Citerne (HU) : Différence entre versions
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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''). | 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''). | ||
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* récupérer de l'eau de pluie pour l'utiliser ultérieurement (voir [[Récup-utilisation de l'eau de pluie (HU)]]) ; | * 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)]]). | * 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)]]). | ||
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<u>Nota</u> : Ces ouvrages peuvent également être considérés soit comme de petits [[Bassin enterré (HU)|bassins enterrés]], soit comme des [[Structure réservoir (HU)|structures réservoirs]]. | <u>Nota</u> : Ces ouvrages peuvent également être considérés soit comme de petits [[Bassin enterré (HU)|bassins enterrés]], soit comme des [[Structure réservoir (HU)|structures réservoirs]]. | ||
− | Il s'agit principalement d'ouvrages enterrés et éventuellement infiltrants (voir ''figure 3''). Les ouvrages de ce type | + | 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 (HU)|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. |
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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 [https://fr.wikipedia.org/wiki/Collecte_des_eaux_pluviales wikipédia]). Les quantités susceptibles d'être récoltées sont très importantes. A titre d'exemple, en France métropolitaine, une toiture de 100 m<sup>2</sup>, reçoit en moyenne 800 mm d'eau par an et pourrait donc théoriquement fournir 80 m<sup>3</sup> sur cette durée, quantité suffisante pour un ménage de deux personnes. | 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 [https://fr.wikipedia.org/wiki/Collecte_des_eaux_pluviales wikipédia]). Les quantités susceptibles d'être récoltées sont très importantes. A titre d'exemple, en France métropolitaine, une toiture de 100 m<sup>2</sup>, reçoit en moyenne 800 mm d'eau par an et pourrait donc théoriquement fournir 80 m<sup>3</sup> sur cette durée, quantité suffisante pour un ménage de deux personnes. | ||
− | Pourtant, en Europe de l'ouest, et en particulier en France, sous la pression du mouvement [[Hygiénisme (HU)|hygiéniste]], cette pratique | + | Pourtant, en Europe de l'ouest, et en particulier en France, sous la pression du mouvement [[Hygiénisme (HU)|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)]]). |
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+ | 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 [https://fr.wikipedia.org/wiki/Collecte_des_eaux_de_pluie_en_France 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 [https://www.legifrance.gouv.fr/loda/id/JORFTEXT000000649171 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 [https://www.legifrance.gouv.fr/loda/id/JORFTEXT000019386409 second arrêté a été publié le 21 août 2008], précisant 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. | |
[[File:récupération_eau_de_pluie.JPG|1200px|center|thumb|<center>''<u>Figure 4</u> : Usages possibles et réglementations applicables selon l'origine de l'eau collectée ; <u>Source</u> : De Gouvello ''et al.'', 2015''</center>]] | [[File:récupération_eau_de_pluie.JPG|1200px|center|thumb|<center>''<u>Figure 4</u> : Usages possibles et réglementations applicables selon l'origine de l'eau collectée ; <u>Source</u> : De Gouvello ''et al.'', 2015''</center>]] | ||
− | En effet, beaucoup de collectivités | + | 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. 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 les cuves à double fonction, pourtant les plus utiles au bien public, du régime de crédit d’impôt ! |
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. | 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. | ||
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− | En 2015, l'[[ASTEE (HU)|ASTEE]] | + | En 2015, l'[[ASTEE (HU)|ASTEE]] a publié un [https://www.astee.org/publications/guide-sur-la-recuperation-et-utilisation-de-leau-de-pluie/ guide technique] qui fait le point sur les modalités pratiques d'utilisation des citernes (De Gouvello ''et al.'', 2015). |
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. | 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. | ||
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De façon évidente l'intérêt principal des citernes est leur capacité à remplir simultanément deux fonctions différentes et complémentaires : | 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 pour des usages ne nécessitant pas une [[Eau destinée à la consommation humaine (HU)|eau destinée à la consommation humaine]], ce qui est à la fois bon pour l'usager qui fait des économies et bon pour la collectivité ; | * optimiser la gestion des ressources en eau en récupérant l'eau de pluie de façon à l'utiliser pour des usages ne nécessitant pas une [[Eau destinée à la consommation humaine (HU)|eau destinée à la consommation humaine]], ce qui est à la fois bon pour l'usager qui fait des économies et bon pour la collectivité ; | ||
− | * diminuer le ruissellement en interceptant une partie des eaux pluviales produites par la parcelle. | + | * 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 n'est cependant pas évidente. | La mise en œuvre simultanée de ces deux fonctions n'est cependant pas évidente. | ||
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===Conception générale=== | ===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. | + | 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. |
====Localisation de la citerne==== | ====Localisation de la citerne==== | ||
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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. | 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. | ||
− | 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, | + | 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. |
=====Citerne enterrée===== | =====Citerne enterrée===== | ||
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Une solution plus discrète consiste à enterrer la citerne en totalité ou en partie (''figure 1''). Outre l'aspect esthétique, cette solution présente deux intérêts importants : | Une solution plus discrète consiste à enterrer la citerne en totalité ou en partie (''figure 1''). Outre l'aspect esthétique, cette solution présente deux intérêts importants : | ||
* elle permet de protéger la citerne contre les risques de gel ; | * elle permet de protéger la citerne contre les risques de gel ; | ||
− | * 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 de stockage et d'infiltration des eaux pluviales (HU)|tranchée]] ou dans une [[Noue (HU)|noue]]. Il est également possible d'évacuer directement ces eaux par infiltration dans le sol support (''figure 2''). | + | * 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 de stockage et d'infiltration des eaux pluviales (HU)|tranchée]] ou dans une [[Noue (HU)|noue]]. Il est également possible d'évacuer directement ces eaux par infiltration dans le sol support (''figure 2''). |
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=====Citerne intégrée dans le bâtiment===== | =====Citerne intégrée dans le bâtiment===== | ||
− | Une troisième famille de | + | Une troisième famille de solutions consiste à intégrer la citerne à l'intérieur du bâtiment, généralement dans les combles (''figure 8''). |
[[File:citerne_dans_bâtiment.JPG|600px|center|thumb|<center>''<u>Figure 8</u> : Exemple de citerne intégrée dans un bâtiment.''</center>]] | [[File:citerne_dans_bâtiment.JPG|600px|center|thumb|<center>''<u>Figure 8</u> : Exemple de citerne intégrée dans un bâtiment.''</center>]] | ||
− | 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 | + | 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' | + | 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). |
<u>Nota</u> : 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. | <u>Nota</u> : 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. | ||
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====Mode de vidange==== | ====Mode de vidange==== | ||
− | Les modalités pratiques de vidange de la citerne dépendent bien évidemment principalement de | + | 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 : | 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 : |
Version du 4 mars 2023 à 12:21
Traduction anglaise : tank
mot en chantier
Dernière mise à jour : 03/03/2023
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).
Les ouvrages de ce type font partie des solutions alternatives de gestion des eaux pluviales.
L'essentiel
Généralités
Principes et variantes
Une citerne ou cuve une 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)).
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 ; la totalité de leur volume est disponible pour le 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 ; ces ouvrages ne disposent d’un volume utile disponible pour le stockage provisoire que dans la mesure où elles ont été vidées, au moins en partie, avant la pluie ;
- 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 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.
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.
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.
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 par an et pourrait donc théoriquement fournir 80 m3 sur cette durée, quantité suffisante pour un ménage de deux personnes.
Pourtant, 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 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.
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. 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 les cuves à double fonction, pourtant les plus utiles au bien public, du régime de crédit d’impôt !
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.
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).
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.
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 pour des usages ne nécessitant pas une eau destinée à la consommation humaine, ce qui est à la fois bon pour l'usager qui fait des économies et bon pour la collectivité ;
- 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 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 produite par une toiture de 100 m2 devrait avoir une volume utile de stockage disponible au début de l'événement de 1 m3 pour stocker le volume produit par les 10 premiers mm de pluie et de 4 à 6 m3 pour contrôler une pluie de période de retour décennale à Lyon.
- 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 (ce qui est généralement vrai dans le cas d'une citerne à double fonction).
Sur ce sujet, voir également : Récup-utilisation de l'eau de pluie (HU).
Conception
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.
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.
Citerne posée sur le sol
La solution la plus simple est 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).
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.
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.
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 deux intérêts importants :
- elle permet de protéger la citerne contre les risques de gel ;
- 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 (figure 2).
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).
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).
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.
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).
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 ;
- compter sur le progrès technique et la mise en place de dispositifs "intelligents" permettant la vidange automatique des citernes avant les événements pluvieux.
Dans l'état actuel des choses, la meilleure solution semble être de privilégier les cuves à double fonction.
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).
Cas des cuves simples uniquement destinées à la récup-utilisation de l'eau de pluie
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.
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 plein au début de la pluie et le calcul du volume utilisablee situé au dessus se fait comme dans le cas précédent (figure 11).
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 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 utiliser de cuve de récupération simple pour cet objectif.
S'il s'agit de réduire le volume annuel moyen ruisselé, le calcul est possible en utilisant la méthode par simulation (voir Méthodes de dimensionnement des ouvrages de récupération des eaux de pluie (HU)) et schématisée par la figure 10. 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 (5).
Avec :
- $ η $ : efficacité d'interception réelle moyenne ;
- $ n $ : nombre de pas de temps de simulation ;
- $ T_j $ : volume soutiré pendant le pas de temps j ;
- $ P_j $ : volume 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 : Cette relation 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.
Réalisation / impacts négatifs potentiels et précautions à prendre
Éléments techniques
Dans les cas les plus courants d'installation en bas de la gouttière d'une citerne préfabriquée uniquement destinée aux usages extérieurs, le seul risque réel potentiel est celui associé à la prolifération de moustiques. La précaution principale consiste 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 12). Le faible coût des citernes garantit généralement un retour assez facile sur investissement.
Il est cependant 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.
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, pas toujours simple à obtenir.
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., 2025) 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.
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 de la cuve avant tout événement pluvieux.
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 calculer le montant de la redevance d’assainissement (dans le cas d'un raccordement à un réseau collectif). 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.
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.
Le nettoyage et la désinfection de la cuve doivent également être effectués avec une fréquence annuelle.
Bibliographie :
- 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 :
- 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