Préserver l’environnement et le cadre de vie

Garantir une gestion de l’eau raisonnée et respectueuse des milieux naturels

La fragmentation du paysage est la première cause d’atteinte à la biodiversité. Les infrastructures de transport routier sont responsables pour une grande part de cette fragmentation. Elles isolent en effet des territoires et coupent des corridors écologiques.

La création de tunnels permet de réduire cette fragmentation et d’assurer la continuité des corridors biologiques là où ils existent. Le franchissement en tunnel contribue également à diminuer les pollutions sonores, atmosphériques et lumineuses des infrastructures et à éviter les risques de collisions avec la faune sauvage sur le tracé considéré. Néanmoins, les ouvrages souterrains ne sont pas sans impacts négatifs sur le milieu naturel. Ces impacts se concentrent en grande partie lors de la phase chantier. Moins nombreux en phase d’exploitation de l’ouvrage, ces effets négatifs se manifestent essentiellement aux têtes.

Les mesures de réduction des impacts concernent en premier lieu les mesures dites d’évitement ou de suppression. Ces mesures visent à supprimer les effets négatifs par évitement des zones à enjeux. Il peut s’agir par exemple de la modification du positionnement des têtes pour éviter une zone humide ou encore du choix d’une saison adaptée pour les travaux (hors période de reproduction d’une espèce donnée par exemple). D’autres mesures de réduction consisteront à adapter les caractéristiques du projet pour atténuer une incidence possible sur le site.

En ce qui concerne les impacts des ouvrages souterrains sur les conditions naturelles du cycle de l’eau, les mesures de réduction suivantes peuvent être mises en place.

En dernier recours, lorsque les effets dommageables d’un projet souterrain sur le milieu naturel ne peuvent être supprimés ou réduits suffisamment, des mesures compensatoires peuvent être mises en place. Elles introduisent une contrepartie sur un domaine similaire, au niveau du site impacté ou en-dehors. Il peut s’agir par exemple, de la création d’un milieu humide de substitution pour compenser la disparition d’une zone humide, de la création de nouveaux corridors de déplacement de la faune ou de l’acquisition et la mise en gestion d’un milieu naturel intéressant et menacé.

Généralement réalisées hors emprise du projet, ces mesures doivent être définies de façon très opérationnelle pour donner toute garantie de mise en œuvre effective et d’efficacité. L’attention doit notamment être portée sur la définition d’objectifs clairs au regard de la compensation recherchée, sur la maîtrise du foncier concerné, sur les partenariats à proposer, sur la gestion par un ou plusieurs organismes compétents, le financement et la pérennité des moyens de gestion.

Intégrer le sous-sol dans la planification urbaine

Selon les prédictions de l’ONU, la population mondiale atteindra 9,5 milliards de personnes en 2050, dont plus de la moitié vivra en milieu urbain. L’étalement urbain s’accompagne le plus souvent d’une augmentation des besoins en transport des habitants des périphéries, sources potentielles d’émissions de gaz à effet de serre. Intégrer le sous-sol dans la planification urbaine permet d’apporter davantage de verticalité aux villes, de limiter l’étalement, de réduire la tension foncière et de favoriser un usage plus apaisé de l’espace en surface.

En zone urbaine, les réseaux de transports souterrains permettent de préserver l’environnement sonore et visuel des riverains, qui peuvent être fortement impactés par les nuisances dues à une circulation routière ou ferroviaire de surface. Dans le cas des tunnels routiers, en raison du confinement, la qualité de l’air extérieur le long du tunnel est généralement meilleure que si une route à l’air libre se trouvait au même endroit.

L’utilisation de l’espace souterrain pour des fonctions autres que le transport est déjà une réalité dans de nombreux pays, soit pour se protéger des conditions climatiques extrêmes (le cas de la région de Montréal au Canada notamment), soit pour compenser le manque de place en surface. Dans ces pays, centres commerciaux et lieux culturels utilisent déjà largement le sous-sol et constituent de véritables villes souterraines.

La France mène elle aussi depuis plusieurs années des réflexions afin de se doter d’une véritable stratégie nationale pour le développement de l’espace souterrain.

Actions de recherche du CETU

Le CETU est partenaire du projet de recherche « Ville 10D » - ville d’idées ». Ce projet regroupe une trentaine de partenaires (maîtres d’ouvrage, organismes de recherche, bureaux d’études, entreprises et associations) qui visent à promouvoir la planification de l’aménagement des villes par une meilleure prise en compte des interactions positives entre la surface et le sous-sol. Le projet a été décomposé en plusieurs thématiques, afin de prendre en compte toutes les dimensions de l’usage du souterrain en milieu urbain : socio-économique, psycho-sociale, gestion des données, juridique, environnement (cette dernière étant animée par le CETU).

Le CETU et l’ENPC encadreront également une thèse qui démarrera en 2025 sur « l’évaluation de la performance de l’aménagement et l’exploitation des espaces souterrains pour la ville durable ». Cette thèse s’inscrit dans le cadre du PEPR Sous-Solet Projet ciblé n°10 S-PASS.

Optimiser la ventilation pour améliorer la qualité de l’air

En phase chantier, les impacts en termes de pollution atmosphérique sont essentiellement ceux liés aux gaz d’échappement des engins et camions, aux poussières dues aux travaux de creusement et au transport des matériaux.

Les mesures envisageables pour la réduction des impacts de la pollution atmosphérique en phase chantier d’un tunnel sont résumées dans le tableau ci-après :

La pollution de l’air résultant du trafic d’un tunnel routier en exploitation est de nature identique à celle résultant d’une route à l’air libre supportant le même trafic. Un tunnel ne crée pas de pollution. La quantité totale d’émissions polluantes, en grande partie proportionnelle au nombre de véhicules et à la distance parcourue, reste inchangée, que l’on soit en tunnel ou pas.

Les effets possibles d’un tunnel sur la quantité des émissions sont donc minimes, limités aux conséquences d’une éventuelle modification des conditions de circulation, vitesse pratiquée par les véhicules ou profil en long) et en général favorables (évitement de franchissement d’un col en montagne sollicitant fortement les moteurs par exemple).

Si les tunnels ont peu d’impacts sur les émissions, ils en ont sur les concentrations. Un tunnel reste un espace confiné où les gaz émis peuvent devenir toxiques pour les usagers à l’intérieur du tunnel en cas de concentrations importantes. Il est donc important de pouvoir mesurer le taux des polluants dans l’ouvrage et mettre en place un système de ventilation sanitaire adéquat.

La circulation automobile en tunnel routier conduit à des rejets des polluants vers l’extérieur, plus localisés aux niveaux des têtes et cheminées d’extraction. Ainsi, il faut privilégier une stratégie d’évitement des zones sensibles par un tracé judicieux. Lorsque les rejets en zone sensible ne peuvent être évités, en zone urbaine très dense par exemple, des mesures de réduction des nuisances peuvent être mises en place :

• une réflexion amont pour optimiser le positionnement des têtes de tunnel,
• des mesures de gestion du trafic pour éviter les congestion et optimiser la vitesse des véhicules dont les émissions en polluants sont minimales pour des vitesses de l’ordre de 60 à 70 km/h,
• une optimisation du système de ventilation en lien avec les niveaux de pollution mesurés,
• des systèmes d’extraction afin de limiter la sortie de polluants par les têtes lorsqu’elles sont implantées dans des lieux très sensibles, (cheminées relativement hautes pour permettre une surélévation du panache des émissions).
• le traitement des rejets.

Actions de recherche CETU

Le CETU mène des travaux de recherche afin de mieux caractériser et limiter les rejets des tunnels routiers, surtout en zone urbaine.

Projet FTIR

Le CETU est impliqué dans le projet FTIR qui a pour objectif de caractériser les rejets du tunnel de Fourvière (Lyon) par des mesures de polluants grâce à la spectoscopie infrarouge à transformée de Fourier.

Projet Borée

Le projet Borée lancé en 2017 par Atmo Sud, le CETU et les services de la DREAL PACA, est une expérimentation menée sur la rocade L2 de Marseille, axe routier très sensible du point de vue de la qualité de l’air car constitué d’une succession de tranchées couvertes sur une dizaine de kilomètres en milieu urbain dense. Il consiste à expérimenter un dispositif d’asservissement de la ventilation aux mesures extérieures afin de réduire l’exposition au dioxyde d’azote (NO2) des riverains vivants à proximité de la tranchée ouverte reliant la tranchée couverte de Montolivet (1073 m) à celle de Saint-Barnabé (523 m).

Le CETU est intervenu dans le pilotage du projet, la réalisation des mesures dans le tunnel, le suivi des mesures extérieures par micro-capteur réalisées par Atmo Sud et des mesures acoustiques menées par le CEREMA. Des études de modélisation de la dispersion des polluants aux têtes sont en cours. Les premiers résultats sont satisfaisants et permettent de mettre en évidence les effets positifs de la surventilation en tunnel.

Utiliser le sous-sol pour protéger les populations contre les épisodes météorologiques extrêmes

Les ouvrages souterrains jouent un rôle en protégeant les populations des épisodes météorologiques extrêmes, particulièrement en zone urbaine (réduction de l’artificialisation des sols, régulation et stockage des eaux de surface en cas de fortes précipitations…). Les villes deviennent ainsi plus résilientes face au changement climatique.

Publications CETU

Dossier pilote des tunnels – document N° 5 « Environnement »

Ce document de référence traduit de manière opérationnelle la réglementation française relative à l’évaluation environnementale. Pour chacune des thématiques environnementales identifiées, il décrit les spécificités des ouvrages souterrains, leurs impacts et enjeux en construction et en exploitation, la démarche d’étude à mettre en œuvre, les méthodes d’évaluation des impacts ainsi que les mesures envisageables pour les réduire. Le chapitre 6 traite les questions relatives à la pollution de l’air, tandis que chapitres 9 et 10 traitent les questions de l’eau et le milieu naturel.

Les études environnement dans les projets routiers : volets « air » et « santé » - Le cas spécifique des tunnels

Ce guide propose une méthodologie d’étude des effets des tunnels sur la qualité de l’air lors de l’élaboration des projets routiers, au stade des études amont. Les phases d’étude traitées sont les études d’opportunité et les études préliminaires, jusqu’à l’élaboration de l’étude d’impact et du dossier d’enquête préalable à la déclaration d’utilité publique.

Le traitement de l’air des tunnels routiers

Ce document s’articule autour de quatre chapitres :

• le contexte réglementaire lié à la pollution atmosphérique et aux tunnels routiers,
• la filtration électrostatique des particules dans les tunnels,
• le dénitrification des gaz dans les tunnels,
• les techniques alternatives et innovantes.