Méthode d'évaluation des performances des systèmes d'infiltration des eaux de ruissellement en milieu urbain PDF Download
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Author: Priscilla Moura
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Languages : fr
Pages : 363
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Book Description
Les systèmes d’infiltration sont utilisés pour la gestion des eaux pluviales en milieu urbain. Réduisant les débits de pointe et les volumes de ruissellement, ils permettent la diminution de la fréquence des inondations, contribuent à la recharge des nappes phréatiques et présentent des qualités environnementales importantes. Ils présentent différentes formes et possibilités d’usages, toutefois leurs performances doivent être évaluées et intègrent de multiples aspects. Par consequent une approche multicritère pour quantifier les performances de ces systèmes, en phase de conception et en phase de suivi, est proposée. Elle intègre de multiples facettes (techniques, environnementales, sanitaires, économiques et sociales). Les méthodologies développées servent d’aide à la décision pour la résolution de problèmes de choix de stratégies d’infiltration à implanter et de suivi d’ouvrages existants. Pour cela des indicateurs de performance sont proposés pour chaque type de problématique, ainsi que leur mode de calcul et l’évaluation de leur qualité intrinsèque intégrant leurs incertitudes. La méthode multicritère utilisée pour la phase de conception des systèmes est ELECTRE III et pour la phase de suivi ELECTRE TRI. Des exemples d’application des méthodologies sont présentés, suivis par des analyses de sensibilité et robustesse. Les deux méthodes se sont montrées peu sensibles et robustes.
Author: Priscilla Moura
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Languages : fr
Pages : 363
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Book Description
Les systèmes d’infiltration sont utilisés pour la gestion des eaux pluviales en milieu urbain. Réduisant les débits de pointe et les volumes de ruissellement, ils permettent la diminution de la fréquence des inondations, contribuent à la recharge des nappes phréatiques et présentent des qualités environnementales importantes. Ils présentent différentes formes et possibilités d’usages, toutefois leurs performances doivent être évaluées et intègrent de multiples aspects. Par consequent une approche multicritère pour quantifier les performances de ces systèmes, en phase de conception et en phase de suivi, est proposée. Elle intègre de multiples facettes (techniques, environnementales, sanitaires, économiques et sociales). Les méthodologies développées servent d’aide à la décision pour la résolution de problèmes de choix de stratégies d’infiltration à implanter et de suivi d’ouvrages existants. Pour cela des indicateurs de performance sont proposés pour chaque type de problématique, ainsi que leur mode de calcul et l’évaluation de leur qualité intrinsèque intégrant leurs incertitudes. La méthode multicritère utilisée pour la phase de conception des systèmes est ELECTRE III et pour la phase de suivi ELECTRE TRI. Des exemples d’application des méthodologies sont présentés, suivis par des analyses de sensibilité et robustesse. Les deux méthodes se sont montrées peu sensibles et robustes.
Author: Magali Dechesne
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Languages : fr
Pages : 281
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Book Description
Les objectifs de cette recherche sont d'approfondir les connaissances sur le fonctionnement quantitatif et qualitatif des bassins d'infiltration d'eaux de ruissellement sur le long terme, de tester des modèles et des méthodes d'études et de proposer un outil d'évaluation de la performance d'un bassin d'infiltration. L'approche menée est une approche globale du système et de ses phénomènes sur le long terme. L'approche expérimentale a été menée sur le terrain. Ne disposant pas de données sur suffisamment d'années pour aborder le long terme avec un seul bassin, nous avons choisi de travailler à partir d'ouvrages d'âges différents mais de catactéristiques comparables. Quatre bassins gérés par le Grand Lyon ont été sélectionnés. Ils présentent tous une bonne perméabilité initiale et un sol fluvio-glaciaire. Deux types de données ont été acquis : des données hydrauliques (hauteurs d'eau) et des données qualitatives (concentrations en polluants dans les sols). Les données hydrauliques ont permis de caractériser le colmatage des bassins grâce au paramètre résistance hydraulique. Les observations réalisées sur le terrain et les résultats expérimentaux sont cohérents : la résistance hydraulique des ouvrages est faible, la capacité d'infiltration est bonne et le colmatage est limité. Le prélèvement et l'analyse de sédiments dans les bassins d'infiltration ont montré une forte pollution de surface. Dés 30 centimètres de profondeur, la plupart des polluants existent en concentrations acceptables. Différentes méthodes sont exploitées pour étudier la pollution. L'évaluation de la performance du système bassin d'infiltration passe par la définition d'une liste des performances attendues (parallèle avec la notion de développement durable) et par la construction d'indicateurs. Ce travail s'est attaché à évaluer la performance hydraulique et la performance qualité des ouvrages sur le long terme. Elles sont évaluées soit grâce aux données acquises sur le terrain, soit par simulation du fonctionnement des bassins.
Author: Magali Dechesne
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131540387
Category :
Languages : fr
Pages : 308
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L'objectif de cette thèse était d'évaluer le fonctionnement quantitatif et qualitatif des bassins d'infiltration sur le long terme pour assurer une gestion durable des eaux pluviales. Des méthodes de suivi, des indicateurs de performance et un outil d'évaluation sont proposés. La liste des performances d'un bassin d'infiltration a été construite en concertation avec les différents acteurs, en considérant les composantes techniques, environnementales, économiques et sociales (acceptabilité). Les performances hydraulique et épuratoire des ouvrages ont été évaluées à partir des données acquises sur quatre bassins d'infiltration et d'un modèle simulant leur fonctionnement à long terme. Le travail a été effectué en collaboration avec la Communauté urbaine de Lyon. La thèse a été réalisée à l'INSA Lyon et soutenue le 18 décembre 2002. Directeur de thèse: Sylvie Barraud. Jury: Daniel Boissier, Bernard Chocat, Pierre Delage, Michel Desbordes, Michel Legret, Jean-Claude Varnier.
Author: Nicolas Neveu
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Languages : fr
Pages : 0
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Avec le développement de l'urbanisation, les eaux pluviales ont de plus en plus de difficultés à s'infiltrer dans les sols. L'infiltration des eaux pluviales (EP) s'inscrit dans le cycle naturel de l'eau. Cette recherche s'attache à décrire les différentes techniques infiltration des eaux pluviales dans le sol et à déterminer les interactions et limites de celles-ci pour la gestion de l'eau. Plus précisément, l'étude du cycle court des eaux pluviales dans les interactions de sub-surface (infiltration/ruissellement). Face à ce constat, l'étude recherche l'optimisation de la gestion des eaux pluviales en milieu urbain pour intégrer ce paramètre dans les projets d'urbanisme. Une meilleure connaissance des mécanismes de rétention, de transfert et d'infiltration en milieu urbain permettra d'évaluer les effets des constructions existantes et d'orienter les décisions futures d'aménagement vers la non détérioration du patrimoine anthropique et naturel. L'étude tente de cerner les différents cheminements de l'eau selon l'intensité et la durée de la pluie : stagnation des eaux, axes de drainage par infiltration ou ruissellement. L'infiltration peut se décomposer en 3 phénomènes : évolution du gradient d'humidité du sol, l'écoulement horizontal de sub-surface (avec des axes de drainage) et la percolation verticale (en profondeur) vers la nappe. A Argenteuil, l'infiltration horizontale a été identifiée comme le principal mécanisme (axe de drainage). Les sitesexpérimentaux sont des sites représentatifs en ville avec des sols hétérogènes caractéristiques de zone urbaine. En fait, cette étude met en évidence les difficultés de l'évaluation de l'infiltration en milieu urbain. Ceci peut s'expliquer par la complexité des mécanismes en jeu. La seule corrélation observée concerne les interactions entre le niveau de la Seine et les nappes des surfaces environnantes (sur une frange de 200 mètres pour ces investigations). Une première approche a permis de définir les zones propices à l'infiltration en tenant compte des chemins préférentiels supposés et des contraintes de sol. Cette suggestion nécessite d'être vérifiée et corrélée par des analyses complémentaires. Ces données permettront d'appréhender et comprendre les mécanismes en jeu pour prévoir et adapter les dispositions constructives si nécessaire. Mots clés : eaux pluviales, infiltration, piézomètres, sol, nappe, ruissellement, hydrogéologie, urbanisation.
Author: Armelle Gautier
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Languages : fr
Pages : 252
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L'infiltration des eaux de ruissellement pluvial est aujourd'hui une technique d'assainissement alternative au réseau largement utilisée. Les gestionnaires de système d'assainissement n'ont cependant pas à leur disposition les connaissances et les outils nécessaires à une gestion correcte de tels ouvrages : le rendement épuratoire, l'impact sur les sols et les nappes et le vieillissement par colmatage de ces ouvrages sont mal connus. Par conséquent, les méthodes d'entretien restent très empiriques. Un recensement des phénomènes mécaniques, chimiques et biologiques qui interviennent dans le fonctionnement des ouvrages d'infiltration d' eau de ruissellement pluvial, a permis de mettre en évidence les phénomènes prépondérants et de formuler l'hypothèse que l'interface ouvrage-sol joue un rôle très important dans le fonctionnement tant quantitatif que qualitatif. Nous avons ensuite travaillé à la confirmation de cette hypothèse en rassemblant des connaissances et des expériences menées dans des domaines larges de l'infiltration. Cette synthèse, complétée par l'identification des méthodes qui peuvent être mises en œuvre pour mesurer le rôle de cette interface nous a permis d'identifier les besoins et les lacunes actuelles sur le thème : notamment, la nécessité d'expérimenter sur des ouvrages réels afin de compléter les connaissances sur le fonctionnement qualitatif et sur le colmatage et la nécessité de développer des modèles de comportement des ouvrages et de leur évolution. Pour répondre à ces besoins, deux campagnes de mesure ont été exploitées comme source de connaissances sur le fonctionnement qualitatif. Pour chacune d'elles, nous avons mené deux approches : une approche ponctuelle (court terme) et une approche intégratrice (long terme). Pour avancer sur la modélisation, nous avons essayé de caler à l’aide de mesures existantes, un modèle donnant la capacité d'infiltration d'un ouvrage, intégrant explicitement un paramètre évolutif de colmatage. Nous avons également essayé d'expliciter ce paramètre par des données d'environnement et de qualité des effluents dont nous disposions.
Author: Robin Garnier
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Languages : fr
Pages : 348
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La gestion des RUTP est un enjeu majeur des collectivités, tant d'un point de vue des quantités d'eau ruisselées toujours plus importantes, que suivant un objectif de qualité pour les eaux superficielles en accord avec les exigences de la Directive Cadre européenne sur l'Eau. Pour ce faire, les municipalités se munissent d'ouvrages de gestion des eaux pluviales alternatifs (aux réseaux) afin de réguler les flux d'eau ou de redonner de la perméabilité aux sols urbains en infiltrant les eaux pluviales soit à grande échelle (bassins de retenue ou d'infiltration) ou à plus petite échelle directement à la source du ruissellement (systèmes de gestion à la source). Une documentation fournie existe sur la qualité des RUTP concernant les polluants globaux (MES, DCO, nutriments...), les métaux et les HAPs. Ces deux dernières familles de substances sont de la pollution des eaux pluviales et nombre d'études ont caractérisé leur traitement par des techniques alternatives. Peu ou pas d'études ne s'intéressent en revanche à une gamme plus vaste de micropolluants prioritaires tels que les pesticides, les alkylphénols ou encore les retardateurs de flamme bromés. La présente recherche a pour objectif de contribuer à pallier ce manque de connaissances en apportant des résultats sur la caractérisation qualitative in situ des eaux liées à deux types de dispositifs (centralisés et décentralisés) pour 59 micropolluants. Quatre sites expérimentaux ont ainsi été choisis pour les campagnes de mesure à l'exutoire de i) un bassin de rétention centralisé, et trois sites de gestion à la source drainant des parkings résidentiels : ii) une chaussée à structure réservoir, iii) une tranchée d'infiltration en graves, et iv) une noue végétalisée. 59 micropolluants de cinq familles différentes (métaux, HAPs, pesticides, alkylphénols, PBDEs) ont ainsi été analysés pour une douzaine d'évènements pluvieux. Les flux d'eau de plus de 100 évènements ont été étudiés grâce à des dispositifs de métrologie et de prélèvement spécialement développés afin de pouvoir mesurer l'ensemble de la gamme de débits observables à l'exutoire des ouvrages décentralisés. Il a été constaté que si les métaux et les HAPs sont les polluants les plus particulaires et les plus présents dans les eaux, ce sont aussi les mieux traités par les ouvrages, notamment les systèmes à la source dont la filtration se révèle plus efficace que la décantation du bassin centralisé. Les autres familles de micropolluants ont montré une spéciation plus aléatoire et une plus grande propension à être capté par la noue et la tranchée que par les autres ouvrages. Les sites à la source montrent un meilleur potentiel de traitement des eaux pluviales du fait de leur pouvoir de filtration intrinsèque par rapport au bassin centralisé, mais la noue et la tranchée se démarquent également par une rétention d'eau très importante qui accentue leur action épuratoire en termes de quantité totale en micropolluants rejetés dans les milieux.
Author: Tala Kanso
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les eaux de ruissellement des chaussées et des voiries urbaines sont connues pour leur forte contamination en micropolluants organiques et métalliques. Afin de contrôler les flux d'eau et de polluants générés par les eaux de ruissellement dans l'espace urbain et ainsi protéger les milieux aquatiques récepteurs, des dispositifs alternatifs végétalisés peuvent être installés en bordure de voirie. Ils visent un traitement ou un prétraitement des eaux de ruissellement pour les pluies courantes mais également un retour vers un fonctionnement hydrologique plus proche du bilan naturel. Des dispositifs de traitement rustiques tels que bandes filtrantes et fossés sont déjà largement utilisés dans le milieu agricole. Par contre, leur application dans un contexte urbain ou en bordure d'une voirie présente plusieurs problématiques : dimensionnement de l'ouvrage, forte hétérogénéité des sols, présence d'infrastructures (fondations de la route, réseaux divers), contraintes d'intégration dans l'urbanisme. L'objectif principal de ce travail de thèse est de comprendre et de modéliser les processus hydrologiques en jeu dans ces dispositifs d'ingénierie écologique dans le milieu urbain et d'analyser les conséquences en termes de conception. Il s'agit notamment de mieux reproduire la répartition des flux entre infiltration, évapotranspiration, drainage et ruissellement superficiel à différentes échelles de temps. L'influence des différents éléments de conception de ces dispositifs est évaluée sous différents contextes locaux (structure de la chaussée, nature du sol et du sous-sol) afin d'aider au choix et à la conception de ces ouvrages. La première partie du travail consiste en une investigation des incertitudes liées à la mesure des propriétés hydrauliques du sol sur deux types d'ouvrages aux caractéristiques différentes, qui sont deux bandes enherbées et une noue filtrante situés en bordure de voirie en région parisienne. Cette phase a permis de caractériser la variabilité horizontale et verticale des propriétés hydrodynamiques du sol et d'évaluer leurs effets sur la modélisation hydrologique. De plus, l'incertitude liée à la mesure de la teneur en eau dans le sol est quantifiée au moyen d'un étalonnage des sondes en laboratoire et in situ. La deuxième partie consiste à évaluer la performance hydrologique de ces ouvrages. Pour le premier ouvrage étudié, une noue filtrante lourdement équipée, dont tous les débits entrants et sortants sont mesurés, une évaluation expérimentale est menée. Des indicateurs de performance hydrologique ainsi que des bilans de volumes sont calculés sur différentes échelles de temps. Une approche de modélisation est suivie pour le deuxième ouvrage qui est la bande enherbée. En effet, les mesures dans cet ouvrage ne permettent pas de calculer les bilans de volume, de sorte qu'une approche de modélisation à long terme est appliquée. Les processus de transfert dans la zone non saturée sont décrits sous le logiciel HYDRUS 2D / 3D couplé à un modèle de ruissellement de surface 1D. Ce modèle est validé sur la base des données mesurées et ensuite testé sous différentes configurations de bande enherbée. Les conclusions de cette thèse fournissent des connaissances considérables sur la performance hydrologique des systèmes de gestion des eaux pluviales en bordure de voirie en vue de faciliter le choix et la conception de ces ouvrages.
Author: Thomas Bonierbale
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Languages : fr
Pages : 265
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Book Description
Le corpus disciplinaire de l’hydrologie urbaine acquiert, depuis une trentaine d’années, des connaissances liées au fonctionnement des systèmes d’assainissement urbains en ce qui concerne les aspects techniques, économiques ou environnementaux. Dans le contexte du développement durable il est demandé aux collectivités locales de tendre vers une gestion durable de l’eau en ville. A contrario, les villes et notamment les villes moyennes, ne disposent pas toujours des capacités d’expertise pour conduire cette mission. La problématique de ce travail a été limitée à la dimension environnementale du développement durable. La question centrale a porté sur la manière de conceptualiser la traduction de la réalité technique des systèmes d’assainissement des villes moyennes, en une connaissance environnementale pour les gestionnaires de ces systèmes. Cette recherche a postulé que la connaissance pouvait être apportée par l’évaluation des performances. Une méthode appelée QUESA est proposée. Celle-ci apprécie la qualité environnementale des systèmes d’assainissement urbains, grâce à l’évaluation des performances de sept critères principaux relatifs à des aspects environnementaux (1. Utilisation de l’énergie ; 2. Pollution des eaux de surface ; 3. Pollution du milieu souterrain ; 4. Inondations ; 5. Intégration urbaine ; 6. Santé et hygiène ; 7. Management environnemental). Les principaux résultats de cette thèse sont : l’organisation originale d’indicateurs au sein d’une méthode d’évaluation multicritère. Les indicateurs ont été construits, choisis et adaptés à partir de la littérature scientifique et technique ; la construction de modèles de performances, au moyen desquels la traduction de la réalité en connaissance est opérée. Deux formes de modélisation ont été élaborées, l’une utilise des fonctions de performance, l’autre fait appel à des règles expertes ; la conception d’un prototype informatique de la méthode d’évaluation qui rassemble l’organisation des indicateurs et les modèles de performance. Ce prototype permet la visualisation du résultat de l’évaluation sous la forme d’un profil environnemental des performances sur les sept critères principaux. L’utilisation du prototype informatique dans le cas d’une ville fictive a permis de dégager les limites d’utilisation de certains modèles de performance. L’application du prototype informatique sur des systèmes réels ainsi que la transposition de la méthodologie à d’autres échelles, comme celles des zones d’activités commerciales, sont envisagées
Author: Sofia Bouarafa
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Languages : fr
Pages : 159
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Book Description
Les eaux de ruissellement urbain sont dans certains cas dirigées vers des dispositifs d'infiltration appelés SuDS (Sustainable drainage systems). La caractérisation de l'hétérogénéité structurale de ces ouvrages est nécessaire pour garantir leur bon fonctionnement. Le but scientifique de la thèse est de développer une méthodologie de caractérisation hydrodynamique des SuDS par des techniques d'infiltrométrie in-situ simples et non destructives. La première approche abordée a pour objectif de décrire le fonctionnement hydrodynamique des SuDS en se basant sur des essais d'infiltration d'eau par le dispositif Beerkan et par infiltrométrie à disque à multi-tensions. Les courbes d'infiltration Beerkan ont été analysées par les trois méthodes BEST (Beerkan estimation of soil transfer parameters) : slope, intercept et steady, et les courbes d'infiltration établies par les infiltromètres à disque ont été étudiées par les méthodes analytiques validées dans la littérature. Ces techniques ont pu caractériser efficacement les ouvrages étudiés et ont révélé certains dysfonctionnements hydrodynamiques. La deuxième approche abordée dans ce travail s'intéresse à la caractérisation de la distribution des pores effectifs par l'analyse de l'infiltration de l'eau et des fluides non-Newtoniens à l'aide du modèle ANA (du nom de ses concepteurs Abou-Najm et Atallah) qui n'a été appliqué jusqu'à maintenant que sur des milieux poreux synthétiques sous des conditions hydrauliques contrôlées en laboratoire. Ce modèle a été ajusté aux SuDS en développant un protocole de mesures et une méthodologie de calcul des paramètres d'entrée du modèle à partir des données expérimentales de terrain, en combinant la méthode Beerkan, le modèle BEST et le modèle ANA. La comparaison des distributions obtenues aux résultats de l'approche classique d'estimation de la porosité effective par infiltrométrie a permis de confirmer l'efficacité de la méthode, d'identifier les limites des hypothèses considérées lors des calculs et de définir les perspectives envisageables pour améliorer la précision des résultats.
Author: Carolina Gonzalez-Merchan
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Les ouvrages d'infiltration sont utilisés aujourd'hui comme alternative au réseau d'assainissement pluvial. Ils réduisent les risques d'inondation, contribuent au piégeage de polluants permettant ainsi de limiter la détérioration des milieux aquatiques superficiels et sont reconnus pour recharger la nappe. Cependant leur fonctionnement est affecté à long terme par le colmatage réduisant leur performance hydraulique. Par ailleurs, lorsque ces systèmes sont munis de surverses, le colmatage limite les capacités d'interception des flux d'eau et des polluants. Le colmatage constitue donc un facteur clé dans le fonctionnement de ces systèmes tant sur un plan hydraulique qu'environnemental. Cette thèse a pour but de mesurer et de comprendre l'évolution spatio-temporelle du colmatage à une échelle mégascopique (l'échelle d'un ouvrage extensif type) et diachronique (sur le moyen terme). Pour cela une approche expérimentale a été menée au sein de l'Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) selon trois niveaux d'investigation sur un même ouvrage en conditions réelles de fonctionnement. Un premier niveau (échelle globale) a consisté à mesurer l'évolution temporelle du système pris dans son ensemble grâce au calage de la résistance hydraulique au sens du modèle de Bouwer. Cette étape a nécessité de mesurer et d'exploiter des données en continu de flux d'eau, de sédiments, de matière organique apportés au système, les facteurs environnementaux comme la température d'air et d'eau, l'ensoleillement, le rythme, la nature des événements pluvieux, la saisonnalité, etc., sur un historique de 8 ans. Cette étape nous a mis en évidence la dynamique d'évolution du colmatage et le rôle bénéfique du développement de la végétation sur le maintien de la capacité d'infiltration globale d'un ouvrage de ce type. Un deuxième niveau (échelle semi globale) nous permettant de distinguer l'évolution temporelle du colmatage du fond et des parois, a montré leur dynamique respective (rapide pour le fond, très lente voire inexistante pour les parois). Un troisième niveau (échelle locale) a tenté d'explorer la répartition spatiale et temporelle du colmatage sur le fond des ouvrages sur des échelles de temps plus courtes. L'approche expérimentale a consisté à caractériser la couche colmatante en terme physico chimique et dans une moindre mesure biologique (conductivité hydraulique à saturation, granulométrie, porosité, masse volumique apparente, masse volumique des particules solides, matière organique, biomasse). Elle a analysé également le rôle de la végétation spontanée sur la capacité d'infiltration vis-à-vis des caractéristiques de l'horizon de surface et la structure aérienne et racinaire des espèces présentes. Enfin des analyses statistiques de l'évolution du colmatage à chaque échelle a mis en évidence la part potentiellement importante du colmatage biologique sur ces systèmes alors que, pour la gestion des eaux pluviales ce facteur est généralement négligé.
