Version du 7 septembre 2021 à 15:38

Traduction anglaise : Infiltration rate

Dernière mise à jour : 07/09/2021

Volume moyen susceptible de s'infiltrer dans un ouvrage ou sur une zone donnée par unité de surface et par unité de temps.

Nota : On parle plutôt de taux d’infiltration pour caractériser des pertes au ruissellement et de capacité d’infiltration pour qualifier l’aptitude à l’infiltration d’un ouvrage d’infiltration.

Signification réelle de la capacité d'infiltration

Telle qu’elle est utilisée dans les calculs de dimensionnement, la capacité d’infiltration représente le volume moyen susceptible de s'infiltrer dans un ouvrage par unité de surface et par unité de temps. Même si ce paramètre a la dimension d’une vitesse, il est important de comprendre qu’il s’agit en réalité d’un débit par unité de surface, qui devrait donc s’exprimer en m^3/s/m^2, même si, dans la pratique, on simplifie souvent en m/s ou en mm/h (cette dernière unité est pratique pour comparer avec les intensités de pluie).

La capacité d’infiltration varie en fonction de nombreux paramètres : perméabilité intrinsèque du sol à différentes profondeurs, charge hydraulique, saturation du sol en eau, développement des plantes, etc.. Elle n'est donc pas constante et varie selon les saisons, selon les conditions météorologiques qui ont précédé l'événement et pendant l'événement. En conséquence, la valeur à retenir, et donc les essais à effectuer, doivent impérativement tenir compte des conditions de fonctionnement de l’ouvrage : facteur de charge (rapport entre la surface d’apport et la surface d’infiltration), profondeur, présence de sol végétal, nature et des événements contre lesquels on souhaite se protéger, etc.).

Nota : Les essais de perméabilité (voir § Quels sont les essais disponibles ? ) sont souvent réalisés après saturation préalable du sol en eau, ce qui revient sensiblement à assimiler la capacité d’infiltration à la conductivité hydraulique à saturation. Cette assimilation peut conduire à sous-estimer de façon importante la capacité d’infiltration réelle des ouvrages, en particulier pour les pluies faibles ou moyennes.

Importance de la capacité d'infiltration pour le dimensionnement des techniques alternatives

La plupart des techniques alternatives utilisent, au moins en partie, l’infiltration pour restituer l’eau de pluie au milieu naturel. La capacité d’infiltration des sols constitue alors le paramètre le plus important pour le dimensionnement correct des ouvrages. Comme ce paramètre est susceptible de varier beaucoup d’un point à un autre (parfois d'une puissance de 10), particulièrement en zone urbaine, des mesures locales sont indispensables.

Pour que la valeur retenue soit la plus représentative possible, 3 choix doivent être effectués : le type d’essai à mettre en œuvre, le nombre et la position des essais, l’interprétation des mesures. Ces choix doivent être faits en fonction des enjeux (importance du projet), de la connaissance a priori que l’on possède de l’ouvrage à construire (surface, position, profondeur) et du moment auquel les essais sont effectués (depuis l’étude préalable, pour étudier la faisabilité et potentialités du site, jusqu’au projet détaillé, pour affiner le dimensionnement des ouvrages). Dans les projets les plus complexes, une étude préalable du sol visant à établir son profil pédologique peut être nécessaire. Les paragraphes suivants donnent quelques informations sur la façon de faire ces choix.

Quels sont les essais disponibles ?

Il existe principalement 4 types d’essais, qui sont rapidement décrits ci-dessous, et un essai simplifié.

Les essais de type Porchet

Ils font l’objet d’une norme applicable pour les installations d'assainissement non collectif (NF XP DTU 64.1 P1-1 / Circulaire du ministère de l’environnement N° 97-49 du 22 mai 1997 - Annexe III) et sont probablement les plus utilisés. Ils reposent sur la mesure du volume d’eau nécessaire pour maintenir, pendant 10 minutes, un niveau constant de 15 cm dans une cavité dont la profondeur est choisie en fonction de l’étude (généralement de 50 à 70 cm). La mesure se fait après saturation initiale du sol pendant au moins 4 heures. Le respect de ce délai est important car l’objectif est de mesurer la conductivité hydraulique à saturation. Enfin, comme il s’agit d’une mesure ponctuelle, l’essai doit être répété à différents endroits.

Les essais à double anneau

Il s’agit d’une variante améliorée des essais de type Porchet qui vise à éliminer les pertes latérales et ainsi mesurer spécifiquement la conductivité hydraulique verticale. L’essai consiste à placer deux anneaux (diam. 50 et 70 cm) sur la surface à tester. Les anneaux sont "collés" sur le sol de manière provisoire afin d’empêcher tout passage d’eau entre ceux-ci et la surface durant l’essai. Le collage est réalisé à l’aide d’un mortier traditionnel ou d’un coulis de ciment. L’essai débute par le remplissage des deux anneaux. Celui-ci est réalisé de manière à avoir une hauteur d’eau constante aussi bien dans l’anneau intérieur que dans l’anneau extérieur. Les mesures s'effectuent exclusivement dans l'anneau interne. L’anneau extérieur joue uniquement le rôle d'écran pour limiter au maximum les écoulements latéraux depuis l’anneau interne. Après saturation initiale du sol, la durée minimum d’un essai est de 30 min, pour approcher le plus près possible d’une saturation complète de la structure.

Les essais de type Matsuo

Ils consistent à creuser une cavité d’un volume déterminé, à la remplir et à mesurer la vitesse d’abaissement du niveau. Dans la version de base on utilise une fosse de grande taille dont les dimensions sont imposées (2,7 mètres * 4,7 mètres) ainsi que le protocole de mesure. Il existe des versions simplifiées utilisant des fosses de tailles diverses. Même s’ils ont un caractère peu scientifique, les essais de ce type ont l’avantage de s’approcher des conditions de fonctionnement des ouvrages d’infiltration et sont à privilégier, en particulier pour les ouvrages de surface peu profonds. La dimension de la fosse peut être réduite (de même donc que le volume d'eau nécessaire) d'autant plus que les enjeux et les dimensions de l'ouvrage projeté sont faibles

===Les essais la bêche===

Une version très simple de l'essai de type Matsuo consiste à faire soi-même un trou de petite taille à la bêche sur son terrain et à mesurer le temps nécessaire pour infiltrer une hauteur d’eau d’une dizaine de cm.

Les essais en forage

Ces essais regroupent les essais Lefranc (qui ne nous intéressent pas ici car ils sont faits dans la zone saturée) et les essais Nasberg. Ils consistent à réaliser un forage à une profondeur donnée et soit à maintenir le niveau constant en mesurant le débit à injecter, soit à suivre la baisse du niveau. Ils présentent une bonne analogie avec le fonctionnement des puits d’infiltration, car l’infiltration se fait essentiellement au travers des parois verticales. Comme il s’agit d’une mesure très ponctuelle, l’essai doit être répété à différents endroits si l'emplacement de l'ouvrage n'est pas arrêté.

Voir aussi : Perméabilité intrinsèque, Conductivité hydraulique, Infiltration.

Pour en savoir plus : Fiche du GRAIE : Quelle capacité d’infiltration retenir pour le dimensionnement des Techniques Alternatives