Groundwater impact simulations for establishing criteria for the recycling of alternative materials in road construction
Authors: Bellenfant G. , Guyonnet D. , Vaillant P. , Chateau Laurent , Méhu J. , Leray F. 
Published: June 2015

L’objectif de cet article est de présenter les résultats d’une modélisation des impacts potentiels sur la qualité des eaux souterraines liés à l’utilisation de matériaux alternatifs ou hors spécifications en sous couches routières ou en parking. Ces impacts potentiels ont été calculés dans le cadre des travaux du groupe de travail relatif à l'acceptabilité de matériaux alternatifs ou hors spécifications en techniques routières, mis en place par le Ministère de l’Ecologie de l’Energie du Développement Durable et de l’Aménagement du Territoire (MEEDDAT). Cet article présente les résultats de plusieurs scénarios d’utilisation : assise de chaussée de voirie ; assise de chaussée de parking ; remblai technique.Les modélisations ont été effectuées avec les codes de calcul du domaine public ModFLOW 2000 de l’USGS (pour la simulation des écoulements) et MT3DMS de l’US EPA (pour la simulation et le transport des polluants) en considérant 2 configurations hydrologiques, ainsi qu’une recharge de 300 mm/an et une recharge de 100 mm/an. Les modélisations de transport ont été réalisées en supposant plusieurs hypothèses sécuritaires : (1) infiltration des éluats issus de la lixiviation des matériaux considérés par les eaux de pluie directement dans les eaux souterraines à une « concentration source », notée Co, supposée constante et de durée illimitée ; (2) absence d’atténuation dans la zone non saturée) ; (3) concentration initiale nulle dans les eaux souterraines (fond hydrogéochimique) ; (4) transport longitudinal dans l’aquifère avec dispersion mais sans interaction liquide-solide (Kd), ni cinétique de dégradation.Les positions des points d’observation des concentrations (notées POC) ont été déterminées en conformité avec les hypothèses du Goupe de Travail Européen (GM-TAC) à l’origine des critères d’admission de la Directive Décharge, soit 20 m (cas des métaux et métalloïdes) et 200 m (cas des sels solubles) en aval hydraulique de la source. Les calculs de modélisation fournissent des estimations du facteur d’atténuation des concentrations source pour les différents scénarios considérés. Ces facteurs d’atténuation, dont les valeurs varient entre 3 et 63, sont imputables à la dispersion des concentrations dans l’aquifère et à la dilution par la recharge en aval hydraulique des ouvrages. Par ailleurs, la présence de revêtement sur la chaussée limite l’infiltration et donc le flux massique émis vers les eaux souterraines.Ces résultats sont à considérer en gardant à l’esprit que : Les modélisations réalisées sont très théoriques et n’ont pas été recalées (calage hydrodynamique et hydrodispersif) sur des cas réels. Le contexte hydrogéologique et les paramètres du modèle ont donc été volontairement choisis de manière à maximiser l’impact des matériaux alternatifs ou hors spécifications sur les eaux souterraines ;Les valeurs obtenues pour les facteurs d’atténuations sont, de par les hypothèses prises, très majorantes en termes d’impact. En effet, les effets de plusieurs mécanismes d’atténuation (dégradation, précipitation, adsorption, etc.) ne sont pas pris en compte, en raison du caractère générique des calculs effectués et de la complexité d’une prise en compte rigoureuse de ces mécanismes.Les facteurs d’atténuation (FA) issus de cette modélisation pourront servir à définir, en fonction d’objectifs de qualité des eaux souterraines en aval hydraulique des ouvrages, les caractéristiques à la lixiviation des matériaux hors spécifications utilisés, afin de garantir le respect de ces objectifs de qualité.