Ouvrages de gestion des eaux pluviales: description et utilité

Les techniques alternatives (TA) sont des ouvrages permettant de gérer les volumes d’eaux pluviales au niveau de la parcelle ou du sous bassin versant par stockage et éventuellement infiltration (Maigne, 2006). Elles sont apparues en France à partir des années 80 suite à la surcharge des réseaux unitaires en période de temps de pluie, causée par l'augmentation des surfaces d'imperméabilisation en zones urbaines (Chocat, 2008). Elles sont aussi appelées BMP (Best Management Practice) ou SUDS (Sustainable Urban Drainge System) dans la littérature.

Les TA permettent de maîtriser le ruissellement pluvial en lissant les débits arrivant au réseau d’assainissement ou en permettant l’infiltration directe des eaux pluviales. Elles limitent ainsi le risque de débordement et de rejets directs par temps de pluie. Les TA réduisent les impacts des RUTP sur le milieu naturel en stockant les eaux pluviales avant de les rejeter dans le milieu récepteur (rivière, lac, sol) à un débit permettant de ne pas détériorer ce milieu et en permettant de réaliser un traitement des eaux dans certains cas (Lefevre, 2016).

Il existe de nombreuses TA, et leur classification peut être réalisée de différentes manières. Nous choisissons ici de les classer par objectif : stocker ou traiter les eaux pluviales, bien que certains ouvrages soient conçus pour remplir ces deux fonctions. La synthèse bibliographique suivante s’appuie sur deux références : (Chocat et al., 2007) et (Bressy, 2010).

2.1.1. Ouvrages de stockage des eaux pluviales

2.1.1.1. Stockage en matériaux poreux et filtration par le sol

Une chaussée à structure réservoir est une couche de matériaux poreux surplombée d’un revêtement classique de chaussée. Les eaux y sont injectées de manière uniforme sur l’ensemble de la surface si le revêtement est poreux, sinon par l’intermédiaire d’avaloir. Un toit stockant (Figure 10-a) stocke l’eau pluviale directement à sa surface ou alors dans un matériau poreux. Il permet de stocker provisoirement l’eau afin de la restituer progressivement au réseau pluvial ou à un dispositif d’infiltration.

Un puit d’infiltration est un dispositif permettant l’infiltration directe des eaux pluviales vers le sol. Sa profondeur est variable (d’un à une dizaine de mètres). Le puit d’infiltration est adapté à la situation suivante : la présence d’une zone peu perméable en surface, et l’infiltration d’eaux pluviales peu contaminées (au risque de polluer la nappe souterraine).

Une tranchée drainante est une tranchée où sont disposés des galets ou graviers, permettant ainsi d’augmenter la perméabilité du sol et de stocker de l’eau.

Une structure alvéolaire est un matériau synthétique avec un indice des vides important disposé sous les voies piétonnes, cyclables ou chez les particuliers et permettant de stocker de l’eau.

2.1.1.2. Bassins et cuves enterrés

Les bassins et cuves enterrées (Figure 10-b) sont les techniques alternatives les plus utilisées en milieu très urbanisé. En effet, ils n’occupent pas de surface au sol mais leur construction demande des travaux importants. Ils peuvent récupérer les eaux de ruissellement d’un bâtiment ou d’un quartier.

2.1.1.3. Fossés et noues

Les fossés et noues (Figure 10-c) stockent et/ou infiltrent les eaux pluviales avant de les restituer au réseau pluvial ou au milieu récepteur.

2.1.1.4. Bassins de rétention et bassins de stockage

Les bassins de rétention stockent les eaux pluviales dans un bassin artificiel en eau en permanence. Ils sont en général végétalisés grâce à la présence d’eau.

Les bassins de stockage (Figure 10-d) stockent les eaux pluviales et sont en eau uniquement par temps de pluie. En temps sec, ils sont vides et ont souvent un autre usage (terrain de sport, parking, etc.).

(a) Toit stockant (b) Cuve enterrée

(c) Noue (d) Bassin de stockage

FIGURE 10: OUVRAGE DE STOCKAGE DES EAUX PLUVIALES A NOISY-LE-GRAND (93) (BRESSY, 2010)

2.1.2. Ouvrages de traitement des eaux pluviales 2.1.2.1. Bassins de stockage-décantation extensifs

Les bassins de stockage-décantation extensifs (Figure 11-a) fonctionnent sur le même principe que les bassins de rétention ou de stockage (§2.1.1.4). La différence est qu’en plus de stocker les eaux pluviales, ces bassins assurent l’abattement de la pollution particulaire par décantation. Ils sont dimensionnés pour permettre un temps de séjour suffisamment long afin que les particules décantent pendant le stockage, et empêcher la remise en suspension de la pollution particulaire lors de la vidange du bassin. Après décantation, les eaux pluviales sont rejetées dans le réseau pluvial ou directement dans le milieu naturel. Ces bassins sont dits extensifs car une emprise au sol importante est nécessaire afin de permettre une bonne décantation des polluants particulaires.

2.1.2.2. Décanteurs lamellaires au fil de l’eau

Les décanteurs lamellaires sont des dispositifs permettant de multiplier la surface utile de décantation, pour un volume donné d’ouvrage, grâce à des lamelles superposées et inclinées. Ces dispositifs limitent la surface au sol des bassins de décantation. Il existe différents types de décanteurs lamellaires, selon la forme des lamelles et le sens de circulation de l’eau par rapport aux particules à décanter.

2.1.2.3. Ouvrages de traitement biologiques passifs

Les ouvrages de traitement biologiques passifs, tels que les filtres plantés de roseaux (Figure 11-b), lagunes et bandes enherbées, utilisent les capacités naturelles de traitement du soleil, du vent, du sol et des végétaux pour abattre la pollution des RUTP. Leur fonctionnement ne nécessite pas d’énergie (écoulement gravitaire) ou d’ajout de réactif (floculant dans les décanteurs lamellaires), il est proche d’un équilibre naturel.

D’autres ouvrages de traitement des eaux pluviales existent (séparateur hydrodynamique, séparateurs à hydrocarbures, écrans et filtres). Ils ne sont pas présentés ici.

(a) Bassin de stockage-décantation extensif (Bassin Django Reinhardt à Chassieu, Photo : OTHU)

(b) Filtre planté de roseaux en eau à Lamballe (22) (Photo : SINBIO)

FIGURE 11 : EXEMPLES DE TECHNIQUES ALTERNATIVES DE GESTION AVAL DES EAUX PLUVIALES

2.1.3. Que retenir sur les ouvrages de gestion des eaux pluviales ?

En milieu urbanisé, les techniques alternatives (TA) de gestion des eaux pluviales sont nécessaires afin de protéger le milieu naturel et de limiter la surcharge du réseau en temps de pluie.

Il existe de nombreuses TA différentes, chacune adaptée à un contexte particulier. Les TA peuvent être des systèmes de stockage (bassin de retenue, bassins de retenue-décantation), des techniques de réduction des flux à la source (noues, chaussées poreuses, toitures végétalisées) ou des filières extensives (bassins d’infiltration, filtres plantés de roseaux) (SEGTEUP, 2013).

Le choix d’une TA dépend de nombreux paramètres : l’emprise au sol disponible, le volume d’eaux pluviales à intercepter, les objectifs de traitement et le devenir des eaux stockées.

2.2. Mécanismes généraux de fonctionnement des ouvrages de gestion des eaux