Bassin enterré (HU)

Traduction anglaise : underground tank, underground basin

article en chantier

Dernière mise à jour : 06/01/2023

Bassin de retenue souterrain ; les ouvrages de ce type ont parfois été construits dans les parties denses des villes lorsque le coût du foncier ne permettait pas la mise en place d‘ouvrages à ciel ouvert ; seuls sont approfondis dans cette article les éléments spécifiques aux bassins enterrés ; nous renvoyons à l'article Bassin de retenue pour les aspects génériques communs à tous les ouvrages.

Ces ouvrages font partie des solutions alternatives de gestion des eaux pluviales.

Généralités

Nous réservons le terme bassin de retenue enterré aux ouvrages publics de grande dimension intégrés dans les réseaux d'assainissement. Les stockages souterrains de petite taille visant une gestion des eaux pluviales à la source sont traités dans deux articles spécifiques : citerne et structure réservoir.

Principes et variantes

Le principe consiste à construire une structure souterraine permettant le stockage provisoire des eaux puis sa restitution à débit contrôlé vers l'aval (figure 1). Les bassins de ce type peuvent être installés sur des réseaux strictement pluviaux ou sur des réseaux unitaires auxquels ils sont intégrés.

Figure 1 : Schéma de principe d'un bassin de retenue enterré ; Source : Adapté d'après siare95

Les bassins de ce type peuvent prendre des formes diverses :

• être construits en béton (figure 2) ;
• utiliser des structures alvéolaires ultralégères (SAUL) (figure3) ;
• utiliser des conduites surdimensionnées (figure 4) ;
• utiliser des produits recyclés (par exemple des pneus) (figure 5).

Figure 2 : Exemple de bassin enterré en béton de grandes dimensions : le bassin Ganay à Marseille ; crédit photo SERAM.

Figure 3 : Exemple de bassin enterré utilisant des SAULs : le bassinde Sundhouse-Bootzheim-Mackenheim ; Source : imagesdubtp.iutrs.unistra.fr.

Figure 4 : Exemple de bassin enterré utilisant des conduites surdimensionnées en polyéthylène : le bassin St-Omer à Drumonville (Canada) ; Source : www.journalexpress.ca.

Figure 5 : Bassin de la Zone d'Activité de Sevran construit dans les années 1990 en utilisant des pneus déclassée ; crédit photo DEA 93.

Comme tous les ouvrages de stockage, une partie des solides transportés dans l’écoulement vont se décanter dans le bassin.

Si le bassin est construit sur un réseau pluvial, il est possible de l'équiper d'une fosse de décantation ou d'un autre dispositif évitant leur remise en mouvement lors de la vidange de l'ouvrage. Ce fonctionnement permet le piégeage d'une partie des sédiments ainsi que celui des polluants qui leurs sont associés (voir Pollution des eaux de ruissellement (HU)). Les modalités de curage de cette fosse doivent être prévues dès la conception.

Si le bassin est construit sur un réseau unitaire, on utilise généralement une stratégie opposé consistant à favoriser la remise en suspension des solides décantés de façon à les renvoyer vers la station d'épuration une fois les pics de débit passés. Cette remise en suspension peut par exemple se faire avec des augets basculeurs. Si un milieu récepteur est disponible à proximité, il est possible de doter l'ouvrage d'un déversoir d'orage permettant le rejet direct d'une partie de l'eau décantée.

Fonctions et co-bénéfices

L'intérêt principal des bassins enterrés est de ne pas mobiliser de foncier en surface (sauf éventuellement pendant la durée des travaux) et de permettre la plupart des usages urbains sur leur emprise. S'ils ne sont pas mobilisés trop souvent ils peuvent également avoir d'autres usages, l'usage de parking souterrain est par exemple possible moyennant certaines précauitions.

Il est également possible pour les collectivités de les utiliser comme des réservoirs d'eau souterrains utilisables pour différents usages (réserve incendie, arrosage végétation, arrosage et lavage des rues, etc.). La qualité de l'eau stockée doit alors être assurée, soit par un prétraitement, soit en choisissant des zones de collecte où l'eau est peu polluée (voir figure 6).

Figure 6 : Trémie Vauban à Lyon : une ancienne trémie routière reconvertie en réservoir de stockage des eaux pluviales utilisables pour le lavage des rues et l’arrosage des espaces verts ; Source : GRAIE, 2014.

Il est même possible de faire en sorte que la végétation proche puisse accéder directement à ces réserves (figure 7). L'optimisation de cette idée consiste alors à stocker l'eau des précipitations d'hiver pour l'utiliser pendant l'été.

Figure 7 : Stocker l'eau des précipitations hivernales dans des réservoirs souterrains proches de la surface (par exemple sous les voiries) permet de constituer une réserve utilisable par la végétation l'été ; c'est en particulier un moyen efficace de lutter contre les ilots de chaleur urbains.

Conception

Conception générale

Les principes de conception des bassins enterrés dépendent de trois éléments de base :

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

Ces facteurs jouent un rôle sur les dimensions de l'ouvrage mais également sur la façon de le faire fonctionner ; la plupart de ces éléments sont traités à l'article Bassin de retenue (HU). Les bassins enterrés présentent cependant quelques spécificités.

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

Dans les marges restant disponibles, les considérations suivantes peuvent être prises en compte en fonction du type d'ouvrage.

Cas des ouvrages en béton

Les ouvrages en béton peuvent être installés soit sur un réseau séparatif soit sur un réseau unitaire en prenant en compte les éléments suivants :

• le choix d'une forme circulaire, auto-stable, en parois moulées, est intéressant d'un point de vue technico-économique (même jusqu'à des diamètres importants de plusieurs dizaines de mètres) ; cette forme n'est cependant pas adaptée si l'on souhaite favoriser la décantation ;
• concevoir l'ouvrage en plusieurs caissons de manière permet de limiter la surface salie fréquemment et facilite l'entretien ;
• alimenter l'ouvrage en parallèle plutôt qu'en série évite également une utilisation trop fréquente et facilite un fonctionnement "vanne fermée" favorable à la décantation (figure 8) ; l'alimentation en parallèle est particulièrement recommandée dans le cas d'un réseau unitaire.

Figure 8 : L'alimentation en parallèle constitue le système le plus souple pour la gestion mais nécessite au moins trois dispositifs de contrôle ; dans le cas d'une implantation en série, un seul dispositif de contrôle peut suffire.

La profondeur des bassins enterrés en béton est conditionnée par la profondeur de la nappe. Même s'il est possible de les lester pour lutter contre la poussée d'Archimède, cette technique est onéreuse.

Cas des ouvrages utilisant des SAULs

Ce type d'ouvrage ne peut s'installer que sur des réseaux pluviaux ; leur profondeur est également généralement plus faible, même si certains composants de SAUL ont une excellente résistance à la compression. Ceci signifie que le volume stockable sur une surface donnée est plus réduit. En revanche ils sont beaucoup plus économiques.

Le fait que l'écoulement soit fractionné par la présence des éléments de SAUL, présente l'avantage de le ralentir, y compris au moment de la vidange du bassin ce qui améliore la décantation des particules fines et limite les risques de remise en suspension au moment de la vidange. En revanche, ceci implique un colmatage progressif de l'ouvrage qui peut être d'autant plus gênant que le curage est difficile.

Pour prévenir ce colmatage il est conseillé de mettre en place un prétraitement à l'entrée de l'ouvrage de façon à piéger les solides les plus grossiers et les plus décantables.

Principes de dimensionnement et choix des dimensions

Le choix des dimensions dépend essentiellement des objectifs poursuivis.

Vie de l’ouvrage

Pour les bassins enterrés, le problème principal est celui de la gestion des dépôts. Selon la stratégie générale retenue pour l'utilisation du bassin (principalement liée à la nature du réseau sur lequel il est installé), l'importance des dépôts résiduels à la fin de l'événement est très variable. Leur gestion passe par trois étapes successives :

• leur curage, par voie hydraulique ou à sec ;
• leur évacuation, par voie hydraulique ou autre, vers la station ou vers un autre site ;
• leur conditionnement ou leur valorisation, tenant compte de leur charge polluante spécifique.

Pour le nettoyage, trois techniques sont utilisées :

• nettoyage par le flot qui se retire et que l'on guide dans des canaux ; cette solution nécessite une très bonne conception hydraulique de l'ouvrage faisant par exemple appel aux méthodes de la mécanique des fluides numérique ;
• nettoyage manuel ou automatique par lances à incendie ou sprinkler ;
• nettoyage par ondes de crue ; Voir Auget basculeur.

L'utilisation de moyens mécanisés de curage ou de nettoyage est également possible mais des précautions doivent être prises pour éviter les risques d'accidents dus en particulier àd es émanations de gas explosifs (méthane), en particulier l'utilisation de matériel respectant la réglementation ATEX.

Les problèmes d'odeurs et de gaz explosifs sont cependant possibles à limiter, par exemple par des aérations ou des mises en surpression, et par des réaménagements locaux simples.

Bibliographie :

• GRAIE (2014) : Fiche N° 7 "Garibaldi" ; Observatoire des opérations exemplaires de gestion des eaux pluviales ; GRAIE ; disponible sur www.graie.org
• Seine St Denis (1992) : Les bassins nouvelle vague ; actes colloque Seine-Saint-Denis ; 1992.
• STU et Agences de l'eau (1994) : Guide technique des bassins de retenue des eaux pluviales ; ed. Tec et Doc de Lavoisier ; Paris ; 275 p.