Technique alternative (Généralités) (HU) : Différence entre versions

Il existe une très grande variété de solutions et d'ouvrages possibles pour gérer les eaux pluviales sans faire appel à un réseau d'évacuation rapide. En faire une liste claire et sensiblement exhaustive est donc très difficile, d'autant que les noms attribués aux différents ouvrages sont extrêmement variables selon les villes, selon les professions et selon les habitudes. La typologie présentée ci-après repose sur les principes proposés par Chocat et Cherqui (2018) et mis en œuvre dans le logiciel gratuit Parapluie.

Elle repose sur l'idée que l'on peut identifier clairement un ouvrage en utilisant trois critères :

• la forme d'ouvrage ;
• l'endroit où il est installé ;
• la façon dont il restitue l'eau.

Différentes formes d'ouvrages

Une forme d'ouvrage est elle même définie par deux éléments : son aspect et la façon dont il fonctionne. En fonction de ces éléments nous proposons de retenir 16 formes d'ouvrages différentes :

• les cuves ou citernes ;
• les tranchées de stockage et d'infiltration des eaux pluviales que l'on peut aussi appeler tranchées de rétention / infiltration (appelées tranchées simples dans Parapluie) ;
• les puits préfabriqués, construits en utilisant une conduite creuse perforée ou en béton poreux ;
• les puits comblés, construits en remplissant un trou profond d'un matériau stockant (concassés, galets ou SAUL) ;
• les bassins secs ;
• les dépressions, qui se distinguent des bassin secs par leur très faible profondeur et l'absence de digues et plus généralement de terrassements visibles ;
• les bassins en eau ;
• les noues ;
• les toitures stockantes non végétalisées ;
• les toitures stockantes végétalisées  ;
• les massifs de surface, parfois appelés micro-stockages (comme par exemple les jardinières) ;
• les massifs enterrés, constitués, comme les puits comblés, d'un matériau stockant, mais qui s'en distinguent par leur épaisseur moindre et leur plus grande extension spatiale ;
• les chaussée à structure réservoir, qui se distinguent des massifs par le fait qu'elles jouent également un rôle structurel ;
• les revêtements perméables, qui se distinguent des chaussées à structure réservoir par l'absence de stockage dans le corps de l'ouvrage ;
• les tranchées composées, constituées d'une tranchée simple surmontée par une noue ;
• les puits comblés composés, constitués d'un puits comblé surmonté d'une dépression.

Exemple de dépression d'infiltration ; crédit photo : Bernard Chocat.

Différents lieux d'installation possibles

Trois types de surface très différents peuvent être identifiés : les bâtiments, les espaces aménagés autres que bâtiment (voiries, parkings, cheminements piétonniers, ...) et les surfaces de pleine terre, définies comme des surfaces susceptibles d'être végétalisées et pour lesquelles aucun obstacle ne gêne le passage de l'eau depuis la surface vers la nappe phréatique. Pour chaque type de surface, il est possible d'envisager trois possibilités d'installation : sur (ou au dessus), dans ou dessous. Comme tous les croisements ne sont pas possibles, sept cas doivent être pris en compte :

• sur (ou au dessus) une surface de pleine terre ;
• sur (ou au dessus) une surface d’espace aménagé autre que bâtiment ;
• sur (ou au dessus) un bâtiment ;
• dans un bâtiment ;
• sous une surface de pleine terre ;
• sous une surface d’espace aménagé autre que bâtiment ;
• sous un bâtiment.

Différents modes de restitution

Les modes de restitution à envisager dépendent surtout des contraintes réglementaires que l'on peut imposer et un peu des possibilités techniques. Nous proposons de retenir 8 modes :

• ouvrage infiltrant sans stockage : infiltration de la totalité du volume produit suffisamment rapidement pour qu'aucun stockage intermédiaire ne soit nécessaire (mode spécifique à la forme d'ouvrage revêtement perméable) ;
• ouvrage à débit régulé : stockage provisoire de la totalité du volume produit par une pluie de période de retour donnée et restitution de ce volume à un exutoire extérieur (réseau ou cours d'eau par exemple) avec une contrainte de débit maximum exprimée en valeur absolue (L/s) ou en valeur spécifique (L/s/ha) ;
• ouvrage infiltrant : stockage provisoire de la totalité du volume produit par une pluie de période de retour donnée et évacuation progressive de la totalité de ce volume par infiltration ;
• ouvrage stockant : stockage provisoire de la totalité du volume produit par une pluie de période de retour donnée et évacuation ultérieure de la totalité de ce volume par d'autres modes que l'infiltration ou le rejet vers un exutoire extérieur (évapotranspiration ; utilisation humaine) ;
• ouvrage infiltrant à double vidange : stockage provisoire de la totalité du volume produit par une pluie de p mm et évacuation progressive de la totalité de ce volume par infiltration, plus rejet du volume produit au delà de p mm avec une contrainte de débit maximum ;
• ouvrage non infiltrant à double vidange : stockage provisoire de la totalité du volume produit par une pluie de p mm et évacuation ultérieure de la totalité de ce volume par un autre mode que l'infiltration (évapotranspiration  ; utilisation humaine), plus rejet du volume produit au delà de p mm avec une contrainte de débit maximum  ;
• ouvrage infiltrant pour abattement volumique : stockage de la totalité du volume produit par une pluie de p mm et évacuation progressive de la totalité de ce volume par infiltration, plus rejet du volume produit au delà de p mm sans contrainte de débit maximum  ;
• ouvrage non infiltrant pour abattement volumique : stockage de la totalité du volume produit par une pluie de p mm et évacuation ultérieure de la totalité de ce volume par un autre mode que l'infiltration (évapotranspiration  ; utilisation humaine), plus rejet du volume produit au delà de p mm sans contrainte de débit maximum.

Un ouvrage est alors identifié par un triplet : (Forme, mode de restitution, localisation), par exemple : "massif enterré infiltrant sous un espace aménagé autre que bâtiment".

Ce mode de construction permet de construire potentiellement : 16 * 8 * 7 = 896 ouvrages différents. Toutes les combinaisons ne sont cependant pas possibles (par exemple on ne construira jamais une toiture stockante sous un espace aménagé ou un ouvrage restituant par infiltration dans un bâtiment!), et le nombre d’ouvrages réalistes est plus réduit mais reste cependant largement supérieur à 100.

Avec ce raisonnement on retrouve des ouvrages classiques : noues infiltrantes, toitures stockantes, etc... mais il apparaît aussi clairement que tous les ouvrages possibles n'ont pas nécessairement de nom simple.

Service rendu par les techniques alternatives

Selon la façon dont elles sont conçues, dimensionnées et construites, les techniques alternatives peuvent répondre de façon différenciée aux différents niveaux de service associés aux conditions pluviométriques. Le mode de gestion est en général associé à un type particulier de réglementation imposée par la collectivité.

• Les ouvrages peuvent être conçus pour limiter les débits de pointe en stockant provisoirement l'eau, sans aucun objectif de limitation du volume (ouvrages simplement stockant). Cette approche correspond à une réglementation limitant les débits en L/s ou L/s/ha. Elle peut être efficace localement, mais produire des effets pervers à des échelles plus grandes.
• Les ouvrages peuvent être conçus uniquement pour intercepter et conserver sur la parcelle les volumes d'eau pluviale produits par les pluies petites ou moyennes (hauteurs totales précipitées de l'ordre de 6 à 20mm). Plus récente et probablement plus raisonnable, ce type d'approche, souvent qualifiée d'abattement volumique, permet de diminuer de façon importante les volumes d'eau de pluie parvenant à la station d'épuration ainsi que les rejets par les déversoirs d'orage.
• Ils peuvent respecter les deux contraintes précédentes (interception du volume produit par les petites pluies et rejet à débit limité), on parle alors d'ouvrage à double vidange.
• Enfin, de façon plus ambitieuse, ils peuvent être conçus pour intercepter la totalité des volumes d'eau pluviale produits par des pluies de fréquence rare (typiquement de même période de retour que celles préconisée par la norme pour les réseaux soit de 10 à 50 ans)

Le fait de permettre de vérifier le même niveau de service ne garantit cependant pas que tous les ouvrages présentent les mêmes garanties en matière de limitation des flux de polluants interceptés, de qualité paysagère ou d'intérêt environnemental ou écologique.

Il existe 3 méthodes principales de dimensionnement des ouvrages de stockage-infiltration : la méthode des pluies, la méthode des volumes et la méthode des débits. Chacune présente des avantages et des inconvénients.

La méthode des pluies est la plus simple. Elle présente l'intérêt d'être très facile à mettre en œuvre et ne nécessite que la connaissance des courbes intensités-durée-fréquence locales, faciles à trouver auprès de Météo-France sous la forme d'ajustements de Montana. Elle repose cependant sur différentes hypothèses qui limitent son domaine d'utilisation à des projets de petite taille (temps de réponse du bassin versant court par rapport au temps de vidange de l'ouvrage et enjeux réduits). Elle peut également être utilisée dans le cadre d'un prédimensionnement.

La méthode des volumes présente l'avantage, par rapport à la méthode des pluies, de tenir compte de la forme réelle des hyétogrammes de pluie susceptibles d'être rencontrés sur le lieu du projet (avec l'hypothèse forte que le futur sera voisin du passé) ainsi que de leur succession. En revanche elle nécessite un gros travail préalable de préparation pour construire les abaques. Ce travail n'est justifié que si on souhaite mettre la méthode en œuvre un grand nombre de fois sur le même territoire, ce qui peut par exemple être le cas d'une collectivité locale.

La méthode des débits est la méthode la plus complète. Comme elle repose sur la simulation en continu de plusieurs années de pluies, elle permet de tenir compte de phénomènes ayant des dynamiques temporelles très variées (par exemple prise en compte de l'évapotranspiration ou de la variation du niveau de la nappe). De plus elle permet de simuler des systèmes complexes d'ouvrages en interaction ce que ne permettent pas les deux autres méthodes. En revanche il s'agit d'un modèle de type prévisionnel qui suppose que l'on dispose, au minimum, d'un prédimensionnement de l'ouvrage.

Bénéfices sociaux

L’ensemble des citadins, même ceux situés à l’écart des zones équipées de ces nouvelles solutions, bénéficient d’une gestion plus durable des eaux pluviales urbaines.

• Diminution des dépenses, donc des impôts. Les dispositifs de gestion des eaux pluviales sont financés sur le budget général des collectivités. Les solutions alternatives permettent de faire des économies sur ce budget de deux façons différentes :

• d’une part, pour les nouvelles zones à urbaniser le coût global des VRD est généralement plus faible pour la collectivité (avec il est vrai parfois un transfert de la collectivité vers le particulier) ;
• d’autre part ce type de solution évite d’augmenter les flux produits et évite donc d’avoir à renforcer les infrastructures situées à l’aval.

• Diminution des risques d’inondation. En France, sur la période 1995-2010, 62% des communes ayant fait l’objet d’un sinistre au titre du régime d’indemnisation des catastrophes naturelles ont déposé un dossier suite à une inondation. Près des 2/3 de ces sinistres ont été causés par le débordement d’un système d’assainissement pluvial ou celui d’une petite rivière urbaine. Ces inondations ont le plus souvent lieu dans les centres historiques des villes, situés dans les points bas à proximité de la rivière ou du port.
• Amélioration des paysages urbains (présence de l’eau et amélioration de la végétation). Ce type de bénéfice touche surtout les personnes qui vivent dans les zones utilisant ce type de solutions. Il est à noter qu’il est possible de réintroduire de la végétation en ville en association avec une gestion plus durable des eaux pluviales même dans les zones denses.
• Lutte contre les ilots de chaleur urbains. En France, les épisodes de canicule constituent de très loin la cause principale de mortalité associée aux catastrophes naturelles : près de 20 000 victimes en Aout 2003, plus de 2000 en juillet 2006, autant lors des deux épisodes de l’été 2015 et plus de 600 en 2017 (source base de données CATNAT). Or les ilots de chaleur urbains qui aggravent le risque caniculaire dans les agglomérations pourraient être efficacement combattus en utilisant mieux l’eau et la végétation.

Bénéfices économiques

• Économie d’eau. Le volume annuel d’eau de pluie directement précipitée sur les territoires urbains représente, selon les villes, entre 5 et 10 fois la consommation totale d’eau. Cette ressource abondante est totalement gâchée par les technologies actuelles de tout tuyau et transformée en déchets ou en menace. Sans remettre en cause les solutions collectives d’alimentation en eau potable qui ont fait leurs preuves, il serait cependant possible de récupérer une partie de cette eau de pluie pour des usages ne nécessitant pas une qualité garantie de la ressource : arrosage des espaces publics et privés, rafraichissement de la ville, nettoyage des rues, réserve anti-incendie, etc.
• Développement de technologies innovantes. La croissance verte constitue probablement l’une des pistes les plus prometteuses pour le développement économique de demain. Au-delà des innovations technologiques (nouveaux matériaux, nouveaux dispositifs) que nécessitent les techniques alternatives de gestion des eaux pluviales, ce type de solutions va impliquer un développement d’emplois de service, en particulier dans la gestion des parcs, des jardins et plus généralement des espaces extérieurs, qu’ils soient publics ou privés.

Bénéfices écologiques

• Diminution de la pollution apportée aux milieux aquatiques. L’un des bénéfices majeurs que l’on peut attendre de l'utilisation des techniques alternatives concerne l’amélioration de la qualité des milieux aquatiques de surface. L’impact des rejets urbains de temps de pluie constitue en effet l’une des causes principales qui limite l’atteinte du bon état pour ce type de milieu. La plupart des systèmes d'assainissement français sont en effet de type unitaire et les déversoirs d’orage rejettent, par temps de pluie, un mélange d’eau usée et d’eau pluviale extrêmement pollué. Les solutions alternatives au réseau prennent en charge les eaux pluviales avant qu’elles ne se soient contaminées par un long trajet dans des caniveaux ou dans un réseau souterrain. Elles contribuent ainsi à limiter la pollution rejetée de deux façons différentes :

• en diminuant les apports au réseau collectif elles diminuent les volumes d’eau unitaire rejetés par les déversoirs d’orage ;
• en gérant l’eau de pluie au plus près de l’endroit où elle est précipitée elles évitent sa contamination.

• Recharge des nappes phréatiques. Beaucoup de techniques alternatives reposent sur l'infiltration délocalisée de l'eau. Infiltrer l’eau de pluie dans la ville présente deux avantages majeurs :

• recharger la nappe phréatique et reconstituer une réserve d’eau utilisable aussi bien pour l’alimentation en eau potable que pour soutenir les débits d’étiage des cours d’eau ;
• humidifier les sols urbains qui souffrent de plus en plus de la sécheresse, laquelle fait souffrir la végétation et provoque de plus en plus souvent des dégâts aux immeubles du fait des tassements différentiels qu’ils subissent.

• Meilleure imbrication de la nature et de la ville (trame verte et bleue). Les politiques actuelles de développement urbains tentent de concilier deux impératifs : limiter l’étalement urbain, donc densifier la ville, et en même temps y réintroduire la nature. L’eau, par les corridors naturels qu’elle trace est un puissant lien entre la nature et la ville. Ce lien peut être étendu jusqu’au cœur des ilots urbains par la mise en œuvre de solutions adaptées de gestion des eaux pluviales.

Bénéfices politiques

Les acteurs politiques de la ville peuvent bénéficier de la mise en place de ce type de solutions dans la mesure où ils sont capables d’en montrer les effets positifs. Malheureusement ces effets positifs ne sont pas toujours immédiatement visibles et valorisables. Il est donc sans doute préférable pour eux de s’appuyer sur des projets réussis plus anciens. Par exemple pour Lyon Métropole, le succès de l’opération « Porte des Alpes », qui existe maintenant depuis une vingtaine d’années, est souvent cité pour promouvoir la mise en place d’autres projets.

Les premières apparitions « modernes » des techniques alternatives, de même que l'invention du nom, datent des années 1970, c’est-à-dire de 50 ans. Malgré tous leurs avantages présentés ci-dessus, les différentes solutions présentées dans les paragraphes précédents ont beaucoup de mal à s’imposer et plusieurs études ont cherché à comprendre les raisons qui amènent les décideurs à continuer à privilégier les tuyaux. Trois raisons principales sont souvent avancées.

La simplicité de la solution « tuyau » par rapport aux autres solutions. Poser un tuyau est simple et pragmatique. Cette solution n’impose aucune contrainte sur le plan masse ou sur les choix d’aménagement et l’ingénieur arrivera toujours à trouver une solution fonctionnelle quelles que soient les contraintes. Il existe des organismes spécialisés pour les études, les travaux et l’entretien. A l’opposé, les techniques alternatives supposent d’intégrer les contraintes hydrologiques dès le début de la réflexion. L’ingénieur doit travailler avec l’architecte et le paysagiste et chacun doit adapter son projet en fonction des contraintes des autres. L’entretien des ouvrages ou des espaces destinés à gérer les eaux pluviales n’est généralement pas du seul ressort des services en charge de l’assainissement et il est nécessaire de confier tout ou partie des ouvrages aux services en charge des espaces verts ou des voiries, voire aux propriétaires privés. Tout ceci peut apparaître comme extrêmement compliqué et source de difficultés ultérieures.

La force de l’habitude et la peur de la nouveauté. Les ingénieurs et les élus ont pris l’habitude du « tout à l’égout » depuis 150 ans. Cette solution marche. A l’opposé rien ne garantit que le sol sous l’ouvrage d’infiltration ne se colmatera pas, que personne n’ira se noyer dans le bassin de retenue ou que la toiture terrasse ne se mettra pas à fuir. A l’évidence il est plus confortable de continuer comme d’habitude que de prendre le risque de changer.

Le poids de l’économie. Curieusement le fait que les techniques alternatives soient presque systématiquement moins chères que les solutions classiques par tuyaux constitue plutôt un frein à leur utilisation. Au petit jeu de l’évolution des technologies, il y a en effet des gagnants et des perdants et les perdants potentiels sont le plus souvent ceux qui sont, pour des raisons historiques, les plus proches des décideurs et de leurs conseillers.

Au delà de ces freins objectifs, beaucoup d'arguments sont souvent opposés, parfois de bonne foi, à l'utilisation des techniques alternatives. On trouvera sur le site du GRAIE un ensemble de fiches permettant de démêler le vrai du faux.