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Assainissement La maîtrise des eaux pluviales s'impose
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Assainissement La maîtrise des eaux pluviales s'impose

le 14/12/2006  |  SantéArchitectureRéalisationsAménagementUrbanisme

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Pour compenser les insuffisances des réseaux d’eaux pluviales, les tranchées drainantes, toitures de stockage, chaussées réservoir… ont fait leurs preuves, au point qu’elles intègrent presque systématiquement les projets d’aménagement urbains.

L’imperméabilisation des sols est, aujourd’hui, en partie responsable d’inondations et de pollutions des espaces naturels. Avec leurs réalisations, les aménageurs d’espaces publics ou privés ont pourtant la responsabilité de ne pas alourdir l’impact environnemental des constructions. Dans ce but, un arsenal de textes réglementaires (Code de l’environnement, plans locaux d’urbanisme, schémas de cohérence territoriale…) fixe les obligations auxquelles ils doivent satisfaire. Au début des années quatre-vingt, les collectivités locales ont pris conscience que les réseaux d’assainissement pluvial existants n’étaient plus en mesure de prendre en charge des débits supplémentaires. Tranchées drainantes, noues, toitures de stockage, chaussées réservoir… se sont imposées comme des solutions permettant de pallier les insuffisances des réseaux existants.

Ces techniques ayant en commun d’assurer trois fonctions essentielles : la collecte, le stockage temporaire, la restitution différée des eaux pluviales par infiltration ou rejet vers le réseau d’assainissement aval. Qualifiés d’alternatifs ou de compensatoires, ces dispositifs sont devenus indispensables au fil du temps. Dans le même temps, les acteurs de l’eau – bureaux d’études spécialisés, pouvoirs publics, aménageurs… – affirment globalement leur satisfaction quant à l’utilisation de ces techniques. Bien que la gestion et l’entretien suscitent encore des interrogations, ils s’avouent pour la plupart plutôt convaincus par les performances de ces systèmes, qu’elles soient hydrauliques, environnementales, sociologiques ou économiques.

Lutte contre les inondations. Une enquête nationale réalisée, en 2004, par le Centre d’études techniques de l’équipement (Cete) du Sud-Ouest auprès de maîtres d’ouvrage et maîtres d’œuvre (voir encadré), prenant en compte près de 4 000 ouvrages, a révélé que l’utilisation de ces techniques est très majoritairement (78 %) motivée par une volonté de lutte contre les inondations.

Un autre aspect avancé par les maîtres d’ouvrage – plus nouveau celui-là – est le rôle dépolluant des solutions alternatives. « Autrefois, il fallait éviter les infiltrations, car nous considérions que les eaux de ruissellement présentaient un risque de pollution important, constate Pierre Bourgogne, directeur de l’eau et de l’assainissement à la communauté urbaine de Bordeaux. Aujourd’hui, nous favorisons la réalimentation des nappes phréatiques. » En encourageant ainsi la restitution des eaux pluviales au plus proche de la source de collecte, la police de l’eau (1) affirme sa volonté de réduire les apports aux réseaux existants. Pour justifier cette nouvelle approche, de nombreuses études sont venues étayer le discours des techniciens. L’une d’entre elles, menée au sein de la communauté urbaine de Bordeaux, a montré, par exemple, que les solutions compensatoires contribuent efficacement à la dépollution des eaux pluviales.

80% de dépollution. « La décantation observée avec des solutions de type réservoirs de stockage permet d’atteindre des rendements de dépollution supérieurs à 80 %, notamment sur les matières en suspension (MES) », explique Pierre Bourgogne.

De la même façon, la filtration au travers de structures poreuses permettrait d’atteindre une dépollution du même ordre de grandeur. Une alternative acceptée par la plupart des maîtres d’œuvre qui considèrent que les polluants, très majoritairement concentrés dans les premières dizaines de centimètres du sol, sont localisés et donc facilement « traitables ». L’entretien – coûteux – reste pourtant un frein au développement des dispositifs compensatoires.

En effet, l’enquête nationale réalisée par le Cete du Sud-Ouest a montré qu’il s’agit du critère le plus problématique pour les maîtres d’ouvrage et les maîtres d’œuvre. « Parce qu’aucune solution ne peut être pérenne sans entretien, cet aspect doit être pris en compte en amont du projet », estime Jean-Daniel Balades, responsable environnement et gestion des risques au Cete du Sud-Ouest. « Pour s’affranchir de ces difficultés, il est nécessaire de mettre en œuvre des solutions dont l’entretien peut être contractualisé », ajoute Nathalie le Nouveau, chargée d’études au Cete de l’Est.

Une stratégied’assainissement. En l’espace de vingt ans, les techniques compensatoires se sont largement diversifiées permettant ainsi de répondre aux contraintes de toutes les échelles territoriales. « Il faut les combiner pour optimiser le système d’assainissement, explique Jean-Daniel Balades. L’élaboration d’une stratégie d’assainissement résulte d’une “ démarche descendante ”, c’est-à-dire prenant en compte les contraintes de l’échelle géographique supérieure (2). Si cette démarche est réalisée en amont du projet, il est possible de réduire considérablement les coûts des ouvrages de VRD. »

Parmi les techniques nouvelles apparues au cours des dernières décennies : les structures alvéolaires ultra-légères (Saul) ont connu un fort développement. Alors que seulement deux produits étaient disponibles sur le marché français, en 1998, une dizaine de fabricants proposent aujourd’hui ces solutions légères. Réalisés en matériaux thermoplastiques, avec une teneur en vide de l’ordre de 95 %, ces casiers enterrés se caractérisent par leur modularité. Un aspect qui complique néanmoins le dimensionnement mécanique des chaussées qui peuvent recouvrir ces ouvrages. Dans ce domaine, les deux premiers fabricants à avoir investi le marché français (Nidaplast et Geolight) appuient leurs recommandations sur un guide intitulé « Les structures alvéolaires ultra-légères (Saul) en assainissement pluvial » (3). Les autres font appels à leurs propres bureaux d’études.

Pour harmoniser les pratiques et aider les maîtres d’ouvrage dans le choix d’une solution, le Cete de l’Est regarde l’opportunité d’une refonte du guide Saul. Un nouvel outil qui devrait aider les maîtres d’ouvrage dans le choix d’une stratégie d’assainissement pluvial.

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PHOTO - TECH OUV bleu.eps - © emmanuel gaffard pour chantiers modernes
« Mettre en place une procédure de réception des ouvrages »

Nathalie Le Nouveau,

ingénieur chargé d’études au Centre d’études techniques de l’Equipement de l’Est.

Quels changements récents ont subis les techniques alternatives ?

Au début des années 80, la mise en œuvre de solutions compensatoires répondait à une volonté de protection des personnes et des biens contre les inondations. Aujourd’hui, on s’intéresse aussi aux aspects environnementaux et sociaux. Les incitations à infiltrer les eaux pluviales au plus près de la source, ou la conception d’ouvrages plurifonctionnels tend à mieux valoriser ces techniques.

Comment garantir l’efficacité de ces systèmes ?

Il est essentiel de bien intégrer les contraintes de gestion dans le choix de la technique et dans la conception de l’ouvrage. Un système bien conçu qui optimise l’entretien et l’exploitation. Ensuite, il paraît indispensable de pouvoir mettre en place une procédure de réception des ouvrages. Aujourd’hui, les aménageurs sont bien souvent dépourvus d’informations sur le fonctionnement initial des systèmes compensatoires. Des contrôles mieux définis serviraient à caractériser les performances initiales de collecte, stockage et d’évacuation des eaux pluviales. Ces informations pourraient alors conduire à des recommandations permettant d’évaluer et garantir l’efficacité dans le temps de ces techniques.

Quel est l’impact du projet de loi sur l’eau ?

Si l’article 23 est maintenu, il offrira la possibilité aux communes d’instaurer une taxe sur les volumes d’eau de ruissellement entrant dans les systèmes de collecte. Cela constituera une incitation à la réalisation d’ouvrages hydrauliques à l’échelle de la parcelle. Les propriétaires qui mettront en place de tels aménagements bénéficieront, alors, d’un abattement total ou partiel de la taxe.

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Des techniques appréciées

La lutte contre les inondations constitue la principale motivation des maîtres d’ouvrage qui s’orientent vers les techniques alternatives. La dépollution des eaux de ruissellement s’affirme également comme un facteur de choix déterminant.

Faciles à intégrer dans le tissu urbain, avec un coût modéré et un entretien limité, les tranchées drainantes arrivent en tête du classement des solutions les plus appréciées par les maîtres d’ouvrage. A l’inverse, l’entretien des chaussées et parkings équipés d’un enrobé drainant, qui combinent les fonctions de voirie et de réservoir, semble leur être préjudiciable.

Un bassin enterré de 15 000 m3.

Villemomble (Seine-Saint-Denis) est une zone très urbanisée, donc imperméabilisée. Le conseil général y a décidé la construction d’un bassin d’orage de 15 000 m3 de capacité pour lutter contre les inondations. Il servira de « tampon » pour éviter la surcharge des réseaux d’assainissement de l’agglomération. La forme du réservoir résulte de la recherche d’une structure autostable optimisant l’emprise foncière. Résultat : une section en forme de 8, constituée de deux cercles sécants de 34 m de diamètre raidis en leur intersection par des butons. L’enceinte est réalisée en parois moulées et des barrettes de 15 m de haut servent de poteaux.

Maître d’ouvrage : conseil général de Seine-Saint-Denis (93).

Maître d’œuvre : conseil général de Seine-Saint-Denis (93), direction de l’eau et de l’assainissement.

Entreprises : groupement Chantiers Modernes BTP, Urbaine de travaux, Razel, Sefi.

Fin des travaux : décembre 2006.

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Une chaussée réservoir alimentée par des drains (Toulemaine, Meurthe-et-Moselle).

La communauté urbaine du Grand Nancy (CUGN) vient d’inaugurer sa première structure réservoir sous chaussée. Sous un parking de 5 600 m2, un bassin de stockage de 300 m3 a été mis en œuvre. Enveloppé dans un géotextile et une géomembrane, le système est rempli de matériaux calcaires lavés 60/80 (indice de vide : 30 %). Pour éviter tout risque de colmatage, l’eau ruisselle sur la chaussée non drainante, puis est collectée et diffusée dans un réseau de drains (DN 250 mm) disséminés au milieu du bassin. Sans contrainte d’espace et cherchant une solution « économique », la CUGN diversifie ainsi ses solutions compensatoires.

Maître d’ouvrage et maître d’œuvre : communauté urbaine du Grand Nancy.

Entreprise : SCREG.

Durée des travaux : 2 mois.

Livraison : Décembre 2006.

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Réutilisation des eaux pluviales (Zurich, Suisse).

Dans une station de lavage, une structure réservoir alvéolaire de 220 m3 récupère les eaux pluviales d’une parcelle (2 100 m2) qui seront réutilisées. L’eau est répartie par quatre drains noyés dans 210 mm de 20/40. Au dessus, la structure est constituée de blocs en nids d’abeille (95 % de vide) de 1,5 m3 (Nidaplast EP). Ajouter géotextile et géomembrane, le tout dans une cuve en béton est redondant, mais démontre la possibilité technique de gestion durable des eaux pluviales : une initiative suisse.

Maître d’ouvrage : Amag AG (Zürich).

Entreprise : Implenia Bau AG.

Durée des travaux : 4 jours.

Livraison : octobre 2006.

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Recherche et développement Percer les secrets de la tranchée drainante

Parmi les techniques alternatives d’assainissement pluvial les plus connues figure la tranchée drainante. Une tranchée habillée d’une géomembrane (pour la rétention) ou d’un géotextile (pour l’infiltration), remplie de matériaux poreux contenant éventuellement des drains. Mais des interrogations sur son fonctionnement hydraulique et son comportement à long terme subsistent. Antoine Proton, ingénieur chez Sogea Rhône-Alpes, commence à y apporter des réponses en réalisant une thèse sur les « tranchées de rétention/infiltration ».

Un site expérimental. Supervisées par Bernard Chocat, directeur de l’URGC hydrologie urbaine de l’Insa de Lyon, ces études ont permis d’établir un modèle mathématique capable de prévoir, à partir d’un hydrogramme d’entrée, les conditions d’écoulement, les débits et les hauteurs d’eau agissant au sein des tranchées. Un site expérimental, mis à disposition par le Grand Lyon, a permis la validation à partir de 8 tranchées (6 de rétention, 2 d’infiltration) de caractéristiques différentes.

« A partir de ce modèle, nous sommes en mesure de dimensionner précisément une tranchée de régulation de débit, explique Antoine Proton. Nombre et diamètre des drains, pente de la tranchée, volume de matériau drainant à mettre en œuvre… » S’agissant du comportement à long terme de ces tranchées, notamment du colmatage, les chercheurs ont fait vieillir artificiellement une des tranchées d’infiltration. Comment ? En lui faisant avaler, en un mois, les évènements pluvieux lyonnais d’une année et en mesurant, au fur et à mesure, les capacités d’infiltration de la tranchée.

Les études se poursuivent mais d’ores et déjà, les effets du colmatage sont sensibles. « Tous les évènements pluvieux mobilisent le fond de la tranchée, mais rares sont ceux qui mobilisent les parois, précise l’ingénieur. Il convient donc d’ôter le fond de la tranchée des surfaces infiltrantes prises en compte dans le dimensionnement. » La prochaine étape est l’établissement d’un modèle numérique pour calculer le débit de fuite de manière plus précise que le « simple » produit de la surface par la perméabilité.

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(1) Services de l’Etat qui veillent à l’application de la réglementation relative à l’eau. (2) Les trois échelles étant : bassin versant, agglomération et opération d’aménagement. (3) 1998, éditions Certu.

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