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HAL Id: tel-00428536 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00428536 Submitted on 29 Oct 2009 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Transformations urbaines et variations du microclimat : application au centre ancien de Nantes et proposition d’un indicateur ”morpho-climatique” Mohamed Benzerzour To cite this version: Mohamed Benzerzour. Transformations urbaines et variations du microclimat : application au centre ancien de Nantes et proposition d’un indicateur ”morpho-climatique”. Histoire. Université de Nantes, 2004. Français. tel-00428536 UNIVERSITE DE NANTES Ecole polytechnique de l’Université de Nantes ECOLE DOCTORALE Mécanique, Thermique et Génie Civil DE NANTES Année 2004 Thèse de DOCTORAT Discipline : Mécanique, Thermique et Génie Civil Spécialité : Sciences pour l’ingénieur, option Architecture Présentée et soutenue publiquement par BENZERZOUR Mohamed Le 15 octobre 2004 à l’Ecole d’Architecture de Nantes TRANSFORMATIONS URBAINES ET VARIATIONS DU MICROCLIMAT : APPLICATION AU CENTRE ANCIEN DE NANTES ET PROPOSITION D’UN INDICATEUR « MORPHO-CLIMATIQUE » Jury : M. Albert DUPAGNE Rapporteur, Professeur à l’Université de Liège M. Claude KERGOMARD Rapporteur, Professeur à l’Ecole Normale Supérieure de Paris M. Valéry MASSON Examinateur, Chercheur au CNRM de Toulouse M. Jean-Pierre TRAISNEL Examinateur, Architecte, Docteur en urbanisme, Ingénieur de recherche CNRS M. Pierre-Yves NIZOU Président du jury, Professeur de l’université ISITEM M. Dominique GROLEAU Invité, Ingénieur de recherche au laboratoire CERMA Directeur de thèse : M. Jean-Pierre PENEAU, Professeur Associé Emérite de l’Université de Nantes, Professeur Associé des Ecoles d’Architecture Co-Encadrant : M. Dominique GROLEAU, Ingénieur de recherche au CERMA Laboratoire CERMA, UMR-CNRS 1563 Ecole d'Architecture de Nantes, Rue Massenet BP 81931, 44300 Nantes Cedex 3 N°ED 0367- …à Amine, à Selma et à Soumeya Les siècles un à un sont passés D’autres après eux viendront Qui sait ce qu’ils nous ont légué ? Qui sait ce qu’ils nous légueront ? Peut-être le passé Nous servira-t-il à comprendre le présent ? Dis à mes amis et mes frères Que l’on n’apaise pas la mer en la regardant. Lounis Aît-Menguellet, poète et chanteur Kabyle d’Algérie. ii Avant propos Ce travail s’inscrit dans l’une des thématiques de recherche du laboratoire CERMA (Centre d’Etudes et de Recherches Méthodologiques en Architecture), il concerne la mise en relation des ambiances climatiques et des ensembles bâtis. La problématique posée insiste sur les modalités opérationnelles de cette mise en relation, que l’on propose ici d’aborder en terme historique et instrumental. Cette thèse a été menée dans sa globalité au laboratoire CERMA à l’Ecole d’Architecture de Nantes. Le présent document se présente en quatre chapitres avec une introduction et une conclusion générales. Il contient également en complément des annexes. Des illustrations sont insérées dans le texte pour une meilleure clarté du propos ainsi que des notes en bas des pages. La table des matières est disposée en tout début du document. Je tiens, dans cet avant propos, à remercier tous les membres du laboratoire qui ont aidé de près ou de loin à la réalisation et la finalisation de ce travail, à commencer par M. Jean-Pierre Péneau qui a dirigé cette thèse et qui a aidé par ses précieuses relectures à la construction et la rédaction finale de ce document. Mes remerciements également à Dominique Groleau qui, avec ses critiques constructives, a co-encadré cette recherche, et a été d’un grand secours dans les développements informatiques de notre proposition. Mes remerciements vont aussi : à Martine Chazelas notre chère documentaliste pour sa disponibilité permanente ; à Janick et ses poses café, sans qui le labo aurait sûrement été autre, et enfin à Marjorie Musy pour l’aide qu’elle a apportée lors des simulations aérauliques. Je remercie également M. Noilhan, directeur du laboratoire GMME/MC2 du CNRM de Toulouse pour son accueil digne des gens du sud lors de mes deux séjours au CNRM, ainsi que Valéry Masson pour son aide et ses observations précieuses lors des simulations avec le modèle TEB. Je remercie également M. Albert Dupagne et M. Claude Kergomard d’avoir accepté d’être rapporteurs de ma thèse et plus particulièrement M. Nizou d’avoir accepté de présider mon jury de thèse. Mes plus grands remerciements vont à ma petite famille, qui a supporté mes humeurs, mes absences, et partagé les moments d’incertitude que tout thésard a dû connaître. Egalement à mes chers parents qui ont tout fait pour que je puisse atteindre ce rêve que j’avais à Alger, de soutenir un doctorat en architecture. Mes remerciements également à mon beau père qui m’a accueillis tel un fils au tout de début de mon aventure à Nantes et à mon très cher et regretté grand père Baba Sadek, grâce à qui ce début fut possible. Et puis, un immense remerciement et une mention spéciale à ma chère Soumeya vers qui vont mes dernières pensées, elle qui a accepté tant de sacrifices durant ces longues et interminables années d’étude à Nantes. A tous et à toutes les personnes que je n’ai pas citées, je dis….. « un grand merci ». TRANSFORMATIONS URBAINES ET VARIATIONS DU MICROCLIMAT – Application au centre ancien de Nantes et proposition d’un indicateur « morpho-climatique » Résumé Cette recherche porte sur l’analyse diachronique des interactions entre les paramètres physiques du microclimat et les transformations urbaines. La démarche mise en œuvre prend appui sur deux investigations complémentaires : une approche historique visant à mettre au jour les savoir-faire et les interventions qui ont visé, depuis les premiers temps de l’urbanisme salubriste, l’amélioration de l’environnement urbain; et une exploration à caractère physique sur la quantification des effets microclimatiques des transformations urbaines. L’une et l’autre portent de manière privilégiée sur le centre ancien de Nantes. Des reconstitutions ont ainsi été effectuées sur la base des sources historiques disponibles et cinq états représentatifs ont été définis allant de la fin du XVIIème siècle à la moitié de XXème. Des simulations numériques ont ensuite été réalisées à l’aide du modèle climatologique TEB, développé par le CNRM de Toulouse. Le principal résultat de cette évaluation physique a été de constater une augmentation considérable des flux de chaleur, une croissance progressive de la température de l’air et des surfaces, une augmentation de la vitesse du vent, ainsi qu’une déshumidification importante des espaces de ce centre. Cette efficience des transformations urbaines sur le microclimat nous a permis d’établir des corrélations entre les principaux paramètres d’intervention sur la ville (ouverture des vides urbains et minéralisation) et les phénomènes micro climatiques urbains. Ces corrélations ont été ensuite exploitées pour construire un indicateur morphologique permettant la caractérisation du microclimat urbain dans un projet de transformation urbaine. La définition de cet indicateur s’appuie sur deux objectifs : le premier vise à dépasser une limite du modèle TEB constatée lors des modélisations, le deuxième concerne la prise en compte de la corrélation entre les transformations urbaines et le microclimat. L’utilisation du modèle climatologique TEB, qui repose sur le concept de « rue canyon » pour modéliser la troisième dimension des zones bâties, a nécessité en effet d’opérer une réduction importante de la complexité de la forme urbaine. Pour dépasser cette limite, qui n’est pas propre à ce seul modèle, l’indicateur proposé reprend la notion de gabarit liée au canyon, mais l’étend par une analyse multidirectionnelle à l’évaluation de l’ouverture du vide urbain. Cet indicateur appelé « ouverture directionnelle » est applicable à plusieurs échelles spatiales et permet une caractérisation synthétique de l’espace (rue, place, cours, quartier, ensemble bâti) et du microclimat urbain. Une comparaison avec quelques résultats de simulations effectuées avec des outils du CERMA a permis de constater une bonne caractérisation de l’ensoleillement et de la vue du ciel et d’observer des résultats intéressants quant à la caractérisation du vent. En conséquence, « l’ouverture directionnelle », qui devra être complétée par la définition des états de surface, s’avère un indicateur prometteur pour rendre compte des interactions entre les paramètres physiques et morphologiques qui spécifient les environnements urbains. iii TABLE DES MATIERES Avant propos p. ii Table des matières p. iii PROBLEMATIQUE, CONTEXTE ET HYPOTHESES P. 1 Introduction p. 1 1. Objectifs spécifiques p. 5 2. Définition du contexte p. 7 3. Problématique et hypothèses p. 14 4. Méthode p. 18 5. L’objet d’étude p. 23 Synthèse p. 25 Chapitre 1 : FORME URBAINE ET MICROCLIMAT : ANALYSE DES NIVEAUX D’INTERVENTION SUR LA VILLE P. 27 1. ADAPTATION A L’AIR MALSAIN ET DEBUTS DE LA CONSCIENCE INTERVENTIONNISTE p. 30 1.1. Adaptation organique à l’atmosphère malsaine des villes p. 30 1.1.1. Un contexte militaire et économique contraignant p. 30 1.1.2. Adaptation à la distribution spatiale de l’air « malsain » p. 32 1.2. Éléments du contexte salubriste favorisant l’intervention sur la forme urbaine p. 35 1.2.1. Inquiétudes des médecins et nouveaux procédés de la chimie minérale p. 36 1.2.2. Inefficacité des fossés à protéger les villes et maîtrise uploads/Science et Technologie/ these-benzerzour.pdf