Stockage de l'eau : une pratique qui se développe à tous les niveaux

La perturbation du cycle de l’eau par l’imperméabilisation des zones urbaines est une évidence. Pour éviter et limiter les inondations, la pollution des rivières, la surcharge des stations d’épuration, il est devenu nécessaire d’écrêter les débits d’eaux de ruissellement en ayant recours à des solutions de stockages momentanés. C’est un problème multi-échelle sur un bassin-versant : de quelques mètres cubes pour une parcelle de maison individuelle jusqu’à des dizaines de milliers de mètres cubes pour des zones d’activités et des quartiers, sans oublier les niveaux intermédiaires.

La tendance est à la rétention le plus en amont possible, à la parcelle, donc à la multiplication de petits et moyens « réservoirs », même s’il faut parfois de gros ouvrages (cf. encadré Metz). Bernard Chocat de l’Insa de Lyon pointe cependant un problème : « si une opération particulière ne pose pas de

problème de réalisation, une somme de petites opérations simples peut conduire à des résultats contraires à l'idée d'origine (rétention) et des conséquences graves. Ceci est valable aussi pour les technologies douces (noues etc). Il faut avoir une vision par bassin-versant ». Une vision que seule une collectivité locale responsable d'un territoire peut avoir.

L'article ne traite pas des solutions comme les noues et les bassins à ciel ouvert même si ces solutions s'articulent parfois avec des ouvrages spécifiques de stockage.

Dans ce type d'ouvrages on distingue trois grandes situations : stockage en ligne dans le réseau d’eaux usées ou pluviales, réservoirs dédiés de stockage momentané des ruissellements de voirie et des parkings, stockage d'eau « propre » des toitures. Dans le premier cas l'eau s’accumule dans le réseau et rejoint à débit limité une station d’épuration qui ne sera plus en surcharge ; dans le second cas, selon les situations, l'eau est dirigée vers des ouvrages d’épuration puis une rivière ou infiltrée sur place (recharge des nappes locales) ; dans le troisième, l’eau remplit un réservoir et la tentation est grande d’utiliser cette eau pour certains usages : arrosage, nettoyage de véhicules, réserves d'incendie voire climatisation et utilisations domestiques (wc, lavage de sol). La fonction d’écrêtage sur un intervalle de temps de quelques heures (arrivée d’eau dans l’ouvrage, débit limité à l’aval) se double de fonctions plus complexes avec leur logique propre (voir encadrés).

Tous ces besoins quantitatifs, qualitatifs (début d’épuration) et d’économie de la ressource ont suscité la création d'une large gamme de systèmes qui ont leurs avantages et inconvénients, leur champ d'utilisation… et des coûts d’installation et d’entretien différents. « Ce marché est émergent, en plein développement ; beaucoup d’acteurs y entrent, chacun défendant les qualités de son produit. Mais il faut garder à l'esprit les notions essentielles de coûts d’installation et d’exploitation, de pérennité de l'ouvrage et de sa capacité de stockage. Il faut donc se méfier des effets de mode » affirme Gilbert Tiezzi, Directeur commercial sud-est Réseaux Voirie TP de Bonna Sabla. Le problème du stockage de l'eau est la bonne intégration des solutions techniques en prenant en compte toutes les contraintes locales. Sans condamner a priori tel ou tel matériau, Gilbert Tiezzi insiste sur la notion de pérennité de l'ouvrage en conditions réelles : se méfier des zones dites non circulables où parfois un camion s’égare, des solutions dites auto-nettoyantes qui finis-

Pour le petit collectif, Simop a développé des capacités de stockage réalisées en polyester (enroulement filamentaire) ou polyéthylène complétées par une unité de contrôle (Aquamop) qui assure le pompage de l’eau de pluie vers l’utilisation et le basculement vers le réseau lorsque le stockage d’eau de pluie est vide. C’est bien là le principal problème, la garantie de fourniture malgré une ressource aléatoire (pluie). « Pour utilisation en réserve incendie on peut surdimensionner un stockage pour garder toujours disponible la quantité souhaitée : par exemple utiliser un réservoir de 200 m³, en gardant 100 ou 120 m³. C’est possible et facilement réalisable avec les réservoirs souples que nous faisons » explique Frédéric Gounon de Citaf.

sent par se colmater, et des épisodes extrêmes ou une remontée de nappe pourra déplacer des ouvrages trop légers.

Il n’y a pas de mauvais matériaux mais seulement des inadéquations entre certains produits et la recherche de solutions pérennes intégrant une bonne efficacité et un engagement environnemental global : matières premières, fabrication des produits, limitation des transports, mise en œuvre, pérennité, recyclage.

Concilier tous les paramètres

Première contrainte d’un ouvrage de stockage, le calcul des volumes et débits à prendre en compte qui dimensionne la capacité à installer, et les dispositifs de régulation de débit sortant. Les bureaux d’études retiennent généralement la pluie décennale pour le dimensionnement. Deuxième contrainte : les possibilités d’implantation en termes de surfaces disponibles (coût du foncier), de multifonctionnalité éventuelle de la surface aménagée (circulation plus ou moins lourde, espace vert etc.), de la nature des sols, de la présence de nappe phréatique et d’eaux plus ou moins agressives. Et enfin, les éventuelles exigences de qualité d’eau (donc dispositif épurateur) et la maintenance des fonctions de l’ouvrage (entretien).

Le coût final d’une solution tient au coût unitaire des équipements mais il est surtout la somme de plusieurs facteurs : coût des excavations, des transports, des moyens de levage... et du temps d’implantation : une municipalité, un investisseur privé n’auront pas forcément les mêmes exigences en matière de durée du chantier et de la pérennité de la solution. Le choix final est une synthèse de ces facteurs modulée par les habitudes de travail et le degré d’information des bureaux d’études et des décideurs.

Un autre facteur gagne en importance : le bilan carbone de la solution dans un souci de cohérence puisque ces équipements s’intègrent dans le développement durable. Le béton joue sur cet argument en revendiquant la proximité, donc la moindre empreinte carbone, au moins sur les transports.

Concernant les réseaux d’eaux, séparatifs ou pas, Gilbert Tiezzi confirme la tendance

Au surdimensionnement des canalisations pour assurer l’accumulation transitoire en plus de leur fonction de transport : exemple en cours à Meyzieu (banlieue de Lyon) avec 1100 m de linéaire en diamètre 2200 mm pour un grand collecteur. La solution béton est très répandue, avec des modules standards dont la section circulaire ou rectangulaire atteint plusieurs mètres. Tubosider propose depuis plusieurs années des solutions métalliques en acier galvanisé visitables. Dans les deux cas, les constructeurs ont développé des solutions complètes avec dispositifs de visite des ouvrages, de régulation de débits (vannes, vortex). Ces matériaux sont résistants mécaniquement et permettent la circulation de véhicules lourds. Une différence notable : si le béton assure sa propre stabilité avec sa résistance et sa masse, l’acier tient sa forme grâce à la bonne compaction du terrain autour. Il est donc essentiel que les remblais restent intègres. Les risques de corrosion liés à l’acier ont été résolus par l’utilisation d’aciers de haute qualité qui sortent des usines d’Arcelor Mittal dédiées à l’automobile où 725 g/m² de zinc viennent recouvrir leur surface. Des études américaines confirment l’absence de corrosion mécanique due à la vitesse d’écoulement et la longévité des bassins qui excède les 100 ans. Il faut aussi rappeler que l’acier est recyclable à 100 % et que l’empreinte due au transport reste l’une des meilleures du fait de la légèreté des tuyaux : un camion transporte rarement plus de 3 tonnes.

Dans certains cas il faut recourir à d’autres matériaux comme l’explique Alexandre Lapeyre, directeur commercial chez APS France : « Nos éléments en PRV sont plus coûteux que du béton mais ils résolvent des cas particuliers. À Saint-Tropez, en bordure de mer et en présence d’une nappe d’eau salée, le PRV a été retenu pour sa résistance à la corrosion. À Villerupt (54) l’espace en centre-ville était très exigu (seulement 3,5 m de largeur de rue) ; nous avons fourni des canalisations de diamètre 2 m car leur pose était beaucoup plus simple par rapport à une solution béton. À Louviers, sur un réseau unitaire, nos canalisations ont servi à réaliser un stockage de 170 m³ en ligne doté à la base d’une cunette pour l’écoulement normal et d’un contrôle du débit de fuite par un vortex. » APS réalise les pièces en PRV à la demande pour chaque opération, seules quelques dimensions courantes sont disponibles en standard. On retrouve cette souplesse de construction du PRV chez Hobas, qui propose toute une gamme de tuyaux standard pour constituer le volume de rétention et des pièces particulières à la demande pour les ouvrages d’entrée et de sortie, ainsi que des éléments de liaison entre sections de stockage. Ces construc-

Certains acteurs ont développé des dispositifs automatiques de chasse après un épisode pluvieux pour faire un autocurage des canalisations. La capacité peut être très élevée comme à Cholet où un réservoir de près de 5 000 m³ utilise des sections de 2,4 et 1,6 m de diamètre sur un linéaire total de 2 200 m. Cet ouvrage à l’aval d’une ZAC de 170 ha est en liaison avec d'autres capacités de stockage à ciel ouvert.

Le PEHD est également mis à contribution par des sociétés telles que Rehau, Polypipe ou encore Polieco France avec des solutions de rétention en 800 ou 1 000 via ses gammes Ecobox, Flowrain ou Ecopal. Grâce à son atelier de chaudronnerie plastique, Polieco propose un produit livré, dimensionné et configuré en fonction des besoins du chantier : volume, dimensions, types de raccordements, etc. L’entreprise met par ailleurs l’accent sur le développement durable en utilisant, pour les gammes Ecobox et Flowrain qui permettent de réaliser ces cuves, du PEHD régénéré issu de la collecte sélective.

La construction modulaire, que ce soit en béton, acier, PRV, permet une grande souplesse de conception et des implantations sous les chaussées et parkings vu leurs résistances élevées à la charge. Il est possible de combiner différents matériaux entre eux grâce au caractère modulaire des éléments et à la standardisation des dimensions.

DN France propose ainsi des solutions aériennes ou enterrées multi-matériaux pour le stockage des eaux pluviales et notamment des cuves en matériau composite résine-fibres de verre, réalisées par enroulement filamentaire haute résistance, pour des capacités entre 10 et 200 m³. La société conçoit et réalise les réservoirs en usine en fonction du besoin spécifique de l’utilisateur : volume, cotes d’encombrement, positionnement des piquages et accessoires, filtres, prise en compte des problèmes de transport et de manutention sur site. La technique d’enroulement sur mandrin jusqu’au diamètre 4 000 confère à ces cuves des caractéristiques élevées de résistance mécanique. L’état de surface lisse des parois intérieures et l’utilisation de résines de qualité alimentaire contribue à préserver la qualité de l’eau stockée.

Eau potable : Stockage d’eau et d’énergie

En France, la distribution est très largement gravitaire à partir de châteaux d'eau et de réservoirs. Certains se plaignent même de ces tours omniprésentes qui marquent le paysage. C'est passer un peu vite sur les avantages apportés. Ces réserves jouent un rôle tampon avec leur autonomie de l'ordre de la journée : on répond facilement aux pics de consommations quotidiens correspondants au rythme de vie des consommateurs. Cela permet aussi de ne pas surdimensionner une usine de potabilisation et d’alimenter les consommateurs en cas d'indisponibilité momentanée de la ressource.

Le faible poids des cuves composites autorise leur installation lorsque les conditions d’accès sont difficiles : certaines sont mises en place au moyen d'un hélicoptère (notamment en montagne). L'entreprise propose également des réservoirs en tôles d'acier avec poche d'étanchéité PVC jusqu’à 1700 m³. Ces produits sont préfabriqués en usine au moyen de tôles d’acier galvanisé ou laqué, avec toiture. L'étanchéité est assurée au moyen d'une poche en PVC bénéficiant d'une garantie dégressive de 10 ans. Les techniciens de DN France assemblent le réservoir sur un radier béton préalablement coulé par le client. Issue du monde de la protection incendie, cette technique parfaitement maîtrisée permet des installations dans des lieux difficiles d’accès. La sélection du matériau des poches autorise un grand champ d’application : eau incendie, eau de mer, produits chimiques, effluents, eau potable (avec ACS).

Stéphane Moncomble, Responsable du Service Clients de Cimentub société spécialisée dans les ouvrages de stockage insiste sur l’importance de la conception de l'ouvrage : « sur un plan général de réseaux et pour le canalisateur qui pose, l’ouvrage de retenue n’est qu'un élément. À nous de concevoir une solution cohérente sur le plan technique et économique à partir des données hydrauliques et des contraintes de dimensions, de charges parfois très importantes (passage de tramway, nappes etc.). Nous utilisons des bétons haute performance et nous concevons des pièces sur mesure, préfabriquées. Nous apportons une solution complète qui s’insère naturellement dans le travail de pose. Nos solutions s’adaptent toujours aux contraintes du projet, ce qui est un avantage important pour le maître d'œuvre et l'entreprise de TP ».

Les solutions légères progressent...

À côté de ces solutions lourdes les solutions légères ont pris une place importante depuis quelques années, avec comme précurseur Nidaplast qui en installe depuis plus de 20 ans, rejoint depuis par d’autres fabricants de SAUL Structures Alvéolaires Ultra Légères ; un nom approprié vu les références dans le Guide de l’eau.

Taxe eau de pluie et réutilisation

La loi du 12 juillet 2010 (n° 2010-788) prévoit la possibilité pour les communes d’instituer une « taxe annuelle pour la gestion des eaux pluviales urbaines » prévoyant la collecte et le stockage temporaire ou le traitement avant rejet. Un décret est en cours de rédaction qui mentionne les différents systèmes possibles (noues, fossés, canalisations, ouvrages spécifiques, etc.). Figurent aussi dans ce décret les surfaces concernées (plus ou moins imperméabilisées) et des taux d’abattement à la taxe selon l’existence de dispositifs de rétention à la parcelle ou de limitation du débit rejeté à la voirie. Ces dispositifs, commercialisés par Graf, Agriline, Kipopluie, Eloy Water (commercialisé en France par Ozelo), Citemeo, Sebico, Sotralentz… donneront lieu à vérification sur place de leur présence et de leur performance. Les communes qui mettront en place une telle taxe devront se doter de moyens ! Sans remarque de la part des propriétaires de terrain assujettis à la taxe, la commune utilisera les données dont elle dispose. Les calculs risquent donc d’être souvent sommaires. Il existe un projet de guide d’accompagnement à la mise en place de la taxe « pluvial » ; on y trouve notamment des indications pour calculer les taux d’abattement en fonction des dispositifs utilisés et de leur efficacité (avec accès du contrôleur aux propriétés privées). Les discussions risquent d’être serrées car il faudra les renouveler chaque année, et que les ouvrages vieillissent. (Voir le site IFEP des Industriels Français de l’Eau de Pluie).

Un autre problème se greffe : de plus en plus, l’eau pluviale récupérée en aval d’une surface imperméabilisée (toiture, stationnement et voirie privés) est utilisée à d’autres usages : arrosage (restitution différée au milieu naturel), nettoyage d’engins et même utilisations domestiques ; dans ces cas, l’eau va dans le réseau d’eaux usées sans être comptabilisée.

La notion d’utilisation domestique n’est visiblement pas stabilisée. La Direction générale de la santé a toujours mis les plus grandes réserves à l’utilisation domestique d’eau récupérée. Aujourd’hui les usages extérieurs, l’utilisation pour le lavage des sols intérieurs et les WC sont permis. Une polémique est en cours sur l’utilisation d’eau de pluie dans les lave-linges : la position de la DGS est qu’ils doivent être alimentés par une eau potable. Ce qui soulève l’opposition d’un collectif citoyen rassemblant des architectes, des installateurs, des bureaux d’études qui a envoyé en date du 14 février 2011 une lettre à la DGS demandant une table ronde pour revoir d’un point de vue juridique les textes relatifs à l’utilisation d’eau de pluie, avant finalisation du Guide Technique réalisé par le Groupe de travail Eau de Pluie. La question est loin d’être anodine.

Les SAUL permettent de réaliser des ouvrages de stockage des eaux de pluie enterrés sous différentes applications : de l’espace vert à la voirie à forte contrainte. Avantages de ces produits, principalement fournis par Nidaplast, Nicoll, Rehau, Wavin, Funke, Graf ou Frankische : leur modularité et la facilité à occuper des surfaces importantes de formes variées pour épouser au maximum les possibilités du terrain et leur facilité d’installation, puisque les éléments sont manipulables par un seul homme. Plusieurs centaines de mètres cubes sont installables en une journée ; le débit de fuite est assuré par le dimensionnement de la fuite ou par l’installation d’un vortex. « On peut réaliser des triangles au voisinage de ronds-points ou des longueurs en parallèle à une route pour faire une capacité de stockage importante et de l’infiltration au plus près, ce qui soulage d’autant les stations d’épuration » explique Françoise Guinard, Responsable Marché Environnement chez Nicoll.

Leur taux de vide est de 95 %. Il s’en pose environ 200 000 m³ par an en France. « Nidaplast a une solution unique, originale à la fois par la technique de fabrication du produit et par l’alimentation des ouvrages par le dessous, ce qui garantit que la structure alvéolaire ne se salit pas », explique Thierry Levaux, Responsable Technique et Commercial de Nidaplast Environnement. Les volumes réalisables vont de quelques mètres cubes à 5 000 m³ utilisables pour des aires non circulables et circulables, pour écrêter des flux et faire de l’infiltration si le terrain s’y prête.

Coût des SAUL, entre 150 et 300 €/m³ non posé selon le volume, donc plus cher que du béton, ou une simple citerne. Mais dans une vision environnementale ayant une dimension non marchande, le coût doit être relativisé par le service rendu !

Reproche fait à ces SAUL, le risque d’encrassement. Il se résout par l’implantation de regards amont et aval visitables, par des filtres à particules fines, des blocs diffuseurs avec canalisation fendue au-dessus (Nicoll) et hydrocurables ou un diffuseur sous-jacent à la structure alvéolaire (Nidaplast).

Fraenkische insiste sur l’importance de l’inspectabilité et de l’entretien des ouvrages. « Nous défendons l’intérêt de l’inspection d’une structure SAUL dès la réception d’ouvrage, c’est la meilleure méthode pour que l’ensemble des acteurs valident en toute sérénité la conformité de la pose » indique Julien Pery, Responsable Technique & Développement chez Fraenkische France. « Concernant l’entretien, il ne faut pas oublier que les bassins de rétention ont des débits de vidange très faibles (quelques litres par seconde), l’eau “stagne” ainsi plusieurs heures entraînant une décantation dans l’ensemble du bassin. Il est primordial que l’eau sous pression des buses de nettoyage puisse “traverser” les structures pour remobiliser les dépôts qui seront ensuite pompés. Grâce à la combinaison Sedipipe et Rigofill Inspect, on agit efficacement sur les risques de pollutions chroniques des petites pluies (grâce au système de décantation sans remobilisation Sedipipe) puis sur le risque de pollution “choc” avec la gestion des événements exceptionnels (grâce au stockage en Rigofill Inspect). En utilisant cette combinaison pour des ouvrages d’infiltrations, en gestion décentralisée (sans chercher à rejeter les eaux au réseau), on réintroduit le cycle de l’eau en milieu urbain ».

Une tendance se fait jour, d’après Thierry Levaux, surtout depuis trois ans : l’utilisation des structures légères sur les toitures-terrasses (système Nidaroof). Une manière d’utiliser ces lieux qui représentent une surface parfois considérable dans certains quartiers.

Autre solution, proposée par Enviromat : les chambres Cultec, conçues pour l’infiltration de surface, les systèmes de bassins de rétention ou d’infiltration ainsi que pour les réseaux d’assainissement. Les chambres Cultec, en polyéthylène 330 HD, ont des parois latérales perforées et leur fond est totalement ouvert pour une capacité maximum d’infiltration.

maximum d'infiltration. Grâce à leur forme haute, elles s’adaptent bien à des applications de fort volume dans des espaces réduits.

Les volumes de rétention réalisables varient de quelques mètres cubes à plusieurs milliers de mètres cubes. Légères (33 kg), elles sont faciles à mettre en œuvre, s'emboîtent les unes aux autres par un système de clips breveté et ne nécessitent pas d'engins spéciaux. Elles sont aux normes standards de classe H20 (charges lourdes) pour une utilisation sous trafic. Elles peuvent être également installées sous un terrain engazonné ou dans des zones pavées ou non pavées.

…De même que les solutions modulaires

En béton, matériau proposé par Bonna Sabla, Chapsol, Stradal Prefaest ou en polyéthylène ou polyester mis en œuvre par Sotralentz, Simop, Sebico, Calona Purflo ou Graf, les solutions modulaires progressent également, dopées par la simplicité de leur mise en œuvre et leur coût modéré. Alternative à toutes ces solutions en place de manière définitive, les bâches souples avec comme précurseur Labaronne Citaf. Le nombre de fournisseurs s’accroît (Citerneo, Sodevagri, RCY, Sobek, Sodeveaux…).

« Ces équipements ne s’enterrent pas puisque leur volume varie selon leur remplissage, mais on peut les installer dans toutes sortes de lieux : aire compactée, le long de bâtiments, ou dans des endroits peu accessibles comme des vides sanitaires. Notre premier marché est la réserve incendie ; nous produisons plus de 3000 citernes par an », explique Frédéric Gounon de Labaronne Citaf qui souligne que leurs produits ont un avis technique du CSTB.

Les capacités vont de 1 à 500 m³ d’un seul tenant. Toutes sortes d’eaux sont stockables : eau de pluie, eaux usées et polluées et même eau potable, par exemple lors de travaux de réfection de château d’eau ou à côté d’une unité mobile de potabilisation. Plusieurs intérêts : la facilité et la rapidité d'installation, le plus souvent à bras même pour des capacités de dizaines de mètres cubes, le transport (peu de place sous forme repliée), la durabilité même en extérieur (15 ans), la réutilisation possible du terrain. Leur emploi est fréquent en milieu agricole, mais pas réservé : les vides sanitaires sont utilisables, comme à La Roche-sur-Foron où 80 m³ ont été installés pour le lavage des véhicules de nettoiement. ■