Hydrologie urbaine (HU)

Traduction anglaise  : Urban hydrology, research on urban drainage

Dernière mise à jour : 13/6/2020

Discipline scientifique pluridisciplinaire de l'environnement se donnant pour objet l'étude de l'eau et de ses relations avec les différentes activités humaines en zone urbaine.

L'hydrologie urbaine traite tout particulièrement des relations entre la gestion des eaux de surface et l'aménagement de l'espace en milieu urbain. Les recherches finalisées développées dans son champ se nourrissent des interactions permanentes qu'elle entretient avec les aspects techniques ou organisationnels des activités liées à l’assainissement, ainsi qu’avec des sciences connexes, qu’elles soient formelles, expérimentales, de la nature ou humaines et sociales.

Domaine d'application et spécificité

Limites du domaine d'étude

L'hydrologie urbaine s'intéresse à la partie du cycle de l'eau affectée par l'urbanisation ou affectant le fonctionnement de la ville : infiltration de l'eau dans les sols et fonctionnement des nappes, ruissellement des eaux en surface et écoulements dans des biefs naturels (rivières) ou artificiels (canaux, conduites souterraines), évacuation et épuration des eaux usées, etc.. Le traitement et la distribution de l'eau potable, même s'ils sont indubitablement liés à la gestion urbaine de l'eau, ne sont cependant généralement pas rattachés au champ de l'hydrologie urbaine.

L'hydrologie urbaine s'est constituée en domaine spécifique (voir § Historique) pour mieux adapter ses méthodes aux particularités des espaces urbains :

• faibles dimensions des bassins versants, et par conséquence particularités des pluies critiques (pluies courtes et violentes liées à des phénomènes convectifs) ;
• forte imperméabilisation des sols en zone urbaine qui modifie la nature du ruissellement quantitativement (diminution des pertes à l'écoulement, accélération du mouvement de l'eau) et qualitativement (modification de la nature des polluants entraînés par l'eau) ;
• caractère souvent artificialisé du réseau hydrographique ;
• grande vulnérabilité des espaces urbains face au risque d'inondation et importance des enjeux financiers, environnementaux et sociaux ;
• modification de la perception et des usages de l'eau ;
• évolution rapide de l'occupation des sols limitant les possibilités d'utilisation de méthodes statistiques fondées sur l'observation du passé pour prédire l'avenir.

Limites de l'article

Nous avons choisi, de façon sans doute un peu artificielle, de limiter le cadre de ce mot à la dimension recherche. Les aspects opérationnels sont traités dans d'autres mots comme Assainissement (HU), Assainissement pluvial (HU), Gestion intégrée des eaux pluviales (HU), etc.. Les deux distinctions fortes faites entre recherche finalisées et développements opérationnels sont les suivantes :

• Les chercheurs développent des modèles cognitifs qui visent à expliquer le fonctionnement du système étudié alors que les opérationnels ont besoin de modèles prévisionnels (qui permettent de prévoir la façon dont une modification du système étudié va modifier son fonctionnement), et décisionnels (qui permettent de prévoir quelles modifications il faut apporter au système pour modifier son fonctionnement d'une certaine façon).
• La recherche ne tient jamais rien pour acquis ; un (bon) chercheur passe son temps à essayer de démontrer que ses modèles sont faux (ou plutôt insuffisants). Un opérationnel a besoin d'éléments pour l'action et doit s'appuyer sur des éléments de connaissances qu'il est obligé de considérer comme acquis au moment où il agit.

Éléments d'historique sur la structuration du domaine de recherche

Comme nous l'avons évoqué dans l'introduction, l'hydrologie urbaine est indissociable de l'une des plus significatives manifestations de l'activité humaine amorcée à la fin du 19ème siècle dans les pays industrialisés : l'urbanisation. Elle est née avec la première révolution industrielle et la découverte des problèmes épidémiologiques posés par la concentration d'individus dans un espace limité, la ville.

Genèse (Avant 1970)

A la fin du XIXème siècle, l'assainissement des agglomérations était considéré comme une technique d'infrastructure urbaine, relevant principalement du Génie civil. Certes des hommes comme Belgrand en France, qui avait auparavant beaucoup travaillé sur la prévision des crues de la Seine, Kuilching (1889) aux Etats-Unis, Burkli-Ziegler (1880) en Suisse, Lloyd-Davis (1906) au Royaume Uni, ont jeté, dans leurs pays respectifs, les bases d'une approche scientifique du cycle de l'eau en milieu urbain. Leurs analyses sont cependant restées assez confidentielles, malgré des échanges internationaux, et souvent transformées en règles simples d'ingénierie masquant fortement la complexité des mécanismes hydrologiques urbains. Durant toute la première moitié du XXème siècle, les ingénieurs des pays industrialisés ont consacré beaucoup d'énergie à la production de guides et de normes techniques, dont certains ont connu un retentissement international comme les ouvrages de Metcalf et Eddy aux Etats-Unis ou de Karl Imhoff en Allemagne.

En France, cette période de normalisation a été marquée par la production de la Circulaire Générale 1333 de 1949, qui a constitué la référence technique essentielle jusqu'à la date de sa révision en 1977. Ce document a introduit, en particulier, une approche originale du calcul des apports pluviaux urbains due à l'Académicien des Sciences Albert Caquot, initiée en 1941. A la fin des années 1950, la révolution des modes de production agricole, et la croissance de la production industrielle ont entraîné une nouvelle explosion de la démographie urbaine des pays industrialisés. L'urgence de bâtir et l’appauvrissement technique des services publics a souvent limité la réflexion sur les conséquences de l'urbanisation sur le cycle de l'eau. A la fin des années 1960 ces conséquences sont devenues évidentes un peu partout, et avec elles leur cortège de nuisances de tous ordres : inondations fréquentes par des eaux de ruissellement, dysfonctionnements récurrents des ouvrages de collecte, de transport et de traitement, pollutions graves des milieux récepteurs fragiles.

Cette situation a ainsi été à l'origine de l'émergence de l'hydrologie urbaine en tant que discipline scientifique et technique.

Structuration (1970-1981)

Structuration internationale

Le premier programme national de recherche important en hydrologie urbaine a été développé aux USA, à l’initiative de l’American Society of Civil Engineers (ASCE, 1968) et son Directeur Murray Mc Pherson, avec le soutien de divers organismes dont la Fondation Nationale pour la Science (US NSF), et de l’Agence fédérale pour l’environnement (Environmental Protection Agency / EPA). Ce programme a attiré de nombreux chercheurs américains. Les résultats de leurs travaux, publiés au début des années 1970 dans des revues scientifiques internationales ou par l’EPA, allaient créer un grand intérêt et une certaine émulation, notamment dans les pays industrialisés, où se retrouvait souvent une similitude dans la difficulté des relations entre la ville et le cycle de l’eau. Cela a favorisé l’expression des besoins d’approfondissement des connaissances et de renouveau des principes d’ingénierie. Dans plusieurs pays, dont la France, des initiatives souvent encore ponctuelles et la lecture de la documentation diffusée par l’EPA ont favorisé une certaine dynamique de recherche. Mais cette dynamique ne pouvait trouver son plein épanouissement que dans la confrontation internationale des travaux entrepris.

Murray Mc Pherson a consacré beaucoup de son énergie pour mener à bien un des volets du programme américain qui concernait l’inventaire des potentialités internationales de recherches en Hydrologie Urbaine. Ses très grandes qualités humaines lui ont permis d’aller bien au-delà d’un simple inventaire. Murray a rendu visite à de nombreux chercheurs, européens en particulier, et, par les contacts qu’il a fait naître entre ces personnes assez isolées jusque-là, a favorisé leur organisation mondiale. Pour améliorer l’efficacité de son action, Murray a fusionné le volet international du programme de l’ASCE et les activités du groupe de travail de l’UNESCO créé dans le cadre de la décennie hydrologique internationale (1964-1974). Une première réunion internationale a été organisée en 1973 avec le concours de l’Association Internationale des Sciences Hydrologiques (ASCE, 1974 ; UNESCO, 1974).

Par la suite, Murray Mc Pherson a jugé plus efficace de procéder à des réunions d’experts internationaux chargés de faire le point des recherches en hydrologie urbaine dans leurs pays respectifs (Desbordes et Normand, 1976 ; UNESCO, 1977 ; UNESCO, 1978 ; ASCE, 1979 ; Delleur et Torno, 1983). Murray a été assisté, dans cette activité, par Harry C. Torno, fonctionnaire de l’US American Protection Agency (localisée dans l’immeuble du Water Gate à Washington!). Les contacts établis à l’occasion de ces réunions et les échanges d’informations auxquels elles ont donné lieu ont été décisifs pour le regroupement mondial des chercheurs en hydrologie urbaine.

Parallèlement aux actions de l’ASCE, l’Université de Southampton (GB) a organisé en 1978 la première conférence internationale entièrement consacrée à l’hydrologie urbaine (Helliwell, 1978). C’est au cours de cette conférence que de nombreux chercheurs, à l’initiative du Professeur Ben C. Yen, de l’Université d’Illinois, ont émis l’hypothèse d’une structuration plus formelle de leurs activités. Cela a été réalisé en 1981 à la faveur d’une conférence internationale organisée par Ben à l’Université d’Illinois à Urbana (USA), à l’issue de laquelle a été créé le Comité Joint sur l’Hydrologie Urbaine (Joint Committee on Urban Storm Drainage (JCUSD)), parrainé par deux association scientifiques internationales : l’Association Internationale de Recherches Hydrauliques (AIRH/IAHR) et l’Association Internationale sur la Pollution des Eaux et son Contrôle (AIRPEC/IAWPRC), devenue depuis l’Association Internationale sur la Qualité des Eaux (IAQE/IAWQ), puis l'IWA (International Water Association).

Structuration nationale

En 1973, l'ingénieur Général Loriferne est mandaté pour mettre en place une commission chargée de rédiger une nouvelle Instruction Technique destinée à remplacer la circulaire CG 1333. Les travaux de cette commission vont principalement s'appuyer sur deux éléments antécédents qui vont largement alimenter les débats :

• La mise en place, dès 1968, de bassins versants expérimentaux de quelques dizaines d'hectares. Cette expérimentation, initiée par Michel Affholder, directeur de la première Division des Équipements Urbains (chargée, au Ministère de la Reconstruction puis de l’Équipement, en particulier de suivre la bonne mise en œuvre de la CG 1333 de 1949), va fournir les données indispensables à l'étude des phénomènes hydrologiques urbains.
• L'analyse de ces données, principalement par Michel Desbordes.

En 1974, Michel Desbordes (Desbordes, 1974) soutient sa thèse de docteur-ingénieur et créé la première équipe française de recherche dans le domaine, au Laboratoire d'Hydrologie Mathématique (LHM) de Montpellier.

En parallèle, dans le tout jeune département de Seine-Saint-Denis, une équipe très dynamique et interdisciplinaire, avec notamment Jacques Rousset, Jacques Marchand, Jean-Claude Deutsch, Claire Cogez et Francis Calvet, s’est lancée en 1972 dans de multiples études et expérimentations innovantes pour relever les défis imposés par le décalage entre d’une part l’urbanisation massive et très rapide de ce territoire et les fortes contraintes physiques (topographie générale très plate) et, d’autre part, les limites du réseau d’assainissement en place ou des capacités financières du Conseil général.

En juillet 1976, la Direction de l’Aménagement Foncier et de l’Urbanisme du Ministère chargé de l’Équipement créé le Service technique de l'urbanisme (STU) et en particulier une nouvelle Division des Équipements urbains (DEU) qui va jouer un rôle décisif dans le développement et l'organisation de l'hydrologie urbaine en France. Un voyage d’étude assez marquant aux États-Unis est organisé par l’Agence financière de bassin Artois-Picardie avec le Bureau d’études Coyne et Bellier, regroupant une trentaine d’ingénieurs ou de chercheurs des administrations, de bureaux d’études et de l’Université.

L'année suivante l'Instruction technique relative à l'assainissement des agglomérations est publiée. Elle ouvre la possibilité d’utiliser des outils nouveaux pour le dimensionnement des bassins de retenue ou des modèles, et appuie, dans ses préconisations, le développement des recherches en hydrologie urbaine.

En 1978, Bernard Chocat soutient sa thèse de doctorat (Chocat, 1978) et crée à l'INSA de Lyon une deuxième équipe de recherche française au sein du laboratoire Méthodes. En 1980 est également créé le CERGRENE, sous la double égide de l'ENPC et de l'ENGREF. La recherche universitaire en hydrologie urbaine commence à prendre un peu plus d’ampleur.

Ces recherches universitaires, couplées à la connaissance des résultats obtenus à l'étranger et à des recherches plus finalisées portées par des bureaux d'études (SOGREAH, Sauveterre, Hydratech, ...) permettent le développement d'outils opérationnels et en particulier de logiciels de simulation des écoulements ou de dimensionnement des ouvrages : Caredas, dès 1972 (Sogreah), HYDRA (Hydratech), RERAM, développé au Centre d’études techniques de l’Equipement (CETE) d’Aix-en-Provence, SERAIL et CEDRE (INSA Lyon).

Plusieurs services techniques de l’État (Laboratoire régional - des Ponts et Chaussées - de l’Ouest parisien (LROP) à Trappes, CETE d'Aix en Provence ou de Bordeaux, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), ou dépendant d’autres structures, comme le Centre d'expertise du bâtiment et des travaux publics (CEBTP), commencent également à s'intéresser à la problématique.

Cette effervescence est animée et soutenue financièrement par le STU et sa DEU. En particulier, la mise en réseau de ces divers organismes grâce à de nombreux groupes de travail permet à l'ensemble des acteurs de se rencontrer régulièrement et de partager leurs expériences ou les orientations à préconiser. Cette activité débouche sur l'élaboration et la publication de nombreux guides techniques et documents de référence.

Développement (1982-2000)

La mise en place du JCUSD en 1981 a permis de structurer la discipline au niveau international. Depuis cette date, le JCUSD organise tous les trois ans, une Conférence Internationale en Hydrologie Urbaine (ICUSD) qui perpétue les conférences de Southampton et d’Urbana, considérées comme fondatrices : Göteborg (Suède) en 1984, Lausanne (Suisse) en 1987, Osaka (Japon) en 1990, Niagara Falls (Canada) en 1993, Hanovre (Allemagne) en 1996, Sydney (Australie) en 1999... Il publie tous les ans une lettre de liaison permettant à chacun de connaître les recherches menées ailleurs sur la planète. Enfin il anime différents groupes thématiques, le plus souvent à une échelle continentale, par exemple sur les solides en réseaux d’assainissement ou sur la modélisation. Dans le JCUSD, la présence française reste permanente : Michel Desbordes de 1981-1987 (Vice Président de 1985 à 1987), Jean-Claude Hémain de 1987 à 1993 puis Bernard Chocat de 1993 à 2002 (Président de 1999 à 2002).

En France, en 1982 est également créé une section hydrologie urbaine au sein de la Société Hydrotechnique de France (SHF). Cette section va également jouer un rôle important de dissémination des connaissances en organisant plusieurs conférences aux noms généralement évocateurs ("Orages aux déversoirs", "L'eau sous la ville, la ville sous l'eau, l'eau, la ville et les sous", ...) qui réuniront chaque fois un nombreux public.

La nécessité d’une décentralisation, apparente depuis les années 1970, avec la perspective d’une limitation du rôle de l’État en matière d'assainissement, se concrétise au début des années 1980. Jean Claude Deutsch et l’équipe de la DEU militent pour la création de Groupes d'Action Régionaux (GAR) pour relayer l'action d'animation qu’elle avait entreprise. Finalement, 7 GAR sont créés, qui connaîtront des évolutions diverses. Le GAR de la Région Rhône-Alpes, qui va s’appeler le GRAIE, connaîtra une grande réussite.

En parallèle des recherches sont entreprises au niveau national sous l’impulsion notamment de la Mission de la Recherche Urbaine puis du Plan Urbain, mis en place en 1984, et de son secrétariat permanent. L'objectif est de développer la recherche urbaine, de valoriser et diffuser ses résultats sur les questions prioritaires, de stimuler et faire connaître les expériences innovantes. L'un des six programmes pluriannuels porte sur l’Eau dans la ville. Mené de 1984 à 1989 (Deutsch et al, 1995), il permettra notamment d’aider au démarrage ultérieur du programme de recherches sur le transfert des particules solides en réseaux d’assainissement.

Dans la deuxième moitié des années 1980 l'ASTEE créé également un groupe de travail "Assainissement pluvial" qui va en particulier travailler sous l'animation de P.Valiron et J.P. Tabuchi à la rédaction d'un ouvrage sur la maîtrise de la pollution des rejets urbains de temps de pluie (Valiron et Tabuchi, 1992). La section hydrologie urbaine et ce groupe de travail fusionneront avant la fin de la décennie, constituant ainsi un groupe national équivalent en quelque sorte au JCUSD (la SHF est le correspondant français de l'IAHR et l'ASTEE celui del'IWA).

En 1987 l'association Eurydice 92 est créée et en 1989 paraît le "Memento sur l'évacuation des eaux pluviales urbaines" (Deutsch et al, 1989) qui peut être considéré comme la première production d'Eurydice, tant la composition du groupe de travail est voisine de celle des membres fondateurs de l'association.

Au niveau international, à la fin des années 1990, le JCUSD est désormais bien installé. Il anime de très nombreux groupes de travail sur des thématiques qui ne cesse de se diversifier. En 1996 il publie un numéro spécial de "Journal of Hydraulics Research" (Ellis and Marsalek, 1996) qui fait le point sur l'état des connaissances scientifiques sur le domaine.

En parallèle, en 1997 est publiée l'encyclopédie de l'hydrologie urbaine et de l'assainissement, rédigée par l'association Eurydice (Chocat et al, 1997).

A la fin des années 1990 on peut considérer que l'hydrologie urbaine est devenue une discipline scientifique mature en termes d'organisation et de structuration.

Évolution des thèmes de recherche et des méthodes d'investigation et enjeux actuels

Initié par des questions sanitaires, l'hydrologie urbaine a beaucoup évolué dans ses problématiques au cours des 50 dernières années.

La période hydraulique

A l'origine, l'hydrologie urbaine s'est principalement construite autour de questions liées à la protection des villes contre les inondations. Les premières disciplines mobilisées étaient logiquement l'hydraulique et le génie civil. Au début des années 1960, les données disponibles étaient extrêmement rares. La méconnaissance des pluies critiques pour les systèmes d'assainissement était très grande. par exemple en France on ne disposait que de deux séries de données locales au pas de temps de 6 minutes : celle de Paris-Montsouris (disponibles depuis 1927) et celle de Montpellier Bel Air (disponibles depuis 1920). les jeux de données pluie/débit étaient quasiment absents. La première étape a donc consisté, un peu partout dans le monde, à mettre en place des bassins versants expérimentaux destinés à construire de tels jeux de données. Concernant la débitmétrie, Les moyens de mesure étaient rustiques, difficiles à mettre en place et coûteux : essentiellement des débitmètres "bulle à bulle" couplant un seuil calibré et une mesure de hauteur d'eau. La pluie pour sa part était essentiellement mesurée par des pluviographes à augets qui produisaient des courbes papier qu'il fallait dépouiller à la main. Ces outils ont cependant permis de mieux comprendre les spécificités hydrologiques des bassins versants urbains et de construire des modèles opérationnels efficaces, comme par exemple le modèle du réservoir linéaire.

Très vite, il est apparu qu'une meilleure connaissance des phénomènes pluvieux à de petites échelles de temps et d'espace était indispensable. Dans les années 1970, de nombreuses collectivités (en France, par exemple Bordeaux, Lyon, Nancy, La Seine St Denis, ...) ont mis en place des réseaux dits denses de pluviomètres enregistreurs en bénéficiant des innovations associées à l'enregistrement des données sur des supports magnétiques. Des météorologues ont commencé à s'intéresser au domaine et la mesure de la pluie par des radars météorologiques a fait son apparition.

En parallèle, deux nouveaux thèmes sont apparus : la question de la qualité des eaux de temps de pluie et celle des techniques alternatives aux réseaux.

La période environnementale

La question de l'impact des rejets de temps de pluie sur la qualité des milieux récepteurs est apparue aux États-Unis dès le début de la structuration scientifique du domaine. Dans une certaine mesure, c'est même cette question qui a permis les premiers échanges internationaux. En France, elle a été abordée un peu plus tardivement mais de façon efficace par la mise en place d'une campagne nationale de caractérisation de la pollution des rejets urbains de temps de pluie sur quatre bassins versants expérimentaux. Cette campagne a été pilotée par le STU, puis soutenue par le Plan Urbain dans le cadre de son programme de recherches sur l’Eau et la Ville. De nouvelles disciplines, et en particulier la chimie sont convoquées à la table de l'hydrologie urbaine. Il est intéressant de noter que la taille des bassins versants étudiés est de l'ordre de plusieurs dizaine d'hectares. On s'intéresse encore à ce qui se passe au bout du tuyau.

Associée à la question de la pollution rejetée, apparaît celle de leur impact sur les milieux récepteurs et sur la façon de l'évaluer. Cette fois ce sont les biologistes et les écologistes qu'il faut mobiliser.

En parallèle à la connaissance des phénomènes, on s'intéresse également aux moyens d'améliorer le fonctionnement des systèmes d'assainissement. Deux voies principales sont explorées : celle des techniques alternatives, en particulier des bassins de retenue (toujours envisagés "au bout du tuyau") et celle de la gestion en temps réel qui, en France, est particulièrement étudiée en Seine St Denis.

Dans tous ces domaines, les expérimentations se multiplient, en France et dans le monde, et les moyens d'investigations s'affinent. Par exemple, pour évaluer la pollution rejetée par temps de pluie, on essaie de comprendre l'ensemble des processus qui se produisent à la surface et dans le réseau, par temps de pluie, mais également par temps sec. En 1996, par exemple, le JCUSD décide de changer de nom et d'abandonner le S de Storm. Il apparaît en effet clairement que ce n'est pas uniquement les périodes de pluie intense qui concernent l'hydrologie urbaine, mais que celle-ci doit s'intéresser à toutes les conditions climatiques possibles ainsi qu'à leur succession. Dans le même temps commence à apparaître l'idée que l'infiltration des eaux pluviales, solution utilisée pendant des siècles mais suspectée pendant la période hygiéniste de contaminer les nappes, est peut-être à réinventer.

Pour ces différentes recherches, on a besoin de spécialistes en sédimentologie, en transport solide et en mécanique des sols... L'hydrologie urbaine devient de plus en plus pluridisciplinaire mais reste encore largement confinée aux sciences "dures".

la période des aménités

Petit à petit cependant, ce qu'illustrent bien les actes des conférences Novatech (voir : https://www.novatech.graie.org/n_actes.php), le paradigme porté par les scientifiques change. L'objectif n'est plus d'utiliser "au mieux" un système collectif d'assainissement mais au contraire de gérer les eaux pluviales sans tuyau. Le vocabulaire lui même évolue, que ce soit en anglais ou en français. On ne parle plus de "techniques alternatives" ou de "Best Management Practices", mais de "gestion intégrée des eaux pluviales", "d'infrastructures vertes", de "solutions à la source", de "Sustainable Urban drainage Systems (SUDS)", de "Low Impact Drainage Systems (LIDS)" voir de "sponge cities". La question principale sur le plan scientifique consiste à évaluer les bénéfices environnementaux, écologiques, sociaux ou économiques des solutions proposées. Pour ceci l'hydrologie urbaine mobilise des paysagistes, des écologues, mais aussi des sociologues et des économistes ; les sciences humaines y prennent de plus en plus d'importance.

Bien sur les questions précédentes demeurent car il faut également gérer les réseaux existants, mais les approches se font de plus en plus spécialisées : on utilise des modèles hydrauliques sophistiqués à trois dimensions pour comprendre le fonctionnement des déversoirs d'orage ou la dynamique des solides en réseau, on développe des instrumentations pointues pour mesurer des polluants de plus en plus nombreux et dangereux à des concentrations très faibles (pesticides, résidus de médicaments), on met en œuvre des outils mathématiques ou statistiques pour intégrer les incertitudes, etc..

Ces évolutions bénéficient d'une amélioration notable des dispositifs métrologiques que ce soit au niveau des capteurs (radars météorologiques, pluviomètres à pesée, sondes à ultrasons, spectromètres, ...) au niveau du stockage numérique des données (stockage en temps réel sur des sites déportés, contrôle et validation semi-automatique) et surtout de la pérennité des dispositifs. Ce sont en effet des observatoires permanents qui sont aujourd'hui à la disposition des chercheurs (En France : OPUR à Paris, OTHU à Lyon, ONEVU à Nantes).

Curieusement les questions associées à la santé publique reviennent également sur le devant de la scène : risques associés aux micropolluants, émergence de nouveaux pathogènes en lien avec la modification des pratiques, mais aussi possibilités offertes par une gestion intelligente des eaux pluviales pour lutter contre les ilots de chaleur urbains et les crises caniculaires.

L'hydrologie urbaine scientifique est aujourd'hui devenue une discipline à part entière, totalement pluridisciplinaire et qui traite d'une très grande variété de sujets, bien au delà de la vision hydraulique qui a présidé à sa création 50 ans plus tôt.

Les enjeux actuels et futurs de l'hydrologie urbaine

Depuis son origine l'hydrologie urbaine, comme toutes les autres disciplines de recherche finalisées, a défini ses enjeux principaux à partir des questions que lui posait la société. Il est donc logique de relier directement les enjeux scientifiques aux enjeux sociétaux.

On peut pour ceci s'appuyer sur le rapport du CGEDD (2017a et 2017b) qui propose des pistes très intéressantes et concrètes.

• prise en compte de questions nouvelles ou devenues plus aigües découlant de la mise en évidence :
• de nouvelles formes de pollution de l’eau ;
• de risques d’inondation par ruissellement urbain redevenant plus sensibles du fait, à la fois, d'une augmentation possible de l'aléa (potentiellement associé au changement climatique) d'une augmentation de la vulnérabilité des territoires et d'une demande accrue de sécurité ;
• de la fragilisation progressive des milieux aquatiques récepteurs des rejets urbains du fait des changements climatiques ou d’autres pressions associée à la nécessité de reconquérir leur qualité ;
• du potentiel de ressources que constituent les eaux pluviales et les cours d’eau ou plans d’eau pour mieux-vivre en ville, ou, après recyclage, les produits retirés dans les processus liés à l’assainissement.

• de l’analyse des limites actuelles et des potentiels de déblocage :

• difficultés de financement, voire régression du consentement à payer, faute, notamment, de clarté dans la mesure du service rendu ;
• divers freins, et ouvertures sur les plans institutionnels et réglementaires ;

• Nécessité d’organiser une implication plus forte des élus et techniciens des collectivités, des administrations et établissements publics, mais aussi des citoyens, des consommateurs d’eau, des associations de protection de la nature, et d’autres parties prenantes.

Ces enjeux sociétaux demandent d'approfondir les connaissances dans les disciplines déjà mobilisées, mais également d'en mobiliser de nouvelles en particulier dans les sciences politiques, économiques, sanitaires ou juridiques.

Une difficulté importante consistera à éviter l'éclatement de ces différents champs disciplinaires et l'enjeu principal des années à venir sera probablement de trouver le moyen de structurer les connaissances pour produire un corpus scientifique commun et une synthèse utilisable par les acteurs opérationnels.

Bibliographie

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• ASCE (1979) : International Symposium on urban hydrology ; Washington june 1979 ; Technical Memorandum n° 38 ; ASCE New York ; 140 p.
• CGEDD (2017a) : Gestion des eaux pluviales Dix ans pour relever le défi, Tome 1 : Synthèse du diagnostic et propositions, Rapport n° 010159-01 établi par Yvan AUJOLLET, Jean-Louis HELARY, Pierre-Alain ROCHE (coordonnateur) et Rémi VELLUET (CGEDD), avec la collaboration de Nathalie LENOUVEAU (CEREMA), 94 p. Disponible sur : https://www.vie-publique.fr/rapport/37308-gestion-des-eaux-pluviales-dix-ans-pour-relever-le-defi-tome-1-syn
• CGEDD (2017b) : Gestion des eaux pluviales Dix ans pour relever le défi, Tome 2 : Diagnostic détaillé, Rapport n° 010159-01 établi par Yvan AUJOLLET, Jean-Louis HELARY, Pierre-Alain ROCHE (coordonnateur) et Rémi VELLUET (CGEDD), avec la collaboration de Nathalie LENOUVEAU (CEREMA), 74 p. + 263 p. d’Annexes. Disponible sur : https://www.vie-publique.fr/rapport/37308-gestion-des-eaux-pluviales-dix-ans-pour-relever-le-defi-tome-1-syn
• Chocat, B. (1978) : Un modèle de simulation des écoulements dans les réseaux d'assainissement pluvial ; thèse Docteur ingénieur ; INSA Lyon ; 304p.
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• Deutsch, J.C. (coord.) et Groupe de Travail du STU (1989) : Mémento sur l'évacuation des eaux pluviales ; La documentation française ; Paris ; 349 p.
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• Helliwel, P. R. (1978) : Urban Storm Drainage ; Pentech Press ; London (GB) ; 728 p.
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• Valiron, F., Tabuchi, J.-P. (1992) : Maîtrise de la pollution urbaine par temps de pluie ; ed. Tec et Doc ; Lavoisier ; Paris (épuisé).

Pour en savoir plus

• site du GRAIE
• site d'ARCEAU
• site du JCUD
• Site des Groupes de travail SHF "Hydrologie urbaine" et ASTEE "Pluvial"