#16 - Les eaux pluviales : une ressource-clé pour adapter nos espaces urbains

Le changement climatique met à l’épreuve la résilience des villes, ce qui les oblige à transformer leurs projets d’aménagements. A la gestion de l'eau de pluie déjà présente depuis de nombreuses années, s'est ajouté le besoin de nature et de biodiversité. Ces trois éléments sont intimement liés, pourtant les réglementations qui encadrent l'aménagement urbain les traitent séparément.

A la fin du 19ème siècle, priorité à l’hygiène et aux réseaux d’assainissement

Sous l'impulsion de la vague hygiéniste, les villes se sont dotées de réseaux d'assainissement pour recueillir les eaux usées. Les épidémies, liées à l'eau polluée, ont alors diminué fortement. L'eau de pluie présente en ville occasionnant des nuisances en cas de fortes pluies, la démarche a été de profiter des canalisations installées dans le sous-sol urbain, pour l'y envoyer.

Cela a fonctionné jusque dans la deuxième partie du 20ème siècle, mais s'est avéré difficilement soutenable avec la croissance des villes et leur imperméabilisation de plus en plus forte. Les villes n'infiltrent plus l'eau de pluie qui est rejetée dans les rivières et retourne in fine dans la mer. Lors des épisodes pluvieux de forte intensité, les quantités d'eau (usée et de pluie) à canaliser saturent les réseaux d’assainissement avec des risques récurrents d’inondation. (1)

A la fin du 20ème siècle, infiltrer plus pour désengorger les réseaux d’assainissement

En 2000, sous l'impulsion de l'Europe, la Directive Cadre sur l'Eau (DCE) met l'accent sur la pollution et impose un bon état hydrique des cours d'eau. Les règles de dimensionnement évoluent pour limiter le ruissellement et éviter le débordement des réseaux. Les techniques alternatives (TA), basées sur l’infiltration à la source, sont privilégiées : déconnectez les gouttières et la voirie !

En 2003, le guide du CERTU « La ville et son assainissement » met l'accent sur la gestion de l'eau de pluie qui devient la priorité dans les pays industrialisés. Les règles de dimensionnement ne sont plus nationales mais liées aux conditions pluviométriques locales.

Aujourd’hui, la Gestion Intégrée de l'Eau en Milieu Urbain (GIEMU)

La gestion de l'eau de pluie fait désormais l'objet de règles de plus en plus strictes auxquelles doivent se plier les aménageurs. Pilotée par le CEREMA, la GIEMU (Gestion Intégrée de l'Eau en Milieu Urbain) détaille les différentes solutions pour atteindre lors de toute nouvelle construction l’objectif de ‘’zéro rejet pluvial à la parcelle’’.

Le changement climatique oblige à repenser les aménagements urbains pour y intégrer l'eau et la nature et s’adapter à l’augmentation concomitante de la température en été, des fortes précipitations et des périodes de sécheresse en été…

Introduire plus de nature est la nouvelle tendance pour adapter les villes et retrouver leur résilience. La nature peut contribuer à la solution à deux des défis à relever. En effet, la végétation consomme de l'eau de pluie (objectif zéro rejet) et rafraîchit l'atmosphère par l'évapotranspiration des végétaux et par l'ombrage des arbres (pour des îlots de fraicheur).

Néanmoins pour remplir son rôle, la nature a besoin d'eau. Sur l’année, la France est largement excédentaire en précipitations mais certaines régions manquent d'eau en été. Le nombre et la fréquence des arrêtés préfectoraux de limitation de la consommation d'eau notamment pour l'arrosage augmentent chaque année. L'étude Explore 2070, commandée par le ministère du de l’Ecologie, du Développement durable, projette pour les prochaines années différents scénarios de cette sécheresse estivale.

La règle d'infiltrer en ville demeure mais une nouvelle tendance est en train d’émerger, la récupération et le stockage de l'eau de pluie.
 

Les solutions actuelles de stockage des eaux de pluie en ville

    les bassins enterrés
Mis en série dans les réseaux d'assainissement, ils stockent temporairement l'eau pendant la pluie d'orage pour l'évacuer avec un débit régulé. Réalisés en béton, acier, ou en plastique (les SAUL), il s'agit d'ouvrages importants de 100 à 5 000 m3, coûteux et inutiles la plupart du temps, servant une fois tous les dix ans ! Ils n'ont aujourd'hui pas d'autres fonctions. (2)

    les places inondables ou bassins de stockage à ciel ouvert
Certaines places en point bas et en forme de cuvette peuvent être inondées pour accepter les fortes pluies

    les toitures terrasses plates
Elles peuvent servir soit de réservoir tampon de 6 cm en moyenne pour accueillir avant évacuation par débit différé une pluie décennale ou être végétalisée avec ou sans stockage tampon pour commencer le processus d'évapotranspiration des plantes et le rafraîchissement. S’agissant de toitures, les bénéfices pour l’environnement sont ‘’éloignés’’ des espaces communs constitués des voies de circulation, des places et des cours d’immeubles, environ 2/3 des surfaces imperméabilisées. (3)

    les jardins de pluie traditionnels et les noues
Pour infiltrer, il faut un substrat perméable. Les surfaces plantées offrent cette possibilité. Si elles ne sont pas conçues pour, elles n'infiltreront que très peu, elles ruisselleront. Le jardin de pluie traditionnel est conçu pour recevoir l'eau et permettre son stockage avant son évapotranspiration et son infiltration. La noue, possible dans les zones peu denses, a une forme de cuvette pour là encore stocker l'eau avant de l'infiltrer. Peu végétalisée, elle ne génèrera qu'une faible évapotranspiration. Ces solutions infiltrent mais stockent peu et très temporairement.

    les jardins de pluie étanches
De nouvelles offres de jardins de pluie urbains, sont étanches ce qui permet de stocker l’eau de pluie dont la végétation a besoin pour évapo-transpirer à son potentiel maximum en saison chaude. Leur conception et leur dimensionnement nécessitent de bien connaître ce processus en milieu urbain.

Ces jardins de pluie étanches réconcilient l'usage de l'eau de pluie, la nature en ville et la lutte contre les îlots de chaleur urbains (ICU). L'eau de pluie, stockée sous le substrat n'étant pas apparente, il n'y pas de risques sanitaires, notamment de prolifération de moustiques
Le jardin planté reçoit l'eau de pluie en continu (des toitures ou de la voirie), et la stocke en sous-face du substrat. En période humide, les plantes consomment l'eau reçue et l’excédent éventuel est infiltré ; en période sèche, le stockage d’eau sous-jacent alimente les plantes par leurs racines.

Ainsi le processus d’évapotranspiration, générateur de rafraîchissement, est toujours à son potentiel maximum, comme il le serait avec une irrigation.

Modulaire, adaptable à toutes les configurations de taille et d'implantation, le jardin de pluie peut s'installer hors-sol, directement sur l'espace urbain, sans travaux de terrassement et de génie civil.

Sur une année, l'eau de pluie étant, en France, toujours excédentaire, il convient de dimensionner le jardin de pluie et sa réserve en fonction de sa surface de captage d'eau de pluie (l'impluvium), de la pluviométrie de l’endroit, du substrat et de la palette végétale installés. Dans ces conditions, il sera autonome : il n’aura pas besoin d’arrosage à l’eau de ville et évitera ainsi des coûts importants d’exploitation.

Le jardin de pluie étanche, développé pour valoriser l'eau de pluie dans plus de nature s’ouvrira à d’autres usages de l’eau en ville, en particulier, le nettoyage de la voirie, pour lequel les besoins (et les coûts) sont importants.

Le coût comparé des solutions de stockage des eaux de pluie

Selon les techniques employées, les objectifs recherchés et la complexité du chantier vis à vis du contexte urbain souvent très contraint, les coûts peuvent varier. On peut néanmoins donner quelques fourchettes estimatives du coût rapporté au volume d'eau de pluie stockée :
•    solutions de stockage à ciel ouvert : ce sont les moins chères mais leur emprise au sol qui peut être importante, a également un coût : de 100 à 300 €/m 3,
•    solutions de stockage enterrés : elles nécessitent des travaux de terrassement qui peuvent être très contraignants en ville dense : de 600 à 1 300 €/m3,
•    toitures plates stockante sans végétation : de 600 à 1000 €/ m3 avec végétations de 1500 à 2500 €/m3,
•    les jardins de pluies infiltrants ont des coûts qui dépendent beaucoup de leur taille et de la végétation installée. Ils ont cependant un avantage ils sont également multifonctionnels, agrément et décoratif. : 200 à 400 €/m3,
•    les jardins de pluie étanches peuvent avoir des configurations variées en implantation (enterrée, semi-enterrée ou hors-sol) qu'en dimensions ; à titre indicatif, on peut donner une fourchette de 300 à 1 500 €/m3.

Les atouts des jardins de pluie pour s’intégrer en ville 

Le stockage des eaux de pluie fait partie de la solution si l’on veut plus et mieux végétaliser la ville. Les jardins de pluie ont la flexibilité pour faire leur place dans un milieu urbain encombré et complexe ; ils répondent à des attentes multiples :

• s’intégrer au paysage urbain local par le choix du design (les dimensions, la texture et la couleur de la surface) et adopter une logique de maillage urbain pour augmenter les surfaces végétalisées donc l’impact rafraichissant des jardins de pluie,
• choisir des matériaux bas carbone : les solutions possibles aujourd’hui, le béton bas carbone ou le bois traité pour qu’il garde un aspect qualitatif,
• industrialiser grâce à la fabrication hors site afin de réduire les coûts des équipements : l’investissement, l’installation et la maintenance,
• choisir une palette de végétaux adaptés au climat local avec des propriétés d’évapotranspiration favorables,
• monitorer et piloter à distance les équipements grâce à des capteurs (niveau de l’eau stockée, stress hydrique des plantes,…) qui permettent de réagir en cas d’événement exceptionnel de précipitation ou de sécheresse.

Conclusion

L'eau de pluie, longtemps considérée comme une nuisance, est désormais, dans toutes les régions du monde, l’or bleu. L’eau disponible tout au long de l'année, c’est le retour de la nature en ville, source de fraîcheur par l'évapotranspiration et l’ombrage, de bien-être et de santé pour les citadins.

Il est temps de mobiliser les voies et moyens pour concrétiser cette ambition. A cet effet, un effort de recherche et développement est nécessaire pour :

• intégrer dans les villes des composants innovants et robustes permettant de gérer et traiter à la source les eaux de pluie afin de préserver leur valeur d’usage,
• modéliser l’impact potentiel des projets de végétalisation en ville pour que les collectivités locales se dotent d’une stratégie rationnelle et efficace.

Un article signé Richard Filippi, co-fondateur de Source Urbaine

(1) Il y a trois causes principales aux inondations : le débordement des réseaux qui ne peuvent évacuer suffisamment vite les pluies d'orage, le débordement des cours d'eau et, dans les régions méditerranéennes, les épisodes cévenoles.

(2) Dimensionnés pour des pluies exceptionnelles une fois tous les 10, voire 50 ou 100 ans, les SAUL restent la plupart du temps vides et non utilisés. Il ne servent pas à stocker de l'eau pour la réutiliser car ils sont conçus pour être toujours vides, prêts à recevoir la pluie exceptionnelle.

(3) Les toitures-terrasses plates ne peuvent stocker que la pluie tombant sur les toits. Elle ne peuvent pas stocker les autres surfaces imperméabilisées présentes au sol qui, dans une ville, sont deux fois plus importantes.

Article suivant : La simulation numérique au service du rafraîchissement urbain : une démarche d’expérimentation à Nantes

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