Système de drainage durable

Un système de drainage durable est conçu pour réduire l’impact potentiel des développements nouveaux et existants sur les rejets de drainage des eaux de surface. Le terme «système de drainage urbain durable» n’est pas le nom accepté, la référence «Urbaine» ayant été supprimée afin d’adapter les pratiques de gestion durable de l’eau en milieu rural.

Les systèmes de drainage alternatifs incluent les techniques utilisées pour minimiser les impacts de l’urbanisation sur le cycle naturel de l’eau. Dans l’environnement naturel, une partie de l’eau s’infiltre dans le sol ou passe par l’évapotranspiration des plantes et le surplus se déverse dans les rivières et les lacs. Cependant, la croissance urbaine provoque l’émergence de zones non imperméables, de sorte que le flux devient plus volumineux et plus rapide. Les systèmes de drainage conventionnels cherchent à éliminer rapidement l’eau de l’environnement urbain. Cependant, ils sont souvent incapables de supporter le volume drainé, ce qui provoque une inondation.

Les systèmes de drainage alternatifs cherchent à reproduire autant que possible les conditions naturelles du cycle hydrologique par la rétention et l’infiltration de l’eau du sol. Ces techniques peuvent être appliquées localement, par le biais de structures de stockage, de la réutilisation des eaux de pluie et de la création de zones perméables en lots. En milieu urbain, des structures plus grandes qui stockent temporairement le volume ou favorisent l’infiltration dans le sol jouent également un rôle important dans la réduction du débit total, de la vitesse d’écoulement et du transport des sédiments. Ces structures s’intègrent généralement facilement dans le paysage urbain.

La contextualisation
Dans l’environnement naturel, le cycle de l’eau favorise la circulation de l’eau entre l’atmosphère, la surface et le sous-sol. L’incidence de l’énergie solaire provoque l’évaporation de l’eau qui forme les nuages ​​qui apportent la pluie. L’eau rend également l’atmosphère à travers la transpiration des plantes. En surface, les eaux de pluie peuvent s’écouler à la surface et, selon la topographie, se rendre dans les vallées où se trouvent les rivières. Une partie de l’eau peut également s’infiltrer dans les couches les plus profondes du sol, qui remontent ensuite à la surface aux sources ou atteignent les aquifères. L’eau stockée dans les aquifères sert généralement de réservoir pour le maintien du niveau des rivières pendant les périodes de sécheresse. Ce cycle est continu.

Un certain nombre de facteurs peuvent modifier le cycle hydrologique naturel, notamment les activités humaines. Parmi ceux-ci, l’urbanisation a les impacts les plus importants. Au cours des derniers siècles, la population humaine est devenue de plus en plus peuplée de centres urbains. Ce processus devient encore plus intense en raison de la croissance démographique. Cependant, en particulier dans les pays en développement, la croissance urbaine dans les métropoles et les grandes villes se fait de manière désordonnée, entraînant des occupations irrégulières.

La construction de bâtiments et de routes pavées, entre autres structures caractéristiques des villes, entraîne l’imperméabilisation des sols. Ainsi, l’eau de pluie qui s’infiltre auparavant dans le sol devient le ruissellement de surface, dont le volume devient plus important par rapport à l’environnement naturel. Le plus grand volume d’eau drainée atteint rapidement les zones les plus basses, provoquant des inondations. Outre les pertes économiques, les inondations posent des risques pour la santé et nuisent à la qualité de la vie de la population.

La qualité de l’eau qui coule lors d’une précipitation entraîne une grande quantité de sédiments et de déchets sur les routes et les bâtiments publics. Cette charge est plus élevée au début des précipitations. Bien qu’il soit convenu que les réseaux d’évacuation des eaux pluviales et d’égout doivent être séparés, des connexions clandestines peuvent introduire des déchets dans les eaux de ruissellement, favorisant ainsi la prolifération des maladies d’origine hydrique.

Contexte
L’urbanisation croissante a causé des problèmes avec l’augmentation des crues éclair après une pluie soudaine. Lorsque des zones de végétation sont remplacées par du béton, de l’asphalte ou des structures couvertes, conduisant à des surfaces imperméables, la zone perd sa capacité d’absorption de l’eau de pluie. Cette pluie est plutôt dirigée vers les systèmes de drainage des eaux de surface, les surchargeant souvent et provoquant des inondations.

SuDS a pour objectif d’essayer de reproduire les schémas de drainage des systèmes naturels en utilisant des solutions économiques ayant un faible impact sur l’environnement pour évacuer les eaux sales et de surface par la collecte, le stockage et le nettoyage avant de permettre leur relargage lent dans l’environnement, comme dans les cours d’eau. Cela vise à contrer les effets des systèmes de drainage conventionnels qui permettent souvent l’inondation, la pollution de l’environnement – avec les conséquences néfastes pour la faune – et la contamination des sources d’eau souterraine utilisées pour fournir de l’eau potable. Le paradigme des solutions SuDS devrait être celui d’un système facile à gérer, nécessitant peu ou pas d’apport d’énergie (sauf de sources environnementales telles que la lumière du soleil, etc.), résistant à l’utilisation, attrayant du point de vue de l’environnement et de l’esthétique. Des exemples de ce type de système sont les bassins (dépressions de paysage peu profondes qui sont sèches la plupart du temps quand il ne pleut pas), les jardins pluviaux (dépressions de paysage peu profondes avec plantation d’arbustes ou d’herbacées), les rigoles d’épaves (fossés peu profonds à assèchement normal et larges) , drains filtrants (tranchée remplie de gravier), bassins de biorétention (dépressions peu profondes avec couches filtrantes de gravier et / ou de sable sous le substrat de culture), roselières et autres habitats de terres humides qui collectent, stockent et filtrent les eaux sales tout en fournissant un habitat faune.

A l’origine, le terme SUDS décrivait l’approche britannique en matière de systèmes de drainage urbains durables. Ces développements ne sont peut-être pas nécessairement dans des zones « urbaines » et la partie « urbaine » de SuDS est donc généralement abandonnée pour réduire la confusion. D’autres pays ont mis en place des approches similaires utilisant une terminologie différente, tels que les meilleures pratiques de gestion (BMP), le développement à faible impact aux États-Unis et la conception urbaine sensible à l’eau en Australie.

SuDS utilise les techniques suivantes:

contrôle de source
pavé perméable tel que béton perméable
retenue des eaux pluviales
infiltration des eaux pluviales
évapotranspiration (p. ex. d’un toit vert)

Une idée fausse commune de SuDS est qu’ils réduisent les inondations sur le site de développement. En fait, le SuDS est conçu pour réduire l’impact du système de drainage des eaux de surface d’un site sur d’autres sites. Par exemple, les inondations d’égouts sont un problème dans de nombreux endroits. Le pavage ou la construction sur le sol peut entraîner des inondations soudaines. Cela se produit lorsque les débits entrant dans un égout dépassent sa capacité et qu’il déborde. Le système SuDS vise à minimiser ou à éliminer les rejets du site, réduisant ainsi l’impact, l’idée étant que si tous les sites de développement intégraient le système SuDS, les inondations d’égouts urbains poseraient moins de problèmes. Contrairement aux systèmes traditionnels de drainage des eaux pluviales urbaines, SuDS peut également contribuer à protéger et à améliorer la qualité de l’eau souterraine.

Systèmes de drainage conventionnels
Les systèmes de drainage conventionnels sont formés par un réseau de conduits facilitant un écoulement maximal de l’eau hors de la ville. Cependant, la vitesse d’écoulement est considérablement élevée. Avec l’imperméabilisation des zones urbaines, d’importants volumes d’eau sont acheminés des bâtiments et des voies d’accès directement au réseau de drainage, qui doit pouvoir résister occasionnellement à des débits importants. Quand ils ne le sont pas, l’eau déborde et provoque des inondations.

Pendant longtemps, les systèmes de drainage des eaux pluviales ont été utilisés en tant que systèmes secondaires et non strictement nécessaires au développement urbain. Cependant, les structures urbaines créées par les Romains depuis plus de deux mille ans ont des réseaux de drainage. Au XIXe siècle, des réseaux de canalisations ont commencé à être établis en Italie afin d’éliminer les eaux de pluie et les eaux usées, ainsi que l’utilisation de fosses septiques et l’accumulation d’eau, directement liées à la prolifération des maladies et à la mortalité. des personnes et des animaux. Des travaux similaires sont diffusés dans toute l’Europe à titre préventif. Ainsi, il a été supposé que l’évacuation des eaux pluviales et des eaux usées de la ville serait le meilleur moyen de résoudre les problèmes de drainage.

Cependant, les impacts causés par l’évacuation rapide de l’eau de la zone urbaine n’ont pas été pris en compte avant les années 1960. Dans les pays développés, les dommages que cette forme de drainage a causés à l’environnement ont été perçus en raison du volume important introduit dans l’eau en aval, tel que l’érosion et la pollution des ressources en eau.

Caractéristiques
Le cycle hydrologique naturel consiste en un équilibre entre infiltration, évapotranspiration et débit, directement influencé par la topographie, la couverture végétale et la température. La formation de villes interfère fortement avec ces variables. Les systèmes de drainage alternatifs cherchent à minimiser les impacts causés par l’urbanisation, en favorisant l’infiltration d’eau dans le sol et sa rétention. Les systèmes de drainage alternatifs ont des principes qui s’opposent aux systèmes de drainage conventionnels en recherchant la rétention d’eau plutôt qu’en le chassant du milieu urbain le plus rapidement possible. De cette manière, le volume total des eaux de ruissellement diminue, ainsi que la vitesse de l’eau et le débit de pointe, ce qui rend les zones en aval moins exposées aux inondations et à l’érosion. L’implantation de ces systèmes évite également la surcharge du réseau de drainage classique. Parmi les autres avantages, on note l’amélioration de la qualité de l’eau, qui devient moins polluée lorsqu’elle passe à travers la filtration naturelle pour s’infiltrer dans le sol. Son implantation profite également au paysage urbain, car la reproduction des conditions naturelles a un effet positif sur le paysage.

Au cours des dernières décennies, les études sur l’application de systèmes de drainage alternatifs sont devenues importantes, en particulier dans des pays développés tels que les États-Unis et le Canada (développement à impact réduit, LID), au Royaume-Uni (systèmes de drainage urbain durable, SUDS), en Australie (Water Sensitive). Urban Design, WSUD) et en Nouvelle-Zélande (Design et développement urbains à faible impact, LIUDD), tous avec les mêmes principes de base. Dans les pays en développement, toutefois, le contrôle quantitatif du ruissellement urbain en surface est mal réparti et le contrôle de la qualité des eaux de surface pratiquement inexistant.

Les techniques
Un certain nombre de procédures favorisent le maintien de conditions de ruissellement naturel, notamment la rétention ou l’infiltration d’eau dans le sol. Des stratégies pour la mise en œuvre de systèmes de drainage alternatifs devraient être mises en œuvre conjointement afin de promouvoir une plus grande efficacité. Son application est faite en fonction des conditions locales, telles que la perméabilité des sols, les caractéristiques de ces sols et les risques de contamination par les produits chimiques. Les autorités publiques sont toujours réticentes face à la mise en œuvre de ces dispositifs, principalement parce que leur comportement à long terme n’est pas connu. Son application doit être conforme aux conditions locales, y compris aux réseaux de drainage conventionnels.

Des principes
Ils reposent sur un triple principe:

stocker temporairement les eaux de pluie en amont pour amortir et ralentir les écoulements en aval.
Infiltrer de l’eau non polluée dans le sol, dans la mesure du possible, pour réduire les volumes en aval
Séparez et traitez séparément les eaux polluées, les eaux pluviales et les eaux de ruissellement et veillez à ce que celles ayant coulé sur des substrats pollués (routes, cours d’usines, sols pollués, etc.) soient traitées selon leurs caractéristiques (charge en microbes, détergents, métaux lourds, etc.). pesticides, polluants routiers, etc.)

Qui implique:

gérer et, si possible, purifier l’eau le plus près possible de son point de chute, avec des solutions passives (ne dépendant pas de pompes, vannes, vannes et conduites pouvant se boucher, etc.), depuis le toit, par exemple avec de la végétation terrasses ou près de la maison, avec des systèmes de vallées et la restauration de zones humides fonctionnelles (telles que les lagunages naturels qui épurent également l’eau, ce qui n’est pas le cas pour les égouts collectant l’eau de pluie)
éviter ou limiter le ruissellement, facteur puissant de pollution de l’eau et de transfert rapide de polluants en aval et dans la mer (la turbidité de l’eau est devenue l’un des paramètres les plus critiques pour les cours d’eau. eaux du nord de la France et de nombreuses zones urbaines ou agricoles labourées) .

Contrôle local
Le contrôle local du ruissellement fait référence à d’autres techniques de drainage appliquées aux terrains urbains ou à proximité. Ces techniques incluent le stockage d’eau sur le toit. Sur les bâtiments, des zones relativement plates peuvent être utilisées pour stocker temporairement les eaux de pluie. Cependant, pour son application, il convient de prendre en compte les soins appropriés avec l’isolation et la capacité structurelle de supporter le poids.

Les toits verts, une couverture de sol qui permet la croissance des plantes sur le toit, ont une capacité de stockage appropriée, en plus de favoriser l’évapotranspiration et d’améliorer la qualité de l’eau filtrée par la couche de sol. De cette manière, ils réduisent le débit maximal et le volume total drainé.

La réutilisation des eaux de pluie peut également avoir un impact positif sur la réduction du ruissellement, car elle diminue la quantité d’eau quittant le terrain. L’eau stockée, bien que non potable, peut être utilisée dans une variété de tâches ménagères, tout en économisant de l’eau traitée.

Dispositifs d’infiltration
Ces systèmes favorisent l’introduction d’eau dans le sol par infiltration. Les tranchées d’infiltration sont des tranchées linéaires remplies de cailloux, qui permettent la pénétration de l’eau et favorisent également leur stockage. Ils sont généralement intégrés à l’environnement où ils sont déployés. En plus de favoriser l’amélioration de la qualité du sol par filtration, les tranchées d’infiltration favorisent également la recharge des aquifères. Les drains français ressemblent aux tranchées, mais à l’intérieur, ils passent par un tuyau foré qui permet à l’eau de s’échapper et d’infiltrer le sol. Les fossés de sol inondés peuvent être utilisés pour collecter l’eau de pluie et la stocker temporairement jusqu’à l’infiltration complète. Ils sont principalement utilisés le long des autoroutes, mais peuvent être utilisés dans des jardins et même intégrés à des zones de loisirs. Les puits d’infiltration sont plus profonds et moins étendus que les tranchées d’infiltration, mais ils sont également remplis de cailloux. Une grande quantité de sédiment dans ces dispositifs peut compromettre son efficacité, car les particules bloquent le passage de l’eau.

Les chaussées perméables permettent le passage de l’eau à travers elle-même, qui peut être stockée sous la chaussée ou s’infiltrer dans les couches souterraines. Parmi les types de revêtement, on trouve l’asphalte et le béton perméables, tous deux utilisés dans les zones à faible trafic, telles que les parcs de stationnement. Les chaussées semi-perméables sont formées de blocs de béton creux, dont la cavité est remplie de matériau granulaire, ce qui facilite également le passage de l’eau vers le sol. Les lits de rétention biologique, ou « jardin pluvial », sont conçus pour collecter les eaux de pluie des zones environnantes et leur permettre d’infiltrer ou de réduire la vitesse d’écoulement, ce qui réduit la quantité de sédiments transportés par l’eau, en plus de sa fonction de paysage. En général, les zones vertes avec la présence d’herbe et d’arbres dans les zones urbaines sont capables de réduire considérablement la vitesse d’écoulement et de réduire son volume par infiltration. Ils peuvent également retenir une grande quantité de sédiments, ce qui nécessite un entretien périodique.

Dispositifs de rétention
Les dispositifs de rétention ont pour but principal de stocker l’eau provenant du flux et de le libérer plus tard avec moins de débit et de vitesse. Les bassins de rétention ont l’avantage d’être facilement intégrés dans l’environnement urbain, car ils peuvent être utilisés comme zone de loisirs, car ils ne sont remplis que lors de la précipitation et, après la cessation, vides. Cependant, ils ne sont pas efficaces pour éliminer les polluants. Les bassins d’infiltration sont similaires, mais, en plus de stocker l’eau, ils permettent leur infiltration dans le sol, réduisant ainsi le volume drainé. Habituellement, les zones herbeuses sont gardées au sec. Cependant, ces dispositifs ont l’inconvénient d’accumuler une grande quantité de sédiments et d’ordures chargées et déposées à ces endroits, ce qui nécessite un nettoyage périodique.

Les zones humides artificielles sont des zones spécialement remplies de terre, de pierre et de gravier, maintenues saturées en eau, où des plantes aquatiques sont introduites. Ils sont peu coûteux à construire et apportent de nombreux avantages. En plus de réduire considérablement la vitesse d’écoulement, la qualité de l’eau est améliorée en éliminant les contaminants solubles ou sous forme de particules (y compris les métaux) par action biologique et par sédimentation. Ils offrent également un abri aux espèces sauvages et peuvent servir de zones d’éducation et de loisirs. Cependant, sa manipulation doit être faite avec précaution, car les êtres vivants qui y habitent normalement sont sensibles.

Les avantages
Lutte contre les inondations et les sécheresses
Reconstitution des eaux souterraines
Coût réduit par rapport aux solutions conventionnelles (tuyaux, pompes)
Des rejets moins polluants dans le milieu naturel
Fiabilité (en développant les systèmes passifs les plus autonomes et les solutions éco-techniques possibles, par le biais de processus écosystémiques naturels.

Exemples d’alternative technique
Ils combinent diverses solutions telles que

chaussée – réservoir
dont le matériau hautement poreux est conçu pour stocker temporairement les eaux de pluie, avec une libération lente pour obstruer les inondations. L’eau est purifiée – dans une certaine mesure – par percolation à travers les bactéries dans le substrat.
Les structures enterrées équivalentes peuvent recevoir l’eau des chaussées, injectées par des drains disposés de manière appropriée si le revêtement est étanche.
Après stockage, s’il y a un risque de pollution, l’eau peut être évacuée vers un exutoire destiné à son épuration (station d’épuration ou lagon naturel selon le type de risque …)

Absorption bien
ce sont des puits d’injection dans l’aquifère. Ils ont donc besoin que l’eau soit très propre, c’est pourquoi on leur préfère les puits d’infiltration, l’eau étant purifiée par percolation dans le sol et / ou un substrat d’épuration préparé avant d’atteindre l’aquifère.

Fossés et / ou vallées
ils permettent le stockage à l’air libre avant l’infiltration et / ou l’évapotranspiration par des plantes qui purifient l’eau des nitrates, des phosphates et de certains de ses polluants;

Tranchées de drainage
structures linéaires, superficielles avec un volume tampon permettant le stockage temporaire d’eau qui peut ensuite être traitée, lagunée ou infiltrée dans le sol.

Bassins d’infiltration végétalisés
(Il peut même s’agir d’un jardin inondable, conçu de telle sorte qu’il n’y ait pas d’île où les enfants pourraient être surpris par la montée des eaux): ils ont une taille plus importante que les solutions précédentes et sont bien placés pour collecter des afflux massifs d’eau de ruissellement avant de les purifier. et s’infiltrer lentement dans le sol après un stockage temporaire.

Dalles nid d’abeille engazonnables
En HDPE, par exemple, résistant aux UV et pour certains modèles, 100% recyclé et recyclable. Correctement posées, elles permettent 90% de gazonnement ou de revégétalisation par la flore sauvage (à condition que vous ne cultiviez pas de boisé). Certains modèles facilitent la circulation des vers de terre d’une cellule à l’autre. L’eau de pluie est en partie purifiée et infiltrée dans le sol. soutenant jusqu’à 200 tonnes par m², ils préviennent l’orniérage et éventuellement l’érosion des pentes. Si le nombre de véhicules n’est pas trop important, ils permettent de construire des parkings verts ou de véritables routes recouvertes de végétation (dans certains éco-quartiers, par exemple). Les chevaux peuvent être gênés par la sensation inhabituelle qu’ils éprouvent sur ce sol.

Conditions de réussite
C’est une bonne transversalité des services de voirie, assainissement, espaces verts, qui doivent travailler en amont et peuvent utilement associer les services d’un paysagiste et d’un écologiste pour développer une gestion écologique et donc différenciée propice à une meilleure gestion et épuration de l’eau. ADOPTA a montré que ces solutions permettent de réaliser des économies très importantes si les conditions suivantes sont remplies:

les solutions sont basées sur un diagnostic pertinent;
ils prennent en compte le risque climatique croissant, ainsi que les contraintes et opportunités des sites concernés;
ils sont intégrés de manière cohérente et en amont des projets;
ils sont intégrés à l’échelle des bassins versants.