Pollutions causées par les inondations urbaines
Contexte
1,4 milliard de personnes dans le monde sont exposées au risque d’inondation en en faisant un des principaux risques naturels à l’échelle planétaire. La préoccupation sur ces phénomènes est d’autant plus grande du fait de l’intensification et l’augmentation des aléas climatiques extrêmes bien identifiés par le sixième rapport du GIEC (2021).
En contexte urbain les inondations sont un phénomène particulièrement dramatique du fait de la diversité et du nombre des enjeux urbains (densité des populations et activités, vulnérabilités sociales et techniques, matérialité urbaine etc.). Les projections démographiques annonçant que deux tiers de la population mondiale sera en contexte urbain d’ici 2050 (Nations Unies, 2019) renforce la nécessité d’étudier et de mieux comprendre ces phénomènes.
Jusqu'à présent, les principaux risques étudiés dans le cadre des inondations urbaines concernent (1) le transport des personnes ou matériels par les eaux, (2) les perturbations des réseaux (transport, approvisionnement etc.) et (3) les difficultés de représentation pour les populations des effets dominos d’une catastrophe naturelle.
Notre booster s’intéresse à un risque additionnel ayant été très peu étudié : la dispersion de polluants. Les contaminations peuvent arriver par débordement du réseau d’assainissement, par transport par les eaux de déversements accidentels (camions, cuves etc.) ou par lessivage. Les polluants peuvent alors être transportés, dispersés dans les rues et /ou se déposer dans certains bâtiments.
En contexte urbain les inondations sont un phénomène particulièrement dramatique du fait de la diversité et du nombre des enjeux urbains (densité des populations et activités, vulnérabilités sociales et techniques, matérialité urbaine etc.). Les projections démographiques annonçant que deux tiers de la population mondiale sera en contexte urbain d’ici 2050 (Nations Unies, 2019) renforce la nécessité d’étudier et de mieux comprendre ces phénomènes.
Jusqu'à présent, les principaux risques étudiés dans le cadre des inondations urbaines concernent (1) le transport des personnes ou matériels par les eaux, (2) les perturbations des réseaux (transport, approvisionnement etc.) et (3) les difficultés de représentation pour les populations des effets dominos d’une catastrophe naturelle.
Notre booster s’intéresse à un risque additionnel ayant été très peu étudié : la dispersion de polluants. Les contaminations peuvent arriver par débordement du réseau d’assainissement, par transport par les eaux de déversements accidentels (camions, cuves etc.) ou par lessivage. Les polluants peuvent alors être transportés, dispersés dans les rues et /ou se déposer dans certains bâtiments.
Questions scientifiques et approches de recherche
Ce booster utilise des approches en sciences humaines et en sciences de l’ingénieur pour apporter des éléments de réponses à deux questions :
1/ Comment les potentielles pollutions sont appréhendées comme un problème par les sociétés ?
Thèse de Maïlys Genouel (EVS) 2021-2024
2/ Comment se dispersent les polluants lors de débordements du réseau d’assainissement ou par déversement locaux ?
Thèse de Clément Fagour (INRAE de Lyon, LMFA) 2021-2024
1/ Comment les potentielles pollutions sont appréhendées comme un problème par les sociétés ?
Thèse de Maïlys Genouel (EVS) 2021-2024
- Est-ce que les pollutions liées aux inondations urbaines sont un problème social ou public ?
Si oui pour quels collectifs d’acteurs et d’actrices ? (Scientifiques, autorités locales, gestionnaires, personnes exposées, médias …)
- Quels sont les dysfonctionnements et les adaptations observés à l’échelle des quartiers ?
Cerner la diversité des « faire-avec » avant et pendant l’inondation.
Comprendre dans quelle mesure des solutions d’adaptation, de contournement, de protection, mais également de fuite reposent sur des individus.
Comprendre dans quelle mesure des solutions d’adaptation, de contournement, de protection, mais également de fuite reposent sur des individus.
Une comparaison entre les discours en France et au Québec sera réalisée pour apporter des éléments de compréhension.
2/ Comment se dispersent les polluants lors de débordements du réseau d’assainissement ou par déversement locaux ?
Thèse de Clément Fagour (INRAE de Lyon, LMFA) 2021-2024
- Quels sont les processus physiques responsables de la dispersion d'une pollution en contexte urbain ?
Pour cela, la maquette MURI (Modèle Urbain pour l'étude du Risque d'Inondation) du laboratoire d'hydraulique et d'hydro-morphologie (HHlab) d'INRAE Lyon sera utilisée. Cette maquette reproduit des écoulements typiques de réseaux de rues inondées avec la possibilité d’ajouter des rejets de polluants à différents endroits de la ville.
- Quelles sont les capacités des outils numériques opérationnels de gestion des inondations à reproduire ces dispersions ?
Partenaires
Equipe scientifique :
- Emmanuel Mignot (LMFA, INSA de Lyon)
- Sébastien Proust (Riverly – INRAE de Lyon)
- Emeline Comby (EVS – Université Lyon 2)
- Yves-François Le Lay (EVS - ENS)
Partenaires internationaux :
- Benjamin Dewals (Université de Liège)
- Catherine Trudelle (Université du Québec à Montréal)
Autres partenaires :
- Co-financement des thèses par l’Ecole Urbaine de Lyon
- Réseau Inondations InterSectoriel du Québec
- ARTELIA
Apport de l'interdisciplinarité
La mise en place de deux thèses de doctorat en parallèle, l'une en science pour l'Ingénieur (Clément Fagour) et l'autre en sciences sociales (Maïlys Genouel) permet des constants allers-retours entre d'une part l'identification de l'état des connaissances sur les événements passés et sur les pratiques de gestion de ces pollutions et d'autre part l'identification des processus de dispersion dans les villes inondées.
Cette stratégie de recherche en parallèle sur le même sujet par deux approches très différentes offre un potentiel d'efficacité accru, avec en particulier, un croisement des échelles sur la période des deux thèses (de l'échelle de la ville à l'échelle du bloc de bâti ou de la rue pour l'approche géographique ; de l'échelle du bloc à l'échelle du quartier de ville pour l'approche de modélisation expérimentale et numérique).
Pour en savoir plus sur ce projet retrouvez le travail de Clément et Maïlys dans la rubrique poster !
Trajectoire(s) de l’hydrosystème Saône-Rhône au Paléoanthropocène et recherche d’analogues au réchauffement climatique actuel
Contexte
Un débat qui fait figure de priorité dans nos sociétés est de savoir comment appréhender notre futur environnemental (conservation, restauration, adaptation, mitigation) dans le cadre du changement climatique en cours. Les archéologues, historiens, géographes et paléo-environnementalistes par une approche interdisciplinaire et rétrospective peuvent apporter des éléments majeurs sur cette question.
Pour ce qui est des hydrosystèmes, l’impact du changement climatique sur les ressources en eau se cumule à celui de l’anthropisation de l’environnement accentué depuis le paléo-anthropocène. Le bassin Saône-Rhône en est une illustration avec des aménagements hydrauliques qui ont contribué à son artificialisation avec toutes ses conséquences (évolution du rapport débit-charge, transformation des écosystèmes alluviaux, baisse de la biodiversité …). Or jusqu'à présent, l’étude du temps court a prévalu sur ce bassin (cf ZABR, OSR, OHM, OTHU …).
Notre booster se propose d’analyser la trajectoire des socio-écosystèmes fluviaux rhodaniens en comparant temps courts et temps longs, en discutant les effets cumulés des forçages climatiques et anthropiques depuis le début du paléo-anthropocène, et les connectivités/disconnectivités corrélatives de l’hydrosystème le long du corridor Saône-Rhône. L’objectif est d’aboutir à la construction de scénarii rétrospectifs mais aussi d’avancer dans les connaissances sur les principales bifurcations historiques de la trajectoire d’un hydrosystème continental comme le Rhône et les adaptations/remédiations sociétales potentielles.
Pour ce qui est des hydrosystèmes, l’impact du changement climatique sur les ressources en eau se cumule à celui de l’anthropisation de l’environnement accentué depuis le paléo-anthropocène. Le bassin Saône-Rhône en est une illustration avec des aménagements hydrauliques qui ont contribué à son artificialisation avec toutes ses conséquences (évolution du rapport débit-charge, transformation des écosystèmes alluviaux, baisse de la biodiversité …). Or jusqu'à présent, l’étude du temps court a prévalu sur ce bassin (cf ZABR, OSR, OHM, OTHU …).
Notre booster se propose d’analyser la trajectoire des socio-écosystèmes fluviaux rhodaniens en comparant temps courts et temps longs, en discutant les effets cumulés des forçages climatiques et anthropiques depuis le début du paléo-anthropocène, et les connectivités/disconnectivités corrélatives de l’hydrosystème le long du corridor Saône-Rhône. L’objectif est d’aboutir à la construction de scénarii rétrospectifs mais aussi d’avancer dans les connaissances sur les principales bifurcations historiques de la trajectoire d’un hydrosystème continental comme le Rhône et les adaptations/remédiations sociétales potentielles.
Questions scientifiques et interdisciplinarité
Ce booster utilise des approches en sciences humaines (géomorphologie, géomatique, archéologie, histoire…) et en sciences de l’environnement (géophysique, géochimie, isotopie, paléobotanique, modélisations…) pour apporter des éléments de réponses à plusieurs questions concernant la trajectoire socio-environnementale de l’hydrosystème Saône-Rhône depuis le Néolithique (7500 ans) :
1/ Comment se sont organisés les cycles de peuplement des espaces fluviaux depuis le Néolithique ? Comment les sociétés riveraines ont elles répondu aux métamorphoses fluviales, aux phases d’incision et aux évènements extrêmes ?
2/ Comment restituer l’évolution des couplages versants/cours d’eau à la lumière des connaissances sur les modes d’occupation du sol, des pratiques et techniques agraires, et des structures paysagères successives, qui influencent les modalités de transferts des flux sédimentaires selon le continuum versant-système fluvial. Existe-t-il des seuils successifs dans l’histoire environnementale du bassin rhodanien qu’une approche systémique permettrait d’identifier ?
3/ Comment évaluer l’impact d’une anthropisation croissante depuis le Néolithique sur les hydro-écosystèmes fluviaux ? Quels marqueurs favoriser pour retracer leur histoire (érosion des sols, dégradation de la végétation, paléo-pollutions organiques ou métalliques…) ?
Ces questionnements sont alimentés par une analyse multi-archives sédimentaires et multi-paramètres. Le projet se focalise sur les lits fluviaux, les infrastructures hydrauliques, et plus généralement les zones urbaines riveraines en mettant l’accent sur les adaptations aux principaux changements hydro-sédimentaires (trajectoire temporelle) comme les périodes d’incisions généralisées des hydrosystèmes, ou d’exhaussements accélérés du plancher fluvial, associés à des métamorphoses des lits fluviaux. Les aménagements des plaines alluviales depuis la Protohistoire sont recherchés, le long de corridors fluviaux de plus en plus artificialisés (digues, canaux, barrages, drainages…), en collaboration notamment avec les diagnostics et fouilles de l’archéologie préventive.
Ce projet est associé à la création d’un Projet Collectif de Recherche (PCR) interrégional du Ministère de la Culture. Il profite également d’une recherche menée dans le cadre de la thèse de Theo Martinez (IFPEN, Univ Lyon 2) centrée sur la modélisation de la construction du delta du Rhône en lien avec les dynamiques passées de son bassin versant et les paléoclimats.
1/ Comment se sont organisés les cycles de peuplement des espaces fluviaux depuis le Néolithique ? Comment les sociétés riveraines ont elles répondu aux métamorphoses fluviales, aux phases d’incision et aux évènements extrêmes ?
2/ Comment restituer l’évolution des couplages versants/cours d’eau à la lumière des connaissances sur les modes d’occupation du sol, des pratiques et techniques agraires, et des structures paysagères successives, qui influencent les modalités de transferts des flux sédimentaires selon le continuum versant-système fluvial. Existe-t-il des seuils successifs dans l’histoire environnementale du bassin rhodanien qu’une approche systémique permettrait d’identifier ?
3/ Comment évaluer l’impact d’une anthropisation croissante depuis le Néolithique sur les hydro-écosystèmes fluviaux ? Quels marqueurs favoriser pour retracer leur histoire (érosion des sols, dégradation de la végétation, paléo-pollutions organiques ou métalliques…) ?
Ces questionnements sont alimentés par une analyse multi-archives sédimentaires et multi-paramètres. Le projet se focalise sur les lits fluviaux, les infrastructures hydrauliques, et plus généralement les zones urbaines riveraines en mettant l’accent sur les adaptations aux principaux changements hydro-sédimentaires (trajectoire temporelle) comme les périodes d’incisions généralisées des hydrosystèmes, ou d’exhaussements accélérés du plancher fluvial, associés à des métamorphoses des lits fluviaux. Les aménagements des plaines alluviales depuis la Protohistoire sont recherchés, le long de corridors fluviaux de plus en plus artificialisés (digues, canaux, barrages, drainages…), en collaboration notamment avec les diagnostics et fouilles de l’archéologie préventive.
Ce projet est associé à la création d’un Projet Collectif de Recherche (PCR) interrégional du Ministère de la Culture. Il profite également d’une recherche menée dans le cadre de la thèse de Theo Martinez (IFPEN, Univ Lyon 2) centrée sur la modélisation de la construction du delta du Rhône en lien avec les dynamiques passées de son bassin versant et les paléoclimats.
Partenaires
Equipe scientifique :
- EVS (Univ Lyon 2, Lyon 3, CNRS) : J-F Berger, E Cossart, M Fressard, K Michel, B Chaize, A Christol, J Lejot, A Barra, F Perret- INRAP Auvergne-Rhône Alpes et PACA : B Lecomte-Schmitt, O Franc, E Durand, R Guilbert/Berger
- Service archéologique de la ville de Lyon : H Tronchère, S Gaillot
- Archéorient (Univ Lyon 2, CNRS) : H Delile, N Jacob
- Chrono-Environnement (Univ Franche-Comté, CNRS) : D Sordoillet, I Jouffroy-Bapicot, O Girardclos
- Artehis (Univ Bourgogne, CNRS) : R Landois, J-P Garcia, A Quiquerez
- LEHNA (Lyon 1, ENTPE) : A-M Dendievel, B Mourier, T Winiarski, M Hamada, D Donzé
- IFP Énergies nouvelles : R Deschamps, G Ducret, T Martinez
- ASM (Montpellier 3, CNRS, INRAP) : E Durand, M Rué
- ISTerre (Univ Grenoble-Alpes, IRD) : L Audin ; A Gourlan
- Paéotime : M Rué
Autres partenaires :
- A Lafont-Chardin (Ciham), J Argant (LAMPEA), J Blichert-Toft (Geologie de Lyon), J Duriaud (GRAT), A Dabrin (Riverly-INRAE de Lyon), PG Salvador (TVES), S Bleu (UMR ARAR)- Institut national en archéologie préventive (PACA et ARA), Service régional de l’archéologie Auvergne-Rhône Alpes, Service régional de l’archéologie Bourgogne-Franche Comté, IFP Énergies nouvelles, Conseil de département de l’Isère, Service du patrimoine-Ville de l’Isle-sur la Sorgue
- Groupe de Recherche Archéologique de Tournus (J Duriaud, M Rué)
Lien entre la recherche et la formation
- Stage de terrain « Géoarchéologie et hydrosystèmes continentaux » :
- TP-laboratoire du master Gestion de l’Environnement (Univ Lyon 2, Lyon 3, ENS-Lyon)
- Stages de master
Urbanisation des plaines alluviales
Contexte
D'ici 2050, 68 % des 11 milliards d'habitants de la planète seront urbains.
L'urbanisation généralisée est l'une des principales menaces pour la biodiversité mondiale, exposant les humains à des risques (sanitaires, de pollution, d’inondation, ...) accrus. Dans ce contexte, les plaines alluviales, qui couvrent moins de 3 % de la surface de la Terre, sont les "attracteurs" et les "fixateurs" de l’urbanisation mondiale. Une grande partie de la population mondiale a vécu, vit et continuera à vivre dans les plaines alluviales, qui constituent des écosystèmes essentiels au bien-être de l'homme et au maintien de la vie sur Terre, mais qui sont également l'un des écosystèmes les plus vulnérables. Au cours du temps l’Homme a contribué à modifier les plaines alluviales, leurs paysages, les cours d’eau qui les traversent et les écosystèmes associés. Cependant, l'ampleur des changements et des impacts induits par l'homme sur la biodiversité, le fonctionnement et les services écosystémiques des plaines alluviales n’ont jamais été quantifiés à l'échelle mondiale.
Le booster GloUrb (Floodplain urbanisation at global scale) cherche à combler cette lacune et à quantifier les conséquences environnementales de l'urbanisation sur les plaines alluviales à l'échelle mondiale. En sollicitant différentes disciplines et Par le biais d'une analyse synoptique et rétrospective des quatre dernières décennies, l’objectif est d'évaluer les conditions actuelles etde suivre les changements futurs
L'urbanisation généralisée est l'une des principales menaces pour la biodiversité mondiale, exposant les humains à des risques (sanitaires, de pollution, d’inondation, ...) accrus. Dans ce contexte, les plaines alluviales, qui couvrent moins de 3 % de la surface de la Terre, sont les "attracteurs" et les "fixateurs" de l’urbanisation mondiale. Une grande partie de la population mondiale a vécu, vit et continuera à vivre dans les plaines alluviales, qui constituent des écosystèmes essentiels au bien-être de l'homme et au maintien de la vie sur Terre, mais qui sont également l'un des écosystèmes les plus vulnérables. Au cours du temps l’Homme a contribué à modifier les plaines alluviales, leurs paysages, les cours d’eau qui les traversent et les écosystèmes associés. Cependant, l'ampleur des changements et des impacts induits par l'homme sur la biodiversité, le fonctionnement et les services écosystémiques des plaines alluviales n’ont jamais été quantifiés à l'échelle mondiale.
Le booster GloUrb (Floodplain urbanisation at global scale) cherche à combler cette lacune et à quantifier les conséquences environnementales de l'urbanisation sur les plaines alluviales à l'échelle mondiale. En sollicitant différentes disciplines et Par le biais d'une analyse synoptique et rétrospective des quatre dernières décennies, l’objectif est d'évaluer les conditions actuelles etde suivre les changements futurs
Questions scientifiques et approches de recherche
Ce booster explorera l'urbanisation des plaines alluviales et les effets socio-environnementaux dans une perspective interdisciplinaire et globale.
GloUrb mobilisera les disciplines de la géographie physique et environnementale, la géomatique (télédétection satellitaire et analyse de bases de données), la physique, l’écologie du paysage, la biostatistique, l’économie du risque environnementale et le droit comparé.
Il vise à révéler la gamme des situations existantes en termes de typologiesd’urbanisation, de croissance démographique et des impacts sur les paysages des plaines alluviales, sur les écosystèmes fluviaux (habitats et biodiversité) et sur les habitants (risque d'inondation, justice environnementale, gestion). Le focus sera mis sur les agglomérations urbaines de plus de 300 000 habitants qui se situent en plaine alluviale, le long d'un gradient de croissance démographique (de nulle/faible à une grande).
L’objectif est d'identifier les situations critiques, ainsi que de surveiller les menaces potentielles sur ces environnements vulnérables (risque d'inondation, déclin de la biodiversité), afin d’être en mesure d'anticiper les changements futurs et de concevoir des mesures de gestion adaptées des plaines alluviales et de services socio-écosystémiques associés.
GloUrb mobilisera les disciplines de la géographie physique et environnementale, la géomatique (télédétection satellitaire et analyse de bases de données), la physique, l’écologie du paysage, la biostatistique, l’économie du risque environnementale et le droit comparé.
Il vise à révéler la gamme des situations existantes en termes de typologiesd’urbanisation, de croissance démographique et des impacts sur les paysages des plaines alluviales, sur les écosystèmes fluviaux (habitats et biodiversité) et sur les habitants (risque d'inondation, justice environnementale, gestion). Le focus sera mis sur les agglomérations urbaines de plus de 300 000 habitants qui se situent en plaine alluviale, le long d'un gradient de croissance démographique (de nulle/faible à une grande).
L’objectif est d'identifier les situations critiques, ainsi que de surveiller les menaces potentielles sur ces environnements vulnérables (risque d'inondation, déclin de la biodiversité), afin d’être en mesure d'anticiper les changements futurs et de concevoir des mesures de gestion adaptées des plaines alluviales et de services socio-écosystémiques associés.
Partenaires
Equipe scientifique
- EVS (CNRS, ENS-Lyon, Univ. Lyon 3) : H Piégay, B Belletti, G Pinay, L Vaudor, M Cottet, M Lussault, Y-F Le Lay, V Chiu, S Dunesme, L Rey
- ENS-LP (CNRS, ENS-Lyon) : P Jensen, N Pustelnik, P Abry, P Borgnat , S Roux
- LEHNA (Univ. Lyon1): B Kaufmann, S Doledec, F Colas
- GATE (Univ. Lyon 2): P Polomé
- TETIS (INRAE, CNRS) : E Barbe, C Weber, K Ose, D Ienco, F Cernesson, N Guiffant
Comité scientifique international
- J Opperman (WWF, Global);
- A Chin (Univ. Colorado Denver, US);
- S Yepez (Univ. Coception, Chili);
- V Jain (IIT Gandhinagar, Inde);
- Z li (Univ. Wuhan, Chine);
- P Gao (Univ. Syracuse, US);
- D Ouketou-Tarazewicz (Univ. Omar Bongo, Gabon)
Ce booster entre également dans le périmètre d’action d’ ”Eaux et Mondes Urbains”.
Lien entre la recherche et la formation
Thèses, postdoctorats et stages de master en grappe
Il est prévu le recrutement de trois thèses de doctorat (deux en cofinancement EUR H2O’Lyon et LabEx IMU), de trois postdoctorants ainsi que de 9 stages de master qui travailleront en étroite collaboration entre eux mais également avec les scientifiques impliqués et les partenaires internationaux, pour former une sorte de méta-grappe du booster.Les trois thèses porteront sur l’analyse du signal, l’écologie du paysage et la géographie numérique. Les doctorants et postdoctorants seront impliqués aussi dans les activités de l’EUR (soirées atelier doc/postdocs, co-encadrement de stages de master, mentorat des étudiants M1-IWS).
Pendant au moins deux années les équipes scientifiques du booster proposeront des stages pour les étudiants en master 1 et 2 au sein des différentes taches du projet (notamment en analyse du signal, hydrologie, économie du risque environnementale, droit comparé), en associant des partenaires non académiques et en lien avec l’international (WWF et d’autres associations pour l’environnement notamment en US, Inde et Europe).
Module de TP/TD au sein d’un des masters de H2O’Lyon (Gestion de l’Environnement, Sciences de l’eau ou Géographies Numériques ; Lyon 1, Lyon 2)
Il est prévu que les doctorants et postdoctorants impliqués dans le projet GloUrb contribuent à l’élaboration d’un module de TP/TD en géomatique pour : la sélection de villes situées en plaine alluviale ; l’identification de la tache urbaine ; la validation des résultats obtenus par télédétection sur les impacts socio-environnementales causées par l’urbanisation mondiales des plaines alluviales.