Citerne (HU) : Différence entre versions

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Traduction anglaise : tank

Dernière mise à jour : 29/04/2025

En hydrologie urbaine, on utilise ce terme pour désigner un dispositif permettant le stockage provisoire de l'eau de pluie, éventuellement dans le but de l'utiliser ultérieurement ; on utilise indifféremment citerne ou cuve (figure 1).

Figure 1 : Exemple de citerne de récupération des eaux de pluie semi-enterrée ; crédit photo Adopta.

Les ouvrages de ce type font partie des solutions alternatives de gestion des eaux pluviales.

[modifier] L'essentiel

Les citernes ou les cuves sont des ouvrages qui peuvent viser deux objectifs distincts :

• récupérer de l'eau de pluie pour des usages ultérieurs ;
• réguler ou diminuer les débits renvoyés à l'aval.

Sur le plan pratique, il existe trois grandes familles de citernes (figure 2) :

• Les citernes de stockage provisoire : il s'agit de citernes simples, avec un seul dispositif de vidange situé au fond de l'ouvrage (indépendamment d’un trop-plein à la partie supérieure). Ce dispositif permet de réguler le débit sortant et il est ouvert en permanence. Ces citernes ont uniquement une fonction de contrôle des rejets et la totalité de leur volume est dédié au stockage provisoire de l'eau de pluie.
• les citernes de récupération : il s'agit également de citernes simples, avec un seul dispositif de vidange situé au fond de l'ouvrage. Comme l'objectif est de récupérer l’eau de pluie pour son utilisation ultérieure, le dispositif de vidange est fermé en permanence (en dehors des périodes de soutirage). Pour ce type d’ouvrage, le volume utile pour le contrôle du ruissellement n’est disponible que dans la mesure où elles ont été vidées, au moins en partie, avant la pluie. Si la cuve est pleine, elle ne stocke évidemment aucune pluie. Les citernes de se type ne jouent qu'un rôle mineur dans le contrôle du ruissellement, particulièrement pour le pluies fortes.
• Les citernes à double fonction : il s'agit de citernes plus élaborées, disposant de deux dispositifs distincts de vidange, l'un situé au fond, normalement fermé et permettant le soutirage de l'eau, le second, toujours ouvert et permettant de réguler le débit sortant à une valeur maximum donnée. Ces ouvrages séparent donc le volume utile en deux parties : un volume de réserve contrôlé par l’utilisateur dans leur partie basse et un volume disponible pour le stockage provisoire dans leur partie haute. Seules les citernes de ce type peuvent remplir efficacement les deux objectifs.

En France, la réglementation actuelle autorise l'utilisation de l'eau de pluie ainsi récupérée (normalement à condition qu'elle provienne uniquement de toitures inaccessibles) pour des usages extérieurs et pour certains usages intérieurs (alimentation des chasses d'eau en particulier). Les citernes peuvent être installées à l'extérieur du bâtiment (en surface ou enterrées), sur la toiture ou à l'intérieur du bâtiment. Si l'installation d'une citerne en bas de la gouttière pour permettre la récupération et l'utilisation par soutirage ou par pompage de l'eau de pluie est très intéressante sur le plan économique et écologique, la mise en œuvre d'un double réseau à l'intérieur du bâtiment pour assurer une distribution séparée de l'eau potable et de l'eau de pluie non potable est rarement justifiée et souvent difficile à amortir. Le rôle des citernes dans la sensibilisation des citoyens aux différentes problématiques liées à la gestion de l'eau est également un plus.

Le calcul du volume à récupérer pour un usage ultérieur et celui nécessaire au contrôle du ruissellement se fait par des méthodes différentes et généralement de façon indépendante (voir les articles dédiés : Méthodes de dimensionnement des ouvrages de stockage (HU) et Méthodes de dimensionnement des ouvrages de récupération des eaux de pluie (HU)). Seule la simulation en continu du fonctionnement de la citerne pour une série chronologique longue de pluies permet d'évaluer simultanément la façon dont les deux objectifs sont atteints, en particulier pour les cuves simples. L'un des paramètres principaux conditionnant l'efficacité des citernes à atteindre leurs objectifs est la durée de temps sec moyenne entre deux événements pluvieux. Cette durée peut être affectée significativement par le changement climatique.

[modifier] Généralités

[modifier] Principes et variantes

Une citerne ou une cuve est un ouvrage, généralement préfabriqué, qui peut avoir deux fonctions différentes et pas toujours compatibles :

• récupérer de l'eau de pluie pour l'utiliser ultérieurement (voir Récup-utilisation de l'eau de pluie (HU)) ;
• gérer une partie des eaux pluviales produites par la parcelle de façon à limiter leur rejet à l'aval pendant la période pluvieuse (voir Solutions de gestion durable des eaux pluviales urbaines (HU)).

[modifier] Principaux types de citernes

En fonction des usages envisagés, il existe trois types principaux de citernes (figure 2) :

• Les citernes de stockage provisoire : il s'agit de citernes simples, avec un seul dispositif de vidange situé au fond de l'ouvrage (indépendamment d’un trop-plein à la partie supérieure). Ce dispositif permet de réguler le débit sortant et il est ouvert en permanence. Ces citernes ont uniquement une fonction de contrôle des rejets et la totalité de leur volume est dédié au stockage provisoire de l'eau de pluie.
• les citernes de récupération : il s'agit également de citernes simples, avec un seul dispositif de vidange situé au fond de l'ouvrage. Comme l'objectif est de récupérer l’eau de pluie pour son utilisation ultérieure, le dispositif de vidange est fermé en permanence (en dehors des périodes de soutirage). Pour ce type d’ouvrage, le volume utile pour le contrôle du ruissellement n’est disponible que dans la mesure où elles ont été vidées, au moins en partie, avant la pluie. Si la cuve est pleine, elle ne stocke évidemment aucune pluie. Les citernes de se type ne jouent qu'un rôle mineur dans le contrôle du ruissellement, particulièrement pour le pluies fortes.
• Les citernes à double fonction : il s'agit de citernes plus élaborées, disposant de deux dispositifs distincts de vidange, l'un situé au fond, normalement fermé et permettant le soutirage de l'eau, le second, toujours ouvert et permettant de réguler le débit sortant à une valeur maximum donnée. Ces ouvrages séparent donc le volume utile en deux parties : un volume de réserve contrôlé par l’utilisateur dans leur partie basse et un volume disponible pour le stockage provisoire dans leur partie haute. Seules les citernes de ce type peuvent remplir efficacement les deux objectifs.

Figure 2 : Citerne de stockage provisoire (à gauche), citerne à double fonction (au milieu) et citerne de récupération (à droite) ; Les citernes simples de stockage qui fonctionnent avec une vidange de fond ouverte en permanence ne permettent pas de récupérer l'eau de pluie ; les citernes simples de récupération ne jouent qu'un rôle mineur dans le contrôle du ruissellement, particulièrement pour les pluies fortes ; les citernes à double fonction permettent d'atteindre simultanément les deux objectifs.

Nota : Certaines citernes peuvent éventuellement être infiltrantes (ouvrages avec des perforations ou en béton poreux par exemple) ; elles n'ont alors plus de fonction de récupération des eaux de pluie.

[modifier] Ouvrages assimilables aux citernes

Il existe d'autres ouvrages qui peuvent être assimilés à des citernes du fait de leur taille réduite même s'ils n'ont aucune fonction de récupération directe de l'eau de pluie. Il s'agit soit d'ouvrages coulés en place, soit d'ouvrages réalisés en utilisant des structures alvéolaires ultra-légères (SAULs).

Nota : Ces ouvrages peuvent également être considérés soit comme de petits bassins enterrés, soit comme des structures réservoirs.

Il s'agit principalement d'ouvrages enterrés et éventuellement infiltrants (voir figure 3). Les ouvrages de ce type jouent donc principalement un rôle de solution alternative de gestion des eaux pluviales. Ils peuvent cependant jouer un rôle écologique et environnemental très important, par exemple en valorisant l'eau pour la ré-humidification des sols, l'alimentation de la végétation et la recharge des nappes.

Figure 3 : Une cuve enterrée infiltrante permet de récupérer l'eau de pluie pour la végétation en libérant l'eau provisoirement stockée de façon lente (la vidange complète se fait en quelques heures ou quelques jours) dans le sol.

[modifier] Historique

La récupération de l'eau de pluie dans des cuves ou des citernes est très ancienne partout dans le monde et a même parfois constitué la principale ressource en eau (voir article wikipédia). Les quantités susceptibles d'être récoltées sont très importantes. A titre d'exemple, en France métropolitaine, une toiture de 100 m², reçoit en moyenne 800 mm d'eau de pluie par an et pourrait donc, si l’intégralité était captée, fournir 80 m³ sur cette durée, ce qui permet de subvenir aux besoins d’un ménage moyen de deux personnes.

En Europe de l'ouest, et en particulier en France, sous la pression du mouvement hygiéniste, cette pratique s'est progressivement restreinte au cours du XXème siècle. Si elle a perduré dans les zones rurales, principalement pour les besoins d'arrosage, elle a quasiment disparu des zones urbaines (voir La ville et son assainissement (HU)).

Ce type de dispositifs est resté cependant largement utilisé dans beaucoup de pays où la ressource est rare. En France, il a recommencé à susciter de l'intérêt à partir des années 1980, à la fois dans une volonté d'économie pour les usagers et dans le souhait de mieux gérer les eaux pluviales pour les collectivités. Par exemple, le Plan Construction et Architecture a lancé en 1993 un appel d'offres qui a permis de soutenir 13 opérations de récupération des eaux de pluie (voir article wikipédia). A la fin du XXème siècle, la position de l’État et de ses services décentralisés (DDASS, devenues depuis Directions Territoriales des Agences Régionales de la Santé : DT-ARS), restait cependant peu claire avec des débats importants entre les différents Ministères. Malgré tout le marché des cuves et des citernes a commencé à se développer. En 2004, dans le but de dégager une position nationale, la Direction de la Santé (DGS) a saisi le Conseil Supérieur d’Hygiène Publique de France (CSHPF). Le groupe d'experts mis en place à cette occasion pour étudier "les enjeux sanitaires liés à l’utilisation d’eau de pluie pour des usages domestiques" a eu du mal à dégager une position consensuelle. Finalement, dans son avis publié le 5 septembre 2006, le CSHPF préconisait de limiter, sauf exception, l'usage des eaux pluviales récupérées à des usages extérieurs en fondant son raisonnement principalement sur les risques d'interconnexions entre les réseaux dans le cas d'un usage à l'intérieur des bâtiments. Comme les usages extérieurs ne représentent qu'une très faible partie (entre 5 et 10%) des quantités d'eau potable consommée, cet avis a bien sûr été compris comme très restrictif par beaucoup d'associations et d'élus.

Cet avis n'a cependant pas clos les débats entre les Ministères. Promulguée le 30 décembre 2006, la Loi sur l’eau et les milieux aquatiques (LEMA) défendait une position différente. En particulier, l'article 49 encourageait la récupération des eaux de pluie en modifiant le Code général des impôts de façon à étendre le crédit d’impôt destiné aux habitations principales aux "travaux de récupération et de traitement des eaux pluviales".

Un premier arrêté, très restrictif et conforme à l’avis du CSHPF, a été publié en mai 2007. Cet arrêté a suscité de fortes réclamations auprès du gouvernement, en particulier de la part des députés à l’origine de l’article 49 de la LEMA, lesquels estimaient que l’esprit de cet article impliquait l’extension à certains usages intérieurs (De Gouvello et Deutsch, 2009). Finalement un second arrêté a été publié le 21 août 2008, précisant les conditions et les possibilités d’utilisation de l’eau de pluie à l’intérieur des bâtiments (figure 4). C'est toujours cet arrêté qui est en vigueur.

Sous l'effet du crédit d’impôt, de la clarification des règles et aussi des politiques d'incitation de nombreuses collectivités, le marché des cuves et des citernes a explosé.

Figure 4 : Usages possibles et réglementations applicables selon l'origine de l'eau collectée ; Source : De Gouvello et al., 2015

En effet, beaucoup de collectivités ont également encouragé la récupération des eaux pluviales, d'une part dans le but de réduire la consommation d'eau potable et d'autre part pour maîtriser les ruissellements (même si la poursuite simultanée de ces deux objectifs peut poser des problèmes). Les actions mises en place ont été diverses : opérations pilotes, plaquettes d'information, mais également subventions ou mise à disposition gratuite de citernes. Le fait que des collectivités puissent subventionner des citernes visant à maîtriser le ruissellement, a d'ailleurs fourni un argument un peu spécieux au Ministère des Finances pour exclure du régime de crédit d’impôt les cuves à double fonction alors que celles-ci sont pourtant les plus utiles au bien public !

Le tableau de la figure 5, extrait de (De Gouvello et Deutsch, 2009), fournit quelques exemples d'outils incitatifs utilisés en fonction des motivations des collectivités.

Figure 5 : Positionnement des politiques incitatives de quelques collectivités territoriales ; Source : De Gouvello et Deutsch, 2009.

Nota : On trouvera d'autres exemples dans une étude plus récente qui fait le point sur différents "retours d’expériences internationaux sur des programmes de mobilisation citoyenne de gestion des eaux pluviales" (Champres et al., 2020)

En 2015, l'ASTEE a publié un guide technique qui fait le point sur les modalités pratiques d'utilisation des citernes (De Gouvello et al., 2015) et qui a permis de consolider l'ensemble des aspects techniques et réglementaires.

Aujourd'hui, les cuves et les citernes sont largement utilisées et l'enjeu principal consiste à les mettre en œuvre de la façon la plus efficace possible pour économiser une ressource que l'on perçoit comme de plus en plus rare, mais également pour mieux maîtriser les ruissellements urbains.

[modifier] Fonctions et co-bénéfices

De façon évidente l'intérêt principal des citernes est leur capacité à remplir simultanément deux fonctions différentes et complémentaires :

• optimiser la gestion des ressources en eau en récupérant l'eau de pluie de façon à l'utiliser à la place d’eau potable pour des usages ne nécessitant pas une eau destinée à la consommation humaine ; ceci est à la fois bon pour l'usager qui fait des économies et bon pour la collectivité car chaque goutte d’eau de pluie utilisée est une goutte d'eau potable économisée;
• diminuer le ruissellement vers l'aval en interceptant une partie des eaux pluviales produites par la parcelle.

La mise en œuvre simultanée de ces deux fonctions avec un unique ouvrage n'est cependant pas évidente.

• D'une part le volume des citernes utilisés par les particuliers est souvent trop faible pour jouer un rôle réellement efficace en termes de maîtrise du ruissellement ; par exemple, une cuve récupérant l'eau captée par une toiture de 100 m² devrait avoir une volume utile de stockage disponible au début de l'événement d'au moins 1 m³ pour stocker le volume produit par les 10 premiers mm de pluie et d'environ 4 à 6 m³ pour contrôler une pluie de période de retour décennale à Lyon. Or le volume des cuves les plus commercialisées est généralement inférieur ou égal à 1 m³.
• D'autre part rien ne garantit que le volume total de la citerne sera disponible au début de la pluie ; pour ceci il est nécessaire que la cuve soit au moins en partie vide, or cette condition n'est remplie de façon systématique que dans le cas des citernes à double fonction.

Sur ce sujet, voir également : Récup-utilisation de l'eau de pluie (HU).

Un autre intérêt important de l'utilisation des citernes est de mobiliser directement les usagers et de les sensibiliser ainsi à l'importance d'une gestion plus durable de l'eau de pluie.

[modifier] Conception

[modifier] Conception générale

Le marché des citernes est aujourd'hui très mature et il est possible de choisir parmi un très grand nombre de modèles, souples ou rigides, utilisant des matériaux très variés et présentant également des formes diverses. Au-delà du choix du volume que nous discuterons dans le paragraphe "Principes de dimensionnement et choix des dimensions", deux questions importantes doivent être posées pour choisir le modèle le mieux adapté : celle de la localisation de la citerne et celle de son (ou de ses) mode(s) de vidange.

[modifier] Localisation de la citerne

Même s'il est possible de récupérer dans une citerne des eaux provenant de toute surface (voir figure 4), les eaux de pluie qui font l'objet de l'arrêté de 2008 sont exclusivement des eaux de pluie récupérées en aval de toitures inaccessibles. Les citernes sont donc le plus souvent positionnées de façon à récupérer les eaux provenant de ce type de surface.

[modifier] Citerne posée sur le sol

La solution la plus simple et la plus souvent employée consiste à poser la citerne en extérieur, sur le sol, à proximité immédiate du bâtiment dont on souhaite exploiter la toiture, de façon à pouvoir l'alimenter directement avec l'eau provenant de la gouttière. Tous les modèles proposés dans les magasins de bricolage comprennent un kit de branchement permettant ce type d'installation. Cette solution permet également une utilisation simple, par gravité, de l'eau stockée dans la citerne pour tous les usages extérieurs. Il est d'ailleurs possible de surélever un peu la cuve de façon à faciliter le soutirage (figure 6).

Figure 6 : Exemple de citerne sur le sol ; Source : Direction de l'eau, Grand Lyon Métropole.

Cette solution est un peu plus compliquée à mettre en œuvre dans le cas d'une citerne à double fonction pour laquelle il faut prévoir la récupération et l'évacuation vers un exutoire (ou vers un autre ouvrage, par exemple d'infiltration) de l'eau provenant du dispositif de vidange à débit régulé, situé plus ou moins haut par rapport au sol.

Il existe aujourd'hui des dispositifs intégrés de collecte et stockage de l’eau de pluie qui se greffent sur les façades des immeubles existants (gouttières stockantes ou réservoirs de façade) ; voir https://www.faireparis.com/fr.

Quel que soit le type d'ouvrage, une attention particulière doit être accordée à la destination des eaux provenant du trop-plein pour éviter des ruissellements intempestifs, voire des érosions rapides du sol.

[modifier] Citerne enterrée

Une solution plus discrète consiste à enterrer la citerne en totalité ou en partie (figure 1). Outre l'aspect esthétique, cette solution présente trois intérêts importants :

• elle permet de protéger la citerne contre les risques de gel ;
• elle permet de minimiser l'augmentation de température de l'eau stockée en été ainsi que la quantité de lumière reçue, ce qui limite les risques de détérioration de la qualité de l'eau (notamment développement d'algues dans l'eau et sur les parois de la citerne ; voir § "Réalisation / impacts négatifs potentiels et précautions à prendre") ;
• elle facilite l'évacuation des eaux provenant du dispositif à débit régulé dans le cas d'une citerne à double fonction (ou d'une citerne uniquement destinée à la maîtrise du ruissellement), ainsi que de celles provenant du trop-plein ; il est en effet possible de récupérer ces eaux dans une conduite enterrée, ou de façon plus écologique dans une tranchée ou dans une noue. Il est également possible d'évacuer directement ces eaux par infiltration dans le sol support (voir figure 3).

Figure 7 : Exemple de citerne enterrée susceptible d'être exploitée par pompage ou par un puits traditionnel ; Source : Direction de l'eau, Grand Lyon Métropole.

L'inconvénient est bien évidemment que l'exploitation de l'eau ainsi stockée ne peut alors se faire de façon gravitaire et nécessite généralement un pompage même si elle peut également être exploitée par un puits traditionnel (figure 7).

[modifier] Citerne intégrée dans le bâtiment

Une troisième famille de solutions consiste à intégrer la citerne à l'intérieur du bâtiment, généralement dans les combles (figure 8).

Figure 8 : Exemple de citerne intégrée dans un bâtiment.

Une installation de la cuve dans les combles ou sous la toiture constitue la solution la plus favorable pour desservir un immeuble ou l’intérieur d’une maison. Le fait de placer la cuve ou la citerne dans le bâtiment ne peut être justifié que par la volonté de conserver une partie de l’eau pour l’utiliser à l’intérieur du bâtiment. L’eau reçue par la toiture peut être acheminée gravitairement dans la citerne. L’eau du volume de réserve peut également être distribuée par gravité dans tout le bâtiment.

En revanche il faut prévoir un volume pour installer l’ouvrage ainsi qu'un double réseau de distribution (actuellement l'utilisation de l'eau de pluie n'est autorisée que pour alimenter les chasses d'eau et à titre expérimental pour les machines à laver le linge). Le coût de l'installation est important et le retour sur investissement est très loin d'être garanti (même s'il y a beaucoup d'incertitude sur l'évolution du coût de l'eau distribuée par les réseaux publics).

Nota : Un cas particulier consiste à installer la citerne sous le bâtiment ; cette solution devient de plus en plus facile à mettre en œuvre du fait la diminution généralisée du nombre de places de stationnement imposées par appartement, laquelle libère de l'espace dans les sous-sols des bâtiments. Elle nécessite un pompage pour utiliser l'eau stockée.

[modifier] Citerne posée sur la toiture

Une dernière possibilité consiste à installer la citerne sur le toit des bâtiments. Cette solution est facile à mettre en œuvre dans le cas des toitures terrasses. Elle permet de distribuer l'eau de façon gravitaire dans l'immeuble mais nécessite un pompage pour remplir la cuve. Dans certains pays ce type de stockage est souvent associé à un chauffe-eau solaire, ce qui permet d'alimenter les douches en eau chaude. Rappelons cependant qu'en France l'eau de pluie ne peut être utilisée en intérieur que pour l'alimentation des chasses d’eau, le lavage des sols et le lavage du linge. Enfin, même si le risque est faible, une attention particulière doit être portée à la résistance mécanique de la toiture pour éviter les accidents (voir par exemple https://www.djazairess.com/fr/lqo/5114088).

[modifier] Mode de vidange

Les modalités pratiques de vidange de la citerne dépendent bien évidemment principalement de la nature de celle-ci. Dans le cas d'une citerne uniquement destinée au contrôle des eaux pluviales ou de la partie hors-réserve d'une citerne à double fonction, la vidange se fait le plus souvent à débit limité vers un ouvrage aval (ouvrage d'infiltration ou réseau). L'infiltration directe par le fond ou les parois de la citerne est également possible si la citerne est enterrée.

Le volume correspondant à la réserve va pour sa part être progressivement utilisé pour les usages prévus, libérant ainsi un volume utilisable pour l'événement pluvieux suivant. Comme déjà indiqué, l'intérêt du particulier est plutôt de maintenir sa citerne la plus pleine possible alors que l'intérêt de la collectivité est que le volume disponible pour le stockage soit maximum au début de chaque événement. Pour gérer ce conflit d'usage trois solutions sont possibles :

• compter sur les statistiques et espérer que la durée de temps sec entre deux événements consécutifs sera suffisante, en moyenne, pour permettre à l'ouvrage de jouer un rôle dans le contrôle du ruissellement ;
• compter sur la bonne volonté de l'utilisateur et lui demander de vider sa cuve lorsqu'un événement pluvieux est prévu dans les jours ou les heures à venir (ce qui lui permet de récupérer de l'eau "fraiche") ;
• compter sur le progrès technique et la mise en place de dispositifs dits "intelligents" (notion de "smart city") fondés sur des vannes dont l'ouverture est commandée par des prévisions de pluie et qui permettent la vidange automatique des citernes avant les événements pluvieux.

Aucune de ces trois solutions ne paraît réellement efficace et, dans l'état actuel des choses, la meilleure solution pour atteindre à la fois l'objectif de récupération d'eau de pluie et celui de contrôle du ruissellement consiste à privilégier les cuves à double fonction.

[modifier] Principes de dimensionnement et choix des dimensions

Le dimensionnement d'une citerne nécessite de répondre à deux questions de nature très différente mais néanmoins liées :

• Quel est le volume de réserve nécessaire en fonction des usages envisagés et du volume récupérable ?
• Quel est le volume nécessaire pour atteindre le niveau de service exigé en termes de contrôle du ruissellement ?

Ces questions sont traitées en détail dans deux articles spécifiques :

• Méthodes de dimensionnement des ouvrages de stockage (HU) ;
• Méthodes de dimensionnement des ouvrages de récupération des eaux de pluie (HU).

[modifier] Cas des cuves simples uniquement destinées à la récup-utilisation de l'eau de pluie

Quelle que soit la méthode de dimensionnement utilisée, les deux difficultés principales consistent à évaluer correctement les besoins et à trouver un équilibre entre le volume nécessaire pour couvrir ces besoins et le volume effectivement récupérable, lequel dépend principalement de la pluviométrie et de la surface de collecte, mais également de la répartition des précipitations dans l'année. Si le changement climatique ne va probablement pas modifier de façon sensible la pluviométrie moyenne annuelle (du moins sur le territoire de la France métropolitaine), il est possible, voire probable, que la répartition des précipitations sera affectée de façon importante avec en particulier une augmentation sensible de la durée des périodes sèches (sans précipitations), ce qui peut avoir une forte incidence sur le volume récupérable, en particulier pendant l'été.

[modifier] Cas des cuves simples uniquement destinées au contrôle du ruissellement

Dans le cas d'une citerne uniquement destinée à contrôler le ruissellement (c'est à dire d'une citerne infiltrante ou d'une citerne fonctionnant avec une vidange ouverte en permanence et à débit limité), le calcul se fait de façon classique en utilisant les méthodes de dimensionnement des ouvrages de stockage. Du fait des faibles volumes généralement en jeu, la méthode des pluies est presque toujours suffisante.

[modifier] Cas des cuves à double fonction

Dans le cas d'une cuve à double fonction, on fait généralement l'hypothèse que le volume de la réserve permanente est totalement plein au début de la pluie et le calcul du volume utilisable situé au dessus se fait comme dans le cas précédent (figure 9). Le dimensionnement de la partie basse et celui de la partie haute se font donc de façon indépendante et les précautions à prendre sont les mêmes que celles vues précédemment.

Figure 9 : Dans le cas d'une citerne à double fonction on dimensionne généralement de façon indépendante la partie basse constituant la réserve permanente et la réserve utile correspondant à la partie haute par les méthodes classiques de dimensionnement des ouvrages de stockage (avec l'hypothèse que le volume de la réserve permanente est plein au début de la pluie).

[modifier] Cas des cuves simples destinées à la fois à la récup-utilisation de l'eau de pluie et au contrôle du ruissellement

Dans le cas d'une citerne simple utilisée à la fois pour constituer une réserve d'eau et pour contrôler le débit de ruissellement, le calcul de l'efficacité de contrôle du ruissellement est plus difficile et dépend principalement des objectifs visés. En effet la citerne fonctionne en permanence avec la vidange fermée et le seul volume utilisable pour contrôler le ruissellement est celui qui a été libéré par les usages précédents de l'eau de pluie contenue dans l'ouvrage. Or, ce débit dépend de l'ensemble des séquences de remplissage et de soutirage qui ont eu lieu dans les jours et les semaines précédents.

S'il s'agit de contrôler les débits produits par les pluies fortes, aucune solution n'est satisfaisante. En effet, il n'existe aucun moyen statistiquement valable de prévoir ce que sera le niveau de remplissage de la citerne au moment où se produira un événement de fréquence rare. La solution la plus raisonnable consiste à ne pas compter sur le volume de la cuve de récupération simple pour cet objectif.

S'il s'agit de réduire le volume annuel moyen ruisselé, l’efficacité est réelle et le calcul est possible en utilisant la méthode par simulation (voir Méthodes de dimensionnement des ouvrages de récupération des eaux de pluie (HU)) schématisée par la figure 10.

Figure 10 : Modèle utilisé pour la simulation des citernes : $ P_j $ : volume apporté par la pluie sur la durée du pas de temps ; $ B_j $ : besoins sur la durée du pas de temps ; $ S_j $ : volume d'eau de pluie soutiré pendant le pas de temps ; $ A_j $ : volume d'eau potable complémentaire éventuellement nécessaire pour satisfaire les besoins ; $ T_j $ : volume d'eau de pluie éventuellement "perdu" pendant la durée du pas de temps du fait de l'insuffisance de la cuve.

Le volume d'eau dit "perdu" $ T_j $ s'écoulant par le trop plein correspond en effet au volume de ruissellement non contrôlé et l'efficacité d'interception moyenne peut être calculée en fonction du volume effectivement récupéré par la relation (1).

Dans les deux cas, ce même modèle permet de calculer le taux de couverture des besoins fourni par la récupération de l'eau de pluie :

Avec :

• $ η $ : efficacité d'interception réelle moyenne (en %) ;
• $ τ $ : taux moyen de couverture des besoins moyenne (en %) ;
• $ n $ : nombre de pas de temps de simulation ;
• $ A_j $ : volume d'eau utilisé provenant du réseau public pendant le pas de temps ;
• $ B_j $ : volume total d'eau utilisé pendant le pas de temps ;
• $ S_j $ : volume d'eau de pluie soutiré dans la citerne pendant le pas de temps ;
• $ T_j $ : volume évacué par le trop-plein pendant le pas de temps $ j $ ;
• $ P_j $ : volume d'eau de pluie récupéré pendant le pas de temps $ j $.

Pour être pertinente la méthode doit être mise en œuvre avec un pas de temps court (idéalement la journée).

Nota 1 : La relation (1) permet d'évaluer l'efficacité d'interception supplémentaire réellement procuré par le stockage. En effet la quantité $ P_j $ prise en compte au dénominateur intègre déjà les pertes au ruissellement qui auraient de toute façon lieu même en cas de ruissellement direct de la surface productrice.

Nota 2 : Une cuve de récupération simple peut sans difficulté être utilisée à l'amont d'un autre ouvrage destiné au contrôle du ruissellement ; la combinaison des deux ouvrages peut alors assurer un contrôle satisfaisant de tous les niveaux de précipitation.

[modifier] Réalisation / impacts négatifs potentiels et précautions à prendre

[modifier] Éléments techniques

[modifier] Cas d'une citerne destinée aux usages extérieurs

Dans les cas les plus courants d'installation en bas de la gouttière d'une citerne préfabriquée uniquement destinée aux usages extérieurs, le principal risque réel potentiel est celui associé à la prolifération de moustiques. La précaution principale consiste alors à bloquer toutes les voies d'accès à la réserve d'eau pour les insectes, la solution la plus rustique consistant à mettre en place une simple moustiquaire (voir figure 11).

Figure 11 : Une simple moustiquaire est suffisante pour empêcher les larves de moustiques de se développer dans une cuve de récupération des eaux de pluie ; crédit photo EID Rhône-Alpes.

Un deuxième risque possible est le développement de micro-algues à l'intérieur de la citerne. Comme ces algues ont besoin de lumière et d'une eau chaude pour se développer, quelques précautions simples permettent de s'en prémunir :

• Ne pas utiliser une citerne translucide,
• la placer à l'ombre et à l’abri du soleil et de la chaleur,
• la bâcher avec une couverture opaque,
• éventuellement l'enterrer.

Il est également déconseillé de récupérer une eau de pluie collectée à partir d'une toiture en plomb ou en amiante-ciment, même pour un simple usage d’arrosage, du fait des risques de pollution des sols.

En conclusion, ce type de solution ressort du bon sens chaque fois qu'il est utilisable. Le faible coût des citernes garantit presque toujours un retour assez facile sur investissement.

[modifier] Cas des installations avec un double réseau intérieur

Dans le cas d'une installation plus ambitieuse associée à un double réseau de distribution les contraintes sont plus nombreuses et une étude économique sérieuse doit être faite pour évaluer la rentabilité réelle de l'opération.

L’arrêté du 21 août 2008 précise les règles à respecter et on trouvera le détail des précautions à prendre dans le guide de l'ASTEE (De Gouvello et al., 2015) ou dans le guide "Systèmes d’utilisation de l’eau de pluie dans le bâtiment : Règles et bonnes pratiques à l’attention des installateurs", édité par le Ministère en charge de l'écologie et du développement durable.

Le retour sur investissement est généralement très difficile à obtenir dans un temps raisonnable.

[modifier] Cas où on essaie de concilier les objectifs de récupération de l'eau de pluie et de contrôle du ruissellement

Dans le cas où l'on souhaite concilier la récupération de l'eau de pluie avec le contrôle du ruissellement, il est très largement préférable d'utiliser des citernes à double fonction. Il est en effet difficile de trouver une façon de garantir la vidange complète d'une cuve simple et donc son entière disponibilité avant tout événement pluvieux.

Nota : Le retour sur investissement des ouvrages à double fonction peut être difficile à obtenir dans un temps raisonnable si on n'évalue pas correctement la fonction de limitation du ruissellement.

[modifier] Obligation de déclaration en mairie

Conformément à l’article R. 2224-19-4 du Code général des collectivités territoriales, les installations de récupération de l'eau de pluie doivent être déclarées en mairie (en précisant le volume récupéré). Cette déclaration permet en particulier de modifier le montant de la redevance d’assainissement (dans le cas d'un raccordement à un réseau collectif) qui est habituellement calculée sur la base du volume d'eau potable consommée. Il s'agit d'une mesure logique. En effet, l’eau de pluie rejetée au réseau après usage est prise en charge par le réseau et la station d'épuration au même titre que l'eau provenant du réseau public d'alimentation et il est donc logique de contribuer au financement de ces installations.

[modifier] Vie de l’ouvrage

L’article 4 de l’arrêté du 21 août 2008 précise que le propriétaire est responsable de l’entretien de son installation. Le tableau de la figure 12, extrait de De Gouvello et al (2015) indique les opérations obligatoires (en gras) et recommandées de surveillance et d'entretien du système de collecte ainsi que leur fréquence. On trouvera à la même référence une liste plus complète de l'ensemble des opérations préconisées.

Figure 12 : Opérations de surveillance et d'entretien obligatoires (en gras) et recommandées pour les installations de collecte de l'eau de pluie ; Source : De Gouvello et al., 2015.

Le nettoyage et la désinfection de la cuve doivent également être effectués avec une fréquence annuelle.

Bibliographie :

• Champres, J., Le Nouveau, N., Degrave, M., Saulais, M., Hasle, E. (2020) : Retours d’expériences internationaux sur des programmes de mobilisation citoyenne de gestion des eaux pluviales ; rapport final de l'opération de recherche et développement "Gestion intégrée de l’eau en milieu urbain (GIEMU)" ; OFB, CEREMA ; 68p. ; disponible sur paysages-territoires-transitions.cerema.fr.
• De Gouvello, B., Deutsch, J.C. ( 2009) : La récupération et l'utilisation de l'eau de pluie en ville : vers une modification de la gestion urbaine de l'eau ? Flux 2009/2-3 (n° 76-77), pages 14 à 25 : disponible sur https://www.cairn.info/revue-flux1-2009-2-page-14.htm

Pour en savoir plus :

• Cerema (2018) : L’intérêt de l’utilisation de l’eau de pluie dans la maîtrise du ruissellement urbain ; les enseignements d’un panorama international ; Cerema, collection : Connaissances ; ISBN : 978-2-37180-237-7 ; disponible sur https://www.cerema.fr
• De Gouvello, B. et al (2015) : Récupération et utilisation de l'eau de pluie ; Guide technique ASTEE ; 65p.; disponible sur www.astee.org
• www.ecologie.gouv.fr