Importance des connaissances géo-hydrologiques en vue de l’optimisation de sites de stockage de déchets ménagers Zine El Morjani Université de Genève zine.elmorjani@terre.unige.ch Dr Mahmoud Bouzelboudjen Université de Neuchâtel Mahmoud.bouzelboudjen@unine.ch

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Plan de la présentation Introduction

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Plan de la présentation Introduction Stratégie de sélection du site

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Plan de la présentation Introduction Stratégie de sélection du site Objectif

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Plan de la présentation Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données pour le choix des sites

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Plan de la présentation Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données pour le choix des sites Analyse multicritère

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Plan de la présentation Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données pour le choix des sites Analyse multicritère Conclusions

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Un système d’Information Géographique est un outil informatique qui sert à saisir, modifier, stocker, analyser et visualiser toutes les données distribuées géographiquement. Définition Finalités SIG Définition Principes déchets

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Finalités SIG Définition Principes déchets Domaine du commerce Finalités SIG Secteur immobilier Outil d ’aide à la décision Environnement (Gestion des ressources naturelles) Recherche et enseignement Production des cartes

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Eviter et réduire Principes déchets Définition Finalités SIG Principes déchets Mesures de lutte à la source Législation et réglementation Taxes d ’incitation Information et sensibilisation du public Collecter et trier Traiter et recycler Stocker définitivement

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Précipitations Evapotranspiration Point d ’utilisation de la ressource Barrières S R Eaux superficielles Eaux souterraines R : Ruissellement S : Pente Discontinuités (failles, ...)

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Recherche et sélection des sites adéquats au stockage des déchets en utilisant l ’outil de SIG Protéger l’environnement et la santé des êtres humains Diminuer les obligations imposées aux générations futures

Données juridiques et réglementaires Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Données juridiques et réglementaires Paramètres naturels et anthropiques  Paramètres environnementaux Paramètres sociaux Paramètres économiques et politiques

Stratégie de sélection du site Naturels et Anthropiques Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Juridiques Juridiques Naturels et Anthropiques Environnementaux Sociaux Économiques politiques Oblige de choisir un emplacement adéquat, de respecter les distances de sécurité, et de prendre des mesures techniques de surveillance pour assurer la protection de la population et de son environnement (art10) Loi sur la protection de l ’environnement (1983) Exige l ’obtention d ’une autorisation auprès du canton (art.30) Loi sur la protection des eaux (1991) Interdit l’introduction et l’infiltration des substances de nature à polluer les eaux (art.6)

Stratégie de sélection du site Naturels et Anthropiques Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Juridiques Juridiques Naturels et Anthropiques Environnementaux Sociaux Économiques politiques Interdit d'aménager une décharge contrôlée dans une zone de protection des eaux souterraines (zones S1, S2 ou S3) ou dans un périmètre de protection des eaux souterraines. Le site prévu ne doit pas se trouver dans une région représentant les caractéristiques suivants: Région exposée à des risques de crue, de chute de pierres, de glissement de terrain d'avalanche ou à des risques d'érosion particulièrement importants. Ordonnance sur le traitement des déchets (1990) Région karstique ou région dans laquelle se trouvent des roches meubles et fissurées dont les eaux souterraines ont de l ’importance pour l ’approvisionnement en eau potable Les caractéristiques du sous-sol doivent être défavorables pour toute infiltration des eaux de lixiviation : épaisseur est d'au moins de 7m, et le coefficient de perméabilité k, de 1 x 10-7 m/s au plus. (Art.30) Le site doit posséder un volume utile de déchets de 100000m3 pour les décharges contrôlées pour matériaux inertes et pour résidus stabilisés et 50000m3 pour les décharges contrôlées bioactives (art.31)

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Naturels et Anthropiques Juridiques Naturels et Anthropiques Environnementaux Sociaux Économiques politiques Géologie Eviter les zones instables et les roches perméables Eviter les nappes souterraines Hydrogéologie Localiser les terrains imperméables de couverture des nappes Éviter la proximité des rivières, ruisseaux Hydrographie Éviter les régions de glissement de terrain, d ’avalanche, de chute des pierres Topographie Éviter les territoires construit, agricole, forestier et protégé Occupation du sol Infrastructures et voies de communications  définir l’accessibilité (routes, voies ferrée et fluviale) et l’équipement du site

Stratégie de sélection du site Naturels et Anthropiques Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Environnementaux Juridiques Naturels et Anthropiques Environnementaux Sociaux Économiques politiques Territoire forestier Éviter les zones de bois et forêts Territoire à protéger Éviter les sites naturels protégers Éviter les zones de protection des eaux souterraines (Zones S1, S2 ouS3) et les périmètres de protection des eaux souterraines Zones de protection des eaux souterraines Réseaux d ’assainissement tenir en compte de la distance de la décharge par rapport à l’usine d’incinération et aux stations d’épuration.

Stratégie de sélection du site Naturels et Anthropiques Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Sociaux Juridiques Naturels et Anthropiques Environnementaux Sociaux Économiques politiques Densité de la population Loin des zones d ’habitations Exposition visuelle Éviter l ’exposition du site à la vue

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Condition favorable 1 Roches imperméables Reclassification Carte géologique SPG Condition défavorable 0 Roches perméables, zones de glissement, éboulement, cône de déjection SP1 Superposition Condition favorable 1 Zones situées en dehors des nappes ou protégées par des terrains imperméables Reclassification Carte hydrogéologique SPH Condition défavorable 0 Zones situées sur les nappes souterraines Condition favorable 1 Pâturage, pas de cultures Reclassification Carte d ’occupation du sol SPS Condition défavorable 0 Forêts, vignes, zone construite, industrielle, rivière

Sites potentiels en fonction de la géologie (Genève) Reclassification Formations imperméables 1 Alluvions Éboulis Glaciolacustre Marais Molasse Cône déjection Fluviolacustre Glissement Formations perméables, zones de glissement, éboulements.. 0 Éboulement Glaciolacustre Rhône Moraine Moraine Moraine Solifluxion

Analyse spatiale du sous-sol en trois dimensions Modéliser la continuité spatiale des paramètres géométriques (côtes des murs, des toits et épaisseurs) des différentes couches lithologiques à partir des sondages en utilisant la géostatistique Objectif

Acquisition des données Approche géostatistique pour le traitement des données lithologiques Acquisition des données Exploration des données Analyse qualitative Analyse quantitative(histogramme, statistiques) Construction d'un variogramme expérimental Elaboration d'un modèle structural synthétique Validation croisée du modèle Interpolation par krigeage Cartes d'estimation et Ecart-type Cartes des simulations conditionnelles Cartes des probabilités

Variogramme expérimentale 0. 10000. 20000. 30000. 40000. (h) 40000. 40000. 30000. 30000. 20000. 20000. D1 10000. 10000. 0. 0. 0. 10000. 20000. 30000. 40000. h (m)

Eléments d'un modèle de variogramme 0. 10000. 20000. 30000. 40000. 40000. 40000. (h) 30000. 30000. Palier Portée 20000. 20000. D1 10000. 10000. Effet de pépite 0. 0. 0. 10000. 20000. 30000. 40000. h (m)

Spatialisation de l ’altitude de de la formation argileuse dans la plaine du bassin du Souss (Maroc)

NW SE Altitude (m) Distances (m) 5000 10000 15000 20000 25000 60 80 120 140 160 180 200 Altitude (m) Distances (m) Marno-calcaires calcaires Argiles, graviers Argiles Alluvions Limons Marnes

Sites potentiels en fonction de l ’hydrogéologie (Genève) Reclassification Nappe principale à T élevée Couverture de la Nappe superficielle Zones en dehors des nappes ou protégées 1 Nappe principale à T moyenne Couverture argilo-limoneuse Nappe superficielle Couverture de graviers et sables Zones situées sur les nappes 0 Graviers et sables Pas de nappes T: Transmissivité (m2/s)

Bassin du Souss : Carte de la profondeur de la nappe (mars, 1996) estimée par Krigeage standard (Isatis) Isopièzes (m) Localisation des 221 mesures de la profondeur de la nappe

Bassin du Souss : Carte de l'écart-type de krigeage de la profondeur de la nappe (mars, 1996)

Bassin du Souss : Carte de probabilité de l ’épaisseur de la zone non saturée - cas d ’une épaisseur > à 40 m

Sites potentiels en fonction de l occupation du sol (Genève) Reclassification Vignes Pâturage, pas de cultures 1 Pas de cultures Forêt Zones urbaines Rivière Pâturages Aéroports, gares Forêts, vignes, zone construite, industrielle, rivière 0 Lac Champs, vergers Zones industrielles

Bassin du Souss : Spatialisation des précipitations mensuelles 1960-1999 (mm) par la technique de la régression multiple (S-plus) - exemple pour le mois de novembre

Fiabilité de la carte des précipitations mensuelles 1960-1999 pour le mois de novembre exprimée en %

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Condition favorable 1 Pentes inférieures à15° Reclassification Analyse Surface MNT Carte des pentes SPT Superposition SP2 Condition défavorable 0 Pentes supérieures à 15° Carte d ’occupation du sol Zones construites Reclassification Condition favorable 1 Distance supérieure à 300m Condition défavorable 0 Distance inférieure à 300m Buffer Zones tampons de300m autour des villes SPB Reclassification Condition favorable 1 Distance supérieure à 100m Condition défavorable 0 Distance inférieure à 100 Buffer Zones tampons de100m autour des rivières Réseau hydrographique SPR Area SP1 * = SPP SPF

Création d ’une carte des pentes à partir du MNT (Genève) Surface 15-30 60-70 330-350 390-410 450-470 30-45 70-90 350-370 410-430 470-490 0.1-5 45-60 370-390 490-510 5-15 430-450

Sites potentiels en fonction de la topographie (Genève) Reclassification Zones des pentes inférieures à 15° 1 15-30 60-70 30-45 70-90 0.1-5 Zones des pentes supérieures à 15° 0 45-60 5-15

Sites potentiels en fonction de l ’urbain (Genève) Buffer 300m Zones supérieures à une distance de 300m de l ’urbain 1 Zones urbaines Zones inférieures à une distance de 300m de l ’urbain 0

Sites potentiels en fonction du réseau hydrographique (Genève) Buffer 100m Zones supérieures à une distance de 100m du réseau hydrographique 1 Réseau hydrographique Zones inférieures à une distance de 100m du réseau hydrographique 0

Sites potentiels des décharges (Genève) Aire > 10 ha Sites potentiels des décharges Réseau ferroviaire Réseau fluvial Sites potentiels des décharges de superficie supérieure 10ha Usine électrique Décharge cantonale Réseau routier Station d ’épuration Rhône Usine d ’incinération

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Approche générale pour la sélection des sites de décharges (CSD Ingénieurs Conseils, Switzerland) 72 secteurs Etudes géologiques et exclusion des zones à bâtir et protégées Analyse multicritère sur 13 critères regroupés en 5 familles Etape 1 1988 32 secteurs Etude et classement des secteurs sur 5 critères principaux pondérés Etape 2 1989-90 14 secteurs 3 sites Eudes approfondies, travaux sondages, coût Etape 3 1991-92

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Liste des critères pour l ’exclusion des sites de décharge (CDS Ingénieurs Conseils, Switzerland)  Zones instables  Zones de protection des eaux  Proximité des zones construites (300m)  Aires vignobles  Dimension insuffisante du site

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Les 5 familles des critères pour la sélection des sites de décharges (CDS Ingénieurs Conseils, Switzerland) Réseaux de transport Exposition visuelle Géologie Hydrogéologie Hydrologie 5 familles des critères Agriculture Forêts Biotopes Proximité de producteurs des déchets

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Les 5 critères de 32 secteurs à 14 secteurs (CDS Ingénieurs Conseils, Switzerland) Poids  Proximité d ’un nœud autoroutier 20  Nombre et qualité des agglomérations traversées 30  Intégration dans le site 10  Présence d ’une excavation 10  Qualité des sols (agriculture et forêts) 30

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Technique de cotation 4.5 1 0.5 12 Note 10 : Evaluation la plus favorable à l ’ISD Note 1 : Evaluation la plus défavorable à l ’ISD

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Exposition visuelle Note Localisation Bord de route 1 Pente ou ravin 2 Dépression 4 Ancienne Carrière 6

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Evaluation globale par la somme pondérée

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Les critères de 14 secteurs à 3 sites (CDS Ingénieurs Conseils, Switzerland)  Sondages et essais d ’eau  Caractéristiques techniques de l ’installation (sécurité, étanchéité..)  Aspects liés aux transports et aux nuisances du trafic  Coût d ’investissement et d ’exploitation

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Agrégation partielle ELECTRE Agrégation globale  Somme pondérée  Multiplication des notes des critères

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Défauts de l ’agrégation globale Multiplication des notes des critères  amplification des différences faibles au départ entre les décharges Somme pondérée  sensibilité à la transformation de l’échelle d’un critère  compensation entre les critères

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Évaluation et classement des décharges (D1, D2, D3) suivant deux critères Évaluation et classement des décharges (D1, D2, D3) après la conversion des quantités de déchets en kilogrammes

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple 2° défaut compensation entre les critères

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Défaut de la multiplication des notes des critères

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Principes fondamentaux des méthodes ELECTRE  Hypothèse de surclassement vérifier l ’hypothèse posé pour tout couple de décharge : décharge D1 surclasse la décharge D2  Condition de concordance déterminer si les critères pour lesquels D1 est au moins aussi préférée à D2 sont suffisamment importants Ensemble de concordance C’est l’ensemble des critères pour lesquelles D1 est au moins aussi préférée à D2 C12 = P+ (D1, D2) + P= (D1, D2) P  Indice de concordance déterminer à partir de quelle valeur des indices de concordance C12, la concordance avec l’hypothèse de surclassement D1 est préférée à D2 sera suffisamment forte  Test de concordance Seuil de concordance C

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Principes fondamentaux des méthodes ELECTRE  Condition de non-discordance déterminer s’il n’existe aucun critère qui s’oppose de manière très rigoureuse à l’hypothèse de surclassement Ensemble de discordance C’est l’ensemble des critères pour lesquelles D2 est préférée à D1 la différence entre l ’évaluation de D1 et D2 pour chaque critère discordante  Indice de discordance déterminer dans quelles limites, l ’opposition des critères discordants à l’hypothèse de surclassement n ’est pas suffisamment forte pour entraîner le rejet de l ’hypothèseD1 est préférée à D2  Test de non-discordance Seuil de discordant  relation de surclassement Si les deux tests de concordance et de non-discordance sont satisfaits à la fois alors l’hypothèse de surclassement est acceptée

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Exemple Ensemble de concordance Ensemble de discordance Indice de concordance C12 Indices de discordance D12 Test de concordance C12  c Test de non discordance D12  d Seuil de concordance c Seuil de discordance d Oui Hypothèse D1 surclasse D2 rejetée Non Non Hypothèse D1 surclasse D2 acceptée Établissement de la relation de surclassement P1 P2

Stratégie de sélection du site Introduction Stratégie de sélection du site Objectif Base des données Conclusions Analyse multicritère Le SIG est une série d ’outils informatiques très puissant permettant de : Constituer des bases de données à référence géographique maintenir à jour les plans d ’information Exploiter toutes les informations existantes Réaliser des analyses spatiales multi-critères Partager l’information et communiquer entre les différents services Choisir la meilleure solution pour réduire par exemple l’impact d’une construction dans un site ou choisir les zones les moins exposées aux risques naturels et le plus en adéquation avec les réalités économiques