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Solution alternative (HU)

De Wikigeotech

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Traduction anglaise : Alternative solution, Green infrastructure, Structural BMPs

Dernière mise à jour : 31/07/2023

Terme à utiliser de préférence au terme de technique alternative pour désigner une solution de gestion des eaux pluviales urbaines reposant principalement sur leur stockage provisoire et leur infiltration et réalisée le plus à l'amont possible.

Cet article fait partie de toute une série d'articles traitant des solutions durables de gestion des eaux pluviales urbaines, comprenant en particulier trois articles de portée générale :

Sommaire

L'essentiel

Éléments d'historique

Pendant très longtemps les eaux pluviales ont été gérées sans réseau collectif d'évacuation. Les solutions mises en œuvre étaient diverses : mares qui servaient de réserve d'eau dans les fermes, puits d'infiltration (malencontreusement souvent appelés puits perdus) lorsque la capacité d'infiltration des sols le permettait, fossés le long des routes, etc. Mais en France, comme dans de nombreux autres pays, à partir de la fin du XIXème siècle, la doctrine dominante en matière de gestion des eaux pluviales urbaines devient celle du tout à l'égout. L'objectif affiché est alors de faire disparaître le plus vite possible les eaux pluviales de la surface, puis de les évacuer de la ville par un réseau souterrain (voir Assainissement (HU)).

Les bassins de retenue sont bien utilisés lors des travaux de reconstruction d'après-guerre, mais souvent de façon provisoire et palliative. Cependant, dans les années 1960 et au début des années 1970, une autre doctrine commence à se développer, essentiellement pour faire face à des problèmes récurrents de débordements des réseaux d'assainissement. Il ne s'agit plus d'évacuer le plus loin et le plus vite possible les eaux de ruissellement mais au contraire de les retarder et/ou de les infiltrer. On réinvente les solutions anciennes. La réflexion, menée par des ingénieurs, reste cependant principalement technique. Comme ces techniques constituent une alternative au réseau traditionnel de conduites, Jean Claude Deutsch propose le nom de techniques alternatives qui sera largement adopté, même si on parle également parfois de solutions compensatoires (sous-entendu des effets de l'urbanisation). Dès le départ des solutions très variées sont imaginées (STU 1978 ; STU, 1982), mais ce sont surtout les grands bassins de retenue qui sont mis en place, par exemple pour développer les villes nouvelles de Marne la Vallée ou de Saint–Quentin–en-Yvelines

Si en France les techniques alternatives sont principalement développées dans le but de limiter les risques de débordements des réseaux, les motivations sont différentes dans d'autres pays. Aux États Unis par exemple, dès les années 1960, une réflexion est menée pour développer de "meilleures pratiques de gestion" ("Best Management practices" ou "BMPs") dans le but principal de limiter la pollution rejetée lors des périodes de pluie. Les pratiques mises en place peuvent d'ailleurs être structurelles (ce qui correspond assez précisément aux techniques alternatives) mais aussi non structurelles.

Depuis, la réflexion sur la gestion des eaux pluviales urbaines, largement alimentée au niveau national comme au niveau international par les conférences Novatech, a beaucoup évolué de même que le vocabulaire. On trouvera à l'article "Solutions de gestion durable des eaux pluviales urbaines (HU)" une analyse détaillée des termes utilisées, de leur intérêt et de leurs limites. Voir également Fletcher et al. (2015), pour une vision internationale.

Nous avons choisi ici d'utiliser le terme "solution alternative", malgré ses limites, de préférence à celui de "Technique alternative" car les solutions présentées ne sont pas uniquement techniques. De façon pratique, il est même le plus souvent préférable que la fonction principale des espaces mobilisés pour gérer les eaux pluviales ne soit pas la fonction hydraulique. Il peut s'agir par exemple d'un espace vert, d'un parking, d'une toiture végétalisée, etc. Mettre l'accent sur le côté technique, c'est à dire considérer ces espaces d'abord comme des ouvrages d'assainissement apparaît donc comme totalement contre productif (figure 1).


Figure 1 : Cette terrasse en bois qui dissimule un massif d'infiltration enterré est d'abord perçu comme un espace de convivialité et il est difficile d'y voir un ouvrage technique ; crédit photo : Bernard Chocat.

Enfin, si au départ tous les ouvrages installés sur un réseau, même de type unitaire, et assurant une fonction de régulation hydraulique ou de décantation étaient considérés comme des techniques alternatives, ce n'est plus le cas aujourd'hui. Nous réserverons l'appellation "solutions alternatives" aux ouvrages installés sur des réseaux séparatifs pluviaux et évitant autant que possible la mise en place d'un réseau traditionnel, ou du moins limitant son extension (voir le § suivants). Par ailleurs ces solutions ne sont en général plus considérées comme une réponse absolue mais plutôt comme l'un des éléments de la réponse à apporter à la question plus générale de la gestion intégrée des eaux pluviale urbaine qui s'inscrit elle même dans une réflexion globale sur les relations entre l'eau et la ville.

Différentes fonctions des solutions alternatives

Historiquement les solutions alternatives ont été imaginées pour remplir trois fonctions techniques principales :

  • stocker provisoirement les flux d'eau pour les restituer ensuite (en totalité ou en partie) à débit limité à un exutoire extérieur (cours d'eau ou réseau traditionnel);
  • ne pas rejeter dans un réseau tout ou partie des eaux stockées (par exemple en les infiltrant, en les évapotranspirant ou en les rejetant vers un exutoire naturel de surface) ;
  • abattre la charge polluante contenue dans les eaux en permettant la décantation ou la filtration d'une importante partie des matières en suspension et donc de la plupart des polluants qui y sont adsorbés.

A ces fonctions techniques on associe aujourd'hui un grand d'autres fonctions d'usage visant à valoriser les espaces mobilisés par des usages de loisirs ou d’espace public. Le "guide méthodologique pour l’évaluation de performances des ouvrages de maîtrise à la source des eaux pluviales" (Flanagan et al., 2022) distingue par exemple 6 enjeux principaux (figure 2) :


Figure 2 : Différents enjeux à prendre en compte et diversité des fonctions que doit assurer une solution de gestion durable des eaux pluviales ; Source : Flanagan et al. (2022).
  • Lutter contre les inondations ;
  • Préserver les ressources ;
  • Préserver l'état écologique des milieux ;
  • Protéger les milieux construits ;
  • Améliorer la qualité des environnements urbains ;
  • Concevoir des dispositifs faciles à gérer.

A chacun de ces enjeux sont associés entre 3 et 6 fonctions, qui peuvent être soit des fonctions d'usage (apportant une plus value positive à maximiser), soit des fonctions de contraintes (nécessitant de minimiser des nuisances potentielles apportées par l'aménagement). L'évaluation globale du service rendu par une solution alternative va donc fortement dépendre du point de vue adopté.

Échelle d'utilisation des solutions alternatives

  • Les solutions alternatives peuvent être utilisées à toute petite échelle de façon à gérer l'eau de pluie au plus près de l'endroit où elle rejoint le sol, par exemple en l'infiltrant sur place ou en la restituant à faible débit à un exutoire extérieur (réseau ou ruisseau). On parle alors de gestion à la source (figure 3). Dans ce cas elles peuvent être mises en œuvre de façon isolée, ou sous la forme d'une chaine de traitement (treatment train). Par exemple un réseau de noues transportant l'eau vers un bassin en eau.
  • Elles peuvent également être utilisées à l'exutoire d'un système traditionnel de collecte des eaux pluviales par réseau (end of pipe system). Il s'agit principalement de bassins de d'infiltration de grande taille ou éventuellement de bassins de retenue jouant un rôle de stockage provisoire avant un rejet à débit limité vers une rivière (figure 4).
  • Enfin, elles peuvent être utilisées comme composant d'un réseau traditionnel en stockant provisoirement les flux pour les restituer ensuite à débit limité.

L’appellation "solution alternative" est discutable dans ces deux dernier cas puisqu'il s'agit d'ouvrages combinés dans un système traditionnel (tout-tuyau) d'évacuation. Ces ouvrages gardent cependant un grand intérêt et peuvent assurer tout ou partie des fonctions définies précédemment. Voir à ce sujet l'article Bassin de retenue (HU).


Figure 3 : Exemple de traitement à la source : noue végétalisée ; crédit photo : Bernard Chocat.


Figure 4 : Exemple de traitement à l'exutoire d'un système traditionnel : bassin d'infiltration Django-Reinhart à Chassieu (Est de Lyon) instrumenté dans le cadre de l'OTHU ; crédit photo : OTHU/GRAIE.

Comment distinguer les différentes solutions possibles

Ce paragraphe vise à détailler l’ensemble des critères qui font qu’une solution de gestion des eaux pluviales urbaines est objectivement différente d’un autre, et permettre ainsi l'établissement d'un typologie raisonnée.

Nous nous sommes dans un premier temps appuyé sur Chocat & Cherqui (2018) qui ont proposé d'établir cette typologie en considérant trois critères principaux :

  • le lieu d'implantation de la solution ;
  • son mode de restitution (en lien avec la réglementation) ;
  • sa nature technique.

En effet, même si ces critères ne sont pas indépendants (par exemple la nature technique de la solution peut interdire ou au contraire imposer un mode de restitution et/ou un lieu d'implantation), ils permettent cependant d'établir un premier tri. Nous allons les passer en revue successivement en insistant cependant surtout sur la nature technique des solutions qui est le volet posant le plus de difficultés.

Lieu d'implantation

Chocat & Cherqui (2018) ont proposé de distinguer deux sous critères :

  • la nature de la surface utilisée : bâtiment, espace aménagé autre qu'un bâtiment (voirie, parking, terrasse, etc.) et espace de pleine terre ;
  • la position par rapport à cette surface : sur (à la surface ou au dessus de ), dans et sous.

Comme tous les croisements ne sont pas possibles, ce critère peut prendre sept valeurs possibles (tableau de la figure 5).


Figure 5 : Différents lieux d'implantation possibles ; Source : Chocat & Cherqui (2018).

Chocat et al. (2022a), ont proposé de compléter cette typologie des lieux en rajoutant un sous-critère de nature différente et portant sur la domanialité du lieu d'implantation (installation sur le domaine public ou sur le domaine privé). Ce choix détermine en effet les possibilités d’exploitation et d’entretien ainsi que les possibilités d’usages multiples. Trois types d'implantation ont été proposés :

  • sur le domaine public et interdit au public ;
  • sur le domaine public mais accessible au public ;
  • sur le domaine privé.

Mode de restitution et lien avec la réglementation

Le deuxième critère concerne le mode de restitution des eaux. Il peut être abordé de deux façons différentes :

  • soit de façon strictement phénoménologique ;
  • soit en lien avec la réglementation.

Différents modes de restitution possibles

Le mode de restitution dépend principalement de l'exutoire vers lequel on dirige les eaux. De façon pratique, et si on se limite à la solution proprement dite, cinq exutoires sont possibles à chacun desquels on peut rattacher un mode de restitution :

  • infiltration vers le sol ;
  • évapotranspiration vers l'atmosphère ;
  • évacuation (à débit imposé ou à débit libre) vers un réseau ;
  • évacuation (à débit imposé ou à débit libre) vers un milieu aquatique de surface (cours d'eau, lac, mer, etc.) ;
  • utilisation humaine (en cas de récupération de l'eau de pluie) et évacuation ultérieure vers un exutoire dépendant de l'usage (arrosage, lavage véhicule, etc.).

Ces différents modes de restitution peuvent bien sur être combinés avec une importance relative dépendant principalement de la nature de la sollicitation pluvieuse (période de l'année, durée, intensité) et de sa sévérité. Selon la nature technique de l'ouvrage certains modes de restitution pourront être favorisés ou au contraire interdits.

Lien avec la réglementation

De façon directe ou indirecte la réglementation peut imposer ou interdire certains modes de restitution ou contraindre certaines combinaisons de ces modes.

Chocat et al. (2022b) ont recensé 4 familles principales de règles possibles :

  • Zéro rejet : Obligation de conserver sur la surface de l'opération d’aménagement la totalité des volumes d'eau produits par toutes les pluies tant que la période de retour est inférieure à une valeur donnée ;
  • Débit de fuite imposé : Possibilité de rejeter la totalité des volumes d'eau produits par toutes les pluies (tant que la période de retour est inférieure à une valeur donnée) à condition que le débit de rejet ne dépasse pas une valeur de référence exprimée en valeur absolue (m3/h) ou en valeur spécifique (m3/h/ha) ;
  • Abattement volumique : Obligation de conserver sur la surface de l'opération d’aménagement la totalité des volumes d'eau produits par toutes les pluies pour lesquelles la hauteur totale précipitée est inférieure à p mm (ainsi que le volume produit par les p premiers mm pour les pluies plus importantes) ; aucune contrainte sur le débit maximum de rejet ;
  • Double vidange : Obligation de conserver sur la surface de l'opération d’aménagement la totalité des volumes d'eau produits par toutes les pluies pour lesquelles la hauteur totale précipitée est inférieure à p mm (ainsi que le volume produit par les p premiers mm pour les pluies plus importantes) ; possibilité de rejeter le volume excédentaire à condition que le débit de rejet ne dépasse pas une valeur de référence exprimée en valeur absolue (m3/h) ou en valeur spécifique (m3/h/ha).

Les quatre familles de règles génériques précédentes peuvent interdire ou au contraire contraindre certains modes de restitution (tableau de la figure 6).


Figure 6 : Modes de restitution en fonction de la réglementation ; (1) : à débit limité pour toutes les pluies ; (2) : sans limite de débit au-delà du volume produit par p mm de pluie ; (3) : à débit limité au-delà du volume produit par p mm de pluie ; (4) : pour évacuer le volume produit par les p premiers mm.

Nota 1 : En plus de ces règles génériques, d'autres règles peuvent interdire totalement ou en partie certains modes de restitution : interdiction de rejeter au réseau, interdiction d'infiltrer, etc.

Nota 2 : La réglementation s'applique à l'ensemble de la solution et non à chacun des ouvrages particuliers qui la constituent (s'il y en a plusieurs) ; par exemple un ouvrage simplement stockant peut parfaitement être utilisé même dans le cas zéro rejet à condition qu'il évacue son eau vers un ouvrage d'infiltration dont la capacité est suffisante.

Nature technique de la solution

Le troisième critère concerne la nature technique de la solution. C'est celui pour lequel la part de subjectivité est la plus importante. Différents sous-critères peuvent être utilisés pour distinguer les solutions entre elles (voir en particulier Chocat & Cherqui, 2018 et Chocat et al., 2022a), dépendant principalement de deux éléments : comment les solutions fonctionnent-elles ? à quoi ressemblent-elles ?

Quelles sont les fonctions hydrologiques assurées par la solution ?

Sur le plan hydrologique, les solutions possibles reposent sur deux principes complémentaires :

  • Réduire les volumes évacués vers l’aval et les masses de polluants associés, en particulier en favorisant l’infiltration et l’évapotranspiration ;
  • Ralentir le transfert vers l’aval de façon à étaler les pointes de débit et à participer à diminuer les concentrations de certains polluants (ralentissement souvent obtenu par un stockage temporaire de l’eau).

De plus elles peuvent également permettre (ou pas) de transférer une partie de l’eau vers un exutoire de surface ou vers un réseau plus ou moins éloigné de l’aménagement.

En combinant ces trois caractéristiques, il est possible de concevoir des ouvrages différents assurant des fonctions hydrologiques multiples :

  • Infiltration et/ou évapotranspiration sans stockage intermédiaire et sans aucun transport ;
  • Stockage temporaire local, sans infiltration, sans évapotranspiration et sans transport ;
  • Infiltration et/ou évapotranspiration associée à un stockage temporaire intermédiaire, mais sans transport ;
  • Stockage temporaire et transport de l’eau vers l’aval sans infiltration ni évapotranspiration ;
  • Stockage provisoire, infiltration et/ou évapotranspiration et transport de l’excédent vers l’aval.

Cette classification se recoupe avec celle des modes de restitution et nous proposons de ne conserver que deux valeurs à ce sous-critère : assure un transport de l'eau / n'assure pas de transport de l'eau.

Quel est l’aspect de la solution ?

L’aspect de la solution dépend principalement du fait que l’eau soit visible ou non et que les espaces soient végétalisés ou non. Il convient donc de préciser :

  • La façon dont la solution est implantée :
    • en surface avec mise en scène de l’eau (présence plus ou moins permanente et/ou éléments de rappel) ;
    • en surface, sans référence visible à la présence de l’eau ;
    • dans le sol ou peu visible.
  • La façon dont la solution est végétalisée :
    • totalement végétalisée (solution verte) ;
    • en partie végétalisée (solution hybride) ;
    • non végétalisée (solution grise).

Cette classification se recoupe en partie avec celle des lieux d'implantation. Nous avons donc choisi de diviser ce sous-critères en deux, en retenant à chaque fois deux valeurs possibles

  • solution verte (végétalisable) / solution grise ;
  • stockage de l'eau en surface (visible) / stockage de l'eau dans le substrat ou dans le corps de la structure (eau invisible).

Familles de solutions retenues

Finalement, en considérant les critères principaux suivants :

  • lieu du stockage (en surface ou dans le substrat) ;
  • modes de restitution possibles (infiltration, évapotranspiration, évacuation, utilisation) ;
  • type de solution (verte ou grise) ;
  • capacité de la solution à transporter l'eau d'un point à un autre (oui / non).

Nous avons retenu 12 familles de solutions auxquelles nous avons associé un terme principal. A chacun de ces termes principaux est associé une liste de termes dits connexes qui sont soit des synonymes susceptibles d'être utilisés à la place du terme principal, soit des ouvrages présentant des similarités mais correspondant à des conceptions plus spécifiques.

Nota : Il ne s'agit pas de figer le vocabulaire, ce qui risquerait de limiter la créativité des concepteurs, mais de fournir une clé de présentation homogène. Le terme principal choisi est simplement celui que nous avons considéré comme le terme le plus générique et/ou le plus utilisé ; ce choix comporte une part de subjectivité et peut être différent selon les régions ou selon les acteurs.

Ces 12 familles de solution sont présentées rapidement ci-dessous par ordre alphabétique. Une présentation détaillée en est faite dans un article spécifique référencé sous le nom du terme principal. Un article plus court et renvoyant au terme principal est associé à chacun des termes connexes.

Bassin de retenue

Dispositif étanche ou non destiné à stocker temporairement les eaux de pluie avant de les restituer au milieu récepteur ou au réseau aval dans des conditions acceptables par ce dernier. La restitution peut se faire vers un exutoire de surface (à débit limité ou non) et/ou par infiltration (bassin d’infiltration) ; l’ouvrage peut être en surface ou enterré. Les bassins de surface peuvent être secs (bassins secs) ou conserver une lame d’eau permanente (bassins en eau).

Voir : Bassin de retenue (HU) ; Termes connexes : bassin de stockage-restitution, bassin de rétention, bassin d’infiltration, bassin en eau, bassin sec, Bassin enterré, bassin d'orage.

Citerne

Dispositif permettant le stockage de l'eau de pluie. Il s’agit d’un ouvrage, généralement préfabriqué, qui peut avoir deux fonctions différentes qui peuvent être conciliées :

  • récupérer de l'eau de pluie pour l'utiliser ultérieurement ;
  • stocker temporairement une partie des eaux pluviales et les restituer progressivement au milieu naturel ou au réseau, soit par un dispositif à débit contrôlé, soit par infiltration dans le sol, soit en utilisant les deux possibilités.

Voir : Citerne (HU) ; Termes connexes : Cuve.

Massif enterré

Dispositif ponctuel permettent le stockage provisoire de l'eau dans une couche de matériaux de quelques dizaines de centimètres d'épaisseur (graviers, concassé ou tout autre matériau perméable ayant une grande quantité de vides interstitiels) située sous la surface du sol, et le plus souvent végétalisé. La restitution de l’eau stockée se fait généralement par infiltration vers la nappe, éventuellement à débit contrôlé vers un exutoire aval, mais également par évapotranspiration, ce qui les distingue des structures réservoirs.

Voir : Massif enterré (HU) ; Termes connexes : Massif terre-pierre, Tranchée de Stockholm, Arbre de pluie, Massif végétalisé, Massif filtrant.

Microstockage

Dispositif ponctuel permettent le stockage provisoire de l'eau dans un dispositif fermé contenant une ou plusieurs couche(s) de matériaux de quelques dizaines de centimètres d'épaisseur (sol végétal, graviers, concassé ou tout autre matériau perméable ayant une grande quantité de vides interstitiels) placé au dessus d'une surface aménagée généralement imperméable, ce qui les distingue des massifs enterrés. Les ouvrages de ce type sont souvent végétalisés. La restitution de l’eau stockée se fait généralement principalement par évapotranspiration, éventuellement à débit contrôlé vers un exutoire aval ou par infiltration.

Voir : Microstockage (HU) ; Termes connexes : Jardinière, Massif végétalisé de surface.

Noue

Fossé large et peu profond, généralement végétalisé, susceptible de stocker, et/ou de transporter et/ou d’infiltrer les eaux de pluie en surface. Les noues se distinguent des stockages en surface par leur aspect linéaire et par le fait qu’elles peuvent jouer un rôle de transport de l’eau d’un point vers un autre.

Voir : Noue (HU) ; Termes connexes : Saillie, Fossé

Puits de stockage ou d’infiltration

Ouvrage ponctuel et profond creusé dans le sol et capable de stocker provisoirement des eaux pluviales et de les infiltrer. On peut distinguer :

  • les puits préfabriqués constitués d’une canalisation perméable (matériau poreux ou perforé) 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 comblés qui sont des ouvrages de forme quelconque creusés dans le sol et remplis 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.

Le puits peut être complété par un stockage en surface, on parle alors de puits composé.

Voir : Puits de stockage et d'infiltration (HU) ; Termes connexes : Puits de rétention-infiltration, Puits filtrant, Puits perdu, Puisard.

Revêtement perméable

Revêtement qui permet l'infiltration immédiate de l'eau de pluie à travers sa structure. Les matériaux utilisés ne sont pas eux-mêmes obligatoirement poreux. Ils peuvent permettre l'écoulement de l'eau de pluie par des réservations prévues dans le matériau. Un revêtement perméable se distingue d’une structure réservoir par l’absence d'un stockage important dans le corps du matériau. En cas d’absence de structure réservoir sous-jacente, et si la capacité d’infiltration du sol support est insuffisante, le stockage se fait essentiellement en surface.

Voir : Revêtement perméable (HU) ; Termes connexes : Revêtement poreux, Revêtement drainant.

Stockage en surface

Adaptation de la topographie d’un espace urbain, compatible avec son usage habituel, et permettant de stocker l’eau sur une très faible profondeur (quelques dizaines de centimètres au maximum), réalisé sans terrassements importants et sans digue. Le stockage s'effectue au dessus du niveau du sol et la restitution se fait soit à débit limité vers le réseau ou vers un milieu de surface, soit par infiltration, soit les deux.

Voir : Stockage en surface (HU) ; Termes connexes : Dépression, Jardin inondable, Jardin de pluie, Espace inondable.

Structure réservoir

Ouvrage constitué par le corps ou l'assise d’un constituant de l’espace public (ou éventuellement d'un espace privé) (chaussée, trottoir, aire de stationnement, piste cyclable, place, etc.), réalisé avec un matériau présentant un fort indice de vide capable de stocker temporairement l’eau de pluie. Celle-ci est ensuite restituée localement (sans transport) à débit limité, soit dans un exutoire de surface, soit dans le sous-sol par infiltration, soit les deux, mais sans évapotranspiration. L’alimentation peut se faire par la surface (à travers un revêtement perméable) ou par des drains.

Voir : Structure réservoir (HU)Termes connexes : Chaussée à structure réservoir.

Toiture stockante

Toiture équipée pour stocker temporairement les eaux pluviales et les restituer à l’aval à débit limité et/ou pour en intercepter une partie (qui sera ultérieurement évaporée).

Voir : Toiture stockante (HU) ; Termes connexes : Toit stockant

Toiture végétalisée

Toiture couverte d’un substrat support de végétation dans lequel s'effectue le stockage. Il existe différents types de toitures végétalisées en fonction de l'épaisseur du substrat, de la présence ou non d'une réserve d'eau sous le substrat et de la présence ou non d'un dispositif de contrôle du débit évacué, le tout en cohérence avec le type de végétation. La restitution peut se faire soit entièrement par évapotranspiration, soit en partie par évapotranspiration et en partie vers un exutoire aval (à débit régulé ou non).

Voir : Toiture végétalisée (HU) ; Termes connexes : Toiture zéro rejet

Tranchée de stockage ou d'infiltration

Ouvrage linéaire creusé dans le sol et capable de stocker provisoirement des eaux pluviales, de les transporter vers l'aval et/ou de les infiltrer. Il est possible d’installer une tranchée sous une noue (on parle alors de tranchée composée). Une tranchée se distingue d’un massif enterré ou d’un puits par sa forme linéaire et par le fait qu’elle peut transporter l’eau d’un point à un autre.

Voir : Tranchée de stockage et d'infiltration des eaux pluviales (HU) ; Termes connexes : Tranchée de rétention/infiltration ; tranchée filtrante ; tranchée de Stockholm.

Synthèse sur les familles de solutions

Le tableau de la figure 7 récapitule les valeurs prises par les différents critères pour les 12 familles de solutions retenues.


Figure 7 : Éléments de classification des différentes solutions en fonction des critères retenus ; (***) : Obligatoire ; (**) : Préférentiel ; (*) : Possible ; (1) : à l'intérieur de la citerne ; (2) : sous la surface du sol ; (3) : au dessus de la surface du sol ; (4) : dans le cas d'un puits composé ; (5) : dans le cas d'une tranchée composée.


Ce tableau montre que dans la très grande majorité des cas un nom simple est insuffisant pour spécifier la solution retenue. Il est indispensable de lui rajouter des qualificatifs complémentaires précisant en particulier :

  • le mode de restitution ;
  • la localisation ;
  • le caractère plus ou moins végétalisé.

Ce mode de structuration permet a priori de construire potentiellement : 12 * 8 * 7 * 2 = 1344 solutions différentes. Toutes les combinaisons ne sont cependant pas possibles (par exemple on ne construira jamais une toiture stockante sous un espace aménagé ou un ouvrage restituant par infiltration dans un bâtiment), et le nombre de solutions réalistes est plus réduit mais reste cependant largement supérieur à 100.

Avec ce raisonnement on retrouve des ouvrages désormais classiques : noues infiltrantes, toitures stockantes, etc., mais il apparaît aussi clairement que toutes les solutions possibles n'ont pas nécessairement de nom générique reconnaissable par tous.

Critères de choix de la solution

Chaque solution présente bien évidemment un ensemble d'avantages et d'inconvénients qui doivent être pris en compte pour hiérarchiser les préférences et alimenter le dialogue avec les maîtres d’ouvrages, les collectivités, ainsi que l’ensemble des parties prenantes, au premier rang desquels les habitants concernés.

Il est donc bien évidemment impossible de proposer une hiérarchisation des solutions elles-mêmes, pour différentes raisons :

  • les solutions alternatives doivent assurer différentes fonctions et leur intérêt dépend de l'importance relative que les acteurs concernés attachent à ces différentes fonctions ;
  • la qualité d'une solution dépend fortement du contexte (climat, nature des aménagements à réaliser, contraintes topographiques, etc.) : une solution excellente en Bretagne pour gérer les eaux d'un ensemble de maisons individuelles ne sera pas nécessairement appropriée à Montpellier pour gérer les eaux d'une zone d'activité !
  • les performances d'une solution dépendent de la solution elle-même mais surtout de la façon dont elle a été conçue, réalisée et de la façon dont elle sera entretenue.

En revanche, il est possible de proposer une série de critères qui peuvent être évalués et servir de base au dialogue :

  • Capacité à limiter les risques d'inondation : on pourrait penser que toutes les solutions étant dimensionnées de la même façon, elles offrent le même niveau de service. En fait ce n'est pas le cas et deux éléments sont importants à considérer :
  • les solutions à la source qui évitent de concentrer les flux sont largement préférables, vis à vis de ce critère, aux solutions "au bout du tuyau" : un ouvrage de 10 m3 sous dimensionné de 10% débordera de 1 m3, ce qui représente 1cm d'eau sur une pelouse de 100 m2 ; un ouvrage de 5000 m3 sous dimensionné de 10% produira 500 m3 d'eau et les conséquences pourront être dommageables. Ceci implique cependant que la collectivité mette en place des outils pour éviter que chacun des m3 élémentaires d'eau produits par chacun des ouvrages ne se concentrent au même endroit.
  • les solutions en surface, qui habitue les riverains à la présence de l'eau sont préférables aux solutions souterraines qui "cachent" l'eau et provoquent la surprise lorsque l'eau réapparaît en surface.
  • Capacité à piéger les polluants : on devrait d'abord parler de capacité à ne pas concentrer les polluants. Les polluants s'accumulent pendant les périodes de temps sec sur le sol, mais surtout dans les caniveaux et encore plus dans les conduites souterraines. Plus le trajet fait par la goutte d'eau pour arriver jusqu'à l'ouvrage sera court et moins la concentration sera importante. Concernant la capacité de piégeage elle-même, deux éléments doivent être pris en compte :
  • La filtration est plus efficace que la simple décantation pour piéger les particules et les polluants hydrophobes ;
  • les polluants sont piégés mais la plupart ne sont pas dégradés ; l'efficacité de l'interception sur le long terme est donc surtout dépendante de l'entretien qui sera fait de l'ouvrage.
  • Coût d'investissement : ce critère est souvent considéré comme prioritaire par les maîtres d'ouvrage. En pratique il est très difficile à utiliser : comment considérer le coût du foncier mobilisé par l'ouvrage ? comment partager le coût si l'espace a d'autres fonctions ? Comment comparer un coût payé par l'aménageur (ou le particulier) avec un coût payé par la collectivité ? Comment prendre en compte les coûts évités, en particulier en n'étant plus dans l'obligation de renforcer le réseau à l'aval ?
  • Facilité d'entretien et d'exploitation : ce critère est sans doute fondamental et deux cas doivent être considérés dès le début des études de conception :
  • si l'ouvrage est public : quel service (voire quelle collectivité !) en assurera l'entretien ? il s'agit d'une question importante ; il arrive par exemple souvent que les communautés urbaines ou les communautés de communes aient la compétence assainissement pluvial mais que la compétence espace vert soit restée communale.
  • si l'ouvrage est privé, la question principale est de savoir si le particulier, ou le syndic de copropriété, ou tout autre personne en charge, aura la capacité d'assurer l'entretien seul (par exemple s'il s'agit simplement de tondre la pelouse dans le cas d'une noue ou d'une dépression) ou s'il devra faire intervenir un prestataire extérieur. Le risque pris par la collectivité est de toute façon plus grand dans ce cas que si c'est elle qui assure l'entretien.
  • Intérêt écologique et environnemental : ce critère couvre deux aspects de nature différente :
  • l'intérêt bioclimatique du projet : L'eau et la végétation permettent de climatiser la ville, par effet d'ombrage (dans le cas d'une végétation haute) et par évapotranspiration. Plus la quantité d'eau conservée sur place et susceptible de s'évaporer ou de s'évapotranspirer sera importante et meilleure sera la solution. Même si certaines solutions "grises" sont envisageables (Voir par exemple le projet de Renzo Piano sur Potsdamer Platz à Berlin), les solutions vertes semblent préférables.
  • son intérêt en termes de biodiversité : les infrastructures vertes peuvent contribuer largement à l'établissement de corridors biologiques reliant entre eux différents espaces "naturels" (en fait souvent des parcs ou des jardins loin d'être vraiment naturels!) ou ruraux. Pour être réellement efficaces, ces solutions doivent être pensées dans le cadre d'un schéma global (trame verte et bleue).
  • Intérêt esthétique et paysager : La solution contribue-t-elle à créer un paysage agréable ou au contraire le dégrade-t-elle ? Là encore on voit bien que la qualité de conception, de réalisation et d'entretien va primer sur le choix de la solution, même si, au vu de l'envie de verdure des citadins, on peut penser que les solutions vertes seront a priori préférable aux solutions "grises".
  • Consommation d'espace : Ce critère est bien sur en lien avec les coûts associés au foncier. Une solution sera mauvaise vis-à-vis de ce critère si elle gèle une surface importante pour l'usage exclusif de la gestion des eaux pluviales et bonne dans le cas contraire. Il est à noter que les solutions comme les cuves ou les puits sont bonnes vis-à-vis de ce critère parce qu'elles consomment très peu d'espace, mais qu'une noue, une dépression ou une toiture stockante sont excellentes parce que l'espace qu'elles utilisent conserve ses fonctions principales et peut-être valorisé de multiples manières.
  • Aménités urbaines associées : Le terme d'aménités regroupe l'ensemble des services offerts gratuitement par l’aménagement en plus de ses fonctions techniques ; certains de ces services sont déjà pris en compte dans les critères précédents (paysage, rôle bioclimatique ou écologique, etc.) mais d'autres services existent : rôle social (création d'un lieu de rencontre), culturel (rôle éducatif sur l'eau et la nature), de loisir (bassin en eau permettant la pêche ou d'autres loisirs aquatiques), de préservation des ressources (récupération de l'eau de pluie, recharge de la nappe phréatique), etc.

Au vu de la diversité des critères et des points de vue possibles, il n'est donc pas possible d'établir une hiérarchie des différentes solutions possibles. On peut cependant retenir en première approche et en général (sachant que les exceptions peuvent être nombreuses) :

  • que les solutions en surface (montrer la présence possible de l'eau) sont préférables aux solutions souterraines (cacher l'eau) ;
  • que, si on infiltre, les solutions superficielles sont préférables aux solutions profondes ;
  • que les solutions "vertes" sont préférables aux solutions "grises" ;
  • que plus on traite la goutte d'eau près du point où elle rejoint le sol, meilleure est la solution ;
  • que plus on "conserve" d'eau au lieu de l'évacuer (en la restituant à la nappe ou en la stockant pour un usage ultérieur), meilleure est la solution ;
  • que si la collectivité "délègue" la gestion des eaux pluviales aux citoyens, elle doit le faire de façon réfléchie (fournir des aides à la conception, au choix et à l'entretien ; mettre en place les règles locales de conception dans le cadre d'un plan global de gestion ; assurer un minimum de contrôle).

Freins au développement de l'utilisation des solutions alternatives

Nota : Ce paragraphe est largement inspiré de Chocat et al (2013).

Les premières apparitions "modernes" des techniques alternatives, de même que l'invention du nom, datent des années 1970, il y a donc une cinquantaine d'années. Malgré tous leurs avantages présentés ci-dessus, les différentes solutions présentées dans les paragraphes précédents ont beaucoup de mal à s’imposer et plusieurs études ont cherché à comprendre les raisons qui amènent les décideurs à continuer à privilégier les solutions "tout-tuyaux". Les raisons principales souvent avancées, dont certaines correspondent à des difficultés réelles, sont les suivantes.

  • La simplicité de la solution "tuyau" par rapport aux autres solutions. Poser un tuyau est simple et pragmatique. Cette solution n’impose aucune contrainte sur le plan masse ou sur les choix d’aménagement et l’ingénieur arrivera presque toujours à trouver une solution fonctionnelle malgré les contraintes. Il existe des organismes spécialisés pour les études, les travaux et l’entretien. Ceux-ci s'appuient sur une compétence ancienne, même si elle n'est pas toujours éprouvée. A l’opposé, les solutions alternatives supposent d’intégrer les contraintes hydrologiques dès le début de la réflexion en les liant avec toutes les autres contraintes (sociales, paysagères, urbanistiques, etc.). L’ingénieur doit travailler avec l’architecte, le paysagiste, le promoteur, les gestionnaires d’espaces publics et toutes les autres personnes impliquées dans la "fabrique" et le fonctionnement de la ville. Chaque acteur doit adapter son projet en fonction des contraintes des autres. L’entretien des ouvrages ou des espaces destinés à gérer les eaux pluviales n’est généralement pas du seul ressort des services en charge de l’assainissement et il est nécessaire de confier tout ou partie des ouvrages aux services en charge des espaces verts ou des voiries, voire aux propriétaires privés. Tout ceci peut apparaître comme trop compliqué et source de difficultés ultérieures.
  • La force de l’habitude et la peur de la nouveauté. Les ingénieurs et les élus ont pris l’habitude du "tout à l’égout" depuis 150 ans. Cette solution à la réputation de marcher. A l’opposé rien ne garantit que le sol ne se colmatera pas sous un ouvrage d’infiltration, que personne n’ira se noyer dans un bassin de retenue ou qu'une toiture terrasse ne se mettra pas à fuir. A l’évidence il est plus confortable de continuer comme d’habitude que de prendre le risque de changer.
  • Le poids de l’économie. Curieusement le fait que les solutions alternatives soient presque systématiquement moins chères que les solutions classiques par tuyaux constitue plutôt un frein à leur utilisation. Au petit jeu de l’évolution des technologies, il y a en effet des gagnants et des perdants et les perdants potentiels sont le plus souvent ceux qui sont, pour des raisons historiques, les plus proches des décideurs et de leurs conseillers.
  • La complexité des politiques locales entre lesquelles un élu doit choisir. Il est par exemple délicat pour les décideurs de faire un choix entre des alternatives aussi différentes qu'un terrain de sport capable d'infiltrer les eaux pluviales et un tuyau enterré. Ceci est d'autant plus difficile que le fonctionnement souvent en silo des services techniques ne facilite pas la mise en place de critères communs d'évaluation et de comparaison.
  • La perte de maîtrise des ouvrages par la puissance publique. La mise en place de solutions alternatives conduit assez souvent à un transfert de la gestion des espaces concernés du public au privé. Les techniciens du public perdent ainsi la maîtrise complète de la gestion des eaux pluviales et pensent qu’ils devront faire face à des dysfonctionnements dont ils ne sont pas responsables. Malheureusement, certains exemples peuvent leur donner raison.
  • Les enjeux fonciers. L’aspect "infrastructures vertes" de certaines solutions peut conduire à modifier assez fortement le prix du foncier. Dans certains cas cela va à l’encontre d’une politique publique de l’urbanisme dont l’objectif serait de diminuer les disparités sociales dus au logement.

Au-delà de ces freins objectifs, beaucoup d'arguments sont souvent opposés, parfois de bonne foi, à l'utilisation des solutions alternatives. On trouvera sur le site du GRAIE un ensemble de fiches permettant de démêler le vrai du faux.

Bibliographie

  • Chocat, B. (coord.) et groupe de travail ASTEE/SHF (2013) : Ingénierie écologique appliquée aux milieux aquatiques : Pourquoi ? Comment ? téléchargeable sur le site de l'ASTEE.
  • Chocat, B. ; Cherqui, F. (2018) : Proposition d’une typologie systématique des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales ; TSM n°11 ; 2018 ; pp.39-48.
  • Chocat, B., Cherqui, F., Afrit, B., Barjot, G., Boumadhi, M., Breil, P., Célérier, J.L., Chebbo, G., De Gouvello, B., Deutsch, J.C., Gromaire, M.C., Hérin, J.J., Jairy, A., Maytraud, T., Paupardin, J., Pierlot, D., Rodriguez, F., Sandoval, S., Tabuchi, J.P., Werey, C. (2022a) : Contribution à une meilleure explicitation du vocabulaire dans le domaine des solutions dites « alternatives » de gestion des eaux pluviales urbaines ; TSM n°5 2022 ; pp 103-119
  • Chocat, B., Afrit, B., Maytraud, T., Savary, P., Tedoldi, D. (2022b) : Comment mettre en place des règles hydrologiques efficaces pour la gestion durable des eaux pluviales urbaines ; TSM n°10 ; octobre 2022 ; pp.39-62.
  • Flanagan, K., Barraud, S., Gromaire, M.-C., Rodriguez, F. (2022) : Guide méthodologique pour l’évaluation de performances des ouvrages de maîtrise à la source des eaux pluviales, Office français de la biodiversité (OFB), septembre, 164 p. https://professionnels.ofb.fr/fr/node/1252
  • Fletcher, T.D., Shuster, W., Hunt, W.F., Ashley, R., Butler, D., Arthur, S., Trowsdale, S., Barraud, S., Semadeni-Davies, A., Bertrand-Krajewski, J.-L., Mikkelsen, P.S., Rivard, G., Uhl, M., Dagenais, D. (2015) : SUDS, LID, BMPs, WSUD and more – The evolution and application of terminology surrounding urban drainage ; Urban Water Journal ; n° 12(7) ; pp 525-542 ; disponible sur https://doi.org/10.1080/1573062X.2014.916314
  • STU (1978) : Étude sur les chaussées poreuses ; synthèse bibliographique et réflexions préliminaires ; Service Technique de l'Urbanisme ; Dossier n°7305 ; 76 p.
  • STU (1982) : La maîtrise du ruissellement des eaux pluviales : quelques solutions pour l'amélioration du cadre de vie ; Service Technique de l'Urbanisme ; Ed. Maugein & Cie, Paris ; 64 p.

Pour en savoir plus : visiter les sites fournissant des informations pertinentes sur le sujet, en particulier :

Ou consulter des guides techniques proposés par des collectivités, par exemple les deux suivants qui sont très bien faits :

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