Diagnostic de l'aptitude des sites à l'assainissement autonome

Précisons d’abord que ce type d’assainissement ne concerne au principal que les eaux usées domestiques issues de résidences familiales plus ou moins importantes, ensuite qu'il se distingue fondamentalement de l’assainissement collectif en ce que les eaux sont épurées et restituées au milieu naturel sur les lieux mêmes de leur pollution, par un système autonome strictement indépendant des autres sources de pollution. La définition qualitative et quantitative des eaux usées puis épurées est donc statistiquement simple.

Les deux composantes du système d’assainissement sont, dans l'ordre logique : l'épuration proprement dite, suivie de la dispersion-restitution au milieu naturel. Ces composantes se trouvent réunies sur un même site bien délimité, et par conséquent bien défini.

Notons en outre qu’il est généralement demandé au dispositif de dispersion d’assurer une fonction épuratrice complémentaire de façon à atteindre un niveau de qualité très élevé.

LIMITES À LA DISPERSION-RESTITUTION

A priori l’épuration et la dispersion-restitution peuvent paraître théoriquement indépendantes, mais pratiquement il n’en est rien : en effet il a été démontré que la bonne tenue d’un dispositif de dispersion-restitution dépend en grande partie du résultat de la phase d’épuration initiale.

Remarquons encore que l’étape d’épuration ne relève que de l'ingéniosité humaine, elle ne constitue donc pas un facteur technique limitant et, « sous réserve d’y mettre le prix », il est toujours possible d’obtenir, en l’état actuel de nos connaissances, un niveau d’épuration des plus convenables. Dans cette idée on peut soutenir le paradoxe qu’aujourd’hui il est possible d’assainir selon le mode individuel « sur une plaque de verre ».

Par contre la phase finale de dispersion-restitution, surtout lorsqu’il lui est demandé d’assurer une épuration complémentaire, présente des possibilités pratiques strictement limitées.

Ces limites sont étroitement liées aux caractéristiques naturelles du site et aux conditions spécifiques d’implantation du dispositif de dispersion-restitution lui-même : il a été démontré qu’un sol donné aura un pouvoir épurateur d’autant plus important que sa capacité d’infiltration sera médiocre (cas des montmorillonites par exemple). L’une des limites sera donc le cas de sites « trop » favorables, très perméables et présentant de ce fait un pouvoir épurateur quasi nul, et à l’autre extrémité celui de sites très défavorables parce que trop imperméables.

On remarquera que fondamentalement ces deux extrêmes se rejoignent et l’on peut affirmer en stricts termes d’assainissement qu’un site trop favorable sera tout aussi inapte à la dispersion-restitution qu’un site défavorable ; de la même façon ces deux types de site nécessiteront une phase primaire d’épuration très poussée.

Ceci posé, on sait maintenant qu'il sera toujours possible de définir, tout au moins en théorie, un système : épuration + dispersion-restitution, tel que les impératifs d’assainissement des rejets domestiques soient satisfaits tous ensemble.

C'est bien entendu la « modulation » des moyens mis en œuvre pour l’accomplissement de la phase d’épuration proprement dite qui permettra d’obtenir ce résultat.

DÉFINITION DU SITE

Cependant et en définitive le site, sur lequel rappelons-le l’action technique de l'homme ne peut être que limitée, commande seul tout le système. Sa disposition étant presque gratuite, l’économie de l’ensemble sera d’autant meilleure que les caractéristiques de dispersion-restitution seront bonnes.

Il apparaît donc que la définition la plus précise des sites est d'une importance fondamentale pour le bon choix des dispositifs d’épuration.

Il est certain que cette définition doit s'exprimer sous des formes différentes, de plus en plus complexes selon la hiérarchie inverse des niveaux de décision auxquels elle s‘adresse (nous le démontrerons plus loin). Cependant les caractéristiques naturelles d'un ensemble de sites ou d’un site bien défini restent déterminantes, et c’est pourquoi nous avons imaginé, pour le compte de l’Agence Financière de Bassin Seine-Normandie, l’indice s.e.r.p. Cet indice exprime d’une manière synthétique simple et précise l’aptitude globale à la dispersion-restitution d’un site donné.

Rappelons d’abord que pour une première approche du choix d’un site une connaissance folklorique est bien souvent utile, en effet elle permet d’estimer rapidement et à peu de frais la « faisabilité » d'un système d’assainissement individuel. Il n'en est plus de même lorsque l’on veut sélectionner précisément les sols aptes à la disper-

sion, en vue de l’établissement d’un projet de réalisation, alors une mesure pondérale de chacun des critères influents devient indispensable. Ces critères peuvent être distingués en quatre grandes catégories indépendantes :

• — SOL (s) : texture, structure, gonflement, vitesse de percolation, conductivité hydraulique,
• — EAU (e) : profondeur d’une nappe pérenne, présence d’une nappe perchée temporaire, possibilités d’inondation,
• — ROCHE (r) : profondeur de la roche altérée ou non (horizon C ou R),
• — PENTE (p) : ratio de pente en surface du sol naturel.

La mesure de ces deux dernières caractéristiques est quasi évidente ; par contre, il nous semble utile de fournir ici quelques explications sur les moyens d’apprécier objectivement les deux premières.

• Estimation de la perméabilité des sols – mesure de la vitesse de percolation.

La perméabilité d’un sol est fonction de sa conductivité hydraulique. C’est donc la valeur de ce paramètre qui devrait être mesurée pour déterminer le plus exactement possible les dimensions d’un système de dispersion.

La méthode proposée par l’Américain BOUMA permet d’effectuer cette mesure. Elle présente l’avantage de tenir compte de l’état de saturation du sol et fournit une mesure directe de la conductivité hydraulique pour un sol donné dans un état de saturation connu. Malheureusement, la pratique de cette méthode est longue et délicate ; elle nécessite des opérateurs habiles et très expérimentés. Elle ne peut être exécutée économiquement sur chaque site.

Cependant, à défaut de pouvoir mesurer pratiquement et économiquement dans chaque cas la conductivité hydraulique, il est indispensable de pouvoir apprécier les possibilités d’infiltration de l’eau dans le sol à l’aide d’une méthode simple et peu coûteuse. Nous connaissons deux de ces méthodes pour la mesure de la vitesse de percolation, d’une façon courante sur le terrain :

• — le « Percolation Test » du Robert TAFT SANITARY ENGINEERING CENTER, que nous avons adopté et légèrement modifié pour effectuer une partie de nos études,
• — la méthode de M. VIGUIÉ, ingénieur sanitaire à la D.D.A.S.S. de Tours.

Cette dernière technique paraît pratique et fiable et nous l’avons adoptée pour la suite de nos travaux.

Il faut bien noter ici que la mesure de la vitesse de percolation ne peut et ne doit constituer qu’une indication pour orienter le choix d’un sol et permettre de calculer les dimensions d’une aire de dispersion.

Cependant, malgré son caractère indicatif, cette mesure demeure indispensable pour estimer dans des conditions économiques acceptables l’aptitude d’un sol à la dispersion-restitution.

• Estimation de la profondeur de la nappe – présence de nappes perchées.

L’eau dispersée dans le sol doit être convenablement épurée avant d’atteindre la nappe sous-jacente. On admet que cette épuration est accomplie après environ deux mètres de circulation dans un sol de perméabilité modérée. Si cette condition impérative n’était pas satisfaite, il y aurait risque de transmission de pollution à la nappe.

La détermination de la profondeur de la nappe est toujours très difficile, car cette profondeur varie elle-même saisonnièrement et selon les conditions climatiques. En principe, la hauteur maximale de la nappe devrait être mesurée lorsqu’elle se manifeste — ce qui est pratiquement impossible.

Quand il le faut, à défaut de mesure directe, on apprécie la profondeur de la nappe en utilisant le sol comme « indicateur coloré ». En effet, on observe des différences de coloration dans les sols où apparaissent des nappes. Alors que les sols bien drainés sont normalement uniformément brunâtres, on peut observer dans les sols sujets à des périodes prolongées de saturation des taches et des marbrures de couleurs vives rouges, oranges ou jaunes. De telles colorations sont dues à des oxydes métalliques concentrés localement par l’alternance d’humidité et de sécheresse du sol. Lorsque la présence de l’eau est permanente, les oxydes métalliques sont réduits à la valence inférieure ; ils présentent alors une teinte gris verdâtre caractéristique. La présence d’un horizon tacheté ou marbré de couleurs vives est donc souvent une bonne estimation du niveau supérieur de la nappe.

Ledit aspect peut d’ailleurs être également dû à une nappe perchée temporaire, dont la présence périodique est confirmée par l’absence de marques sur les horizons inférieurs. Il est possible d’admettre pour une nappe perchée temporaire une profondeur moindre que pour une nappe pérenne.

L’INDICE s.e.r.p.

Suivant les valeurs mesurées des quatre critères de choix cités plus haut, il est possible de leur attribuer une notation selon le tableau arbitrairement codé qui va suivre.

Ces codes permettent de noter les sites selon l’indice s.e.r.p.

Un site naturel donné sera donc défini quant à son aptitude à la dispersion-restitution par un indice en quatre chiffres, et l’on détermine de cette façon 27 indices (de 1.1.1.1, très favorable, jusqu’à 3.3.3.3, le plus défavorable).

Nous recherchons actuellement une correspondance logique entre chacun de ces indices et les moyens d’épuration à mettre en œuvre compte tenu de la taille de l’habitation et de l’aire de terrain disponible pour assurer la dispersion-restitution.

Nous avons également distingué quatre grandes classes d’indices s.e.r.p., qui peuvent être représentées par une couleur conventionnelle. Il devient alors possible de traduire cartographiquement d’une manière simple, explicite et précise, l’aptitude d’un site à l’assainissement autonome. Cette représentation est en pratique beaucoup plus intéressante à exploiter qu’une banale carte d’aptitude des sols puisqu’elle fait intervenir objectivement, en les combinant, les quatre éléments décisifs à l’appréciation d’un site donné.

Chacune des colorations conventionnelles correspond à une vue synthétique du site et à ses implications technique et économique sur le niveau d’épuration nécessaire et le mode de dispersion-restitution à mettre en œuvre :

— vert : site convenable — pas de problèmes majeurs — aucune difficulté de dispersion — un système classique d’épuration-dispersion peut être adopté sans risque — une vérification très simple du site reste cependant nécessaire par principe,

— jaune : site convenable dans son ensemble, mais quelques difficultés de dispersion. Un dispositif classique de dispersion-restitution peut cependant être mis en œuvre après quelques aménagements mineurs — pour les déterminer l’examen détaillé du site est nécessaire,

— orange : site présentant au moins un critère défavorable. Les difficultés de dispersion sont réelles. Cependant un dispositif classique peut encore être mis en œuvre au prix d’aménagements spéciaux. L’examen détaillé du site est indispensable,

— rouge : site ne convenant pas. La dispersion dans le sol n’est plus possible, il faut améliorer le traitement d’épuration pour pouvoir restituer l’effluent au milieu naturel superficiel, et la vérification des possibilités de restitution est impérative.

À titre d’exemple voici trois cas d’interprétation d’indice :

1° cas : s.e.r.p. 1.2.1.2, représenté cartographiquement par la couleur jaune, peut signifier :

— vitesse de percolation > 0,6 mm/mn,

— peu humide, profondeur de la nappe > 1,80 m — nappe perchée temporaire entre 1,20 et 1,80 m,

— profondeur de la roche > 1,50 m,

— pente du sol entre 5 et 10 %.

2° cas : s.e.r.p. 2.1.1.3, représenté cartographiquement par la couleur orange, signifie :

— vitesse de percolation entre 0,6 et 0,4 mm/mn,

— peu humide : profondeur de la nappe > 1,80 m — pas de nappe perchée, pas de risque d’inondation,

— profondeur de la roche > 1,50 m,

— pente > 10 %.

3° cas : s.e.r.p. 2.3.1.1, représenté cartographiquement par la couleur rouge, signifie :

— vitesse de percolation entre 0,6 et 0,4 mm/mn,

— humide, profondeur de la nappe < 1,00 m ou nappe perchée, ou point bas (inondation),

— profondeur de la roche > 1,50 m,

— pente du sol < 5 %.

Plus généralement, signalons que :

— les indices contenant au moins un code 3 sont classés dans la couleur orange ;

— les deux premiers chiffres de l’indice sont relatifs à des critères présentant généralement pour le choix une plus grande importance que les deux autres :

Il convient de noter que certains indices théoriques n’ont pas de signification pratique car ils ne correspondent pas à une situation réelle possible. Remarquons également que pour une meilleure appréciation des sites « difficiles », l’échelle de codification a été choisie de façon à « dilater » les classes d’indices les plus défavorables.

L’indice s.e.r.p., par les renseignements précis qu’il contient, constitue un outil de travail indispensable dans les processus permettant de décider de l’opportunité de l’assainissement autonome et de sa réalisation.

APPLICATION AU PROCESSUS DÉCISIONNEL

Nos récents travaux ont démontré que l’on pouvait concevoir trois niveaux de décision en matière d’assainissement autonome — chacun d’eux nécessitant des données de définition successives qui se complètent à mesure de la progression vers la décision finale de réalisation de chaque dispositif.

1er niveau = départemental, cantonal :

— décision à prendre : faire (ou non) étudier un avant-projet d’assainissement autonome,

— données nécessaires : vue générale synthétique permettant d’apprécier la « faisabilité » par grandes masses ; ne sont prises en compte à ce niveau que les caractéristiques naturelles des sites incluses dans l’indice s.e.r.p. Celles-ci peuvent être avantageusement représentées cartographiquement selon les colorations conventionnelles proposées. À ce sujet, nous voudrions dire que, si ces cartes doivent être suffisamment précises pour permettre de porter une appréciation générale à l’échelle d’un territoire communal, il faut cependant bien se garder de leur demander une trop grande précision qui ne serait qu’un dangereux leurre. Nous avons étudié comparativement, à titre de prototypes, quatre échelles de représentation cartographique à partir des fonds topographiques I.G.N. au 1/10 000, 1/25 000, 1/50 000 et 1/100 000 et avons constaté qu’en matière d’appréciation de l’aptitude des sites à l’assainissement autonome, la représentation au 1/10 000 n’était guère plus précise et en tout cas moins fiable que celle au 1/100 000. En effet, à mesure que l’on désire augmenter la précision de la représentation, il apparaît de plus en plus de facteurs impondérables, d’ordre subjectif, impossibles à représenter et même tout simplement à prendre en compte. Nous avons en outre vérifié qu’en zone rurale habitée les variations des sols par suite de remaniements parfois anciens sont nombreuses, fréquentes, imprévisibles et brutales ; aucune représentation sauf à l’échelle 1/1 ne peut prétendre être assez précise pour rendre compte de ces accidents.

Une carte des sites, à échelle suffisamment grande, est certainement indispensable pour apprécier globalement leur aptitude naturelle à l’assainissement autonome sur des étendues de plusieurs kilomètres carrés, mais elle ne peut en aucun cas être suffisamment détaillée pour permettre la décision du choix d’un dispositif de dispersion-restitution et a fortiori de l’importance à donner à un épandage souterrain d’une surface de quelques dizaines de mètres carrés.

Le fragment de carte du canton d’Amfreville-la-Campagne (27 Eure) reproduit en première page de couverture de la présente revue est extrait de notre prototype au 1/25 000. On y remarque des nombres cerclés ; ces indications sont des renvois à une indispensable notice explicative, notice rédigée dans l’optique de servir de guide aux niveaux de décision qui suivent. Précisons que cette échelle de représentation a été choisie ici pour des motifs strictement esthétiques ; nous pensons en effet qu’elle est trop grande pour être économiquement utilisable en pratique.

2ᵉ niveau = cantonal, communal :

— décision à prendre : choix (ou non) de l’assainissement selon le mode autonome,

— données nécessaires : guidé par le document cartographique et sa notice explicative, il sera possible au responsable de choisir une population pour étudier statistiquement un inventaire de valeur des moyens d’assainissement déjà en place ; à ce niveau on prendra en compte in situ non seulement les caractéristiques naturelles des sites à l’échelle 1/1 mais encore on constatera le mode et le niveau de vie des habitants, le type d’habitation caractérisé par la taille des maisons et l’aire des parcelles bâties. Remarquons qu’à partir de ce stade de décision la carte d’aptitude n’a plus qu’un rôle subsidiaire de guide. Nous allons vérifier qu’elle devient parfaitement inutile au niveau suivant.

3ᵉ niveau = communal, particulier :

— décision : l’assainissement selon le mode autonome ayant été choisi, comment réaliser chaque dispositif en fonction de chaque site ?

— données nécessaires : tous les sites doivent donc être examinés en détail selon leurs caractéristiques naturelles, le matériel d’assainissement déjà en place, la spécificité de chaque habitation, les particularités humaines et familiales, la proximité de puits.

Cette prise en compte doit conduire à un diagnostic précis impliquant une ou plusieurs prescriptions des moyens à mettre en œuvre pour réaliser convenablement toutes les installations d’assainissement autonome.

CONCLUSIONS - ETUDES EN COURS

Le diagnostic fait intervenir des données aussi diverses que leurs caractéristiques naturelles strictes, le mode et le niveau de vie de la population concernée, l’importance des habitations et des surfaces parcellaires bâties, la distance entre les dispositifs de restitution et les puits, sans oublier les spécificités humaines vitales propres à chaque famille. La décision finale de réalisation doit donc être prise à l’échelle 1/1. À ce titre, un projet d’exécution d’ensemble est inconcevable.

Dans le cadre des études effectuées pour l’Agence Financière de Bassin Seine-Normandie, nous avons été amenés à imaginer un indice s.e.r.p., représentation globale et cependant précise des caractéristiques naturelles d’un site. On peut faire correspondre à quatre classes d’indices quatre couleurs conventionnelles permettant une représentation cartographique. Celle-ci prend tout son intérêt pratique lorsqu’il s’agit d’organiser un programme d’ensemble à l’échelle d’un département ou d’un canton — faut-il encore que l’échelle de représentation soit judicieusement choisie. D’après nos propres travaux, le 1/100 000 sur fond topographique I.G.N. convient parfaitement à la réalisation pratique de ces cartes, car il est à la fois suffisamment précis et surtout très économique ; en effet il existe à cette échelle de très nombreux documents qui peuvent être immédiatement exploités sous bénéfice de vérifications sur le terrain (notamment pour servir à l’établissement des notices explicatives).

Mais l’indice s.e.r.p., s’il permet seul de pouvoir décider de la mise en œuvre de l’assainissement autonome, ne suffit plus lorsqu’il faut passer à la réalisation matérielle « sur le tas ». En effet, nous l’avons constaté, à ce stade il faut prendre en compte les caractéristiques propres à l’habitat, à l’habitation, aux habitants.

C’est pourquoi nous avons entrepris l’étude d’une méthode permettant de faire correspondre à un premier ensemble donné :

• — caractéristiques naturelles (indice s.e.r.p.) ;
• — nombre de chambres dans l’habitation ;
• — aire du terrain disponible ;
• — proximité de puits.

Un second ensemble de dispositifs :

• — épuration ;
• — dispersion-restitution.

C’est dans ce dernier qu’il sera possible de choisir, selon le particularisme de chaque famille, le système approprié capable de réaliser l’assainissement autonome en satisfaisant tout à la fois aux conditions économiques, techniques, hygiéniques, sociales et humaines.

L.-P. Mazoit – C. Valin.