Je tiens donc à remercier particulièrement chaleureusement tous les étudiants que j'ai encadrés dans leur thèse et dont certains m'ont accompagné lors de la rédaction même de ce mémoire, puisqu'ils sont actuellement encore au LEES : je pense avoir pu encadrer les étudiants. notamment : Yiju (qui a soutenu en début d'année), Saju et Natalie, dont les soutenances de thèse approchent à cette date. Ce travail est également le fruit de la collaboration avec les chercheurs du LEESU et de toutes les discussions scientifiques que nous avons pu avoir ensemble.
1 Introduction
2 Les projets phares dans lesquels je me suis impliquée 2.1 Le projet MEDDTL Ville numérique (2009-2014)
- Le projet ANR Trafipollu (2013-2016)
- Le programme OPUR (phase IV : 2013-2017)
- Le Labex « Futurs Urbains »
- Le programme Piren Seine
- Le programme Tournesol (programme dans le cadre des partenariats Hubert-Curien) – 2016-2017
- Tableau de synthèse de l’implication dans les projets
Ces flux dépendent fortement de la morphologie urbaine, de l'occupation du sol et de l'activité urbaine (par exemple trafic, chauffage central). Co-direction de la thèse de Natalie Chong (Thèse sous la direction de Régis Moilleron.
3 Polluants en milieu aquatique et en milieu urbain
La réglementation européenne a abordé la question de la restauration ou du maintien de la qualité des eaux de surface et souterraines à travers l'adoption de la Directive Cadre sur l'Eau (EC/2000/60), qui regroupe sous un même titre plusieurs directives précédentes, toutes consacrées au domaine de l'eau. En 2000, différents volets ont été regroupés sous le nom de Directive Cadre sur l'Eau, qui englobe chacun des 27 Etats membres.
4 Typologie des modèles hydrologiques de qualité des eaux
- Les modèles détaillés à base physique
- Les modèles à base conceptuelle
- Les modèles stochastiques
- Les modèles statistiques
Étant donné que les effets sont fortement liés de manière non linéaire à la complexité et à l'hétérogénéité du terrain urbain, une valeur unique à l'échelle du sous-bassin ne correspond pas à la moyenne des valeurs à plus petite échelle dans chaque sous-bassin. conduisant à une perte de signification des variables et des paramètres à l’échelle du sous-bassin. La modélisation statistique permet ainsi de reproduire le comportement d'un système donné à un instant donné dans ses conditions de fonctionnement.
5 Positionnement de mes activités de recherche par rapport aux travaux antérieurs et aux activités du LEESU
Travaux antérieurs au LEESU
Même s’il a été démontré que ces modèles fonctionnent relativement bien pour un nombre limité d’événements pluvieux (Crobeddu et Bennis, 2011 ; Wang et al., 2011), ils n’ont généralement pas été vérifiés par rapport à la qualité continue de la pluie. (Métadier et Bertrand-Krajewski, 2012) et plusieurs résultats récents indiquent que leur capacité à simuler la variation temporelle des concentrations de polluants dans les eaux de ruissellement a pu être surestimée (C. La simulation des variations temporelles des concentrations de polluants dans les eaux de ruissellement urbaines) de surfaces telles que que les rues (ou les bassins versants plus importants) lors d'événements de précipitations (et d'un événement à l'autre) intéressent beaucoup les chercheurs et les praticiens pour diverses applications et pour mettre en œuvre une véritable stratégie de gestion de la qualité des eaux pluviales.
Travaux portant sur les transferts de contaminants en milieu naturel
En effet, de nombreuses références soulignent les dysfonctionnements des modèles traditionnels de qualité de l’eau.
6 Les objectifs initiaux de ma recherche
8 Les travaux expérimentaux réalisés 8.1 Les développements métrologiques
Les objectifs que nous avons poursuivis dans le cadre du projet Trafipollu étaient de vérifier la faisabilité de mettre en œuvre une mesure continue des HAP dans le ruissellement urbain. Nous avons pu observer une relation multilinéaire entre la concentration observée en HAP dissous et les différentes composantes de la décomposition trilinéaire.
9 Les travaux de modélisation réalisés 9.1 Modélisation du milieu naturel
Deux campagnes de prélèvements ont été réalisées en juillet et septembre 2011 sur la Seine, le long d'un transect de 28 km en aval de la Ville de Paris. Le timing du prélèvement des échantillons repose sur la connaissance de la vitesse d'écoulement de la Seine pour suivre un même volume d'eau.
K 3NPnEO
Modélisation en milieu urbain à l’échelle de surfaces élémentaires
L'utilisation croissante des véhicules est en effet à l'origine de la pollution des eaux de ruissellement. Dans le cadre de la thèse de Saja El Ali, nous avons pu à nouveau tester la pertinence de modèles conceptuels à l'échelle locale, dans le bassin.
Différentes stratégies de modélisation intégrée à l’échelle du quartier
Résultats obtenus lors de l'étude du bassin versant du Grigny (SIVOA) : Cette étude de cas porte sur l'impact des émissions de pollution routière sur la qualité de l'eau dans une zone située en région parisienne (bassin versant du Grigny, 91). Le but d'une telle simulation à long terme est de déterminer les effets du trafic sur les niveaux de polluants à l'exutoire du bassin versant. Ce phénomène peut s'expliquer par des effets de « first flush » à l'échelle des bassins versants urbains.
10 La période du questionnement
- De la nécessité de travailler sur un système mieux défini
- Des modèles hydrologiques de qualité des eaux : pour quoi faire ? Quels besoins de la société civile ?
- Le « partenariat » et la confiance à instaurer pour rendre utiles de nouveaux modèles
- Les systèmes d’indicateurs de performance dans les éco- cités en chine
La qualité de l'eau est simplement dérivée des résultats d'une modélisation quantitative par une simple « règle de trois ». Nous observons des acteurs largement engagés dans la modélisation de la quantité et non de la qualité. 11 Perspectives dans le domaine de recherche 11.1 Innovation en hydrologie urbaine.
11 Les perspectives dans le domaine de la recherche 11.1 L’innovation dans le domaine de l’hydrologie urbaine
Quels modèles pour demain ?
Cependant, je ne pense pas du tout qu’il faille ignorer le développement de la modélisation hydrologique de la qualité des eaux urbaines. Dans certains cas, une augmentation des précipitations pourrait diluer les concentrations de certains polluants, dans d'autres cas, le niveau de concentration pourrait rester constant, car les contributions du ruissellement aux cours d'eau pourraient également être plus importantes en cas d'augmentation du volume des précipitations. Dans un premier temps, nous pourrions essayer de tirer les leçons de la modélisation physique qui a été réalisée pour concevoir de nouveaux modèles conceptuels.
Modèles de qualité de l’eau et biodiversité en zone urbaine
Outre la question environnementale, de plus en plus de recherches sont consacrées à la question de l'influence des micro-organismes sur la santé humaine, et notamment des organismes que nous protégeons et qui constituent le « microbiome » humain (Blaser, 2014). Ainsi, des découvertes récentes dans le domaine de la biologie moléculaire montrent que l’état de santé d’un individu dépend non seulement de l’état de son organisme, mais aussi de la composition de son microbiome, constitué de tous les organismes unicellulaires. L'objectif poursuivi est d'analyser comment ce microbiome est affecté par la composition de l'environnement urbain considéré et d'analyser si cela affecte la santé humaine (sur la base d'études épidémiologiques).
12 Les « nouveaux » projets (partie confidentielle)
- Ec’eau dense
- PhyteauLife
- Promouvoir la réutilisation de l'eau, la récupération d'énergie et de recyclage des matériaux dans le bâtiment ou d'un quartier
- Encourager de nouveaux modèles de gouvernance et d'affaires pour les solutions décentralisées et l'économie circulaire
- Créer des zones humides artificielles productives dans l’espace de toit sous- utilisé
Dans la solution PHYTEAULIFE, la récupération de la chaleur résiduelle des eaux grises et la production d'énergie solaire soutiendront ces objectifs. Remplacer 45% de la consommation d'eau du bâtiment par la réutilisation des eaux traitées, réduire les rejets d'eaux grises à 0% et les rejets vers le réseau d'eaux noires à 35%. Le démonstrateur sera également à énergie positive, grâce à la récupération de la chaleur résiduelle des eaux grises à l'aide d'un échangeur de chaleur des eaux grises, en amont du système de phytoépuration.
13 Conclusion et bilan personnel
La recherche me semble jouer ce rôle de catalyseur de l'innovation, dans des domaines comme l'eau, qui ne sont généralement pas considérés (à tort) comme des domaines où l'on peut impulser davantage d'innovation dans les zones urbaines. Enfin, j'envisage parfois de quitter la recherche pour me consacrer à l'action dans la recherche, l'innovation ou l'environnement. En effet, nous sommes parfois dans une relative urgence d'établir des solutions concrètes et il me semble que l'expertise acquise au cours de ces années au LEESU peut contribuer à une mise en œuvre éclairée et efficace des politiques publiques dans le domaine de l'eau et/ou de la santé et de la santé et l'environnement.
14 CV détaillé
Septembre 2004/Décembre 2007 : Doctorat en sciences de l'environnement – mention spéciale du prix de thèse ENPC 2009.
15 Liste des publications et participation à des conférences
Cladière, Mathieu, Johnny Gasperi, Catherine Lorgeoux, Céline Bonhomme, Vincent Rocher, Michel Troupel en Bruno Tassin. Cladière, Mathieu, Céline Bonhomme, Lauriane Vilmin, Johnny Gasperi, Nicolas Flipo, Florence Habets, Michel Poulin en Bruno Tassin. Cladière, Mathieu, Johnny Gasperi, Catherine Lorgeoux, Céline Bonhomme, Cécile Mirande-Bret, Vincent Rocher en Bruno Tassin.
16 Encadrement de Thèses, stages et post-doctorats
17 Implication dans l’enseignement
De par leurs connaissances approfondies des mathématiques et de la physique, la contribution des ingénieurs sera déterminante dans l’élaboration du passage de l’innovation à la phase industrielle. Il est donc impératif que leur formation leur apporte un socle de connaissances de base en biologie pour comprendre les enjeux liés aux biotechnologies et, pour certains d'entre eux, orienter ensuite leur activité professionnelle vers ce secteur. L'objectif de l'enseignement proposé est de fournir aux étudiants, grâce au socle de connaissances en biologie, les bases nécessaires pour comprendre les enjeux actuels des biotechnologies et ce qui constitue les métiers d'ingénieur dans ce domaine.
18 Références bibliographiques
Urban and suburban stormwater runoff as a source of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) to the Massachusetts estuarine and coastal environment. Assessment of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) runoff from highways to South Carolina estuarine wetlands. Source diagnostics of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban road runoff, dust, rain and canopy precipitation.
19 Morceaux choisis
Article portant sur la modélisation intégrée des polluants liés au trafic routier (Fallahshorshani et al., 2013, ESPR)
Article portant sur la structure des modèles conceptuels en hydrologie (Petrucci et Bonhomme, 2014, JoH)
Road traffic impact on water quality in an urban
Abstract
Schematic representation of the modeling chain (components are represented by ellipses) with expected input and output data (represented by squares). These ratios were used to calculate steady-state metal concentrations at the impoundment effluent. Half of the rainfall (April 2–19) was used for model calibration, and half (April 20–May 3) was used for model validation.
Modelling the fate of nonylphenolic compounds in
Introduction
Over the past 20 years, the scientific community has placed particular emphasis on endocrine disrupting compounds 2. EDCs due to their toxicity to aquatic wildlife (Petrovic et al., 2004). To date, only one study has focused on the determination of in-situ biodegradation rate constants for NPnEO and 3. Finally, a forecast of nonylphenol compounds in the Seine River is attempted on 21.18.
Materials and methods
- Study site
- Sampling campaigns
- Modelling tool: the ProSe model
- Sampling strategy for determining small scale spatial and temporal
In addition, Cladiere et al. particle concentrations of nonylphenolic compounds constitute less than 5% of the total concentration. Therefore, the sorption on particles of NP1EO and NP1EC has been considered negligible. 2005) the water-air exchange of the nonylphenol compounds (except for 4-NP) has been 12. To assess the spatial variability, sampling is carried out simultaneously on the left bank, in the 15
Results
- Small scale variabilities
- Biodegradation rate constants
Small-scale variations (sum of 2. spatial and temporal) concentrations of 4-NP, NP1EC and NP1EO in the Seine River reach 14%, 3. Concentrations of 4-NP, NP1EC and NP1EO in the Seine and Oise Rivers and Seine Outfalls 10. Standard (300 ng /L) is observed along a 28 km transect of the Seine even downstream of the Seine Aval 17.
Discussion
- Influence of biogeochemical conditions of the Seine River
- Sensitivity analysis
The sensitivity index weighs the influences of input parameters such as biodegradation rate constants or precursor 20. In addition, the higher the absolute value of SI, the higher the influence of the input 23. River Seine to the rate constants of biodegradation (SIK1, SIK1', SIK2 and SIK3) and precursor inputs (SINP1EO, 25 . 12 SINP1EC) are shown in Fig.
Conclusions
13 1 d-1 and NP1EC precursor inputs higher than 344 ng/l/d, rate constants and precursor inputs estimated for 1. ProSe model sensitivity analysis highlights that aerobic biodegradation processes are important 9. inputs to the ProSe model and strengthens the hypothesis of a large the influence of biogeochemical conditions 10. To confirm the values of the modeling parameters, the biodegradation rate constants evaluated during the two sampling campaigns will be used 14. for the daily simulation of 4-NP, NP1EC and NP1EO concentrations for the year 2010 15. and in comparison with the monthly sampling campaigns.
Acknowledgments
However, this sensitivity analysis also highlights that biodegradation processes are not a key 11. input for 4-NP fate along the 28 km transect, and points to the need to extend the transect to confirm this last conclusion at the 12. or to contradict. sink scale. Finally, the impact of global changes (global warming, population growth, optimization of WWTP) on daily 19.
18 Table 2 Concentrations (ng/L) of left bank, middle and right bank of the Seine River and small-scale variability 1. NPnEC is introduced in the ProSe model as precursor input of NP1EO and NP1EC along the Seine River. 5 Modeled (optimized rate constants) and actual profiles of 4-NP, NP1EC and NP1EO concentrations in the 10.
The dilemma of spatial representation for urban hydrology semi-distributed modelling: trade-offs among complexity,
- Case study and available data
- Model and scenarios
- Model calibration and scenario comparison
- Water quantity modeling: the trade-off between geographical and hydrological data
- Water quality modelling: the impact of introducing spatial variability
Using these scenarios on previously developed quantitative models, we analyze the dependence of water quality simulations on water quantity models and compare the performance of different scenarios. S4: Same as S3, but surface flow path length for each HU is evaluated using GIS data. Q1: Catchment accumulation and leaching are uniformly modeled at the catchment level with a single set of parameters.
