Bassin de Stockage-Restitution / BSR (HU) : Différence entre versions

Version du 16 janvier 2023 à 16:01

Traduction anglaise : Detention basin, Storage basin, Retention basin, Dry or wet pond, Storage tank, etc.

Dernière mise à jour : 16/01/2023

Ce terme désigne une forme particulière de bassin de retenue ; il est utilisé dans deux sens voisins mais cependant légèrement différents :

• dans un sens retreint pour désigner un bassin installé sur un réseau unitaire, en série ou en dérivation, et destiné à lisser les apports à la station d'épuration ; dans ce sens on parle également de bassin d'orage ou parfois de bassin tampon ou de bassin de régulation ;
• dans un sens plus général pour désigner un ouvrage non infiltrant destiné à stocker temporairement les eaux avant de les restituer au milieu naturel ou au réseau aval dans des conditions acceptables par ce dernier ; dans ce cas le bassin peut être installé sur un réseau unitaire ou sur un réseau pluvial.

Généralités

Principes et variantes

Quel que soit le type de réseau sur lequel le bassin est installé, le principe est le même :

• stockage provisoire de l'eau pendant la période de pluie où le débit est le plus fort ;
• restitution progressive du volume stocké avec un débit contrôlé lorsque la capacité du réseau et/ou de la station redevient capable d'absorber le débit supplémentaire (figure 1).

Figure 1 : Lissage d'un hydrogramme par un bassin de stockage-restitution.

Les objectifs poursuivis peuvent cependant être très différents selon les ouvrages :

• sur les réseaux unitaires, on cherche à maximiser et réguler au mieux le volume arrivant à la station d'épuration : l'objectif principal est alors la lutte contre les rejets urbains de temps de pluie ; le bassin permet en effet :
  • de limiter les rejets par les déversoirs d'orage en diminuant les débits de pointe ;
  • d'améliorer le rendement de la station d'épuration en régulant le débit d'entrée ;

Nota : il est également possible d'utiliser le bassin comme un décanteur pendant la pluie et de lui associer un déversoir d'orage assurant le rejet d'un effluent en partie dépollué ;

• sur les réseaux pluviaux et sur les réseaux unitaires, il s'agit le plus souvent d'écrêter les pointes de débit de façon à diminuer les risques de débordement de réseau et/ou de cours d'eau à l'aval : l'objectif principal est alors hydraulique ;
• principalement sur les réseaux pluviaux, l'objectif peut également être de permettre la décantation d'une partie des matières en suspension et des polluants qu'elles transportent de façon à limiter les rejets au milieu naturel.

Ces différents objectifs peuvent bien sur être poursuivis de façon conjointe. Ils correspondent à des fonctionnements différents des ouvrages, en particulier en matière de gestion des dépôts.

• Dans le cas d'un réseau unitaire on cherche généralement à conduire le maximum de polluants jusqu'à la station d'épuration tout en minimisant les contraintes d'exploitation de l'ouvrage ; l'objectif est donc de faciliter la remise en suspension des matières décantées dans le bassin à la fin de l'événement ainsi que leur transfert jusqu'à la station d'épuration.
• Dans le cas d'un réseau pluvial, on cherche au contraire généralement à faciliter la décantation et à éviter la remise en suspension des matières décantées de façon à piéger le maximum de polluants dans l'ouvrage.

Les bassins de stockage-restitution peuvent être en surface ou enterrés. Il s'agit généralement d'ouvrages techniques intégrés au réseau, soit du fait de la nature des eaux qu'ils recueillent (réseaux unitaires), soit du fait de leur fonction de décantation sur certains réseaux pluviaux. Certains ouvrages à vocation principalement hydraulique (contrôle des pointes de débit) peuvent cependant être installés à l'aval du réseau et restituer directement au milieu naturel.

Il est cependant envisageable de donner une autre fonction d'usage à certains ouvrages à condition qu'ils soient plus rarement utilisés (par exemple avec une alimentation en parallèle).

Historique

Nous ne traiterons pas ici le cas des ouvrages de stockage-restitution installés à l'aval des réseaux pluviaux pour réguler le débit renvoyé au milieu naturel (voir sur ce sujet les articles Bassin sec (HU), Bassin en eau (HU)) et nous ne parlerons que des bassins intégrés dans les réseaux. Même si l'idée d'implanter de grands ouvrages de stockage sur les réseaux unitaires date de la fin du XIXème siècle, en particulier dans l'empire allemand (Chocat et al., 1997), les ouvrages de ce type n'ont réellement commencé se mettre en place de façon importante que lorsque les réseaux et les stations ont eux-mêmes été suffisamment développés. Ils ont répondu à trois demandes différentes et qui se sont plus ou moins succèdées dans le temps :

• La mise en place, dès les années 1960, de bassins tampons, à l'amont immédiat des stations d'épuration ; il s'agissait souvent au départ de résoudre une difficulté associée aux stations d'épuration recevant beaucoup d'effluents à dominante industrielle, comme celles par exemple localisées à l'aval d'abattoirs ou de laiteries. Ces ouvrages avaient pour objet d'homogénéiser les effluents dont la composition était extrêmement variable dans le temps (pH, charge de DBO₅, etc.) avant qu'ils ne soient admis sur les filières d'épuration biologiques (les variations de charge sont en effet capables d'affecter momentanément la plupart des filières, même les lits bactériens qui ont pourtant une bonne tolérance aux à-coups).
• La mise en place, à partir des années 1970 et dans plusieurs grandes agglomérations (Bordeaux, Nancy, Marseille, région parisienne, etc.), de grands bassins, souvent souterrains, visant à réduite la fréquence et la gravité des inondations dus à des débordements de réseaux associés à une croissance urbaine extrêmement rapide à la périphérie des villes.
• Enfin, à partir des années 1980, du fait de la prise en considération de l'importance des rejets urbains de temps de pluie, et suite à la publication de la directive cadre sur les eaux résiduaires urbaines en 1991, la mise en place d'une troisième génération de bassins, souvent qualifiés de bassins d'orage, visant principalement à diminuer les rejets par les déversoirs d'orage en maximisant le volume amené jusqu'à la station d'épuration (Seine St Denis, 1992).

Même si aujourd'hui il apparaît préférable de limiter les apports à la source plutôt que d'agir de façon corrective plus à l'aval (voir Solution alternative (HU)), les bassins de stockage-restitution constituent un patrimoine important et qui continue de se développer. Allard et Finck (2017) en recensait environ 17 600 en France métropolitaine, dont 6 100 sur des réseaux unitaires, en indiquant cependant que ces chiffres devaient être pris avec des réserves du fait des incertitudes sur les enquêtes réalisées.

Fonctions et co-bénéfices

Comme indiqué plus haut la plupart des ouvrages de ce type sont essentiellement techniques et rarement ouverts au public. Certains ouvrages de surface peuvent cependant avoir d'autres usages pendant les périodes sans pluie.

Conception

Conception générale

Les principes de conception des bassins de stockage-restitution dépendent de quatre éléments de base :

• sur quel type de réseau (unitaire ou séparatif) est installé l'ouvrage ?
• quelles sont les fonctions principales qui lui sont associés (limitation des pointes de débit, diminution du nombre de rejets par les déversoirs d'orage, piégeage d'une partie des polluants, etc.) ?
• quel est l'espace disponible ?
• s'agit-il d'un bassin de surface ou d'un bassin souterrain ?

Ces éléments déterminent en particulier la nature de la conception géométrique et celle des organes de régulation hydraulique

Conception géométrique

En premier lieu, la conception géométrique des ouvrages intégrés au réseau, et en particulier des bassins enterrés, est fortement contrainte par le site d'implantation : surface disponible, contexte hydrogéologique, environnement, choix d'aménagement urbain, etc. L'objectif est ainsi le plus souvent d'adapter au mieux l'ouvrage au site que d'atteindre des objectifs choisis a priori.

Dans les marges restant disponibles, les règles dépendent principalement du type d'ouvrage (de surface ou enterré). On en trouvera une présentation dans les articles Bassin sec (HU), Bassin enterré (HU)

Organes de régulation

Les organes de régulation hydraulique jouent un rôle important dans les bassins de stockage-restitution

Les organes fixes doivent être conçus comme réglables et ajustables. Les organes électromécaniques de contrôle hydraulique sont parfois difficilement accessibles, parfois exposés au vandalisme (bassin à ciel ouvert) ou encore soumis à une atmosphère défavorable (bassins enterrés). Ils doivent donc être conçus pour se replier en cas de panne sur des positions dites de sécurité, et de manière à faciliter les opérations de dépannage. Le contrôle pourra porter sur le débit de fuite ou de vidange, sur les niveaux amont ou sur le niveau aval, ou sur plusieurs de ces paramètres (avec des priorités).

Si ces organes sont amenés à gérer des gammes de débits ou de niveaux très étendues, il est préférable de prévoir plusieurs systèmes complémentaires afin de conserver une bonne maîtrise sur toute la gamme (vanne "Kangourou", pompes de diverses capacités, etc.). Voir Seuil, Vanne, Station de pompage.

On voit de plus en plus de bassins alimentés et vidés par pompage, souvent par obligation, mais parfois aussi parce que cette technique bien maîtrisée offre une grande souplesse de gestion. Par exemple, elle permet facilement de ne pas faire transiter par le bassin les queues de crue peu polluées qui seraient hydrauliquement acceptables par le réseau aval. Dans le cas des bassins enterrés, elle constitue également un outil efficace pour maîtriser les risques de mise en charge.

Cette solution facilite également la vidange différenciée, selon le type d'effluent stocké, vers le réseau pluvial ou vers le réseau d'eaux usées. Cette alternative est souvent intéressante. Le devenir des eaux stockées se pose en effet comme une question délicate : si l'option de dépollution a été retenue, la qualité des effluents est différente selon le caisson ou la "tranche" de stockage considérée. Une partie des eaux seulement relève d'un traitement en station d'épuration. Rappelons que dans le cas d'une utilisation comme bassin d'orage, il est indispensable de remettre rapidement en mouvement les particules décantées (agitateurs) pour éviter de n'envoyer à la station que des eaux très faiblement chargées en polluants organiques.

Principes de dimensionnement et choix des dimensions

50 m3 par hectare imperméabilisé suffisent pour intercepter 55 à 80% de la masse annuelle décantable ;

Réalisation / impacts négatifs potentiels et précautions à prendre

Vie de l’ouvrage

Bibliographie :

• Allard, A., Finck, J.S. (2017) : Tentative de recensement et caractérisation du parc français ; présentation au colloque national "les bassins d'orage sur les réseaux d'assainissement unitaires" ; Nancy, 10 octobre 2017 ; disponible sur : www.cerema.fr
• ASTEE (2008) : Actes du colloque Bassins d’orage : conception, entretien et gestion ; TSM N°6 ; 2009 ; pp. 19-107 ; disponible sur https://astee-tsm.fr/numeros/tsm-6-2009/
• Berthier, E., Finck, J.S. (2017) : Constituants, terminologies et typologies employées ; présentation au colloque national "les bassins d'orage sur les réseaux d'assainissement unitaires" ; Nancy, 10 octobre 2017 ; disponible sur : www.cerema.fr
• Chocat, B. (coord.) et Eurydice (1997) : Encyclopédie de l'hydrologie urbaine et de l'assainissement ; ed. Tec et Doc ; Lavoisier ; Paris (épuisé) ; 1124p.
• Seine St Denis (1992) : Les bassins nouvelle vague ; actes colloque Seine-Saint-Denis ; 1992.
• STU et Agences de l'eau (1994) : Guide technique des bassins de retenue des eaux pluviales ; ed. Tec et Doc de Lavoisier ; Paris ; 275 p.
• Ta Thu Thuy (1988) : Les bassins d'orage sur les réseaux d'assainissement ; rapport FNDAE ; 64p. ; disponible sur www.fndae.fr

Voir : bassin de retenue