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Permeable pavements are developing in France and abroad as a promising response to the growing issues of ground protection and the improvement of the water cycle in urban areas. The development of pervious concrete within the laboratory of ESITC Caen had highlighted the need to quantify the contributions of the permeable pavement, and thus meeting the expectations of local authorities and encouraging the use of these techniques by urban planners. In this purpose, this Phd aims at describing the hydrological mechanisms of the permeable pavements and quantifying their benefits on surface runoff. Two models were developed to respond to these objectives. The first one allows modeling the hydrological processes inside permeable pavement structures with a physically-based approach, which solves RICHARD’s law with a finite element method. This modeling enables the understanding of the influence of the properties of the structure and its environment on its performances. Results have led to the proposal of a conceptual representation of permeable structures. The second model allows modeling the hydrological behavior of an urban catchment with an agent-based approach. Various scenarios of permeable pavement implemantations were simulated on a real study site located at Ouistreham in Normandy. The analysis of this model enables the quantifying of the benefits of the implementation of permeable pavements on surface runoff. Results highlight the link between the permeable surface on the impermeable surface ratio and the reduction of runoff. They emphasize the importance of dispersing permeable pavement areas to maximize their benefits., Les revêtements perméables se développent en France et à l’étranger comme une technique d’avenir en réponse aux enjeux de la protection des sols et de l’amélioration du cycle de l’eau en milieu urbain. Le développement de pavés drainants au sein du laboratoire de l’ESITC Caen a mis en évidence le besoin de quantifier les apports des revêtements perméables pour répondre aux attentes des acteurs locaux et favoriser l’utilisation de ces techniques par les aménageurs. Dans ce but, ce travail de thèse porte sur la description des processus hydrologiques au sein des revêtements perméables et la quantification de leurs bénéfices sur le ruissellement urbain. Deux modèles ont été développés pour répondre à ces objectifs.Le premier permet de modéliser les processus hydrologiques au sein des structures perméables avec une approche physique basée sur la résolution de l’équation de RICHARDS par la méthode des éléments finis. Cette modélisation apporte des éléments de compréhension sur l’influence des propriétés de la structure et de son environnement sur ses performances. Elle a abouti à la proposition d’une représentation conceptuelle du comportement hydrologique des structures perméables. Le second modèle permet de modéliser le comportement hydrologique d’un bassin versant avec une approche par systèmes multi-agents. Différents scénarios d’implantation de revêtements perméables ont été simulés sur un site d’étude réel situé à Ouistreham en Normandie. L’exploration de ce modèle apporte des éléments de quantification des bénéfices de l’implantation des revêtements perméables sur le ruissellement de surface. Les résultats obtenus mettent en évidence le lien entre le ratio de surface perméable sur la surface imperméable et la réduction du ruissellement. Ils soulignent l’importance de la dispersion des zones de revêtements perméables pour optimiser leurs bénéfices.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience

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Urban stormwater management is facing a major evolution since 1960: from a strategy based on the complete and fast conveyance of stormwater outside of the urban area, to a strategy based on source control (SC). Recently, SC is becoming a common practice, in connection with the increasing diffusion of flow regulations. These regulations prescribe, for all new urban development, to build facilities (Best Management Practices, BMP) to reduce the flow-rate or the volume of stormwater entering the sewer system. A wide application of flow regulations will determine the future hydrological behaviour of many urban catchments. The choice of a regulation is a complex task for local authorities, involving several logics, whose global coherence can be discussed. This thesis analyses SC policies and regulations and discusses them in terms of their long-term hydrological effects. Two complementary approaches are developed. The first is based on the analysis of the evolution of SC policies in six French authorities, and it aims to define and discuss the logics applied. The second consists in the hydrological modelling of the consequences of SC regulations on the behaviour of two experimental catchments. This hydrological analysis allows (i) to evaluate the pertinence of actual SC policies and (ii) to discuss which tools urban hydrology can provide to support the development of coherent SC policies, according to the hydrological functioning of urban catchments, La gestion des eaux pluviales urbaines connait une évolution majeure depuis les années 1960 : d'une stratégie basée sur l'évacuation rapide et totale des eaux pluviales de la ville, on passe progressivement à une stratégie de contrôle à la source (CS). Ces 10 dernières années ont vu une généralisation du CS, ainsi qu'en témoigne l'augmentation du nombre de réglementations de rejet. Ces dernières imposent, dans les nouvelles parcelles urbanisées, la réalisation d'ouvrages ayant pour fonction de réguler et/ou de retenir les eaux pluviales : les techniques alternatives (TA). Une systématisation de ces réglementations ne va pas manquer de générer dans l'avenir de nombreux bassins versants urbains fortement équipés en TA, et dont le comportement hydrologique sera déterminé par les réglementations appliquées. Il apparaît que le choix d'une réglementation par une collectivité est un choix complexe et, d'une collectivité à l'autre, des logiques différentes sont appliquées, dont la cohérence globale peut être discutée. Cette thèse questionne et analyse les politiques de CS, et en particulier les réglementations de rejet, dans une perspective de compréhension de leurs effets hydrologiques dans le long terme. Elle comprend deux analyses complémentaires : nous étudions d'abord l'évolution des politiques de CS dans six collectivités en France, afin de déterminer les logiques appliquées dans le choix des réglementations. Nous présentons ensuite une analyse hydrologique des conséquences de ces réglementations sur le comportement de bassins versant urbains "modèles". Cette analyse, centrée sur la modélisation hydrologique des bassins, permet de questionner les politiques de CS actuelles, mais aussi de discuter des outils que l'hydrologie urbaine peut fournir pour permettre la mise en place de politiques de CS cohérentes, en phase avec le fonctionnement hydrologique des bassins versants

International audience; Urban drainage is nowadays a good example in order to consider the issue of proximity in environmental and local development public policies. Usual drainage systems have proved to be not sufficient and excessively expensive. More and more alternative solutions are experimented and implemented in Northern American and European cities. These experiences are based on source control and sustainable urban drainage solutions (SUDS). SUDS require many changes, not only in the institutions taking part in urban drainage policy, but more generally in organisations involved in the construction of the city. Source control implies a switch from a sector-related and technical management to a contextual water management, involving a wide range of stakeholders, interacting in order to create an optimum living environment. Proximity is here used as a category of analysis in order to understand the on-going changes; proximity is than used as a way to assess the new drainage systems; finally we focus on existing possibilities to generalise source control taking into consideration that SUDS are always related to a local context. There is no doubt that decentralised urban drainage has generated new forms of public action; still SUDS development is always limited because of institutional and professional obstacles. There is no strong and common urban drainage policy referential that will lead all concerned stake-holders to cooperate in order to elaborate the most sustainable source control device. Most of the time, the success of the project depends on a specific political will. However, a growing number of hybrid networks, involving searchers and urban developers, are favouring local source control "cultures". Haut de page Entrées d'index; La gestion de l'assainissement urbain est aujourd'hui un champ d'analyse privilégié du rôle de la proximité dans les recompositions territoriales. Depuis les années 1970, les collectivités territoriales ne peuvent plus compter sur leurs seuls réseaux techniques pour assurer la préservation et la valorisation de leur ressource en eau. Des solutions (re)territorialisées progressent. Fondées sur la notion de contrôle à la source, ces solutions se sont traduites par l'expérimentation et la relative généralisation de techniques alternatives aux réseaux dans de nombreuses villes nord-américaines et européennes. Il existe, dans ces cas, une volonté d'inverser les logiques traditionnelles, de passer d'une compétence essentiellement technique, développée et mise en œuvre au sein d'un service sectorisé fonctionnant de manière technocratique, à des savoir-faire non seulement techniques mais aussi organisationnels, impliquant un fonctionnement transversal des services urbains, dans le cadre d'un projet territorial partagé. La proximité est d'abord utilisée ici comme catégorie d'analyse de ces transformations, puis comme principe d'évaluation de ces nouvelles pratiques d'assainissement et enfin comme facteur de généralisation du contrôle à la source. Si la gestion décentralisée de l'assainissement suscite des formes d'action publique originales, elle continue de buter sur des segmentations institutionnelles et professionnelles. L'existence de techniques plus ou moins standardisées ne suffit pas à construire un référentiel de politiques d'assainissement pluvial qui s'impose aux acteurs de la ville et la réussite d'un projet dépend au final de l'engagement du maître d'ouvrage. Pourtant, un nombre croissant de réseaux de chercheurs et de praticiens de l'assainissement contribuent à construire des cultures locales privilégiant une hydrologie urbaine centrée sur le contrôle à la source.

La gestion de l’assainissement urbain est aujourd’hui un champ d’analyse privilégié du rôle de la proximité dans les recompositions territoriales. Depuis les années 1970, les collectivités territoriales ne peuvent plus compter sur leurs seuls réseaux techniques pour assurer la préservation et la valorisation de leur ressource en eau. Des solutions (re)territorialisées progressent. Fondées sur la notion de contrôle à la source, ces solutions se sont traduites par l’expérimentation et la relative généralisation de techniques alternatives aux réseaux dans de nombreuses villes nord-américaines et européennes. Il existe, dans ces cas, une volonté d’inverser les logiques traditionnelles, de passer d’une compétence essentiellement technique, développée et mise en œuvre au sein d’un service sectorisé fonctionnant de manière technocratique, à des savoir-faire non seulement techniques mais aussi organisationnels, impliquant un fonctionnement transversal des services urbains, dans le cadre d’un projet territorial partagé. La proximité est d’abord utilisée ici comme catégorie d’analyse de ces transformations, puis comme principe d’évaluation de ces nouvelles pratiques d’assainissement et enfin comme facteur de généralisation du contrôle à la source. Si la gestion décentralisée de l’assainissement suscite des formes d’action publique originales, elle continue de buter sur des segmentations institutionnelles et professionnelles. L’existence de techniques plus ou moins standardisées ne suffit pas à construire un référentiel de politiques d’assainissement pluvial qui s’impose aux acteurs de la ville et la réussite d’un projet dépend au final de l’engagement du maître d’ouvrage. Pourtant, un nombre croissant de réseaux de chercheurs et de praticiens de l’assainissement contribuent à construire des cultures locales privilégiant une hydrologie urbaine centrée sur le contrôle à la source.Urban drainage is nowadays a good example in order to consider the issue of proximity in environmental and local development public policies. Usual drainage systems have proved to be not sufficient and excessively expensive. More and more alternative solutions are experimented and implemented in Northern American and European cities. These experiences are based on source control and sustainable urban drainage solutions (SUDS). SUDS require many changes, not only in the institutions taking part in urban drainage policy, but more generally in organisations involved in the construction of the city. Source control implies a switch from a sector-related and technical management to a contextual water management, involving a wide range of stakeholders, interacting in order to create an optimum living environment. Proximity is here used as a category of analysis in order to understand the on-going changes; proximity is than used as a way to assess the new drainage systems; finally we focus on existing possibilities to generalise source control taking into consideration that SUDS are always related to a local context. There is no doubt that decentralised urban drainage has generated new forms of public action; still SUDS development is always limited because of institutional and professional obstacles. There is no strong and common urban drainage policy referential that will lead all concerned stake-holders to cooperate in order to elaborate the most sustainable source control device. Most of the time, the success of the project depends on a specific political will. However, a growing number of hybrid networks, involving searchers and urban developers, are favouring local source control “cultures”.

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Pervious pavements are sustainable urban drainage systems already known as rainwater infiltration techniques which reduce runoff formation and diffuse pollution in cities. The present research is focused on the design and construction of an experimental parking area, composed of 45 pervious pavement parking bays. Every pervious pavement was experimentally designed to store rainwater and measure the levels of the stored water and its quality over time. Six different pervious surfaces are combined with four different geotextiles in order to test which materials respond better to the good quality of rainwater storage over time and under the specific weather conditions of the north of Spain. The aim of this research was to obtain a good performance of pervious pavements that offered simultaneously a positive urban service and helped to harvest rainwater with a good quality to be used for non potable demands.

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Currently more than 3 billion people live in urban areas. The urban population is predicted to increase by a further 3 billion by 2,050. Rising oil prices, unreliable rainfall and natural disasters have all contributed to a rise in global food prices. Food security is becoming an increasingly important issue for many nations. There is also a growing awareness of both ‘food miles’ and ‘virtual water’. Food miles and virtual water are concepts that describe the amount of embodied energy and water that is inherent in the food and other goods we consume. Growing urban agglomerations have been widely shown to consume vast quantities of energy and water whilst emitting harmful quantities of wastewater and stormwater runoff through the creation of massive impervious areas. In this paper it is proposed that there is an efficient way of simultaneously addressing the problems of food security, carbon emissions and stormwater pollution. Through a case study we demonstrate how it is possible to harvest and store stormwater from densely populated urban areas and use it to produce food at relatively low costs. This reduces food miles (carbon emissions) and virtual water consumption and serves to highlight the need for more sustainable land-use planning.

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