'aquifère par infiltration des pluies efficaces au travers de la structure

routière et ailleurs sur le domaine ;- la mise en solution des composés par percolation des eaux de pluie à travers la

sous-couche routière et transfert de ces composés jusqu'à la nappe souterraine ;- le transfert par convection et dispersion des composés dans l'aquifère ;- les positions du Poc20m et du Poc200m en aval de la route.

La définition d'un scénario nécessite donc le choix de valeurs pour l'ensemble desparamètres présentés dans le tableau ci-dessous (tabl. 1).

�X longueur du domaine et résolution selon x [L]�Y largeur du domaine et résolution selon y [L]�Z extension verticale du domaine et résolution selon z [L]L longueur du tronçon routier [L]l largeur du tronçon routier [L]� orientation du tronçon routier angleCL-am flux hydraulique en limite amont de l'aquifère (condition limite amont) [L] ou [L3/T]CL-av flux hydraulique en limite aval hydraulique (condition limite aval) [L] ou [L3/T]K conductivité hydraulique de l'aquifère [L/T]I infiltration de la pluie efficace sur le domaine (hors tronçons routiers) [L/T]Ir infiltration de la pluie efficace après percolation au travers de la

structure routière[L/T]

n porosité efficace de l'aquifère [L3/L3]�l dispersivité longitudinale dans l'aquifère (homogène) [L]�th dispersivité transversale horizontale dans l'aquifère (homogène) [L]�tv dispersivité transversale verticale dans l'aquifère (homogène) [L]i gradient hydraulique (perte de charge par mètre linéaire) [L/L]Variables dépendantes des précédentes :e épaisseur saturée de l'aquifère aux points d'observation Poc [L]

v vitesse de l'eau des pores (calculée comme Ki/n où i est le gradienthydraulique) aux points d'observation Poc [L/T]

Tabl. 1 - Paramètres de modélisation.


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Au terme des différentes étapes de simulation, le BRGM s'est interrogé surl'opportunité de considérer de nouveaux scénarios considérant des tronçons de routeplus longs (5 ou 10 km au lieu de 1 km précédemment) et ce de manière à préciser latendance d'évolution des facteurs d’atténuation avec une extension des tronçonsroutiers.

En étudiant ces nouveaux scénarios, plusieurs problèmes apparaissent, mettant enévidence à la fois la sensibilité des simulations à différents paramètres du modèle etles limites de ce type de type d'études basées sur des scénarios génériques. Cesproblèmes font l'objet des sections suivantes.


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2. Limites de l'étude sur la based'un scénario générique

L'une des principales contraintes des scénarios initialement envisagés est deconsidérer une nappe avec des caractéristiques particulières imposées en limite avalhydraulique de la source, i.e. du tronçon routier. Ces caractéristiques concernent lavitesse de l'eau des pores (proche de Ki/n = 15 m/an) et l'épaisseur saturée del'aquifère (environ 5 m).

Un tel schéma hydrogéologique simplificateur, aquifère d'extension verticale limitée à5 m et caractérisé par une vitesse de l'eau des pores de l'ordre de 15 m/an, n'estcependant applicable que pour des zones d'étendue limitée. L'extension du domaine àéchelle plus vaste, locale voire régionale, pose en effet différents problèmes.

Pour le montrer, il faut dans un premier temps rappeler que le code de calcul utilisé(ModFLOW) repose avant tout sur un équilibre des flux hydriques, ce qui est le cas detous les codes numériques par éléments ou différences finies. Cet équilibre des flux estillustré ci-dessous (fig. 1).

��

��

Fluxentrant Flux

sortant

Recharge pluviométrique (infiltration)

� �� aval limiteen sortantsflux on)infiltrati amont limiteen entrant (flux entrantsflux

Fig 1 - Schéma de fonctionnement du système.

La condition de flux définie par v = 15 m/an et e = 5 m en limite aval hydraulique dutronçon de routier est en fait très restrictive : celle-ci implique en effet que le débit del'aquifère par unité de longueur perpendiculairement à l'écoulement doit être de :Q = v.n.e = Ki.e = 22,5 m3/an/ml (par mètre linéaire selon l'axe y perpendiculaire àl'écoulement).

Or, un tel débit correspond à l'accumulation de 100 mm/an d'infiltration sur unedistance de 225 m de route seulement. En d'autres termes, l'étendue du domaine enamont de Poc20m ne peut pas être supérieure à 245 m.


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Pour le scénario A.1 traité précédemment, les paramètres ont été ajustés pour aboutirà v = 17 m/an et e = 20 m à Poc20m (soit Q = 102 m3/an/ml), ce qui correspond àl'accumulation d'une infiltration de 100 mm/an sur une longueur de 1 020 m de routeseulement.

Pour éviter par ailleurs la présence de gradients trop importants en limite aval dumodèle, le mur de l'aquifère a été considéré comme incliné.

Dès lors, on comprend que la prise en compte d'un scénario défini par 5 ou 10 km deroute implique de satisfaire un débit de nappe au moins égal à 500 ou 1 000 m3/an/mlau bout de la route. Le maintien d'une vitesse à v = 20 m/an à Poc20m nécessite alorsde considérer une épaisseur d'aquifère considérable (85 ou 170 m), voire plus si l'onsouhaite prendre en compte un flux amont significatif. On peut dès lors s'interroger surla représentativité d'un tel scénario générique.

Il faut par ailleurs noter que la modélisation du transport par éléments finis nécessited'étendre le domaine de calcul loin en aval des points d'observation (pour limiter leseffets de bords) ; l'hypothèse faite d'un milieu homogène sur des distances deplusieurs dizaines de kilomètres rend de fait le scénario peu réaliste.


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3. Sensibilité des scénarios

Lors de la 1re étape de modélisation, il est apparu que le scénario majorant l'impact surla qualité des eaux souterraines (i.e. avec le facteur d’atténuation le plus faible) estcelui où la route est parallèle à l'axe d'écoulement. Dans ce scénario en effet, larecharge de l'aquifère en amont du tronçon routier se fait à une concentration nulle. Enallant vers l'aval hydraulique, le cumul des infiltrations des eaux de percolation àtravers la sous-couche routière engendre une augmentation progressive de la massede composés dissous dans les eaux souterraines.

Il est cependant important de cerner quels sont les paramètres principaux quiinfluencent in fine les concentrations maximales qui s'établissent dans les eauxsouterraines. Pour cela, différentes configurations types sont détaillées par la suite.

Il est nécessaire de préciser que les scénarios exposés et les graphiques présentésévoquent des concentrations pour lesquelles un régime permanent a été atteint(asymptote pour un temps suffisamment grand).

3.1. CONFIGURATION 2D

3.1.1. Configuration 2D avec flux entrant dans l'aquifère en amont de la route

Cette configuration se base sur une géométrie en section 2D (axe d'écoulement x,épaisseur z) avec un flux entrant en limite amont de la route (fig. 2).

x

z

� �

��

Fig. 2 - Configuration 2D - limite amont à flux non nul

À cause de l'augmentation progressive de la masse de composés dissous dans leseaux souterraines, il y a une croissance progressive des concentrations dans l'aquifèrevers l'aval.

La concentration Co des eaux de percolation à travers la sous-couche routière ne peutêtre approchée en aval hydraulique dans l'aquifère que pour des longueurs de tronçonroutier suffisantes. La valeur Co est la seule asymptote possible du profil desconcentrations.

Au-delà de la limite marquant la fin du tronçon routier, l'infiltration des eaux de pluie sefait à une concentration nulle ; la masse de composés dissous dans les eaux reste


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alors constante. Comme le débit de l'aquifère augmente (du fait de la rechargepluviométrique), les concentrations diminuent.

Con

cent

ratio

n

Distance

0

Co

Fig. 3 - Profils des concentrations

Il faut préciser que l'épaisseur de l'aquifère joue aussi un rôle significatif. Le casprésenté avec un aquifère « mono-couche » fournit en effet une concentration uniformesur l'épaisseur de l'aquifère. Au contraire, si l'on traite d'un aquifère « multicouche » etque l'on considère une dispersion verticale, la concentration sera maximale au toit dela nappe et sera décroissante avec la profondeur. Ces considérations, valables pourl'ensemble des situations présentées dans le reste du document, ne sont pasrappelées par la suite.

3.1.2. Configuration 2D sans flux entrant dans l'aquifère en amont de laroute

Cette configuration se base sur une géométrie en section 2D (axe d'écoulement x,épaisseur z), mais sans flux entrant dans l'aquifère en amont de la route (limite amontdu domaine à flux nul).

x

z

�

��

Fig. 4 - Configuration 2D - limite amont à flux nul.

Dans ce cas, il n'y a pas d'augmentation progressive des concentrations avec ladistance vers l'aval hydraulique : en effet, la concentration dans l'aquifère au droit del'ensemble du tronçon routier s'établit à la concentration Co des eaux de percolation.

Comme précédemment cependant, la concentration dans l'aquifère diminue au-delà dela limite aval hydraulique du tronçon routier pour les mêmes raisons que cellesévoquées précédemment (par simple effet de dilution).


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Con

cent

ratio

n

Distance

0

Co

Fig. 5 - Profils des concentrations.

3.2. CONFIGURATION 3D

La configuration basée sur une géométrie 3D (axe d'écoulement x, axe latéral y,épaisseur z) est plus complexe qu'en 2D. La concentration s'établissant dans l'aquifèredépend alors de multiples paramètres supplémentaires, tels que la dispersion latérale,la largeur de la route et le rapport entre les précipitations au droit et en dehors dutronçon routier.

Considérant dans un premier temps une recharge pluviométrique uniforme sur tout ledomaine (au droit du tronçon routier et en dehors de celui-ci), les effets de dispersionlatérale (liés à la dispersivité transversale horizontale) sont importants, et ce même siles lignes d'écoulement sont parallèles. Les situations présentées sont cellescaractéristiques de l'axe central du tronçon routier ; les profils latéraux sont similairesmais de plus faible amplitude.

3.2.1. Configuration 3D avec flux entrant dans l'aquifère en amont de laroute

x

y

z

� �

��

Fig. 6 - Configuration 3D - limite amont à flux non nul.

Dans le cas où le flux entrant dans l'aquifère en amont hydraulique de la route est nonnul, la situation est en partie similaire à celle rencontrée avec une géométrie en 2D.


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Il y a une augmentation des concentrations vers l'aval hydraulique associée à uneaugmentation de la masse de composés dissous issus des infiltrations à travers lasous-couche routière. Cette augmentation progressive, qui atteint commeprécédemment un maximum en limite aval du tronçon routier, est cependant de plusfaible amplitude que dans le cas 2D. En effet, la valeur de ce maximum est certesfonction de la recharge de l'aquifère en amont de la route et du cumul des débits depercolation à travers le tronçon routier, mais aussi de la largeur de la route et de ladispersion latérale.

Con

cent

ratio

n

Distance

0

Co

Fig. 7 - Profil des concentrations.

3.2.2. Configuration 3D sans flux entrant dans l'aquifère en amont de laroute

x

y�

��

Fig. 8 - Configuration 3D - limite amont à flux nul.

En cas d'absence de flux entrant dans l'aquifère en amont hydraulique de la route, lephénomène observé est alors celui illustré ci-après : la concentration maximale atteinteau droit du tronçon routier s'établit en limite amont hydraulique du tronçon routier et estégale à Co. La concentration décroît progressivement vers l'aval du seul fait de ladispersion latérale : en effet, la masse des composés dissous, initialement seulementprésente au droit du tronçon routier se répartie progressivement sur toute la largeur del'aquifère ; les concentrations diminuent donc localement.

Une rupture de pente apparaît ensuite en limite aval hydraulique du tronçon routier : labaisse des concentrations résulte à la fois de la dispersion latérale et de la rechargepluviométrique s'effectuant à une concentration nulle.


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Con

cent

ratio

n

Distance

0

Co

Fig. 9 - Profil des concentrations.

La première portion du profil des concentrations est une fonction certes de ladispersion, mais aussi de la largeur de la route. En effet, une route plus largeprovoquerait, dans l'axe central de la route, une baisse moins importante desconcentrations sur la première portion de courbe, tel qu'indiqué ci-dessous. Undomaine routier encore plus large reviendrait ponctuellement dans l'axe central à unsystème 2D sans recharge de l'aquifère en amont hydraulique de la route tel queprésenté auparavant.

Con

cent

ratio

n

Distance

0

Co

Fig. 10 - Profils des concentrations - élargissement de la route.

3.3. CONDITION DE RECHARGE PLUVIOMÉTRIQUE VARIABLE

Pour les cas précédemment illustrés, il a été fait l'hypothèse d'une recharge uniformesur tout le domaine. Cependant, l'infiltration au travers de la structure routière estsupposée moindre que celle sur le reste du domaine. Le choix de tels paramètres n'estpas sans effets sur les lignes d'écoulement établies numériquement : en effet,l'infiltration moins forte au droit de la route provoque une convergence des lignesd'écoulement en direction de la route.

Ceci provoque deux effets antagonistes : une dilution supplémentaire au droit de laroute (les apports ne se font plus uniquement par l'amont hydraulique mais aussilatéralement) ainsi qu'une réduction des effets de dispersion (convergence des lignesd'écoulement vers l'axe central de la route). En fonction donc des influencesrespectives de la convection (apports hydriques latéraux) et de la dispersion (flux


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divergents dépendant de la dispersivité), le résultat peut être semblable aux figuresprécédentes, avec des niveaux de concentrations et des profils d'évolutions desconcentrations variables.

Ces phénomènes, difficilement quantifiables a priori ne peuvent être étudiés qu'au caspar cas, et doivent faire l'objet d'une étude de sensibilité approfondie pour être ajustésde façon réaliste.

3.4. CONCENTRATIONS MAXIMALES DANS LES EAUX SOUTERRAINES

Les exemples donnés précédemment montrent que différentes valeurs deconcentrations maximales peuvent être rencontrées dans les eaux souterraines à deuxendroits différents :- en cas d'absence de recharge de l'aquifère en amont hydraulique du tronçon routier,

le maximum Co est atteint en limite amont hydraulique du tronçon routier ;- en cas de recharge de l'aquifère en amont hydraulique du tronçon routier, le

maximum, nécessairement inférieur à Co, est atteint, en limite aval hydraulique dutronçon routier ;

Pour une même valeur de vitesse de l'eau des pores et une même épaisseur del'aquifère, la concentration à Poc20m est systématiquement fonction de deux facteursantagonistes :- la valeur du flux en amont hydraulique du tronçon routier et la longueur du tronçon ;- la dispersion latérale et la largeur de la route ;- les valeurs respectives des infiltrations au droit et en dehors du tronçon routier

3.5. ATTEINTE DES RÉGIMES PERMANENTS DE TRANSPORT

Dernier élément d'importance : tous les contextes évoqués précédemment se basentsur l'atteinte d'un régime permanent dans le temps. Ceci suppose tout d'abord qu'unequantité suffisante de composés puisse être mise en solution afin que la concentrationen un point du domaine atteigne un maximum (asymptote) pour un délai suffisammentimportant. Ceci suppose aussi que la durée de vie du tronçon routier considéré soitsuffisante pour que ces régimes permanents soient atteints.

Certaines simulations effectuées ont montré que le régime permanent pouvait n'êtreatteint qu'au terme de plusieurs centaines d'années. Ceci paraît relativementincompatible avec la durée de vie d'une route de quelques décennies.

Avant cependant d'envisager de ne travailler que sur des scénarios sur quelquesdécennies, il est essentiel de s'interroger sur le devenir des RPT une fois la structureroutière démantelée. Leur réutilisation sur place pour un nouveau tronçon de routepeut dans certains cas permettre de considérer des périodes de simulation pluslongues. Dans nombre de cas cependant, il semble opportun de pouvoir préciser leurdevenir (autre réutilisation, stockage, etc.), le potentiel de relargage restant plus oumoins important selon l'importance de la lixiviation déjà produite.


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modélisation des impacts liés à l'utilisation de rpt en technique

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