Thierry Winiarski
Thierry Winiarski
Bureau T122
Téléphone : (33) (0)4 72 04 70 89
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Mél : winiarski@entpe.fr
Ecole Nationale des Travaux Publics de l'État
Rue Maurice Audin
F- 69518 Vaulx-en-Velin Cedex
FRANCE
Fonction au Laboratoire des Sciences de l'Environnement
Directeur de Recherche (DR2)
Biographie
Depuis 1994 , année de l’obtention de ma thèse de doctorat en Analyse et Modélisation des Systèmes Biologiques de l’Université Lyon 1, j’ai poursuivi en post-doc à l’ENTPE. Depuis mon affectation au 1ier juin 1996 comme CR, j’ai poursuivi mes travaux dans le domaine de l’«hydrogéochimie des éléments traces en milieu non saturé ».
Mon parcours scientifique se situe dans le vaste domaine des sciences de l’Environnement, plus précisément dans le thème des transferts de polluant dans des matrices poreuses. Ma formation en géologie me permet d’avoir une bonne connaissance des formations du sol et du sous-sol et plus particulièrement des formations superficielles sur lesquelles les activités humaines ont un impact important. Ma formation en analyse et modélisation me permet d’utiliser des concepts et des outils de description et d’interprétation. Ces outils sont basés sur l’analyse de données, l’utilisation de modèles numériques et sur la conception et la mise au point de modèles physiques à diverses échelles, le tout basé sur une bonne connaissance de la physique des sols. Afin de qualifier et quantifier les divers mécanismes de transfert de polluant, j’ai été amené à utiliser plusieurs outils de chimie analytique (SAAF, Chromatographie ionique, …). Tout le long de mon parcours de chercheur et afin d’interpréter mes travaux, j‘ai utilisé de nombreux concepts de la chimie des interfaces solide-liquide.
Thème de recherche
En termes d’objets d’étude, ma carrière a débuté par l’étude du transfert de lixiviats de décharge à travers des matrices de faible perméabilité (mélange bentonite/sable), ce qui m’a amené à concevoir des expérimentations sur pilotes de dimension métrique. Puis mes recherches se sont dirigées vers le transfert des eaux pluviales dans les bassins d’infiltration. Dans ce cadre, je me suis particulièrement intéressé aux transferts des métaux dans la zone non saturée (ZNS). En collaboration plusieurs doctorants encadrés, j'ai décrit et interprété de nombreux mécanismes de rétention et de transport dans une matrice carbonatée de granulométrie hétérogène. Cette matrice est issue du dépôt fluvio-glaciaire quaternaire constituant la majeure partie de l’Est Lyonnais. Cette formation géologique est caractérisée par une forte variabilité granulométrique et stratigraphique. Ainsi, afin d’étudier les mécanismes fins d’écoulement et de rétention des métaux, des travaux ont été effectués en colonnes de laboratoire.
Depuis quatre ans, mes travaux s’orientent vers une approche de terrain de type hydrogéophysique de la ZNS à l’échelle des ouvrages. En effet, les résultats obtenus à l’échelle du laboratoire donnent de précieux renseignements sur les mécanismes hydrodynamiques dans une matrice à granulométrie hétérogène et sur les principales réactions géochimiques, mais ne sont toutefois pas suffisants pour répondre aux diverses questions liées aux ouvrages de types "bassins d’infiltration d’eaux pluviales" ou "tranchées drainantes" situés sur des formations géologiques que l’on trouve fréquemment dans les sous sols urbains. En effet, ces formations peuvent être exclusivement fluviatiles mais aussi fluvioglaciaire comme sur l’Est de la communauté urbaine de Lyon et sont caractérisées par leurs hétérogénéités à l’échelle des ouvrages (à titre indicatif ces formations alluviales représentent 22% de la superficie du bassin Rhône-Méditerranée-Corse, mais 75% de la population habite dessus !). Mon propos est de souligner l’importance de cette échelle qui me semble capitale pour la compréhension des réactions hydrogéochimiques liées aux eaux pluviales chargées en divers polluants (métaux lourds, hydrocarbures, produits phytosanitaires) s’infiltrant dans un milieu non saturée en eau que constitue les fonds de bassin d’infiltration.
Afin d’améliorer les connaissances sur les processus d’écoulements dans la zone non-saturée de dépôts sédimentaires hétérogènes, et dans le contexte particulier de l’infiltration des eaux pluviales urbaines, je me suis ensuite investi dans la caractérisation hydrogéophysique des sols. En effet, la zone non-saturée sous-jacente aux bassins d’infiltration est souvent constituée de dépôts alluvionnaires hétérogènes, qui jouent un rôle primordial dans les mécanismes de transfert de polluants. La compréhension de la façon dont ces hétérogénéités sédimentaires affecte les écoulements d’eau et les flux de polluants, est nécessaire dans une optique de préservation durable des sols et des ressources en eau souterraine.
Ce travail s’est focalisé sur l’étude du dépôt fluvioglaciaire de l’Est lyonnais, constituant la zone non-saturée d’un bassin d’infiltration étudié dans le cadre de l’Observatoire de Terrain en Hydrologie Urbaine (OTHU) dans la région lyonnaise (bassin d’infiltration Django Reinhardt de Chassieu : DR). L’objectif de ce travail était tout d’abord de caractériser les hétérogénéités sédimentaires et hydrodynamiques de ce dépôt, aux échelles du lithofaciès et de l’élément architectural, afin de définir un modèle hydrostratigraphique représentatif traduisant l’hétérogénéité hydrodynamique en conditions non-saturées. La caractérisation des hétérogénéités a été réalisée par une approche hydrogéophysique c’est-à-dire en couplant une caractérisation de l’architecture sédimentaire, une investigation géophysique (radar géologique, tomographie électrique, sismique réfraction en collaboration avec le LRPC d’Autun et polytechnique Montréal dans le cadre du projet de coopération 2005-2007 de recherche scientifique et technologique de la 60iéme commission permanente de coopération franco québécoise), et une caractérisation des propriétés hydrodynamiques a l’échelle de l’hydrofaciés (en collaboration avec le LTHE de Grenoble et le LCPC de Nantes). La relation entre genèse et hétérogénéité des dépôts fluvioglaciaires met en avant l’importance de l’interprétation génétique dans la caractérisation structurale de ces dépôts sédimentaires. Cette interprétation génétique est ainsi facilitée par l’étude d’analogues de dépôt quaternaires, actuellement en formation dans des plaines d’épandage fluvioglaciaire (en collaboration avec l’université de Bourgogne). L’étude de deux plaines d’épandage fluvioglaciaire actuelles, à savoir celle du Glacier des Bossons dans le massif du Mont Blanc, et celle du Breidamerkurjokull en Islande (avec l’aide de l’Université de Reykjavík) , a permis déterminer des lithofaciés analogues a ceux de l’Est lyonnais sur la base des distributions granulométriques. De par l’accessibilité de ces lithofaciés, les plaines d’épandage actuelles constituent des zones privilégiées pour la caractérisation in situ des propriétés hydrodynamiques des lithofaciés fluvioglaciaires (utilisation de la méthode BEST).
L’obtention de blocs 3D a permis de caractériser l’architecture tridimensionnelle d’une parcelle du bassin d’infiltration DR. Un modèle stratigraphique correspondant a ainsi été défini, et validé par confrontation avec des données issues d’un puits expérimentale. Bien que ce modèle tende à sous-représenter l’hétérogénéité réelle des écoulements, leur modélisation avec Hydrus2D et Hydrus3D a montré le potentiel du modèle hydrostratigraphique a traduire une hétérogénéité des écoulements. Elle met notamment en évidence l’existence de chemins d’écoulement préférentiel. Une typologie d’écoulements préférentiels susceptibles de se produire dans la zone non saturée du bassin d’infiltration a ainsi été proposée.
En conclusion, l’approche hydrogéophysique s’est avérée adaptée à la caractérisation hydrostratigraphique du dépôt fluvioglaciaire. Cette approche permet la construction de modèles traduisant le comportement hydrodynamique en milieu non-sature, contribuant à la compréhension des mécanismes d’écoulements.
Enseignements
- Professeur principal du cours « Ecole de terrain » (une semaine/an) au sein de la troisième année de la VA Pollution-Nuisance de l’ENTPE depuis 2006.
- Cours de géologie de l’ingénieur aux agrégatifs de l’Ecole Normale Supérieur de Lyon-ENS Lyon,
- Professeur principal du cours de géologie générale de 1ère année ENTPE,
- Co-responsable avec J.P. Magnan du cours Analyse Géotechnique des Sites Urbains et Naturels de 2ème Année ENTPE.
- Professeur à l’Université Quisquaya (Port au Prince, Haïti) : 30h tous les deux ans.
- Intervention au sein du cours Modélisation des Systèmes Urbains en 2ème année ENTPE.
- Enseignement dans le Master Recherche SEIU (Sciences de l’Environnement Industriel et Urbain). Ce master est co-habilité par l’Université Lyon1, l’Ecole des Mines de Saint Etienne, l’INSA de Lyon et L’ENTPE depuis 2004. Intervention dans plusieurs modules : (1) Approche systémique en milieu urbain, (2) Mécanismes et modélisation : principaux mécanismes hydrodynamiques en milieu poreux non saturée, principaux mécanismes aux interfaces solide-liquide, (3) Géosciences : constitution des roches et transformations (minéralogie, géochimie de base), géologie des formations superficielles comme support des activités industrielles et urbaines.
Encadrements de thèses (période 2005-2009) :
Fifi, U. (depuis septembre 2006, soutenance prévue en 2009). Titre : Hydrodynamique et transferts des polluants dans les eaux souterraines de la plaine du Cul de Sac (Haïti). Thèse de doctorat, Ecole doctorale Chimie de Lyon, Spécialité : Sciences de l’Environnement Industriel et Urbain.
Jung, S. (2009). Impacts des rejets urbains sur les milieux aquatiques. Analyse historique de la contamination urbaine dans les sédiments du lac du Bourget (Savoie, France) et du bassin de Pampulha (Belo Horizonte, Brésil). Co-direction avec B. Tassin (ENPC). Thèse de Doctorat, Ecole doctorale Ville et Environnement de l’Université Paris-Est, Spécialité : Sciences et Techniques de l’Environnement.
Goutaland D. (2008). Caractérisation hydrogéophysique d’un dépôt fluvioglaciaire. Evaluation de l’effet de l’hétérogénéité hydrodynamique sur les écoulements en zone non-saturée. Thèse de doctorat, Ecole doctorale Chimie de Lyon, Spécialité : Sciences de l’Environnement Industriel et Urbain.
Publications (période 2005-2009)
Articles dans des revues à comité de lecture
Fifi U., Winiarski T., Emmanuel E. (2009). Sorption mechanisms studies of Pb (II), Cd (II) and Cu (II) into soil of Port-au Prince. Aqua-LAC, Vol. 1, N°2, pp 164-171.
Jung, S., Arnaud, F., Bonté, P., Chebbo, G., Lorgeoux, C., Winiarski, T., Tassin, B. (2008). Temporal evolution of urban wet weather pollution: Analysis of PCB and PAH in sediment cores from Lake Bourget, France. Water Science and Technology 57 (10), pp. 1503-1510.
Goutaland D., Winiarski T., Dubé J.-S., Bièvre G., Buoncristiani J.F., Chouteau M., Giroux B. (2008). Hydrostratigraphic characterization of glaciofluvial deposits underlying an infiltration basin using ground-penetrating radar. Vadose Zone Journal. J 7:194-207.
Lassabatere, L., Spadini, L., Delolme, C., Février, L., Galvez Cloutier, R., Winiarski, T. (2007). Concomitant Zn-Cd and Pb retention in a carbonated fluvio-glacial deposit under both static and dynamic conditions. Chemosphere 69 (9), pp. 1499-1508.
Jung, S., Arnaud, F., Bonté, P., Chebbo, G., Dorioz, J.-M., Tassin, B., Winiarski, T. (2007). Comment évaluer l'impact des rejets urbains de temps de pluie sur les milieux aquatiques? Mise en place d'une méthodologie à partir de l'analyse de sédiments lacustres - Application au lac du Bourget. Techniques - Sciences - Methodes Issue 11, 2007, Pages 59-71.
Goutaland D., Winiarski T., Angulo-Jaramillo R., Lassabatere L., Bièvre G., Buoncristiani J.F, Dubé J.-S.,Mesbah A. & Cazalets H. (2007). Etude hydrogéophysique de la zone non-saturée hétérogène d'un bassin d'infiltration d'eaux pluviales. Bulletin du Laboratoire des Ponts et Chaussées, N°268-269.
Bertrand-Krajewski J.L., Barraud S., Gibert J., Malard F., Winiarski T., Delolme C. (2007). The OTHU case study : integrated monitoring of stormwater in Lyon, France. Data requirements for inegrated urban water management. Urban Water serie Vol I, Chap 23, Edited by Flechter T.D. and Deletic A., published jointly by UNESCO and Taylor & Francis, 303-314.
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Goutaland D., T. Winiarski, G. Bièvre et J.-F. Buoncristiani, 2005. Intérêt de l’approche sédimentologique en matière d’infiltration d’eaux pluviales. Caractérisation par radar géologique. Techniques Sciences Méthodes, 10, 100ème année, 71-79.
Delolme C., Bedell J-P., Winiarski T., Larmet H., Neto M., Muris M. et Perrodin Y., 2005. Le compartiment microbien des sols soumis à l’infiltration des eaux pluviales. Description et rôle dans le transfert des métaux. La houille blanche 3, 33-38.
PARTICIPATION A DES COLLOQUES, CONGRES et SEMINAIRES
Fifi Urbain, T. Winiarski, E. Emmanuel (2009) Equilibrium sorption of Pb(II), Cd(II) and Cu(II) into soil of Port-au-Prince: Single-element system studies. 4th International Symposium on Environment, 21-24 May 2009, Athens, Greece.
Chapron E.; S. Mulsow; M. Debret ; E. Michel ; M. Viel ; M. Desmet ; T. Winiarski ; P. Albéric ; A. Abarzua ; B. Scaillet ; H. Leau (2009). Sedimentary processes in mid latitude fjords from the southern hemisphere (Reloncavi fjord, 41°S, SE Pacific, Chile; Baie de la Table Fjord, 50°S, Indian Ocean, Kerguelen Island): signatures, significances and implications for paleoenvironmental reconstructions, 2nd International Workshop on “Fjord environments: Past, Present and Future”, 7 – 8 May 2009, Bergen, Norway.
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Goutaland D, R Angulo-Jaramillo, T Winiarski, JS Dubé, C Delolme, Y Perrodin, JAP Pollacco (2008). HYDRUS-3D flow model to investigate urban vadose zone hydrology. Europeen Geosciences Union (EGU) 13-18 april 2008, Vienne (Autriche), Geophysical Research Abstracts (CD-Rom).
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Ganaye A., Winiarski T. & Goutaland D. (2007). Impact d'un bassin d'infiltration d'eaux pluviales sur sa zone non-saturée : relation entre la rétention des métaux et l'hétérogénéité de la formation fluvioglaciaire. NOVATEC 2007, Lyon, France, novembre 2007, pp 835-842.
Goutaland D., Winiarski T., Dubé J.-S., Bièvre G., Chouteau M. & Buoncristiani J.F. (2007). On the use of geophysical methods to characterize. NOVATEC 2007, Lyon, France, novembre 2007, pp 851-858.
Jung S., Arnaud F., Bonté P., Chebbo G., Desmet M., Dorioz J.M., Lorgeoux C., Tassin B., Winiarski T. (2007). Reconstruction de l'historique des contaminations par les eaux pluviales urbaines dans les sédiments du Lac du Bourget. NOVATEC 2007, Lyon, France, novembre 2007, pp 1391-1398.
Lassabatere L., Angulo Jaramillo R., Winiarski T., Delolme C. (2007). Caractérisation hydraulique d’une couche sédimentaire et du sol sous-jacent en fond de bassin d’infiltration urbain. NOVATEC 2007, Lyon, France, novembre 2007, pp 583-590
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Chapron E., Guyard H., Goutaland D., Debret M., Anselmetti F., Desmet M., St Onge G., Chauvel C., Winiarski T., Arnaud F., Charlet L., Magny M., Bally-Maitre M.C., Magand O., Deline P. (2007) Impact des fluctuations glaciaires de l’holocène sur la dynamique lacustre et les activités humaines à 2500m d’altitude dans le massif des Grandes Rousses (Alpes occidentales françaises). 11e Congrès de l'Association des Sédimentologistes Français, Caen, France, octobre 2007.
Desmet M., Debreuil F., Winiarski T., Bièvre G., Goutaland D., Batisde T., Beaurez N., Bravard J.-P., Gaertner V. & Collilieux G. (2007). Caractérisation géophysique, sédimentologique et géochimique des marges fluviatiles du Rhône Moyen. 11e Congrès de l'Association des Sédimentologistes Français, Caen, France, octobre 2007.
Goutaland D., Winiarski T., Buoncristiani J.F., Bièvre G., Lassabatere L. & Angulo-Jaramillo R. (2007). Impact de l'hétérogénéité sédimentaire d'un dépôt fluvioglaciaire sur l'infiltration d'eaux pluviales en milieu urbain. 11e Congrès de l'Association des Sédimentologistes Français, Caen, France, octobre 2007.
Chapron E., Fain X., Guyard H., Goutaland D., Debret M. , Magand O., Anselmetti F., Desmet M., Charlet L., Arnaud F., Winiarski T., St Onge G., Chauvel C., Magny M., Bailly-Maitre M.-C., D. Fernand, Deline P., Francus P., Mélières M.-A.. Tracking Holocene glacier fluctuations, environmental changes and mining activities in highaltitude proglacial lake sediments of the Western French Alps (Grandes Rousses Massif). 4th International Limnogeology Congress (ILIC 2007), Barcelone, Espagne, juillet 2007
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Goutaland, D.; Winiarski, T.; Dube, J.-S.; Bièvre, G.; Buoncristiani, J.-F.; Chouteau, M.; Giroux, B. (2006). Hydrostratigraphic characterization of glaciofluvial deposits underlying an infiltration basin. Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, European Geosciences Union, Vienne.
Jung, S.; Winiarski, T. ; Dorioz, J.M.; Tassin, B. (2006). Impact of urbanisation on a lacustrine environment through sediment analysis. Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, European Geosciences Union, Vienne.
Goutaland, D.; Winiarski, T.; Lassabatère, L.; Angulo-Jaramillo, R.; Dube, J.-S. (2006) Unsaturated hydrodynamic parameters estimation of glaciofluvial lithofacies. Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, European Geosciences Union, Vienne.
Chocat, B., L. Bacot, S. Barraud, P. Breil, F. Malard, J. C. Varnier ,T. Winiarski (2005). A field Observatory in urban drainage: the OTHU project – Five year experience. The 10th "International Conference on Urban Drainage", Copenhagen (DK). 21-24. Aout 2005.
Winiarski T., D. Goutaland, J.-F. Buoncristiani, G. Bièvre. Charaterization of the sedimentary dynamics in proglacial domain using ground-penetrating radar. Example of the Bossons Glacier (Chamonix, France) (2005). European Geosciences Union Vienne, Autriche, 24 - 29 Avril 2005.
Goutaland D., Winiarski T., J.-F. Buoncristiani, G. Bièvre (2005). Characterization of glaciofluvial deposit by a geophysics and sedimentologic approach. European Geosciences Union Vienne, Autriche, 24 - 29 Avril 2005.
Lassabatere L., L. Février, L. Spadini, C. Delolme, T. Winiarski, R. Galvez Cloutier, C. Raepsaet, J.-P. Gallien (2005). Microscopic observation of a common Zinc-Cadmium phase formed in presence of Lead in a carbonated fluvio-glacial deposit. 8th International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements, Adelaide, Australie, 3-7 avril 2005.
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Winiarski, T., Goutaland, D., Dubé, J.-S. (2005). Intérêt de la caractérisation sédimentaire par radar géologique de l’interface ville/nappe phréatique en termes de gestion d’ouvrages d’infiltration d’eaux pluviale. Americana 2005, Montréal, 6-8 avril 2005.
