Bassin sec (HU) : Différence entre versions

Version du 4 janvier 2023 à 17:02

Traduction anglaise : Dry pond, detention basin

article en chantier

Dernière mise à jour : 04/01/2023

On réserve généralement ce terme aux bassins de retenue de surface destinés à stocker provisoirement l'eau pendant les périodes pluvieuses en étant secs pendant les autres périodes, par opposition aux bassins en eau ; on précise parfois "bassin de retenue sec".

Ces ouvrages font partie des solutions alternatives de gestion des eaux pluviales.

Généralités

Les bassins secs constituent la forme de bassin de retenue la plus utilisée.

Principes et variantes

Le principe consiste à stocker provisoirement l'eau dans un espace habituellement sec, puis à l'évacuer progressivement, soit vers le milieu naturel, soit vers le réseau aval. La vidange peut se faire en totalité ou en partie par infiltration (on parle alors de bassin d'infiltration) ou au contraire le fond du bassin peut être étanché.

Les bassins de retenue peuvent remplir (parfois simultanément) un grand nombre de fonctions hydrologiques :

• lutter contre les inondations à l'aval en limitant le débit écoulé au moment où les risques sont les plus forts ;
• limiter les rejets par les déversoirs d'orage et augmenter le volume d'eau renvoyé vers la station d'épuration ;
• abattre la charge polluante contenue dans les eaux en permettant la décantation ou la filtration d'une importante partie des matières en suspension et donc de la plupart des polluants car beaucoup y sont adsorbés au moins en partie ;
• recharger la nappe phréatique (pour les bassins d'infiltration).

A ces fonctions techniques on associe également souvent d'autres fonctions d'usage visant à valoriser les espaces mobilisés par des usages de loisirs ou d’espace public.

Les bassins secs peuvent être utilisés dans différents contextes :

• le plus à l'amont possible dans le cadre d'une gestion à la source ; la fonction hydrologique devient alors parfois secondaire, l'espace inondable ayant d'autres fonctions urbaines ou sociales (figure 1) ; il existe alors une grande ressemblance entre ce type d'ouvrage et les stockages en surface ;
• à l'aval d'un réseau séparatif pluvial de façon à gérer au mieux les rejets vers le milieu naturel (ouvrage centralisé ou "au bout du tuyau") ; la fonction hydrologique est alors plus importante mais l'espace mobilisé peut cependant avoir d'autres fonctions (figure 2) ;
• intégrés au réseau de façon à soulager certaines conduites sous-dimensionnées ou de diminuer le nombre et l'importance des rejets par les déversoirs d'orage ; même si les contraintes urbaines conduisent dans ce cas souvent à construire des bassins enterrés, on arrive parfois à trouver des espaces en surface ; la double fonction est alors très importante du fait du prix du foncier (figure 3).

Figure 1 : Cette place est avant tout un espace public ; elle constitue également un bassin sec inondable en cas de forte pluie ; Beynost dans la région de Lyon ; Crédit photo : GRAIE

Figure 2 : Dans les pays nordiques, les berges des grands bassins secs font d'excellents terrains de luge en hiver en plus de servir de terrain de football en été ; ce bassin de retenue sec d'une capacité d'environ 50 000 m³ sert de terrain de sport et d'espace de récréation à l'école primaire située à côté ; Ellington park, Edmonton, Canada ; Crédit photo : Bernard Chocat

Figure 3 : Bassin sec traité en piste de cross : en cas de pluie une partie de l'eau peut s'infiltrer et l’excédent est renvoyé au réseau à débit limité ; dans ce cas les fonctions se complètent car la différenciation des niveaux en fond de bassin favorise l'infiltration en limitant les risques de colmatage ; Métropole du Grand Lyon ; Crédit photo : Bernard Chocat

Historique

Si l'idée de stocker provisoirement les eaux pluviales urbaines a été mise en œuvre par beaucoup de civilisations au cours de l'histoire, cette solution a progressivement été délaissée au milieu du XIXème siècle lors de l'émergence du principe hygiéniste d'évacuation la plus rapide possible des toutes les eaux hors de la ville (voir La ville et son assainissement (HU)).

En Europe de l'ouest, les bassins de retenue sont un peu réapparus lors des travaux de reconstruction d'après-guerre, mais souvent de façon provisoire et palliative. Finalement, en France, ce n'est qu’à la fin des années 1960 et au début des années 1970, que ces ouvrages, tout comme les bassins en eau, sont réellement revenus sur le devant de la scène, le plus souvent pour faire face à des problèmes récurrents de débordements des réseaux d'assainissement. C'est surtout L'instruction technique de 1977 qui les a remis à la mode, en préconisant leur usage et en proposant des abaques fondés sur la méthode des volumes pour les dimensionner.

Dans le même temps, leur utilisation pour drainer les plates formes routières et autoroutières est devenue presque systématique, au départ sans réel souci d'intégration (figure 4), puis en soignant de plus en plus leur aspect paysager.

Figure 4 : Beaucoup de bassins secs ont été réalisés en les étanchant avec une géomembrane ; outre la difficulté d'intégration dans le paysage, les bassins de ce type posent un grave problème d'exploitation : comment les curer sans abimer la membrane ? ; Crédit photo SERAM.

De la même façon les bassins de retenue secs ont souvent été dans un premier temps considérés comme de simples ouvrages techniques consommateurs de fonciers (figure 5).

Figure 5 : Exemple de bassin sec de première génération (dans ce cas un bassin d'infiltration) ; Crédit photo GRAIE.

Progressivement l'idée selon laquelle les espaces réservés pour le stockage de l'eau n'étaient utilisés que très rarement, associée au coût du foncier, a conduit les concepteurs à leur chercher un autre usage pendant les périodes où ils étaient à sec. Souvent traités comme de simples espaces verts au départ, leurs fonctions urbaines, sociales ou environnementales se sont progressivement élargies (voir les figures 1 à 3).

Fonctions et co-bénéfices

Les bassins de retenue secs peuvent présenter, en plus de leurs fonctions hydrologiques, des intérêts multiples en fonction de leur taille et de leur conception : aspect paysager, aménagement urbain (figure 1), activités de sport ou de loisirs (figures 2 et 3). Ils assurent également un traitement partiel des eaux pluviales qu’ils reçoivent du fait de la décantation d'une partie des matières en suspension et des polluants qui leurs sont liés.

Si une partie de l'eau est infiltrée, ils contribuent à réalimenter la nappe phréatique.

Conception

Conception générale

Cas des ouvrages de gestion à la source

Les problèmes posés par la conception des ouvrages de retenue à la source sont voisins de ceux posés par le stockage en surface du fait des fonctions multiples généralement associées à l'ouvrage. Ce type d'approche nécessite de travailler sur la conception des ouvrages de retenue dès les premières esquisses de plan masse.

La conception du plan masse ne peut donc pas se faire indépendamment de la réflexion sur la gestion des eaux pluviales, ce qui constitue sans doute l'un des principaux freins au développement rapide de cette solution.

Un point particulier consiste à tenir compte du fait que le volume à gérer pour une pluie particulière est très variable selon sa nature (par exemple pluie longue d'hiver ou pluie d'orage courte et très intense) et son importance (hauteur totale précipitée). Comme la fréquence et la durée des mises en eau de l'ouvrage constitue des éléments très importants pour mesurer la gêne occasionnée aux autres usages de l'espace, il est recommandé de concevoir la topographie de la zone de façon à ce que la surface de la zone ennoyée soit dépendante de la sollicitation. Par exemple :

• n'utiliser qu'une surface réduite, peu mobilisée pour d'autres usages et relativement protégé pour les petites pluies (ou les pluies moyennes) ;
• mobiliser la totalité de la surface prévue pour les pluies dimensionnantes (celle qui correspondent au cas le plus défavorable dans le cadre de la réglementation) ;
• solliciter les espaces situés autour de l'ouvrage pour gérer les pluies plus fortes que les pluies dimensionnantes, en évitant les débordements dans les zones à enjeux.

Les contraintes sont cependant moins sévères que dans le cas d'un stockage en surface car le fait de s'autoriser des terrassements plus importants permet de jouer plus facilement sur la topographie ; de même, du fait de sa profondeur souvent plus grande, le bassin peut être alimenté par un réseau souterrain.

Les ouvrages de ce type sont souvent sur le domaine privé et ne seront généralement pas entretenus par des personnes ayant des compétences spécifiques en gestion de l'eau. Une attention forte doit donc être portée sur le fait que l'entretien de l'ouvrage doit être le même (ou le plus voisin possible) que l'entretien courant d'un espace ayant les mêmes fonctions urbaines mais n'ayant pas de fonction hydrologique.

Cas des ouvrages centralisés

Dans le cas des ouvrages centralisés, les fonctions hydrologiques sont souvent les plus importantes. De plus la localisation de l'ouvrage comme sa surface sont généralement connues dès le départ. La recherche de multifonctionnalité est donc généralement plus simple à mettre en œuvre. Selon les fonctions annexes choisies les contraintes peuvent cependant être plus ou moins sévères (sécurité des utilisateurs, fréquence et durée de l'indisponibilité de l'espace en cas de pluie, nature du revêtement au fond de l'ouvrage, etc.).

Principes de dimensionnement et choix des dimensions

Le dimensionnement des bassins secs se fait de façon classique et ne pose pas de difficultés particulières. Le choix de la méthode de dimensionnement dépend principalement de trois critères :

• nature du projet (gestion à la source, ouvrage centralisé ou ouvrage intégré au réseau) ;
• enjeux en termes de risque d'inondation ou de de pollution (en général liés à la taille de l'opération) ;
• phase de l'étude (avant-projet, projet détaillé, contrôle de fonctionnement).

Le tableau de la figure 6 propose des éléments de choix de la méthode en fonction de ces critères.

Figure 6 : Éléments de choix de la méthode de dimensionnement en fonction du type d'étude ; (1) : si les abaques sont disponibles ; (2) : si un modèle est disponible.

Ce tableau n'est qu'indicatif car d'autres critères peuvent également conditionner le choix : disponibilités des données, temps et moyens accordés à l'étude, disponibilité des outils de calcul, etc.

Pour en savoir plus : Méthodes de dimensionnement des ouvrages de stockage (HU).

Réalisation / impacts négatifs potentiels et précautions à prendre

La réalisation de ce type d'ouvrage est bien maîtrisée par les entreprises et ne posent généralement pas de difficultés particulières. Quelques précautions sont cependant à prendre, particulièrement pour les ouvrages infiltrants, pour éviter le tassement et la déformation du sol.

Deux aspects négatifs sont souvent évoqués :

• le risque de noyade qui pourrait être associé à une montée brutale des eaux ne permettant pas aux personnes présentes d'évacuer le site ; en réalité ce risque est minime, même pour les ouvrages ouverts au public, en prenant quelques précautions simples :
  • informer sur la nature de l'ouvrage et le risque de présence d'eau (voir figures 2 et 3) ;
  • prévoir des pentes de talus suffisamment faibles ou des issues avec des escaliers suffisamment rapprochées pour permettre une évacuation rapide ;
  • éviter une montée de l'eau trop rapide en ajustant le débit maximum incident en fonction de la surface de l'ouvrage ;
  • positionner les sorties les plus logiques à l'opposée de l'arrivée de l'eau et jouer sur la pente du fond pour que la surface ennoyée augmente progressivement depuis le point d'arrivée vers les sorties ;
  • éventuellement associer un avertisseur sonore ou lumineux indiquant l'imminence de l'arrivée d'eau.
• le risque de prolifération de moustiques, également souvent cité, est en pratique très faible à la condition que l'ouvrage soit bien conçu, bien construit et bien géré. Ces conditions sont essentielles pour éviter que certaines parties de l'ouvrage ne restent en eau pendant des périodes trop longues ; en effet 3 à 4 jours consécutifs en eau sont nécessaires pour l'éclosion des larves.

Vie de l’ouvrage

Les problèmes posés par l'évolution du fonctionnement de l'ouvrage en fonction du temps sont différents selon que l'ouvrage a un statut public ou privé.

Dans le cas des ouvrages publics, il est indispensable qu'un organisme soit clairement en charge de l'entretien et de l'exploitation. Cette condition n'est pas toujours simple à remplir du fait de la multifonctionnalité souvent recherchée pour les bassins de retenue. Un exemple souvent mis en avant est celui où le bassin de retenue est traité comme un parc public. Cette situation entraîne souvent des difficultés entre le service en charge des espaces verts, qui reste généralement de compétence communale, et le service en charge de la gestion des eaux pluviales pour lequel la supra-communalité est de plus en plus souvent la règle. La façon la plus efficace de régler cette difficulté consiste à désigner le service qui sera en charge de l'entretien dès les phases initiales du projet et de travailler avec lui sur la conception du projet afin que l'ouvrage puisse être exploité facilement avec les personnels et les matériels dont il dispose. La question du financement des opérations d'entretien est également importante et doit aussi être réglée le plus vite possible dans le processus de conception.

Dans le cas des ouvrages situés sur le domaine privé, la seule solution réellement efficace consiste à faire en sorte que la fonction urbaine ou sociale de l'ouvrage soit perçue comme la fonction principale de façon à ce que l'espace soit réellement utilisé, et donc entretenu, pour les usages correspondant à cette fonction. Le risque est alors que la présence trop fréquente et/ou trop durable d'eau ou de boue n'apparaisse comme une nuisance gênant les usages habituels de l'espace. L'expérience montre que ce risque existe pour les ouvrages mal conçus ou mal réalisés. La qualité de la conception et du suivi de réalisation est donc indispensable pour le limiter. Comme déjà indiqué plus haut, l'entretien de l'ouvrage doit être le même (ou le plus voisin possible) que l'entretien courant d'un espace ayant les mêmes fonctions urbaines mais n'ayant pas de fonction hydrologique.