Gestion des eaux pluviales : les techniques alternatives gagnent du terrain

Bonaventure Djamié et Marie-Odile Mizière

Technoscope

Pour gérer ses pluviales, Bordeaux continue de construire des bassins de rétention. Le dernier en date se situe dans le quartier de Carreire à l'est de la ville. D’une capacité de 30 000 m³, l’ouvrage a été mis en service début 2007. Il porte à environ 2,3 millions de m³ la quantité d'eau stockée sur toute la métropole bordelaise. Parmi les dizaines de techniques alternatives de gestion des eaux pluviales, celle des bassins est l'une des plus prisées par la communauté urbaine de Bordeaux (CUB). Une quinzaine de projets du même type sont prévus pour les années à venir.

Le passage au stockage et à l’infiltration dans la politique de maîtrise des eaux pluviales à Bordeaux est intervenu il y a seulement quelques années. « Pendant très longtemps on privilégiait le rejet des eaux vers un ruisseau ou vers un collecteur, explique Pierre Bourgogne, responsable de l'eau et de l'assainissement à la CUB. Sachant que les eaux pluviales recèlent une certaine pollution, nous étions contre le principe de l'infiltration. En infiltrant ces nappes nous pensions que cette pollution se retrouverait un jour ou l'autre dans les nappes. Aujourd’hui nous avons changé notre fusil d’épaule : les nappes devant être réalimentées, il est quand même dommage d’envoyer les eaux directement dans les rivières. Quand on sait le traitement que subit l'eau en s’infiltrant, cela conforte notre changement d'approche. »

La grande diversification des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales est intervenue au début des années 80.

Se rapprocher du cycle naturel de l'eau

Le principe des techniques alternatives consiste à construire des systèmes se rapprochant du cycle naturel de l'eau. Tous ces systèmes convergent soit vers la limitation de l’imperméabilisation, soit vers l'infiltration, soit vers l’organisation de la rétention à débit limité. Dans de nombreuses collectivités, la mise en œuvre des techniques alternatives s'est vite imposée comme une nécessité. « Le problème des pluviales s'est posé il y a vingt-cinq ans à la suite des très grosses inondations de 1982, se souvient Pierre Bourgogne. À partir de là, on s'est aperçu du retard qu’il y avait en matière d’équipement. La CUB a donc engagé de gros investissements à la fois pour mettre en place un réseau structurant efficace et, en parallèle, pour trouver des solutions afin de poursuivre l'urbanisation sans augmenter le risque d'inondation. C'est de là que sont venues les techniques alternatives. » Ces techniques ont remodelé la conception des ouvrages en milieux urbains. « Elles ont introduit un changement de démarche chez les ingénieurs et les techniciens, indique Élisabeth Sibeud, responsable du service étude à la direction de l'eau du Grand Lyon. Ils ne viennent plus avec des solutions toutes faites mais privilégient des aménagements en fonction du contexte urbain. » En effet, la simple gestion des eaux pluviales n’est plus l'unique facteur qui détermine le choix d'une technique ou d'une autre. Les collectivités se préoccupent de plus en plus de l'adaptation des systèmes à l’aménagement urbain. « Gérer les eaux c'est bien. Mais si l’ouvrage construit à cette fin permet aussi de mettre en valeur l’aménagement d’un quartier, c'est encore mieux », fait remarquer Jean-Pierre Broncard, chef des infrastructures à la communauté d’agglomération du Pays de Montbéliard.

Le bassin, un « ouvrage multifonction »

Pour concilier aménagement urbain et gestion des eaux pluviales, les techniques privilégiées peuvent différer d'une collectivité à l'autre. Mais parmi celles généralement évoquées, certaines reviennent invariablement. À la CUB, les systèmes les plus souvent suggérés aux opérateurs sont les noues. « La noue contient le plus grand volume de stockage, indique Pierre Bourgogne. C’est la noue qui se présente sous le plus bel aspect grâce à la pelouse. Elle s'entretient plus facilement. » La noue figure aussi parmi les techniques plébiscitées au Pays de Montbéliard. Mais de plus en plus, les bassins en eau ou à sec disputent la vedette aux noues pour la fonction de valorisation du paysage urbain. « Dans ce cas, il faut que la problématique soit prise en compte dès le départ. L'architecte qui conçoit le quartier doit concevoir aussi le bassin, explique Jean-Pierre Broncard. Le bassin qui va être créé et qui servira de temps en temps à infiltrer les eaux pluviales pourra servir également d’espace vert pour le quartier ou d’aire de jeu tous les jours. » Dans ce dernier cas, le bassin est « très peu profond, de l'ordre de 20 à 30 centimètres, pas plus ». Le bassin devient ainsi « un ouvrage multifonction ». La zone d'aménagement concerté (ZAC) des Hauts-de-Bavans, située à l’ouest du Pays de Montbéliard et comprenant quelque 300 logements, est un exemple type d’espace où cette nouvelle approche a été adoptée. « Avant d’aménager quoi que ce soit, nous avons identifié le cheminement naturel de l'eau. Les espaces verts de la zone ont été justement prévus à l'emplacement de ces cheminements naturels de l'eau. Au lieu de la contrarier, nous nous servons de la nature pour valoriser les ouvrages qui »

vont être réalisés. C’est une multitude de petits bassins dispersés dans ces espaces qui peuvent aisément se confondre avec des espaces verts ».

Intégration et meilleure gestion

Outre harmonisation avec l’espace urbain, les bassins et les noues présentent d’autres avantages. « Avec un bassin à ciel ouvert, on voit ce qui se passe, explique Elisabeth Sibeud. Les risques résident dans les mauvais branchements par rapport au réseau séparatif. Certaines personnes vont brancher leurs machines à laver, par exemple, sur le réseau d’eaux pluviales. Des eaux qui ne sont pas propres vont se verser dans le milieu naturel. Avec des ouvrages à ciel ouvert, on le voit très vite. Et comme nos bassins sont ouverts au public et qu’ils font partie du paysage et des loisirs, les personnes qui aiment ces endroits nous signalent tout de suite tout ce qui est suspect. » C’est ainsi que les eaux usées domestiques ou industrielles sont épargnées aux nappes.

Sous cet aspect de la « transparence », les systèmes à ciel ouvert sont aux antipodes des structures sous voirie, telles les chaussées drainantes, les structures réservoirs etc. Ces dernières, sans être inefficaces, perdent de leur cote auprès des décideurs qui disposent d’un important foncier. « Avec ces systèmes on ne voit rien. On découvre les anomalies seulement six mois ou un an après l’arrivée des dysfonctionnements. »

Mais le principal argument invoqué contre les systèmes enterrés se situe dans leur coût d’entretien élevé. Les structures réservoirs, les puits d’infiltration sous chaussée et autres nécessitent un décolmatage régulier. De plus, ce type de systèmes interfère avec d’autres aménagements urbains. « Certains concessionnaires, ceux qui gèrent la distribution de gaz par exemple, viennent par la suite modifier ces ouvrages », indique Elisabeth Sibeud. La métropole lyonnaise ne possède pas plus de trois structures réservoirs alors que les bassins s’y comptent par dizaines. Autre avantage du bassin : la grande capacité traitement. « Un bassin peut assainir jusqu’à deux cents hectares alors qu’un puits d’infiltration sous chaussée n’assainit que 400 m². » En moyenne, le Grand Lyon construit deux bassins par an. Cette année, deux nouveaux ouvrages sont en construction à Vénissieux et à Saint-Germain-au-Mont-d’Or pour un coût total d’environ 1,9 million d’euros.

La mise en œuvre d’ouvrages enterrés conserve toutefois son intérêt dans les zones fortement urbanisées, là où les terrains disponibles sont rares et coûteux. Le réaménagement urbain nécessaire à la création d’ouvrage de surface est alors très difficile voire impossible et seul le sous-sol met à disposition l’espace nécessaire à la construction d’ouvrages de rétention et de restitution de l’eau.

La rétention souterraine pour les cœurs de ville

Réservoirs souterrains de rétention, tranchées, chaussées réservoirs, puits d’infiltration, SAUL (structures alvéolaires ultra-légères) présentent de grands intérêts dans les zones fortement urbanisées. Elles assurent la collecte des pluviales et le stockage de l’eau en attendant leur restitution soit par infiltration, soit en régulant leur évacuation vers un exutoire.

Premier maillon de la collecte, les SAUL permettent une répartition des points de collecte et de stockage. Elles constituent ainsi une solution alternative au stockage de l’eau tout en offrant une solution de régulation intéressante. En France, ce marché est en plein développement sans toutefois atteindre le degré de maturité qui est le

bien dans certains pays comme la Grande-Bretagne où elles sont très utilisées. Plusieurs fournisseurs proposent une solution de stockage de structures alvéolaires légères. Ainsi, Hamon Thermal Europe / D4R commercialisent Géolight, Wavin Qbic (un module de rétention/infiltration alvéolaire à cavité visitable), Réhau Rausikko-Box, Funke D-Raintank, Hegler Sirobloc, Sogemap Injection Sogebox, Graf des modules d’épandage hautes performances, Polypipe Hydrotub avec Polystorm, et Nidaplast des structures nids d’abeilles assurant stockage et traitement des eaux.

Cependant en milieu urbain, les eaux pluviales peuvent être fortement polluées et chargées en sables, huiles, hydrocarbures, métaux lourds et autres déchets de toute nature. Ce problème doit naturellement être pris en considération pour éviter les relargages de polluants au milieu naturel. Problème : traiter les eaux pluviales nécessite une réelle expertise et des compétences spécifiques.

Traiter les eaux pluviales : une réelle expertise

L’attractivité de ce marché a poussé ces dernières années nombre de nouveaux venus à se lancer et à proposer des ouvrages inefficaces, voire même dans certains cas polluants. Pour garantir l’efficacité des séparateurs d’hydrocarbures, des débourbeurs et décanteurs particulaires, des industriels tels que Franceaux, Saint Dizier Environnement, Techneau ou Simop se sont regroupés au sein du Syndicat des industriels des séparateurs préfabriqués des graisses et hydrocarbures (ISGH). Objectif : garantir l’efficacité de ces ouvrages et mettre un terme aux pratiques qui ne respectent pas les critères dimensionnels élémentaires de ces dispositifs de prétraitement.

Aujourd’hui, ces ouvrages ont notablement progressé et, pourvu qu’ils soient correctement dimensionnés, ils remplissent leurs objectifs : les séparateurs d’hydrocarbures sont destinés à séparer les liquides légers non solubles dans l’eau caractérisés par leur densité (0,85 en standard pour une densité d’eau égale à 1) et les séparateurs particulaires sont destinés à séparer ces mêmes liquides légers non solubles dans l’eau et les matières en suspension caractérisées par, à la fois, une densité (référence en général à 2,5) et une taille qui permettra de définir la vitesse de sédimentation à utiliser pour le traitement. Reste que, comme tout système de traitement, ces ouvrages doivent être régulièrement entretenus. Sans entretien, toute variation de débit va avoir tendance, lorsque les limites de stockage sont atteintes, à remettre en suspension la fraction flottée la plus lourde des hydrocarbures, qui seront alors entraînés vers l’exutoire.

La Nive propose par exemple un séparateur à hydrocarbures en béton à coalescence et fermeture automatique garantissant un rejet inférieur à 5 mg/l selon la norme NF P 16640. Il est équipé de deux manchons DN 125 facilitant les raccordements et assurant une bonne étanchéité. Il comprend également un diffuseur d’entrée permettant la tranquillisation des eaux et une coalescence lamellaire. Un équipement de sortie siphonné permet une fermeture automatique dès que la zone de rétention des hydrocarbures est saturée. L’ouvrage est accessible pour les opérations d’entretien et de contrôle grâce à deux trappes de visite.

Une autre solution consiste à mettre en œuvre des systèmes de rétention visitables constitués de canalisations gros diamètres équipés de régulateurs de débit. Tubosider propose par exemple des systèmes de rétention en acier galvanisé en Z725.

avec tampons béton.

Au-delà du marquage CE entériné par l’arrêté ministériel du 27 janvier 2006, la charte de l'ISGH impose à ses membres d’obtenir la marque NF sur au moins une partie de leur gamme de séparateurs, laquelle implique la validation par un laboratoire indépendant d’une conception et de performances conformes aux exigences du marquage CE (normes NF EN 858-1 et XP P16-451-1/CN), ainsi que la vérification de procédés de fabrication irréprochables. Certains adhérents de l'ISGH sont même d’ores et déjà allés plus loin dans leur course à la qualité, puisque Simop et Franceaux ont obtenu en début d’année la marque NF pour la totalité de leurs gammes acier (jusqu’à 50 l/s sans bypass et 20 l/s avec bypass, la réglementation en vigueur ne couvrant pas encore les valeurs supérieures à ces deux débits). Techneau, de son côté, l'a décrochée pour sa gamme PE jusqu’à 10 l/s. Cette volonté de l'ISGH d’améliorer et de garantir la qualité et l'efficacité des séparateurs d’hydrocarbures inspire d'autres fournisseurs, puisque Bonna Sabla (Dunex) et Aco ont récemment rejoint les rangs du syndicat où siégeaient déjà Simop, Saint-Dizier Environnement, Techneau, Franceaux et COC Environnement. Objectif : fédérer à terme tous les fabricants de séparateurs d’hydrocarbures et de graisses autour d’une recherche constante de qualité.

Eaux de France propose une solution pour passer de la seule rétention à la récupération d’eau de pluie. Elle repose sur des cuves béton équipées d’une rehausse qui permettent de faire un bassin de rétention afin que chaque particulier ou collectivité puisse stocker l’eau de pluie et soulager les stations d’épuration. La rehausse peut recevoir un seau filtrant équipé d’une filtration 80 microns si le particulier ou la collectivité souhaite utiliser cette eau gratuite et douce pour arroser son jardin ou ses espaces verts.

Quant aux grands réservoirs souterrains, ils sont le plus souvent divisés en plusieurs zones, dont une zone de tranquillisation en sortie de collecteurs qui permet la décantation des sables et des pollutions. Le passage d'une zone à l'autre se fait par débordement. L'eau stockée peut alors être progressivement dirigée vers la station d’épuration, ou encore être infiltrée.

Une solution alternative consiste à mettre en œuvre une filtration à travers un substrat, que l'on pourrait appeler « bio-filtration » avec plusieurs variantes telles que :

• - une bio-filtration en fond de bassin sec, mise en œuvre, par exemple, à Lyon où les bassins ont été suivis par l’OTHU et montrent que les métaux et hydrocarbures sont bien retenus ;
• - la bio-filtration à travers de simples noues suffisante notamment pour des programmes d’habitat ;
• - une bio-filtration plus poussée à travers des filtres plantés de roseaux. À titre d’exemple, le SIVOA (Orge aval) a confié à Sinbio une importante étude pour un projet de filtres plantés de roseaux, alternative a priori plus prometteuse qu’un décanteur lamellaire aux coûts d'investissement et d'entretiens élevés. Sinbio a d’ores et déjà conçu et réalisé une douzaine d’ouvrages de ce type dans 9 départements différents.

Seuils de ruissellement ou d’imperméabilisation

Pour favoriser l’infiltration ou limiter la quantité d’eau qui s’achemine vers le réseau d’assainissement, de nombreuses collectivités ont fixé des seuils de ruissellement ou d'imperméabilisation pour les ouvrages qui se construisent sur leurs territoires. Dans la métropole bordelaise, le rejet a été limité à 3 litres par hectare et par seconde. « C’est le niveau de ruissellement naturel sur un terrain agricole non nu », indique Pierre Bourgogne. Si le terrain est imper…

méabilisé, alors le niveau de ruissellement augmente. Dans ce cas, un volume d'eau doit être stocké sur la parcelle. Et ce volume va être rejeté à travers un orifice calibré que l'on va soigneusement déterminer. Et ce, dans le respect du seuil fixé. Pour faire respecter cette norme, des enquêtes de suivi sont « régulièrement faites » par la CUB sur les installations privées vieillissantes. « Et quand on constate qu'un utilisateur a fait sauter l'orifice calibré, on le met en demeure de remettre en état son installation. »

La ville de Rennes, elle, a imposé un seuil de 40 % d’imperméabilité pour toute construction sur une parcelle. « Cela veut dire que si l’on n’a que 40 % d’imperméabilisation – c’est-à-dire 40 % de surface bâtie sur un terrain –, l'eau peut alors être envoyée au réseau de la ville, explique Yves Caro, ingénieur territorial à la mairie de Rennes. En revanche, si l'on passe par exemple à 80 % de bâtiment et 20 % d’espaces verts, on demande à ce que les eaux recueillies sur les 80 % aillent dans un volume de stockage. Et à la sortie de ce volume de stockage, on limite le débit de façon à ce que la quantité d’eau restituée au réseau soit équivalente à celle des terrains imperméabilisés à 40 %. »

Pour assurer le stockage, diverses solutions existent et devront être choisies en fonction des volumes d’eau à stocker, qui peuvent être très importants. Sotralentz Industries, par exemple, commercialise des cuves de stockage souterrain pour pluviales. À partir de volumes unitaires compris entre 2 500 et 30 000 l, celles-ci peuvent être assemblées en batterie pour répondre aux besoins.

Chapsol, de son côté, propose l’écobassin®, un produit modulaire en béton constitué d’éléments-cadre préfabriqués, juxtaposés et fixés mécaniquement entre eux. Les éléments-cadre sont munis d'un joint caoutchouc étanche et reçoivent à leurs deux extrémités un panneau préfabriqué destiné à fermer le bassin. Les cadres d’about sont livrés entièrement prémontés en usine (cadre + panneaux).

Tout comme Aquavalor, qui propose des volumes de stockage enterrés allant de 2 à 200 m³, dimensionnés en fonction du taux de récupération d’eau de pluie et de l’usage que l’on souhaite faire de l'eau stockée (besoins industriels ou domestiques, arrosage, nettoyage des surfaces, etc.), elle commercialise depuis cette année des cuves plates adaptées aux terrains rocheux pouvant être enterrées sans nécessiter de grosses excavations.

Stradal-Prefaest propose également des cuves modulables gros volumes composées de plusieurs éléments assemblés par boulonnage. Une autre solution consiste à mettre en œuvre des systèmes de rétention constitués de canalisations gros diamètres équipés de régulateurs de débit. Tubosider propose par exemple des systèmes de rétention visitables en acier galvanisé.

Bonna Sabla et Stradal en béton, Hobas et Flowtite proposent, quant à eux, des systèmes réservoirs en PRV qui garantissent une bonne résistance à la corrosion et une étanchéité parfaite qui protège le milieu naturel récepteur.

Mais la règle du seuil des 40 % d’imperméabilité fixée sur la métropole rennaise n’est pas figée. La mise en œuvre de certaines techniques de gestion des eaux pluviales permet certaines dérogations. Il s'agit en particulier de la technique des « toitures végétalisées ». Une technique qui s’avère efficace en cas de pluies fines. « On considère que ces espaces sont des espaces verts classiques, explique Yves Caro. Les éléments végétaux consomment une partie de l'eau et l'autre partie se restitue d’une manière lente. Les toitures végétalisées sont dispensées de la règle des 40 % d’imperméabilité. » Dans la métropole lyonnaise les élus attachés aux toitures en tuile rose de la ville étaient auparavant hostiles aux « toitures végétalisées ». Mais un changement a commencé à s’opérer dans les mentalités depuis que les divers acteurs ont ouvert les yeux sur leur efficacité. « On estime aujourd'hui que les toitures végétales absorbent 30 % du ruissellement, indique Elisabeth Sibeud. Il existe des substrats pouvant stocker encore davantage d’eau. »

Mais pour les particuliers, la solution de rétention pourrait de fait s’imposer. En stockant l'eau recueillie par leur toiture ils récupèrent et disposent d’une manne disponible pour arroser jardins et espaces verts tout en limitant le volume des pluviales rejetées au réseau.

Limiter le volume des pluviales rejetées au réseau

L'offre à destination des particuliers a explosé ces derniers mois. La parution de l'arrêté du 21 août 2008 (voir encadré ci-contre) définissant les conditions d’usage de l'eau de pluie récupérée en aval de toitures inaccessibles devrait, même s'il se situe en retrait de ce que souhaitaient les professionnels, booster un marché déjà très dynamique. Sotralentz propose ainsi une vaste gamme de cuves et citernes pré-équipées avec toute une gamme d’accessoires tels que filtres à particules, pompes, regards, etc. La gamme Pack’Eau de Sebico regroupe également un éventail complet de solutions techniques qui combinent la récupération, le stockage pour la réutilisation de l'eau de pluie et la rétention pour réguler les rejets vers le réseau. Les cuves Pack’Eau sont proposées en polyéthylène, en béton ou en polyester. Une gamme étendue d'accessoires, de pompes et d’équipements complète l’ensemble et permet de répondre aux différents besoins du marché.

De même, et fort du succès remporté par ces produits de récupération et d’utilisation des eaux de pluie, la société Graf vient de lancer une nouvelle gamme de produits : les cuves à enterrer Carat et Carat-S. Cette nouvelle gamme se décline en deux versions : l'une montée et l'autre livrée coque dans coque sur palette. Elle se caractérise par un choix large et complet : sept capacités de cuves de 2 700 à 13 000 litres, 28 kits jardin et 36 kits habitat tous disponibles avec les accessoires permettant une pose rapide et immédiate. La grande innovation de cette gamme réside dans l'utilisation d'une nouvelle matière première 100 % recyclable : le Duralen.

Tout comme Simop, Aquavalor, La Nive, Urvoy, Skywater, Kipopluie ou Remosa qui proposent des solutions béton ou polyéthylène pour récupérer, stocker et réutiliser les pluviales, Eaux de France propose également une solution éprouvée pour passer de la seule rétention à la récupération d'eau de pluie. Elle repose sur des cuves béton équipées d'une rehausse qui permettent de faire un bassin de rétention afin que chaque particulier ou collectivité puisse stocker l'eau de pluie et soulager les stations d’épuration. La rehausse peut recevoir un seau filtrant équipé d'une filtration 80 microns si le particulier ou la collectivité souhaite utiliser cette eau gratuite et douce pour arroser son jardin ou ses espaces verts. La cuve béton permet de remonter l'acidité de l'eau de pluie et d'utiliser celle-ci également pour ses WC, son lave-linge en plus du jardin.

Kipopluie est également spécialisée dans

La fourniture et l’installation de solutions « clé en mains » de récupération des eaux pluviales de toiture à destination des collectivités locales, grandes entreprises et particuliers. Cette société propose quelque 480 références de 1 à 500 m². Les solutions proposées sont, selon les cas, en béton, PEHD, métal ou élastomère de manière à pouvoir répondre aux contingences techniques et géologiques de chaque chantier. Une gamme de filtration anti-colmatage jusqu’à 5 000 m² de toiture et un large éventail de pompes permet de répondre avec précision à la plupart des cahiers des charges sans induire de surcoût de consommation électrique. Des contrats d’entretiens annuels sont proposés (pompe, filtration, nettoyage citerne) incluant un contrôle des installations, une analyse de l’eau récoltée et, dans certains cas, une extension des garanties pompes.

À noter que Kipopluie propose également des solutions compensatoires en PEHD recyclées et recyclables baptisées Kipodrening permettant la réalisation de bassins sous-chaussée pour la régulation des débits. Leur faible hauteur permet de travailler en présence de nappes phréatiques.