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Puits de stockage et d'infiltration (HU)

De Wikigeotech

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Traduction anglaise : Stormwater infiltration well, infiltration pit, soakaway

Dernière mise à jour : 25/5/2020

Ouvrage ponctuel et profond creusé dans le sol et capable de stocker provisoirement des eaux pluviales et/ou de les infiltrer. On parle également de puits de rétention/infiltration ; si l'évacuation se fait uniquement par infiltration, on parle parfois de puits filtrant.

Les puits de stockage et d'infiltration des eaux pluviales font partie des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales.

Sommaire

Différents types de puits de stockage et d'infiltration

Sur le plan constructif, il existe deux grandes familles de puits de stockage et d'infiltration :

  • les puits préfabriqués,
  • les puits comblés.

Puits préfabriqué

Un puits préfabriqué est constitué d’une canalisation, perméable ou non selon le mode de restitution, de forme circulaire, de diamètre compris entre 80 centimètres et 2 mètres et enterrée verticalement dans le sol.

Les puits de ce type sont généralement vides pour maximiser leur volume de stockage car la rigidité des parois assure la résistance mécanique. Ils peuvent également être comblés pour faciliter leur entretien et améliorer la sécurité.

La profondeur d'un puits préfabriqué peut aller jusqu’à 6 mètres. Elle est de toute façon limitée par la profondeur de la nappe (il est nécessaire de conserver environ 1 mètre entre le fond du puits et le plus haut niveau hivernal de la nappe, même dans le cas des puits étanches).

Si une profondeur plus grande est nécessaire, il faut utiliser plusieurs puits en série. Dans ce cas, il est préférable de réserver une distance entre les bords des puits au moins égale au diamètre pour faciliter leur installation et leur fonctionnement dans le cas de puits d'infiltration (voir figure 1).

Figure 1 : Distance minimale à respecter entre les puits en cas d'ouvrages en série.

Puits comblé

Un puits comblé est un ouvrage de forme quelconque (généralement sensiblement rectangulaire pour des raisons techniques) creusé dans le sol et rempli de matériaux granulaires (cailloux, galets) ou d’une structure alvéolaire ultralégère. Le matériau de remplissage a pour fonction d’assurer la stabilité de l’ouvrage ; sa porosité doit être grande pour réserver le maximum de place au stockage de l’eau. Un puits comblé se distingue d’un massif enterré par le fait que sa profondeur est plus grande que ses dimensions horizontales et qu’elle peut atteindre quelques mètres. Comme pour les puits préfabriqués, la profondeur est limitée par la profondeur de la nappe.

Implantation et alimentation des puits de stockage et d'infiltration

Un puits peut être installé sous n’importe surface en dehors des bâtiments. L’eau peut être apportée par la surface (par exemple en couvrant le puits d’une grille) ou introduite par une canalisation directement dans l’ouvrage (par exemple tuyau de descente des eaux de toiture) (voir figure 3).

La surface du puits peut être couverte de terre et végétalisée, non couverte ou bouchée par un tampon (voir figure 2). Le choix dépend bien sur de l'endroit où le puits est implanté et doit surtout tenir compte de son intégration dans l'espace.

Figure 2 : Différents types possibles de couverture pour un puits

Modes de restitution possibles

La restitution à débit contrôlé est possible mais induit une contrainte très forte : le fond du puits doit être à une altitude supérieure à celle du point de rejet. Cette condition est souvent difficile à respecter. Pour cette raison les puits sont surtout utilisés comme puits d’infiltration.

L’entretien d’un puits d'infiltration peut être difficile. En effet si le puits se colmate il est nécessaire de le vider complétement avant de nettoyer le fond et les parois. C’est pourquoi, même dans le cas des puits préfabriqués, il peut être intéressant d’installer une structure filtrante (une simple couche de sable de quelques dizaines de centimètres d’épaisseur posée sur un géotextile convient parfaitement) en dessous du point d’introduction de l’eau. Cette solution permet de bloquer la plupart des particules dans le filtre qui, étant proche de la surface, peut facilement être changé ou nettoyé (voir figure 3). Elle limite également le risque d’accident. En revanche elle nécessite un volume d’ouvrage plus important.

Figure 3 : Solution simple pour prévenir le colmatage du puits st faciliter son entretien.

Modélisation des puits de stockage et d'infiltration et dimensionnement

Dans le cas où l'évacuation se fait à débit contrôlé (supposé constant) le dimensionnement ne pose pas de difficulté. En revanche, si la restitution se fait par infiltration il faut être capable d'évaluer la surface d'infiltration.

Choix de la surface d'infiltration

Le principe général consiste à considérer que le fond du puits se colmate et que l'infiltration se fait principalement par les parois.

Les méthodes simplifiées de dimensionnement (comme la méthode des pluies ou la méthode des volumes ) suppose un débit d'évacuation constant. Or comme le niveau de remplissage du puits varie avec le temps, la surface d'infiltration, donc le débit d'infiltration ne sont pas constants. Ce point a été traité par Azzout et al (1994) qui ont montré numériquement, à partir de simulations par la méthode des débits, qu'il était possible de remplacer la notion de débit constant par celle de débit moyen de vidange. Le débit moyen de vidange peut lui même se déduire du débit maximum obtenu lorsque le puits est plein en multipliant ce dernier par 0,5. Ce résultat a été confirmé analytiquement par Chocat (2020).

Choix de la capacité d'infiltration

Figure 4 : Pour les puits préfabriqués on utilise soit des tuyaux perforés, soit des tuyaux en béton poreux. Dans les deux cas c'est généralement la perméabilité du sol qui limite la capacité d'infiltration de l'ouvrage ; crédit photo Bernard Chocat.

Les puits étant des ouvrages profonds, mesurer la capacité d'infiltration en surface n'est pas approprié. Il est nécessaire, soit de décaisser le sol végétal et de mesurer la capacité d'infiltration au moins à 1 mètre de profondeur, soit de procéder à un essai de type porchet et de prendre en compte la capacité d'infiltration du sol saturé.

Avantages et inconvénients des puits de stockage et d'infiltration

Les puits de stockage et d'infiltration occupent très peu de surface au sol, sont très faciles à intégrer dans tous les espaces urbains et constituent une solution qui peut facilement évoluer et s'adapter au contexte. En effet, si suite à de nouveaux aménagements le volume de stockage et/ou la surface d'infiltration devient insuffisant, il suffit d'installer de nouveaux puits en les connectant aux anciens par des trop-pleins.


Figure 5 : Dans cet exemple l'eau est introduite par une grille et le puits se présente comme un avaloir traditionnel ; crédit photo Bernard Chocat.

Il existe cependant plusieurs inconvénients, en particulier pour les puits d'infiltration. Le fait d'occuper peu d'espace signifie que l'on concentre les flux d'eau et de polluants également sur une petite surface. De plus, comme les ouvrages sont profonds la distance parcouru par les flux pour rejoindre la nappe phréatique est réduit, ce qui augmente les risques de pollution.

Nota : Il est absolument nécessaire de conserver une épaisseur de sol non saturée entre le fond du puits et le plus haut niveau hivernal de la nappe.

Bibliographie :

  • Azzout, Y., Barraud, S., Cres, F.N., Alfakih, E. (1994) : Techniques alternatives en assainissement pluvial. Choix, conception, réalisation et entretien. ; Ed. Tec et Doc, Lavoisier ; Paris ; 371 p.
  • Chocat, B. (2020) : Généralisation de la méthode des pluies ; note de travail (copie envoyée sur demande)
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