Bassin de retenue (HU) : Différence entre versions

Version du 31 janvier 2023 à 16:51

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

Dernière mise à jour : 31/01/2023

En assainissement et en hydrologie, désigne un ouvrage destiné à stocker temporairement les eaux urbaines (pluviales ou unitaires) pendant les périodes pluvieuses avant de les restituer au milieu naturel ou au réseau aval dans des conditions acceptables par ce dernier ; on parle également de bassin de rétention ou de bassin d'orage.

Généralités

Cet article sert de chapeau à une série de 6 articles principaux qui essaient de faire le point sur la famille d'ouvrages concernés. Les autres articles de cette série sont les suivants :

• bassin sec : qui traite des spécificités des bassins de retenue de surface qui n'ont pas d'eau de façon permanente, quel que soit le cadre d'utilisation et la nature du réseau ("detention basin") ;
• bassin en eau : qui traite des spécificités des bassins de retenue de surface ayant un plan d'eau permanent installés sur des réseaux pluviaux ("retention basin", "wet pond") ;
• bassin enterré : qui traite des spécificités des bassins de retenue construits en souterrain, quelle que soit leur forme (ouvrages en béton, en conduites sur-dimensionnées, en SAUL, ou autres) et quelle que soit la nature du réseau et l'objectif ("underground tank") ;
• bassin d'infiltration : qui traite des spécificités des bassins de retenue construits sur des réseaux pluviaux qui se vidangent au moins en partie par infiltration ("infiltration basin") ;
• bassin de stockage-restitution : qui traite des spécificités des bassins de retenue de surface ou souterrain, installé dans un réseau unitaire ou dans un réseau pluvial, en série ou en dérivation et destiné à lisser les apports à la station d'épuration ou plus généralement vers l'aval ("storage basin", "storm tank").

Pour compléter la présentation nous avons tenté d'identifier les termes les plus fréquents et nous leur avons associé un article plus court, pointant leurs spécificités éventuelles et renvoyant vers le (ou les) article(s) principal(aux) le(s) plus proche(s) dans notre typologie.

Justification de la terminologie choisie

Le vocabulaire concernant cette famille d'ouvrages est extrêmement varié sans qu'il existe un consensus sur l'adéquation des noms attribués aux ouvrages à leurs formes ou à leurs objectifs (Berthier et Finck, 2017). Les choix effectués sont donc parfaitement discutables et n'ont pas pour fonction de figer le vocabulaire qui dépend logiquement des régions, des habitudes et des points de vue.

Plusieurs autres termes auraient par exemple pu être choisis comme terme générique à la place de "bassin de retenue", en particulier bassin de rétention ou bassin d'orage qui sont beaucoup utilisés. Nous leur avons préféré "bassin de retenue" pour les raisons suivantes :

• "bassin de rétention" prête à confusion avec le terme anglais "retention basin" qui désigne spécifiquement un bassin de retenue en eau ;
• "bassin d'orage" est utilisé de façon très différente par les routiers qui désignent ainsi des ouvrages installés spécifiquement sur des réseaux pluviaux et par certains spécialistes de l'assainissement qui le réservent aux ouvrages construits sur les réseaux unitaires pour lisser les apports à la station d'épuration.

De la même façon, nous avons choisi les 5 autres termes constituant les entrées principales parce qu'ils mettent en avant :

• soit des modalités de fonctionnement spécifiques (vidange par infiltration ou rejet à débit contrôlé) ;
• soit un aspect particulier d'aspect ou de forme (sec ou en eau, de surface ou enterré) (figure 1).

Ces deux critères jouent sur trois points qui nous paraissent essentiels : l'aspect de l'ouvrage, la façon dont il fonctionne, les problèmes que son exploitation peut soulever.

Figure 1 : Spécificités des ouvrages correspondant aux termes principaux retenus.

Beaucoup d'autres classifications sont possibles (Berthier et Finck, 2017) et certaines seront présentées dans les paragraphes suivants. Nous tenterons également d'établir un parallèle entre le vocabulaire français et le vocabulaitre anglo-saxon.

Comparaison entre les terminologies francophones et anglophones

La terminologie est encore compliquée par le fait que la logique de dénomination est différente selon les pays, et en particulier entre les pays anglophones et les pays francophones. Par exemple en anglais :

• Les mots basin, tank ou pond peuvent être utilisés alternativement en terme principal ; cependant les termes pond et basin sont plutôt utilisés pour les ouvrages de surface et le terme tank pour les ouvrages souterrains construits (la distinction est plus stricte en Amérique du Nord).
• Le terme detention fait référence à un stockage temporaire de type dynamique (l'ouvrage n'a qu'une fonction d'écrêtement de crue), alors que le terme retention suppose une permanence, ou du moins un stockage de plus longue durée (il s'agit donc obligatoirement d'un bassin en eau). Cette distinction est d'autant plus piégeante que les mots français sont proches, voire quasiment identique si l'on utilise "bassin de rétention".

Il est souvent donc difficile d'établir un parallèle entre les termes français et les termes anglais, la liste suivante n'est donc proposée qu'à titre d'illustration :

• bassin d'amortissement : retarding basin, detention basin ;
• bassin réservoir : storage basin, retention basin ;
• bassin tampon : balancing tank ;
• bassin d'étalement : retarding basin (surtout utilisé en Australie) ;
• bassin de stockage : storage basin ;
• bassin de dépollution : pollution control pond  ;
• bassin d'orage : storm basin ;
• bassin sec : dry pond ;
• bassin enterré : underground tank ; etc.

Principes et variantes

La diversité du vocabulaire trouve un écho dans la diversité des ouvrages. Même si on réduit le champ d’application du terme "bassin de retenue" aux ouvrages retenant momentanément des eaux qui sont au moins en partie d'origine pluviale, la diversité des fonctions possibles fait que ce terme peut désigner de manière générique toutes sortes d’ouvrages. Comme de plus les formes que peuvent prendre ces ouvrages sont elles-mêmes extrêmement variables, il est facile de comprendre qu’un grand nombre d’appellations soit utilisées. Ceci a deux conséquences :

• le même ouvrage peut, selon les auteurs, être désigné par des noms différents ;
• le même nom peut désigner des ouvrages différents.

Comme les qualificatifs utilisés illustrent généralement le rôle principal assuré par le bassin ou l'une de ses caractéristiques principales, et dans le but de mettre un peu d’ordre et de faciliter la communication, nous proposons deux classifications différentes que nous mettons ensuite en relation avec la terminologie anglo-saxonne après avoir traité le cas particulier des bassins dits complexes, c'est à dire constitués de plusieurs ouvrages en série.

Classification selon la fonction principale de l’ouvrage et la nature du réseau

Le tableau de la figure 1 propose une terminologie liée d'une part au rôle des ouvrages, d'autre part à la nature du réseau qu'ils équipent.

Figure 1 : Classification des bassins de retenue selon la fonction principale et la nature du réseau

Classification selon la forme de l‘ouvrage et ses modalités de fonctionnement

Selon cette classification, on peut distinguer :

• les bassins secs étanches à ciel ouvert : Ces ouvrages ont été abondamment construits dans les années 1960 à 1980, et continuent à l'être, en particulier au voisinage des infrastructures routières. Ils peuvent être considérés comme la première génération de bassins de retenue. Leur fond est le plus souvent simplement étanché par une géomembrane et leurs fonctions sont uniquement techniques. Du fait de leur aspect, leur intégration dans le paysage est souvent très difficile (voir figures 1 et 2). Quelques bassins, construits en béton ou revêtus d’enrobé (ce qui permet de supporter le passage d’engins pour leur curage régulier et leur maintenance), ont cependant été traités (soit à l’origine, soit dans le cadre d’une opération de réhabilitation) pour servir de support à d’autres usages (parking, aire de sport,etc.) (voir figure 3).

Figure 1 : Outre la difficulté d'intégration dans le paysage, les bassins à membranes posent un grave problème d'exploitation : comment les curer sans abimer la membrane ? ; Crédit photo SERAM.

Figure 2 : Bassin Django Reinhatrd à Chassieu ; situé à l'exutoire d'une zone d'activité de plus de 200 hectares, ce bassin de retenue sec à ciel ouvert de 60 000 m³ sert essentiellement à décanter les eaux avant de les envoyer vers un bassin d'infiltration de taille sensiblement égale ; Crédit photo GRAIE

Figure 3 : Bassin Maurice Audin à Clichy-sous-Bois ; ce bassin de retenue a été transformé en terrain de sport lors de sa réhabilitation ; Crédit photo Département de Seine-Saint-Denis (DEA).

• bassins secs souterrains : Les ouvrages de ce type ont parfois été construits dans les parties denses des villes lorsque le coût du foncier ne permettait pas la mise en place d‘ouvrages à ciel ouvert. Très chers en termes d’investissement, ils posent également des problèmes d’exploitation (voir figure 4) et de coûts de fonctionnement. Les bassins d’orage ou de dépollution sont souvent des ouvrages de ce type.

Figure 4 : Certains bassins de retenue enterrés ont des dimensions impressionnantes comme ici le bassin Ganay à Marseille ; crédit photo SERAM.

• bassins sec perméables : Les premiers bassins d’infiltration, comme les premiers bassins de retenue sec imperméables, ont été conçus uniquement comme des ouvrages de génie civil sans autres fonctions que la gestion des eaux en période de pluie (voir figure 5). Progressivement, ces bassins ont été paysagés, puis ouverts au public de façon à faciliter leur intégration urbaine. Si au début le traitement était sommaire (typiquement une pelouse) (voir figure 6), ces ouvrages se sont progressivement transformés en véritables parcs urbains (voir figure 7). Il est à noter que les ouvrages de ce type peuvent également être installés même si la perméabilité du sol est assez faible et qu’un autre exutoire (soit de surface, soit vers un réseau) est nécessaire. Ces ouvrages, initialement conçus comme des ouvrages collectifs de grande taille entretenus par la collectivité, peuvent aujourd’hui prendre des formes très diverses et être traités comme des ouvrages gérant les eaux de pluie « à la source ».

Figure 5 : Exemple de bassin d'infiltration de première génération ; Crédit photo GRAIE.

Figure 6 : Exemple de bassin d'infiltration traité en pelouse ; Crédit photo GRAIE.

Figure 7 : Bassin du jardin des Plantées à Beynost (Nord est de Lyon) ; ce bassin de retenue fait partie d'un ensemble de techniques alternatives qui ont servi à restructurer le centre ville ; Crédit photo GRAIE

• Les bassins en eau : Ce sont des ouvrages qui sont en eau de façon permanente, et constituent donc des plans d’eau artificiels ou un marnage a été prévu pour assurer le stockage par temps de pluie. Ils permettent le plus souvent différents usages urbains (promenade, pêche, réserve d’eau, …). Ce type de solution a été beaucoup utilisé pour les villes nouvelles, soit en utilisant des plans d’eau préexistant (cas de l’Isle d’Abeau), soit en créant de toutes pièces un ensemble de lacs (cas de Marne la Vallée). Voir la figure 8.

Figure 8 : Bassin en eau de Porte des Alpes à St Priest (Est de Lyon) ; situé au milieu d'une très grande zone d'activité, ce bassin de retenue constitue la plus grande roselière du Rhône et sert d'abri à de très nombreux oiseaux aquatiques ; Crédit photo GRAIE.

Cas des ouvrages complexes

Dans le but, d'une part, de faciliter l'exploitation des ouvrages et, d'autre part, de mieux différencier et optimiser leurs fonctions, les ingénieurs ont eu l'idée, dès les années 1980, de compartimenter les bassins de retenue. Plusieurs solutions ont été expérimentées utilisant des principes assez voisins.

• un pré-bassin destiné à piéger les matériaux les plus grossiers et à servir de premier décanteur. Ce pré-bassin est le seul a être mobilisé pour les pluies les plus faibles. Cette partie de l'ouvrage doit être curée et nettoyée régulièrement. Il est donc nécessaire que l'ouvrage soit sec, imperméable, revêtu et facile d'accès de façon à permettre le passage d'engins mécanisés.
• Un second compartiment, de volume généralement plus important, permet le stockage et la décantation des flux produits par les pluies moyennes et fortes. Il peut également servir de bassin tampon s'il est installé sur un réseau unitaire. Cet ouvrage est mobilisé moins souvent et les contraintes d'exploitation peuvent être moins sévères.
• Le dernier compartiment reçoit alors des eaux décantées et de qualité satisfaisante. Il peut facilement être utilisé pour des usages récréatifs. Plusieurs options sont possibles, par exemple :

• bassin en eau à usage récréatif, ou,
• bassin d'infiltration éventuellement dédié à un autre usage pendant les périodes sans pluie.

Quelle que soit la solution retenue, ce bassin final est en général alimenté en série dans le cas d'un système pluvial ou par déversement d'un trop plein d'eau décantée à partir du deuxième bassin dans le cas d'un système unitaire.

Pour illustrer ces principes, on peut par exemple citer le bassin de la Molette, au sud de l’aéroport du Bourget et le bassin du Brouillards, à Dugny, un peu plus à l’ouest, dont les ouvrages les plus aval sont totalement intégrés dans une trame verte et bleue s'appuyant sur la réouverture de la Vielle mer et assurant la transition vers le grand parc Georges Valbon, plus connu sous le nom de parc de la Courneuve (Voir Département de Seine-Saint-Denis, 2018 ; APUR, 2020 ; Dupont et Maytraud, 2004). Voir figure 9.

Figure 9 : Vue aérienne orientée vers le sud - ouest du Bassin de la Molette en Seine-Saint-Denis, dans sa configuration actuelle : tout-à-fait en bas à gauche, l’autoroute A1 ; en bas, le premier compartiment, sec et revêtu ; plus haut à gauche, le compartiment intermédiaire, sec, perméable et enherbé ; plus haut encore, le dernier compartiment, en eau et perméable ; tout-à-fait en haut le début du Parc Georges Valbon ; Crédit photo : Département de la Seine-Saint-Denis (DEA).

Éléments d'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.

Elle n'a malgré tout pas été totalement abandonnée et la solution consistant à établir des bassins de retenue sur les réseaux unitaires semble dater de la fin du XIXème siècle dans l’Empire allemand. Elle a également été déclinée aux Pays Bas, plutôt pour des eaux pluviales. En France elle s’est par exemple concrétisée sur le Bassin des Brouillards à Dugny, pour limiter les inondations de la Vieille Mer à Saint-Denis : cet ouvrage, conçu sous l’occupation allemande pendant la seconde guerre mondiale n'a cependant été réalisé que plus de 10 ans après la fin de celle-ci.

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.

En France, ce n'est qu’à la fin des années 1960 et au début des années 1970, que ces ouvrages reviennent réellement sur le devant de la scène, soit pour faire face à des problèmes récurrents de débordements des réseaux d'assainissement, soit pour développer des villes nouvelles dans des sites ne disposant pas d'exutoire naturel (par exemple à Marne la Vallée ou à Saint–Quentin–en-Yvelines).

L'instruction technique de 1977 les remet complétement à la mode, en particulier en proposant des abaques fondés sur la méthode des volumes pour les dimensionner.

En brisant le dogme technique de l’évacuation la plus rapide possible de toutes les eaux hors de la ville, qui reste dominant jusqu’aux années 1970, la conception des bassins de retenue va alors permettre toute une réflexion sur le stockage des eaux pluviales avant rejet, laquelle va conduire progressivement à toute la panoplie des techniques alternatives

Dans le même temps, ces ouvrages deviennent le constituant de base de la gestion des eaux pluviales pour le réseau autoroutier en plein développement.

Fonctions et co-bénéfices

Les bassins de retenue peuvent remplir un grand nombre de fonctions :

• Lutter contre les inondations en stockant provisoirement les flux d'eau pour les restituer ensuite (en totalité ou en partie) à débit limité à un exutoire extérieur (cours d'eau ou réseau traditionnel);
• 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.

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 de retenue ont ainsi contribué à briser l'isolement des spécialistes de l’assainissement urbain et à permettre l’intégration au moins partielle de cette technique dans les politiques urbaines (voir Technique alternative (HU)).

Enfin, il est important de noter que la plupart des bassins de retenue sont conçus pour remplir simultanément plusieurs de ces fonctions.

Conception

Conception générale

Principes de dimensionnement et choix des dimensions

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
• APUR (2020) La réouverture de la Vieille Mer et l’intégration des bassins de retenue, Séquence du Parc Georges Valbon, Synthèse ; juillet 2020  ; téléchargeable sur : https://www.apur.org/fr/nos-travaux/redecouverte-vieille-mer-integration-bassins-gestion-eaux-pluviales-seine-saint-denis
• 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.
• Département de Seine-Saint-Denis (2018) : Un plan d’investissement pour les bassins du territoire de 100 M€ ;téléchargeable sur : https://ressources.seinesaintdenis.fr/Un-plan-d-investissement-pour-les-bassins-du-territoire-de-100-MEUR
• Dupont, P., Maytraud, T. (2004) : La dé-couverture d’une rivière urbaine : le projet de la Vieille mer en Seine-Saint-Denis ; Les Cahiers de l’IAURIF : Le fleuve ; un système, des territoires, des acteurs ; n°141 ; 2e trimestre 2004 ; pp 82-85.
• GRAIE (2014) : Fiche N° 7 "Garibaldi" ; Observatoire des opérations exemplaires de gestion des eaux pluviales ; GRAIE ; disponible sur www.graie.org
• 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