Assessment of Constructed Wetland Systems for Stormwater Pollution Control in Luxembourg: A Water Quality Monitoring Approach in Compliance with Environmental Regulations

Abstract

Les eaux de ruissellement urbaines constituent une source majeure de pollution diffuse dans les environnements urbains et périurbains. Lors des événements pluvieux, le ruissellement provenant de surfaces imperméables telles que les routes, les toitures et les parkings peut mobiliser des matières en suspension, des nutriments, des métaux lourds, des hydrocarbures et de la matière organique, dégradant ainsi les milieux récepteurs et augmentant les contraintes hydrauliques sur les systèmes de drainage. Afin de répondre à ces défis environnementaux, des stratégies de gestion durable des eaux pluviales sont de plus en plus nécessaires, en particulier dans un contexte d’urbanisation croissante et de variabilité climatique. Parmi celles-ci, les zones humides construites (constructed wetlands) (CW) sont largement reconnues comme une solution fondée sur la nature prometteuse, car elles combinent l’élimination des polluants avec une régulation hydraulique et un fonctionnement à faible consommation énergétique. Toutefois, leurs performances dépendent fortement des conditions locales de conception, des charges hydrauliques et de la variabilité des précipitations. En particulier, le phénomène de « first flush » peut influencer le moment et l’intensité du transport des polluants lors des événements pluvieux, rendant un suivi basé sur les événements indispensable pour une évaluation fiable de l’efficacité du traitement. Dans un contexte européen, la gestion des eaux pluviales est encadrée par des cadres réglementaires tels que la Directive-cadre sur l’eau ainsi que par des guides techniques, notamment la DWA-A 102, qui mettent l’accent sur le contrôle de la pollution particulaire, en particulier les matières en suspension fines (AFS63), en raison de leur forte association avec le transport des polluants. Ce travail de thèse évalue les performances de systèmes de zones humides construites pour le traitement des eaux pluviales au Luxembourg, avec un accent particulier sur la fraction fine des matières en suspension (AFS63) et les macropolluants associés. Deux sites d’étude, Raemerich et Steinfort, ont été sélectionnés car ils représentent des conditions de ruissellement et des configurations de systèmes de traitement contrastées. L’étude repose sur un suivi de la qualité de l’eau lors d’événements pluvieux et analyse la dynamique des polluants, le comportement du first flush et les performances de traitement dans des conditions réelles d’exploitation. En comparant les concentrations et les charges observées avec des cadres d’évaluation basés sur les émissions ainsi qu’avec les réglementations environnementales actuelles, ce travail vise à fournir une évaluation spécifique aux sites des performances des zones humides construites et à soutenir le développement de stratégies de gestion des eaux pluviales plus efficaces et conformes au cadre réglementaire au Luxembourg.