La densification des territoires urbanisés favorise la croissance verticale de l’espace urbain, notamment par le biais du potentiel que le sous-sol offre au développement des villes. Lors de l’aménagement de cet espace souterrain, la ressource en eau peut être impactée, sur le plan quantitatif et qualitatif. Dans ce contexte, je réalise des expertises qui consistent à quantifier les impacts hydrogéologiques de ces constructions. Je participe également à des développements méthodologiques utiles à la maîtrise de ces impacts et des risques associés.

Perturbation locale des écoulements d’eau souterraine causée par un parc de stationnement souterrain équipé d’un radier drainant et de puits de rejets (Modifié d’après Attard et al. 2016, Hydrogeology Journal)

Quantifier les impacts cumulés des constructions souterraines à l’échelle d’une ville

Les constructions souterraines peuvent perturber les nappes d’eau souterraine de diverses façons : les revêtements imperméables favorisent les obstacles à l’écoulement naturel, les matériaux de constructions peuvent dégrader la qualité de l’eau, et la chaleur émise par l’usage de ces constructions souterraines contribue au réchauffement de l’eau.

Entre 2013 et 2017, j’ai réalisé une thèse de doctorat (ENTPE – Cerema) qui m’a permis d’étudier les impacts cumulés des aménagements sur l’eau souterraine à l’échelle d’une ville : Lyon. Ces travaux de thèse ont débuté par un état de l’art international relatif aux impacts des constructions souterraines sur les écoulements de nappe. Ce travail a donné lieu à la publication d’une revue de la littérature scientifique dans Hydrogeology Journal. Cet article a été primé par les éditeurs de la revue et fait partie des cinq articles “Editor’s Choice” de l’année 2016.

Attard, G., Winiarski, T., Rossier, Y., Eisenlohr, L. (2016). Review: Impact of underground structures on the flow of urban groundwater. Hydrogeology Journal, 24: 5-19

Le coeur de mes travaux de thèse a porté sur la modélisation numérique déterministe des impacts cumulés des constructions souterraines à l’échelle de la ville de Lyon. Ce travail a permis de reconstituer les écoulements de la nappe lyonnaise dans leur état actuel, en s’appuyant sur les mesures piézométriques réalisées par la Métropole de Lyon, et de simuler un état fictif où les lignes de métros, les parcs de stationnement souterrains et autres ouvrages sont retirées du modèle.

Illustration du maillage utilisé pour la modélisation autour d’une ligne de métro (gauche) ; Impact thermique cumulé autour de constructions souterraines représentées en noir (milieu) ; Mise en communication entre deux masses d’eau superposées causée par des constructions souterraines (droite).

Les résultats de ces travaux de recherche m’ont permis de formuler des recommandations, traduites sous forme de cartographies et de critères, afin de prévenir les risques et nuisances inhérents à la construction de nouveaux ouvrages : risque d’inondation par remontée de nappe, risque d’altération qualitative de la ressource, menace et opportunité vis-à-vis du potentiel géothermique d’un aquifère urbain. Une publication porte justement sur ces recommandations, et se penche particulièrement sur le sujet des inondations par remontées de nappe en milieu urbain :

Attard, G., Rossier, Y., Winiarski, T., Eisenlohr, L. (2017). Urban underground development confronted by the challenges of groundwater resources: guidelines dedicated to the construction of underground structures in urban aquifers. Land Use Policy, doi: 10.1016/j.landusepol.2017.03.15.

Elaboration d’un fascicule consacré aux impacts des aménagements sur la ressource en eau souterraine

Fiche 1 : “Revue introductive des impacts des aménagements sur les écoulements la qualité et la température de l’eau souterraine urbaine”. Un tour d’horizon des différents impacts des aménagements sur l’eau souterraine vis-à-vis des écoulements, de la qualité et de la température.

Fiche 2 :  “Impact thermique de la géothermie sur eau de nappe”. Afin de garantir la pérennité du potentiel géothermique des aquifères urbains, les zones d’influence thermique des systèmes géothermiques doivent être quantifiés. Cette fiche porte sur les impacts thermiques des pompes à chaleur sur eau de nappe.

Fiche 3 : “Impacts des ouvrages souterrains sur les mélanges entre masses d’eau superposées”.  La troisième fiche présente les éléments à prendre en compte pour anticiper la migration verticale d’une contamination lors de la construction d’un ouvrage souterrain ayant un comportement drainant ou imperméable.

Fiche 4 : Méthodes analytiques et numériques pour quantifier l’impact des installations géothermiques basse énergie sur la température de l’eau souterraine. Cette fiche présente le contexte et les enjeux liés à l’exploitation du potentiel géothermique des aquifères urbains ainsi que les impacts des dispositifs géothermiques basse énergie verticaux à échangeurs fermés ou ouverts, sur la température de l’eau souterraine.

Ces fiches sont en téléchargement gratuit sur le centre de ressources du Cerema.

Animation d’une session d’hydrogéologie urbaine à l’EGU

Depuis 2019, je participe à l’organisation et à l’animation d’une session scientifique et technique d’hydrogéologie urbaine au congrès international de l’EGU (European Geoscience Union). Ce rendez-vous annuel est l’occasion d’échanger avec des experts du monde entier sur les dernières avancées scientifiques et techniques dans le domaine de l’hydrogéologie urbaine.