| Titre : | Etude de l’impact de la morphologie urbaine sur le confort thermique et la marchabilité dans les espaces publics extérieurs Cas de la ville de Sidi Okba |
| Auteurs : | nassima Mouada, Auteur ; Noureddine Zemmouri, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2020 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Morphologie urbaine,ville chaude et aride,confort thermique,densité bâtie,végétation,échelle humaine,Marchabilité. |
| Résumé : |
La morphologie urbaine doit soigneusement considérer l’aspect climatique de régions
chaudes et arides ainsi que l’aspect comportemental des habitants. Pour traiter ce sujet de façon plus précise la présente recherche étudie l'impact de la morphologie urbaine sur le confort thermique extérieur et la marchabilité en comparant différents espaces publics situés dans la ville chaude et aride de Sidi Okba. Cette étude est de caractère multidisciplinaire, un ensemble d'approches méthodologiques qualitatives, quantitatives et numériques ont été utilisées. La méthode quantitative fait intervenir des mesures météorologiques sur le terrain qui ont été réalisées afin d'évaluer l'intensité de l'îlot de chaleur urbain dans les différentes configurations urbaines. En termes de marchabilité , le comportement de marche a été évalué sur la base d'une observation directe avec l'utilisation de l'instrument d'Audit de marchabilité. Pour l'approche numérique, afin de couvrir une large gamme de paramètres urbains, un modèle de simulation ENVI-met 04 a été utilisé pour décrire la distribution spatiale de la température moyenne radiante sur l'ensemble des espaces étudiés, ainsi que pour définir la zone de confort et les limites d'acceptabilité de l'indice de confort PET dans la ville chaude et aride de Sidi Okba. Concernant l'approche qualitative, une enquête par questionnaire s’est déroulée simultanément avec la compagne de mesures dans les différents espaces étudiés, cette démarche vise à vérifier l’impression immédiate des personnes face aux conditions thermiques extérieures pendant l'activité de marche. En plus, la technique de dérive photographique a été réalisée dans les différents espaces publics, cette technique vise à qualifier l'espace public et à analyser le lien indissociable entre « sentir et se mouvoir ». Les résultats montrent qu’un tissu avec une morphologie urbaine caractérisée par une forte densité de bâtiments, une diversité des fonctions et un haut niveau de connectivité entre les réseaux routiers est le meilleur pour le confort thermique extérieur et l'activité de marche. En terme de confort thermique à un micro échelle, la forte densité du bâti permet d’engendrer une géométrie compacte, et offrant un environnement protégé contre les rayons solaires directs, ce qui permet de diminuer sensiblement les valeurs de la température moyenne radiant et de la température d'air, et par conséquent contribue au confort thermique humain lors de la pratique de l’activité de marche en période estivale. En terme de marchabilité, un tissu dense avec une forte présence de végétation affect positivement la perception des gens, car elle permet de créer des milieux de vie respectueuse de l’échelle humaine et d’encadrer harmonieusement II l’espace public, ce qui produit une sensation confortable et encourage les piétons à continuer de marcher le long de l'espace public. Cette étude permet également de mettre l'accent sur les critères physiques qui se trouvent dans le rouge (les points faibles). Si on est dans l'optique d'une amélioration, cela permet d'agir concrètement sur quel type d’intervention urbaine on met en place chaque espace étudié. |
| Sommaire : |
Table des matières
Résumé ................................................................................................................................... I Table des matières ............................................................................................................... VI Liste des figures ..................................................................................................................XV Liste des tableaux ............................................................................................................ XVII Liste des Graphes…………………………………………………………………………XX Nomenclature………………………………………………………………………….XXIV CHAPITRE INTRODUCTIF 1 Introduction ....................................................................................................................... 1 2 Problématique ................................................................................................................... 3 3 Objectifs de la recherche ................................................................................................... 4 4 Hypothèses : ...................................................................................................................... 5 5 Analyse conceptuel ........................................................................................................... 5 6 Méthodologie de travail .................................................................................................... 7 7 Structure de mémoire ………………………………………………………………….............8 PREMIERE PARTIE : CADRE THEORIUE DE REFERENCE CHAPITRE I : Interaction entre Morphologie urbaine, Microclimat et Confort thermique Introduction …………………………………………………………………………11 I.1 Le concept de morphologie urbaine dans la théorie urbaine ......11 I.1.1 L’analyse morphologique …………………………………………………..13 I.1.2 Les quatre systèmes organisateurs du tissu urbain ……………………..13 I.2 La morphologie urbaine et ses interactions avec le climat …......14 I.2.1 Les différentes couches limites …………………………………………....14 I.2.1.1 La couche limite atmosphérique (CLA) …………………………………...14 I.2.1.2 La couche limite urbaine (CLU) …………………………………………..14 I.2.1.3 La canopée urbaine (CU) ………………………………………………….15 I.2.2 Bilan énergétique de la ville ………………………………………………..15 I.2.3 Les différentes échelles climatiques ………………………………………17 VII I.3 Des phénomènes caractéristiques de climat urbain ……………….18 I.3.1 Les phénomènes thermiques urbains ……………………………………...18 I.3.2 Paramètres morphologiques liées à la modification de la température d’air et de rayonnement solaire ………………………………………………………20 I.3.2.1 Effet de la densité bâtie ………………………………………………………..20 I.3.2.2 Effet des propriétés thermiques des surfaces urbaines …………………………21 I. 3.2.3 Effet de l’orientation des rues ………………………………………….……...22 I.3.2.4 Effet de la géométrie urbain ………………………………………………..….22 I. 3.2.5 Effet bioclimatique de la végétation et de l’eau dans le milieu urbain…..……24 I.3 Les phénomènes aérologiques urbains …………………………………………28 I.3.1 Paramètres morphologiques affectant les phénomènes aérauliques……29 I.3.1.1 L’effet de la géométrie urbain et de l’orientation des rues ………………….29 I.3.1.2 L'effet de la végétation sur l'écoulement d'air…………………………….....31 I.4 Formes urbaines génériques dans les villes sahariennes en Algérie et leur effet sur le microclimat ……………………………………....32 I.5 Confort thermique extérieur ………………………………………………...35 I.5.1 Bilan Thermique Humain …………………………………………………….35 I.5.2 Paramètres affectants le confort thermique……………………….36 I.5.3 Les indice de confort thermique ………………………………………....38 I.5.3.1 Les indices rationnels ou physiologiques …………………………………....39 1.5.3.2 Les indices empiriques ……………………………………………………....41 I.5.4 Méthodes et outils employés pour évaluer le confort thermique………..42 I.5.4.1 Approche expérimentale ……………………………………………...….42 I.5.4.1.1 Quantification de l’ambiance extérieure par les mesures physiques…..42 I.5.4.1.2 Les enquêtes in situ…………………………………………………….43 I.5.4.1.3 Approche numérique ……………………………………………….....45 I.5.4.2 Approche adaptative de confort thermique ………………………....…47 I.5.5 Des recherches sur le confort thermique en climat chaud et aride…………………………………………………………………………………..….48 Conclusion …………………………………………………………………………....51 CHAPITRE II : Interaction entre Marchabilité et Morphologie Urbaine Introduction……………………………………………………..........................................53 II.1 Le concept de marchabilité, une promenade théorique…………..54 II.1.1 Marchabilité et Développement durable…………………………………..55 VIII II.1.2 Les échelles d’évaluation de la marchabilité ……..………………….…56 II.2 Le rapport entre Marchabilité et Morphologie urbaine….….…....57 II.3 Les critères pris en compte dans l’indicateur de marchabilité...58 II .3.1 Densité, Mixité et Diversité fonctionnelle, une combinaison des efforts……………………………………………………………………………………..59 II .3.2 L'impact de la végétation sur l'activité de la marche………………....61 II .3.3 paramètres individuels liés à l'activité physique …………………..61 II.3.3.1 Les variations de Marchabilité liées à l'age et au sexe……..………...62 II .3.4 Conditions climatiques et confort thermique ……………………....63 II .3.5 Perception des Ambiances urbaines et Marchabilité……………...66 II.3.6 Sensation de sécurité ………............................……………………...…..69 II.3.7 Les critères qui freinent la pratique de la marche…………........…..70 II .4 Comment mesurer le potentiel piétonnier d’un espace public ?..71 II.4.1 L’Audit de potentiel piétonnier …………………………………………..72 II.4.2 Approche numérique …………………………………………………….…74 II.4.3 La marche aux trois personnes ……………………………………………75 II.4.3.1 Quand je marche : Dérive photographique ……………………………….75 II.4.3.2 Quand tu marches : séquences accompagnée …………………………….76 II.4.4.3 Quand il marche… reconduction de parcours…………………………….76 II.5.1 Les enquêtes in situ …………………………………………..…………….76 II.5.1 Les modalités sensorielles ………………………………………………….77 II.5.2 Dimension temporale ……………………………………………………….77 II.5.3 Les différents types de la marche à pied ……………………………………77 II.5.4 Les critères qui freinent la pratique de marche en ville …………………….78 Conclusion……………………………………………………………………………..78 DEUXIEMME PARTIE : CADRE METHODOLOGIQUE ET ANALYSE DES RESULTAT CHAPITRE III : Climat et Morphologie urbaine à Sidi Okba Introduction …………………………………………………………………………..81 III.1 Présentation de cas d’étude ……………………………………………….….81 III.1.1 Caractéristiques du milieu physique……………………………………..82 III.1.1.1 Géomorphologie …………………………………………………….82 IX III. 1.1.2 Ressources hydroliques………………………………….…………83 III.1.1.3 Cadre Végétale ………………………………………………………83 III. 1.1.4 Démographie ……………………………………………………………..84 III. 1.2 Naissance et transformation diachronique de la morphologie urbaine ………………………………………………………………………………….85 III.1.2 Epoque antique.…………………………………………………………85 III.1.2.1 Composition urbaine et architecturale ……………………………...89 III.1.3 Période coloniale (1844-1962)……………………………………….90 III.1.3.1 Composition urbaine et architecturale………………………...90 III.1.4 Période post-indépendance (Après 1962) ………………………….90 III.1.4.1 Composition urbaine et architecturale ……………………………...91 III.1.5 Les conséquences du changement morphologique ………………..92 III.1.6 Etude climatique …………………………………………………………..93 III.6.1 Climats en Algérie ……………………………………………………....93 III.6.2 Interprétation des données climatiques de Sidi Okba …………….94 III.6.2.1 Température de l’air ……………………………………………...94 III.6.2.2 Humidité relative …………………………………………………95 III.6.2.3 Vitesse et direction du vent ………………………………………96 III.6.2.4 Précipitations ……………………………………………………....97 III.6.2.5 L’insolation ………………………………………………………..97 III.6.3 Calcul de l’indice d’aridité …………………………………………….98 III.6.4 Choix de période d’étude ………………………………………………99 III.6.4.1 Zone de surchauffe et détermination des températures –heure par heure…99 III.6.4.1.1 Détermination des isothermes ………………………………..….100 III.6.4.1.2 Détermination de design Month (mois de canicule) …………......101 III.6.4.2 Les seuils de canicule …………………………………………..101 III.6.4.2.1 Température d’air ………………………………………………..101 III.6.4.2.2 L’humidité relative …………………………………………..102 III.6.4.3 Détermination de Design Days (jours de canicule) ………...103 III.6.4.3.1 Température d’air et Humidité Relative …….……………….103 Conclusion ………………………………………………………………………….104 CHAPITRE IV Approche Méthodologique et Corpus d’étude Introduction………………………………………………………………………….106 X IV.1 Classification typologique des tissus urbains……………………..106 IV.2 Choix des échantillons …………………………………………………...109 IV.3 Analyse typologique des échantillons choisis …………………...110 IV.3.1 Premier échantillon……………………………………………………….110 IV.3.1.1 Structure urbaine ………………………………………………….111 IV.3.1.1.1 Système viaire ……………………………………………...111 IV.3.1.1.2 Système parcellaire ………………………………………...111 IV.3.1.2 Système bâti ……………………………………………………..112 IV.3.1.3 Système des espaces libres …………………………………....112 IV.3.1.1.4 Densité urbaine …………………………………………...…..112 IV.3.1.1.5 Densité végétale …………………………………...................113 IV.3.1.1.6 Techniques et matériaux de construction ………………..115 IV.3.1.1.7 Organisation spatiale…………………………………….…..115 IV.3.2 Deuxième échantillon ……………………………………………….......116 IV.3.2.1 Structure urbaine ………………………………………………...116 IV.3.2.1.1 Système viaire ………………….………………………...…116 IV.3.2.1.2 Système parcellaire……………………………….………....117 IV.3.2.4 Système bâti …………………………...…………….…………...117 IV.3.2.5 Système des espaces libres……………………………………..117 IV.3.2.6 Densité de bâtie………………...…………………………….…..117 IV.3.2.7 Densité végétale ………………...………………………….……118 IV.3.2.8 Techniques et matériaux de construction …………………...118 IV.3.2.9 Organisation spatiale ………………………………………...…118 IV.3.3 Troisième échantillon ……………………………………………….120 IV.3.2.1 Structure urbaine ………………………………………………...120 IV.3.2.1.1 Système viaire ……………………………………………....120 IV.3.2.2 Système bâti………………………………………………………121 IV.3.2.3 Système des espaces libres …………………………………….121 IV.3.2.4 Densité urbaine …………………………………………………..121 IV.3.2.5 Densité végétale …………………………………………………121 IV.3.2.6 Techniques et matériaux de construction …………………...123 IV.3.2.7 Organisation spatiale …………………………………………...123 IV.4 Choix et lecture typomorphologiqye des espaces …………….123 IV.5 Les paramètres climatiques mesurés ……………………………...126 IV.6 Les indicateurs morphologiques étudiés………………………….126 IV.7 Quelle critères choisie pour l’étude de marchabilité ? ………128 IV.7.1 Critères objectifs liées à la morphologie urbaine ............................128 XI IV.7.1.1 Densité de bâtie ……………………………………………………...128 IV.7.1.2 Mixité fonctionnel …………………………………………………...128 IV.7.1.3 Connectivité des réseaux ……………………………………………..129 IV.7.2 Critères psychiques……………………………………………………….….129 IV.7.2.1 L’échelle humaine …………………………..…………………………129 IV.7.2.2 L’encadrement………………………………………………………….130 IV.7.2.3 Vitesse humaine ………………………………………………………..130 IV.7.2.4 Confort thermique …………………………………………………..….131 IV.7.2.5 Les modalités sensoriales……………………………………………….131 IV.8 Echelle d’évaluation des paramètres physiques ………………….132 IV.9 Les outils d’investigation ………………………………………………..132 IV.9.1 Le programme numérique Envimet 04………………………………..132 IV.9.1.1 Objectif de simulation ………………………………………………....132 IV.9.1.2 Les étapes de simulation ………………………………………………132 IV.9.2 Appareils de mesure ……………………………………………………..133 IV.9.2.1 Thermo-hygromètre électronique Texto ………………………………133 IV.9.2.2 Anémomètre …………………………………………………………...133 IV.10 Journée et horaires de collecte des données …………….………134 IV.11 L’enquête par questionnaire ………………………………………….134 IV.11.1 Les différentes parties de questionnaire …………………………...135 IV.11.2 Déroulement du questionnaire et traitement des informations ...136 IV.12 Audit de marchabilité……………………………………………………136 IV.13 Dérive photographique …………………………………………………138 Conclusion …………………………………………………………………………..138 CHAPITRE V : Etude Climatique Introduction …………………………………………………………………………..……142 V.1. Caractérisation du microclimat générale de chaque type de tissu urbain …………………………………………………………………………..143 V.1.1 Premier échantillon : l’Ancien Noyau de Sidi Okba …………………143 V.1.1.1 Evolution journalière de la température d’air et la température moyenne radiante …………………………………………………………………………………………..144 V.1.1.2 Evolution journalière de l’humidité relative ………………………………144 V.1.1.3 Evolution journalière de la vitesse de l’air ……………………………….145 V.1.2 Comparaison des variations microclimatiques journalières pour chaque espace étudié dans l’ancien noyau ………………………………………………...146 XII V.1.2.1 Température d’air et Température moyenne radiante …………………….146 V.1.2.2 L’humidité relative ……………………………………………………….147 V.1.2.3 Vitesse d’air ………………………………………………………………149 V.1.2.4 Flux de rayonnement solaire direct ……………………………………….149 V.1.3 Deuxième échantillon : Auto-construit ……………………………………150 V.1.3.1 Evolution journalière de la température d’air et la température moyenne radiante …………………………………………………………………………………..150 V.1.3.2 Evolution journalière de l'humidité relative …………………………….....151 V.1.3.3 Evolution journalière de la vitesse d’air …………………………………...152 V.1.4 Comparaison des variations microclimatiques journalières pour chaque espace étudié ……………………………………………………………………….….152 V.1.4.1 Température d’air et Température moyenne radiante ……………………..152 V.1.4.2 L’humidité relative ………………………………………………………...154 V.1.4.3 Vitesse d’air ………………………………………………………………..155 V.1.4.4 Rayonnement solaire direct ………………………………………………..156 V.1.5 Troisième échantillon : Quartier 300 logements (ZHUNS) …………...156 V.1.5.1 Evolution journalière de la température d’air et la température moyenne radiante …………………………………………………………………………………..156 V.1.5.2 Evolution journalière de l’humidité relative ………………………….……..157 V.1.5.3 Evolution journalière de la vitesse d’air ………………………………….…158 V.1.6 Comparaison des variations microclimatiques journalières pour chaque espace étudié…………………………………………………………………………...159 V.1.6.1 Température d’air et Température moyenne radiante ………………….….159 V.1.6.2 L’humidité relative ………………………………………………………...160 V.1.6.3 Vitesse d’air …………………………………………………………….….161 V.1.6.4 Rayonnement solaire direct …………………………………………….….161 V.2 Comparaison entre les résultats obtenus dans les différents tissus urbains ………………………………………………………………………………...162 V.2.1 Comparaison entre les valeurs de la température d’air ……………...162 V.2.2 Comparaison entre les valeurs de l’humidité relative …………….…164 V.2.3 Comparaison entre les valeurs de la vitesse d’air …………………....165 Conclusion …………………………………………………………………………...166 CHAPITRE VI : Etude de confort thermique Introduction …………………………………………………………………………168 VI.1 Analyse et interprétation des résultats du questionnaire ……..168 VI.1.1 Informations générales personnelles …………………………………168 VI.1.2 Usage et niveau de fréquentation des espaces étudiés …………….169 XIII VI.1. 3 Les votes de sensation thermique en fonction de temps et de lieux ……………………………………………………………………………….…..171 VI.3.1 Taux de satisfaction thermique en fonction du temps …………………...175 VI.1.4 Facteurs non climatique ayant une incidence sur la perception thermique ………………………………………………………………………………176 VI.1.4.1 Approche adaptative en milieu urbain ………………………………...176 VI.1.5 Les préférences climatiques …………………………………………....177 VI.1.5.1. Ombre / Ensoleillement ………………………………………….….177 VI.1.5.2 Vitesse d’air ……………………………………………………….…178 VI.1.6 Comparaison entre les résultats numériques et réels …………….….179 VI.1.6.1 l’indice de confort PMV ………………………………………….…...179 VI.1.7 Relation entre l’indice de confort PET et le vote de sensation thermique ……………………………………………………………………………....180 VI.1.7.1 L’intensité de corrélation entre l’indice PET et le VST ………………. 180 VI.1.8 Température neutre et zone de confort thermique à Sidi Okba…..182 VI.1.9 Confort thermique à Sidi Okba en comparaison avec les autres régions chaudes et arides…………………………………………………………..…183 Conclusion …………………………………………………………………………...184 CHAPITRE VIII : Etude de Marchabilité Introduction …………………………………………………………………………187 VII.1 Analyse du comportement piétonnier à Sidi Okba …………....187 VII.1.1 Approche qualitative : Résultats de questionnaire ………….187 VII.1.1.1 Perception des citadins ………………………………………….187 VII.1.1.2 Moments préférables pour la marche…………………………...188 VII.1.1.3 Raisons de choix des moments ………………………………..189 VII.1.1.4 Raisons de Marche …………………………………………….190 VII.1.1.5 Les critères gênant la vitesse de la marche …………………...192 VII.1.1.6 l’intensité moyenne de la Marche en été ……………………..193 VII.1.2 Résultat de l’approche sensible personnelle (Dérive Photographique) …………………………………………………………….…….….193 VII.1.2.1 Premier tissu : Ancien Noyau de Sidi Okba………….…193 VI.1.2.1.1 Espace public n°1 : Ruelle ………………………….….193 VI.1.2.1.2 Espace public n°2 : Rue entre deux Jardins……….…...194 VI.1.2.1. 3 Espace public n° 3 Rue…………………………….…..195 VII.1.2.2 Deuxième tissu : Auto-construit ………………….…..196 VII.1.2.2.1 Espace public n°4 : Rue……………………………….196 XIV VII.1.2.2.2 Espace public n°5 : Boulevard………………………...197 VII.1.2.2.3 Espace public n°6 : Jardin public……………………..198 VII.1.2.3 Tissu n°3 : ZHUNS…….………………………………….199 VII.1.2.3.1 Espaces public n° 7 : Place publique………………...199 VII.1.2.3.2 Espace public n° 8 : Rue entre deux blocs…………...200 VII.1.3 Résultats de l’Approche quantitative : interprétation des résultats des Audits de marchabilité …………………………………….….201 VII.1.3.1 Tissu traditionnel …………………………………………….……201 VII.1.3.2 Tissu Auto-construit ........................................................................203 VII.1.3.3 ZHUNS …………………………………………………………….…..205 VII.1.2 Quels critères sont à améliorer pour augmenter le score total de marchabilité ?.................................................................................................................206 Conclusion ……………………………………………………………………….….208 Conclusion générale ………………………………………………………..211 Bibliographie …………………………………………………...………………224 Annexes ………………………………………………………………………….…238 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/1063 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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