localisation du site

1: Localisation du site Dominic D�Amours �tudiant au doctorat D�partement g�nie chimique Hiver 2006

2: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 2

3: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 3 Plan M�thode de protection du site Option de r�habilitation de l�eau souterraine M�thode de protection du site Positionnement des puits

4: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 4 D�finition d�un sol Qu�est ce que du SOL? G�nie civil: ��views soil as a geologic body possessing physical properties, suitable as construction material or as a body upon which structures and facilities can be built. � G�ologue: � views soil primarily in its natural state, created over long periods of time, which transport water at rates dependent upon its physical composition.�� Hydrologue: ��views soil as a naturally occurring porous body that effects the rate direction of water flow, due to the size of its interconnecting pores.�� Agronomes: ��views soil as a natural medium for the growth of land plant.�� P�dologue (classificateur de sol): ��views soil as a natural body comprised of soil layers (horizons) residing near the soil surface, each distinct, unique morphology.�� Chimiste du sol: � views soil as a naturally occuring, unconsolidated material residing above bedrock which supports numerous physical, chemical, and microbial reactions.���

5: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 5 Textures Collo�des Argile - moins de 0.004 mm Silt (fin, moyen et gros) - 0.004 � 0.062 mm Sable (fin, moyen et gros) - 0.062 � 2 mm Gravier (fin, moyen et gros) � 2 � 64 mm

6: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 6 Textures

7: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 7 Triangle de texture

8: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 8 Structure du sol

9: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 9 Masse volumique

10: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 10 Courbe de granulom�trie

11: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 11 Porosit� et indice des vides

12: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 12 Porosit� et indice des vides

13: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 13 Type de porosit� Porosit� primaire: elle correspond aux pores ou interstices contemporains de la formation de la roche ou du sol, comme les fractures de refroidissement des basaltes. Porosit� secondaire: elle correspond aux pores ou interstices post�rieurs � la formation de la roche ou du sol, comme les fractures de d�compression � la suite du d�gel des glaciers. Porosit� efficace: elle correspond aux pores et interstices reli�s qui permettent l��coulement gravitaire des liquides. Elle est reli�e � la notion d�emmagasinement de l�eau dans un mat�riau. Porosit� effective: elle correspond aux pores et interstices reli�s � l��tat satur� qui permettent l��coulement. Elle est g�n�ralement sup�rieur � la porosit� efficace, parce qu�� l��tat satur� de l�eau pelliculaire peut circuler. Elle est calcul�e � partir de la vitesse moyenne de l�eau souterraine d�termin�e par un essai de traceur non r�actif.

14: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 14 Exemple de porosit� Gravier 25-40 % Sable 25-50 % Silt 35-50 % Argile 40-70 % Basalte fractur� 5-50 % Calcaire karstifi�s 25-50 % Gr�s 5-30 % Shale 0-10 % Roche cristalline saine 0-5 %

15: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 15 Classification de l�eau interstitielle Eau gravitaire: fraction de l�eau souterraine qui se draine sous l�action des forces de gravit� uniquement. C�est eau est mobilisable par drainage et pompage dans un aquif�re a nappe libre. Eau de r�tention: fraction de l�eau maintenue dans les interstices � la surface des grains ou sur des microfissures par la force d�attraction mol�culaire. On distingue l�eau pelliculaire qui peut �tre lib�r�e par centrifugation et l�eau adsorb�e qui ne sera lib�r�e que par �vaporation en �tuve. Eau capillaire: fraction de l�eau soumise � la force de tension superficielle au-dessus de la surface de la nappe.

16: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 16 Classification de l�eau interstitielle Capacit� de r�tention (��specific retention��) Le rapport du volume d�eau retenue dans un mat�riau au volume total de ce mat�riau sec (=teneur en eau volumique de r�tention = n(1-Sr)). Elle exclut donc l�eau gravitaire et inclut l�eau pelliculaire et l�eau adsorb�e. Par abus de langage, on l�appelle eau cappilaire. Capacit� au champ (��field capacity��) Le rapport de la masse d�eau retenue dans un mat�riau � la masse de ce mat�riau sec (= teneur en eau massique de r�tention), suite au drainage gravitaire.

17: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 17 Nappes et aquif�re Nappe: contenu = eau souterraine Aquif�re: contenant dans lequel l�eau souterraine circule Nappe phr�atique Du grec phrear-atos signifiant un puits ou nappe d�eau d�notant l�extr�mit� sup�rieur de la zone de saturation en l�absence d�un horizon imperm�able susjacent; correspond au niveau auquel l�eau se stabilise dans un puits perfor� dans un aquif�re libre.

18: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 18 Aquif�re, aquitard aquiclude Aquif�re: une unit� g�ologique totalement ou partiellement satur�e en eau, d�o� l�on peut extraire de l�eau par pompage de fa�on �conomique. (Ex: non consolid�s: sable et gravier; consolid�s: gr�s, calcaires, roches fractur�es ou alt�r�es) Aquitard: une unit� g�ologique totalement ou partiellement satur�e en eau, d�o� on ne peut pas extraire d�eau par pompage de fa�on �conomique, mais qui est assez perm�able pour laisser percoler des quantit�s d�eau appr�ciables quand on se place � l��chelle du kilom�tre carr� ou plus. (Ex: argiles, silts et shales) Aquiclude: une unit� g�ologique totalement ou partiellement satur�e en eau, dans laquelle l�eau ne circule pas du tout. (Ex: roche ign�e et m�tamorphique non fractur�es) Une exception - une vue d�esprit.

19: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 19 Types d�aquif�res Nappe captive: unit� g�ologique totalement satur�e, situ�e entre un plancher ��imperm�able�� (aquitard inf�rieur) et un plafond ou toit ��imperm�able�� (aquitard sup�rieur). L�eau est sous pression. Nappe libre: unit� g�ologique partiellement satur�e, limit�e par un plancher ��imperm�able�� et o� il existe une surface sur laquelle la pression de l�eau est �gale � la pression atmosph�rique. Niveau fluctue en fonction des infiltrations. Nappe perch�e: cas sp�cial d�aquif�re � nappe libre au-dessous duquel il existe une 2e surface sur laquelle la pression de l�eau est �gale � la pression atmosph�rique.

20: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 20 Types d�aquif�res Nappe semi-captive: unit� g�ologique partiellement totalement satur�e, situ�e entre un plancher ��semi-imperm�able�� et un plafond ��semi-imperm�able��. Nappe semi-libre: unit� g�ologique partiellement satur�e, o� il existe une surface sur laquelle la pression de l�eau est �gale � la pression atmosph�rique, et limit�e par un plancher ��semi-imperm�able��.

21: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 21 Types d�aquif�res

22: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 22 Types d�aquif�res

23: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 23 Types d�aquif�res

24: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 24 Puits d�eau Art�sien: D�riv� du mot fran�ais Artois, une province du nord de la France. C�est � cet endroit que le 1er puits profond fut for� dans un aquif�re captif et �tudi� dans les ann�es 1750. Ce terme fesait originalement r�f�rence qu�aux puits jaillissant mais maintenant, il s�applique � tout les types de puits for� dans un aquif�re captif (Todd, 1980). Jaillissant: Puits, forage art�sien d�bitant, ou capable de d�biter, spontan�ment au niveau du sol : puits exploitant une nappe captive - ou dans certaines conditions la partie inf�rieure d'une nappe libre - dont le niveau pi�zom�trique est au-dessus du sol. 

25: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 25 Puits d�observation/ Pi�zom�tre Puits d�observation Puits sans pompage servant � mesurer l��l�vation de la nappe phr�atique ou de la surface pi�zom�trique et � �chantillonner les eaux souterraines. Un puits d�observation est g�n�ralement de plus grand diam�tre et cr�pin� sur la totalit� de sa l��paisseur de l�aquif�re. Surface pi�zom�trique Surface imaginaire co�ncidant avec la pression hydrostatique de l�eau dans un aquif�re donn�. Pi�zom�tre Un instrument utilis� pour mesurer la charge hydraulique � un point donn� dans le sous-sol; Un puit sans pompage g�n�ralement de petit diam�tre, utilis� pour mesurer l��l�vation de la nappe phr�atique ou de la surface pi�zom�trique. Cr�pin� sur une plus courte section qu�un puit d�observation. Pas n�cessairement con�u pour collecter des �chantillons d�eau, mais les puits d�observation le sont.

26: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 26 Puits d�observation

27: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 27 Pi�zom�tre

28: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 28 Nids de puits

29: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 29 �coulement de l�eau souterraine

30: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 30 �coulement de l�eau souterraine Zone vadose: Zone au-dessus de la nappe phr�atique Les pores sont partiellement satur�es en eau (zone radiculaire, vadose interm�diaire) et satur�es en eau (zone capilaire) L�eau est sous pression n�gative Zone capillaire: De la nappe phr�atique jusqu�� la limite de la remont�e capilaire Pression n�gative Zone satur�e: Zone sous la nappe phr�atique Les pores sont compl�tement satur�s en eau Pression positive

31: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 31 La loi de Darcy

32: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 32 Vitesse de Darcy � vitesse moyenne d��coulement

33: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 33 �coulement de l�eau souterraine

34: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 34 Ligne d��coulement et �quipotentiel

35: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 35 Ligne d��coulement et �quipotentiel

36: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 36 Conductivit� hydraulique C�est le param�tre mesurant dans une direction de l��coulement la perm�abilit� d�un milieu poreux vis-�-vis de l�eau (��hydrau��), pour une densit� et une viscosit� cin�matique constante. Symbole: K (appel� �galement coefficient de perm�abilit�) Dimension: longueur/temps (vitesse) Unit�s: cm/jour, cm/an (hydrog�ologie)

37: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 37 Perm�abilit� C�est un param�tre caract�risant le milieu poreux dans une direction. On mesure dans cette direction la perm�abilit� du milieu vis-�-vis d�un fluide homog�ne quelconque, ind�pendamment des caract�ristiques du fluide. Symbole: k Dimension: surface Unit�s: cm2, Darcy (1 Darcy = 9,87 x10-9 cm2)

38: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 38 Conductivit� hydraulique

39: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 39 Conductivit� hydraulique

40: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 40 Conductivit� hydraulique D�termination in-situ: Theis (ideal) Hantush-Jacob (leaky) Neuman (libre) Puits image (avec fronti�re)

41: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 41 �quation d��coulement satur� en r�gime permanent

42: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 42 Sources de pollution Diffuse: Fertilisants et pesticides agricoles Sels d�gla�ants Retomb�es atmosph�riques Ponctuelle: Sites industriels contamin�s R�servoirs souterrains D�versements accidentels Parcs de r�sidus miniers Lieux de gestion des d�chets dangereux Pipelines Lieux d��limination des d�chets, neiges us�es Entreposage des fumiers Cimeti�res, etc.

43: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 43 Devenir des contaminants LNAPL: Light non-aqueous phase liquids � moins dense que l�eau (ex: essence, diesel & huiles) DNAPL: Dense non-aqueous phase liquids � plus dense que l�eau (ex: cr�osote et solvants chlor�s)

44: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 44 LNAPL / DNAPL

45: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 45 Devenir d�un d�versement de diesel - LNAPL

46: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 46 Migration/transport des contaminants

47: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 47 Migration/transport des contaminants Processus impliqu�s dans le transport des contminants Processus physiques: Advection Dissolution Adsorption Volatilisation Processus de transformation: Chimique Biologique

48: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 48 Migration avec et sans biod�gradation

49: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 49 Politique/r�glement du MDDEP Politique de protection des sols et de r�habilitation des terrains contamin�s Annexe 2 : Les crit�res g�n�riques pour les sols et pour les eaux souterraines http://www.mddep.gouv.qc.ca/sol/terrains/politique/annexe_2_grille_eaux.htm Le R�glement sur le captage des eaux souterraines en bref http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/souterraines/index.htm

50: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 50 Politique/r�glement du MDDEP �tude d�impact n�cessaire pour des centres de capacit� de traitement de 100 000 t.m. Caract�risation initiale (bruit de fond) et remettre le site dans le m�me �tat lors du d�mant�lement du centre. Utiliser des technologies respectueuses de l�environnement Syst�me accrus de protection: Puits d�approvisionnement en eau potable Ressource d�eau souterraine irrempla�able (l�implantation du centre peut m�me �tre refus�e)

51: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 51 Guide du MDDEP Guide de d�termination d�aires d�alimentation et de protection de captage d�eau souterraine http://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/souterraines/alim-protec/index.htm Syst�me d'information hydrog�ologique (SIH) Le SIH est un outil de recherche qui vous permet d'obtenir de l'information sur plus de 125�000 puits install�s et forages effectu�s sur le territoire qu�b�cois depuis l'entr�e en vigueur du R�glement sur les eaux souterraines, en 1968. On peut y trouver de l�information entre autres sur les niveaux d'eau statique et dynamique, les descriptions lithologiques, la profondeur des puits, les m�thodes de forage et les mat�riaux de cuvelage. Le syst�me comporte actuellement seize champs d�information. Pour acc�der au SIH: http://132.203.71.97/index.html

52: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 52 Caract�risation environnemental d�un site �tude environnemental de site Phase I: Reconnu par l�Association Canadienne de Normalisation (ACNOR), une phase 1 est une �tude normalis�e et reconnue qui permet d'�valuer l'�tat actuel et le passif environnemental d'une propri�t� r�sidentielle, commerciale ou industrielle. Cette �tude comporte l'examen de l'historique du site, une inspection des lieux et la r�cup�ration des renseignements disponibles aupr�s des autorit�s gouvernementales, municipales et aupr�s d'anciens employ�s ou propri�taires. L'�valuation environnementale de site permet de quantifier les risques environnementaux affectant un site et devient donc un outil d�cisionnel n�cessaire avant toute transaction. �tude environnemental de site Phase II: Suite � la r�alisation d'une phase I, dans le cas o� des indices de contamination potentielle sont d�cel�s sur un site ou si des contraintes environnementales sont connues sur le site (r�servoirs souterrains, zones d'entreposage de mati�res r�siduelles, etc.), la r�alisation d'une �tude de caract�risation permet de confirmer la pr�sence ou l'absence de contaminants. Les r�sultats de caract�risation permettent de d�terminer le type de polluant, de cibler les secteurs et les m�diums contamin�s et d'�valuer l'ampleur de la contamination. Ces �tudes comportent la r�alisation de sondages et le pr�l�vement d'�chantillons par notre laboratoire accr�dit� et selon les normes environnementales reconnues.

53: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 53 Caract�risation environnemental d�un site �tude environnemental de site Phase III: Une fois les contaminants identifi�s, les volumes de contamination connus et les impacts sur l'environnement �valu�s, on est en mesure de d�finir les mesures d'intervention efficaces. Une solution de restauration est propos�e au client apr�s avoir �valu� toutes les options possibles.

54: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 54 Caract�risation environnemental d�un site Caract�risation des sols Forages, tranch�es � la pelle r�trocaveuse, �chantillonnage des sols et d�termination de la stratigraphie, analyse physico-chimiques Caract�risation des eaux souterraines: Localisation et description des puits d�observation Recueil de donn�es physiques (stratigraphie, granolom�trie, porosit�) D�termination du sens et la vitesse d��coulement des eaux Inventaire des puits dans un rayon de 1 km D�termination du bruit de fond �tablissement d�un plan de suivi des eaux souterraines et de surface (2 fois par ans pour les contaminants contenus dans la demande de C.A.) Aviser le MDDEP de tout d�passement ou incident

55: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 55 Contamination d�un centre de traitement des sols Soumis � la Politique de protection des sols et r�habilitation des terrains contamin�s Il faut d�contaminer! Toute contamination accidentel (d�versement, un bris d��quipement ou autre raison) devra �tre r�habilit�e de fa�on � ce que le sol et les eaux souterraines retrouvent la qualit� d�avant d�versement Importance de la caract�risation initiale!

56: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 56 Option de r�habilitation de l�eau souterraine Crit�res g�n�riques d�usage Politique de protection des sols et de r�habilitation des terrains contamin�s Annexe 2 : Les crit�res g�n�riques pour les sols et pour les eaux souterraines http://www.mddep.gouv.qc.ca/sol/terrains/politique/annexe_2_grille_eaux.htm Comparaison avec les teneurs de fond Redonner au terrain la qualit� qu�il avait avant l�implantation (votre cas pour un centre de traitement de sol implant� apr�s en vigueur de cette Politique) �valuation d�impact des activit�s et des sols contamin�s sur la qualit� des eaux souterraines L�impact r�el ou appr�hend� est d�fini sur la base des crit�res de la qualit� de l�eau au lieu d�impact Classification des eaux souterraines http://www.mddep.gouv.qc.ca/sol/terrains/politique/annexe_2_tableau1_seuils.htm Seuils d�alertes http://www.mddep.gouv.qc.ca/sol/terrains/politique/annexe_2_tableau1_seuils.htm

57: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 57 Proc�dure d�intervention sur les eaux souterraines

58: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 58 Classification des eaux souterraines Classe I: Hautement vuln�rable et irrempla�able pour une population substantielle ou vitale �cologiquement Classe IIA: Source courante d�eau de consommation Classe IIB: Source potentielle d�eau de consommation Classe IIIA: N�est pas une source de consommation: degr� de liaison hydraulique interm�diaire � �lev�; de pi�tre qualit�; ne peut �tre purifi�e ou ne pr�sente pas un potentiel suffisant en quantit� ou ne peut �tre consid�r�e d�un point de vue �conomique Classe IIIB: N�est pas une source d�eau de consommation: faible degr� de liaison hydraulique, de pi�tre qualit� et ne peut �tre purifi�

59: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 59 M�thode de protection du site Captage des lixiviats Recouvrement des piles de sol avec des g�omembrane Captage des eaux de pluie G�omembranes sous les aires de traitement Instrumentation d�un site La politique du MDDEP n�est pas tr�s sp�cifique � ce niveau. Puits d�observation Pi�zom�tre Sonde de d�tection des fuites Foreuse Accessoires d��chantillonnage de puits Enregistreur de niveau d�eau Sonde � interface huile/eau Pompe Waterra Hydrolift II

60: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 60 G�omembranes

61: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 61 G�omembranes

62: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 62 Puits d�observation

63: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 63 Pi�zom�tre

64: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 64 Nids de puits

65: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 65 Puits d�observation vs pi�zom�tre

66: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 66 Foreuse

67: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 67 Accessoires d��chantillonnage de puits

68: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 68 Accessoires d��chantillonnage de puits

69: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 69 Positionnement des puits Plan horizontal Plan vertical Tenir compte des diff�rents types d�aquif�res NAPL/DNAPL

70: GCH 6311 � Conception et gestion des centres de traitement des sols 70 R�f�rences Todd, David Keith. 1980. Groundwater Hydrology, Second Edition, John Wiley & Sons, Inc., Berkeley, Ca, USA. Chapuis, Robert P. 1999. Guide des essais de pompage et leurs interpr�tation, Les publication du Qu�bec, Ste-Foy, Qu�bec, Canada. Dragun, James. 1998. The Soil Chemistry of Hazardous Materials, Second �dition, Amherst Scientific Publishers, Amherst, Massachusetts, USA.