La gestion des eaux pluviales, un enjeu considérable dans le cycle de l’eau. Les bassins de rétentions…
Part II
Après avoir présenté la première partie de l’article correspondant à la gestion des eaux pluviales, la deuxième partie s’intéresse aux schémas de principes d’ouvrages alternatifs pluviaux et plus particulièrement aux bassins de rétention.
Une présentation sur les bassins de rétention stricts, en conséquence leur dimensionnement ne prend pas en compte une éventuelle infiltration des eaux collectées.
Ils sont destinés à contenir le surplus d’eaux de pluie et de ruissellement généré par l’urbanisation ou l’aménagement d’un site en fonction d’un débit d’évacuation régulé vers un exutoire ; exutoire pouvant être le réseau public, le milieu hydraulique superficiel ou un système d’infiltration. Ils ont un rôle d’étalement, d’écrêtement des eaux pluviales.
Ils sont principalement constitués par trois parties : un ouvrage d’alimentation, une zone de stockage et un ouvrage de régulation (garantissant le débit de fuite).
Avantages :
- Bonne intégration paysagère possible.
- Réduction des débits de pointe à l’exutoire.
- Dépollution efficace des eaux pluviales par décantation des particules.
- Conception accompagnée d’une méthode normalisée de dimensionnement définie par l’instruction technique de 1977.
- Bon retour d’expérience facilitant la conception et l’exploitation.
Inconvénients :
- Les bassins de rétention peuvent avoir une importante emprise foncière.
- La fréquence d’entretien va varier selon le type de bassin, selon sa capacité et la qualité des eaux pluviales retenues.
- Dépôts de boues de décantation qu’il faut évacuer lorsque leur quantité induit une modification du volume utile de rétention. Cependant, la formation de ce dépôt prend beaucoup de temps car les volumes générés sont très faibles.
- Dépôts de flottants. Dépend de la nature des eaux retenues dans le bassin et de la présence ou non d’un système de « dégrillage » en amont.
Conditions et domaine d’utilisation :
Les bassins de rétention sont des ouvrages surtout adaptés aux milieux peri-urbain ou rural compte tenu de la surface foncière nécessaire. Afin de réduire l’impact financier que cela représente, on cherchera à lui conférer une utilisation plurifonctionnelle (aire de jeu, de détente, ...).
Durant la phase de conception, on s’assurera que les paramètres suivant soient respectés :
• la vidange des eaux du bassin de rétention, doit être effectuée dans un laps de temps « respectable » pour que le bassin puisse être fonctionnel lors d’évènements pluvieux successifs, pour des raisons de sécurité des riverains et de salubrité (durée de vidange après l’orage < 6h maximum),
• afin d’assurer la sécurité des riverains, si cela s’avère nécessaire suivant la morphologie (pente des talus ou profondeur du bassin trop importante) et l’implantation du bassin, des solutions devront être mises en œuvre (clôtures, prévention, information sur le fonctionnement...),
• dès la mise en œuvre de l’ouvrage, l’accès permettant son entretien doit être fonctionnel.
Leur réalisation est très bien maîtrisée, mais doit faire l’objet d’une attention particulière quant aux aménagements nécessaires au bon fonctionnement de l’ouvrage.
La mise en œuvre d’ouvrages spécifiques au sein même ou en tête du bassin permettra d’éviter tous types de nuisances et de faciliter l’entretien. Un suivi sérieux et régulier en sera la garantie.
Même si l’ouvrage de stockage peut prendre diverses formes, lors de sa conception, sa morphologie ainsi que ses équipements (regard d’accès, rampe d’accès,...) doivent être pensés et prévus afin de faciliter l’exploitation et l’entretien du bassin.
Le mode d’alimentation du bassin va définir sa position et donner des indications sur les paramètres à contrôler lors de sa conception et de sa réalisation.
• Alimentation par déversement. Le bassin est le point bas de l’opération. Il faut donc vérifier l’altimétrie de raccordement, la correspondance entre le fil d’eau de l’exutoire et le milieu récepteur (réseau public, milieu hydraulique superficiel,...).
• Alimentation par mise en charge et débordement. Le bassin est un vase d’expansion du réseau pluvial. La profondeur du bassin n’est pas fonction du fil d’eau du réseau, mais du volume utile nécessaire et du point de collecte des eaux pluviales le plus bas. Afin d’empêcher tout débordement non désiré on s’assure (dans un cas comme dans l’autre) que le niveau des plus hautes eaux (niveau de surverse) atteint dans le bassin est inférieur au point de collecte des eaux de pluie et de ruissellement le plus bas (au niveau du terrain).
• Alimentation par ruissellement directement des surfaces vers le bassin. Ce mode de fonctionnement ne peut être mis en œuvre que pour des petits bassins. Il permet de limiter, voire de supprimer le réseau pluvial classique.
Conception :
Collecte des eaux et alimentation :
La collecte des eaux pluviales en amont et l’alimentation du bassin sont réalisées par :
- des canalisations,
- un système de « dégrillage », de pièges à flottants,
- une protection évitant toute intrusion dans les canalisations (type tête d’aqueduc de sécurité),
- des bouches d’injection,
- un aménagement, un accompagnement des eaux afin d’éviter toute érosion prématurée (pour une alimentation par déversement, aménagement jusqu’au fil d’eau du bassin).
Structure du bassin :
- mise en place d’un géotextile et/ou une géomembrane en fonction de la destination du bassin et du type d’eau retenue (possibilité de contamination, zone à « risques »),
- pente des talus le plus faible possible (facilite l’entretien),
- pour des pentes de talus importantes, privilégier le profil emboîté (marches d’escalier),
- stabilisation des talus par végétalisation ou autre méthode (géogrilles, dispositifs anti-batillage, enrochements, tunage, rondins, ...),
- rampe d’accès jusqu’en fond de bassin pour assurer un entretien mécanique (passage suffisant et étudié en fonction du bassin et du type d’engin assurant l’entretien),
- systèmes de mise à l’air et clapet de décharge.
Evacuation et « ré-essuyage » des eaux :
L’évacuation de la totalité des eaux collectées est assurée par la mise en œuvre de :
- système de drainage des eaux stockées au point bas (« ré-essuyage ») par noue, caniveau, cunette ou drain d’évacuation pour assurer l’absence d’eau stagnante après vidange,
- faible pente en fond de bassin afin de rassembler les eaux vers le système de drainage.
N.B. : pour des ouvrages destinés à être rétrocédés (intégrés dans le domaine public) on garantie le ré-essuyage des eaux par un ouvrage type caniveau, caniveau à grille, ....
Exutoire :
L’exutoire est composé :
- d’une protection évitant toute intrusion dans les canalisations (type tête d’aqueduc de sécurité),
- d’un organe ou orifice de régulation,
- d’une surverse de sécurité.
Revêtements et aménagement du fond et des berges :
L’aménagement du bassin peut être réalisé en végétalisant l’ouvrage ou par divers matériaux :
Végétaux :
- gazon résistant à l’eau et à l’arrachement (Herbe des Bermudes, Pueraire hirsute, Pâturin des prés, Brome inerme,...),
- arbres et arbustes pouvant s’adapter à la présence plus ou moins abondante d’eau pour garantir une bonne stabilité,
- végétaux dont le système racinaire permet une stabilisation du sol (pivotants, fasciculés ou charnus).
Matériaux :
- béton,
- enrobé,
- géotextile,
- géomembrane imperméable,
- dalles bétonnées.
Le bassin sec à ciel ouvert :
Présentation :
Un bassin sec à ciel ouvert est situé au niveau du terrain naturel et se vidange complètement suite à l’épisode pluvieux. Le volume de stockage disponible est égal au volume utile du bassin.
On en distingue deux principaux types :
- Bassin sec planté ou enherbé :
- Le fond, à très faible pente, est habituellement constitué d’une prairie, d’un espace planté ou engazonné. L’intégration paysagère est donc le principal axe de valorisation.
- L’aménagement des berges et talus diffère selon la pente et la profondeur du bassin :
o bassin ayant des talus de faible pente (<20-30%) ou à faible profondeur :
(entre 30 et 50 cm de hauteur d’eau au point le plus profond). Aucun aménagement particulier n’est à prévoir en dehors de ceux imposés par les éventuelles activités développées en son sein. On pourra intégrer l’aspect plurifonctionnel du bassin et l’ouvrir au public.
o bassin ayant des talus pentus (>30%) ou une profondeur conséquente: Le tout étant d’en assurer le maintien et la stabilité, il pourra être conseillé de réaliser les talus selon un profil emboîté (en marches d’escalier). Ils peuvent être, selon les cas, juste engazonnés, plantés d’arbres, arbustes ou de végétaux (ayant un système racinaire compatible : pivotant, fasciculé ou charnu), ou renforcés de matériaux stabilisants, dalles de béton-gazon ....
- Bassin sec revêtu :
• l’étanchéité du fond, des berges et talus est assurée par géomembrane, béton, enrobé, ....
Ainsi, tout risque de contamination du sol par une pollution éventuelle est évité. Dans certains cas, cela peut éviter les contraintes d’entretien de la végétation (mais lui confère l’entretien d’un ouvrage de génie civil).
• Il est beaucoup moins esthétique (intégration paysagère très difficile, attention à l’aspect « bâche noire ») mais peut également trouver une valorisation plurifonctionnelle pour des fonds béton ou en enrobé (pistes de skate ou de roller, parkings de surface, cours d’école,...).
N.B. : il est possible d’assurer l’étanchéité du bassin tout en le végétalisant (grâce à l’utilisation de géomembrane ou de système équivalent recouvert d’une couche de terre végétale).
Avantages :
- Dépollution efficace des eaux pluviales par décantation des particules.
- Conservation d’espaces verts en zone urbaine.
- De part leur aspect plurifonctionnel les bassins secs ont une bonne intégration paysagère.
• Bassin sec engazonné : espaces verts, aire de détente, terrains de jeux,....
• Bassin sec revêtu : espaces de jeu, parkings de surface,....
- Entretien simple, tonte si c’est un bassin engazonné, balayage s’il s’agit d’un bassin revêtu, ... .
- Sensibilisation du public par visualisation directe du problème du traitement des eaux pluviales.
Inconvénients :
- Importante emprise foncière la plupart du temps.
- Risques de nuisances olfactives (stagnation d’eau, putréfaction de végétaux,...) par défaut de réalisation ou manque d’entretien.
Conditions et domaine d’utilisation :
Un travail poussé permettant d’assurer une intégration paysagère complète du bassin doit être pensé et inclus comme axe majeur de réflexion de l’aménagement ; intégration qui permettra de transformer l’ouvrage hydraulique en un élément à part entière de l’opération. Pour cela, on cherche à lui donner une valeur paysagère tout en lui conférant (lorsque cela s’avère possible) de multiples autres usages (zone de détente, aire de jeu, ...).
Pour permettre la mise en œuvre d’un bassin plurifonctionnel et l’ouvrir au public, on assure :
- la mise en sécurité des personnes,
- une bonne information des riverains ou des usagers sur son fonctionnement,
- une signalétique adéquate,
- la mise en sécurité des équipements constitutifs de l’ouvrage.
L’alimentation en eau durant l’épisode pluvieux peut se faire :
o par ruissellement direct,
o par déversement du réseau pluvial (le bassin est le point bas du réseau),
o par mise en charge et débordement du réseau. Evitant des apports d’eau de pluie et de ruissellement lors des pluies de faibles intensités.
Si le volume disponible au sein de l’ouvrage est supérieur au volume utile à stocker, le surplus peut être réutilisé (arrosage, réutilisations diverses,...).
Le bassin en eau :
Présentation :
C’est un plan d’eau permanent dans lequel sont déversées les eaux de pluie et de ruissellement collectées au cours de l’épisode pluvieux. Le volume utile de rétention est le volume engendré par le marnage (variation du niveau).
Leur taille varie en fonction de leur utilité (usage plurifonctionnel) et du volume de rétention nécessaire. Elle peut varier de la petite mare en fond de jardin jusqu’au lac accueillant des activités nautiques. Leur dimension conditionnera le type d’utilisation et d’exploitation.
Quelque que soit leur taille, ils abriteront toujours un « écosystème » aquatique dont l’équilibre dépendra des variations de volume et de qualité dues aux apports pluviaux.
Les bassins en eau sont le plus souvent utilisés comme des plans d’eau permanents et paysagers susceptibles d’accueillir des activités variées en fonction de leur dimension :
• activités de loisir s’ils sont de grandes tailles (pêche, canotage, promenade,...),
• aspect paysager s’ils sont de petites tailles. Pour améliorer l’aspect paysager et garantir la stabilité des berges du bassin, il est recommandé de réaliser des berges végétalisées selon un profil emboîté.
Avantages :
- Dépollution efficace des eaux pluviales par décantation des particules.
- Très bonne intégration paysagère.
- Possibilité de recréer un écosystème.
- L’aménagement d’un plan d’eau déjà existant ne demande que peut d’investissement.
- Possibilité de conserver la totalité des eaux pluviales collectées.
- Possibilité de réutiliser les eaux de pluie.
Inconvénients :
- Importante emprise foncière la plupart du temps.
- Contraintes strictes sur la qualité des eaux collectées d’où la nécessité d’avoir un réseau séparatif strict, de mettre en œuvre un système dégrilleur en amont, voire un ouvrage de prétraitement.
- Risques de nuisances olfactives (stagnation d’eau, putréfaction de végétaux,...) par défaut de réalisation ou manque d’entretien.
- Assurer une gestion appropriée afin de prévenir l’eutrophisation du bassin (suppression des aérateurs), la prolifération de moustiques, de grenouilles,....
Conditions et domaine d’utilisation :
La réglementation concernant les bassins de rétention en eau ouverts aux activités nautiques est celle dédiée aux activités physiques et sportives : Loi nationale AVIS du 6 juillet 2000, « Loi relative à la promotion et à l’organisation des activités physiques et sportives ». Elle réglemente l’encadrement des activités autorisées sur le site (article 43). Chaque commune autorise par arrêté préfectoral la pratique d’une activité sur le site.
Pour le cas des bassins en eau du Grand Toulouse, la Fédération Française de Pêche vérifie la qualité des eaux et informe la Communauté d’Agglomération du Grand Toulouse.
Dans le cas de résultats d’analyse non conformes, la Communauté d’Agglomération contacte un laboratoire d’analyse et informe le Maire afin d’interdire les activités nautiques.
L’alimentation en eau durant l’épisode pluvieux peut se faire :
o par ruissellement direct,
o par déversement du réseau pluvial (le bassin est le point bas du réseau),
o par mise en charge et débordement du réseau. Evitant des apports d’eau de pluie et de ruissellement lors des pluies de faibles intensités.
Comme il a été indiqué ci-dessus (inconvénients de cette technique), la conception ainsi que la qualité des eaux rejetées conditionneront l’état du bassin ainsi que la fréquence de son entretien.
Des conditions favorables permettront :
• d’éviter des nuisances visuelles (déchets flottants suite à l’événement pluvieux),
• de faire s’accumuler le moins possible de boues de décantation,
• d’éviter une eutrophisation rapide avec l’apparition d’algues néfastes,
• d’éviter l’apparition de nuisances olfactives,
• de développer un écosystème, permettant de limiter la prolifération de moustiques, grenouilles, ...
Ainsi, le maintien d’une hauteur minimale d’eau (de 1m à 1.5m) doit être garanti afin de limiter ou d’éviter le phénomène d’eutrophisation. Lorsque cela s’avère possible, on préfère une mise en contact avec les eaux de nappe, permettant une circulation, un renouvellement des eaux présentes dans le bassin, limitant ainsi les facteurs pénalisants et offrant une meilleure qualité.
Une étude hydrogéologique accompagnée d’un suivi de nappe permettent de déterminer le niveau bas grâce à l’analyse de ses fluctuations. Ce niveau est fixé par le niveau dit de « basses eaux ».
Si l’étude révèle un sol favorable à l’infiltration, le bassin mis en œuvre sera considéré comme un bassin d’infiltration ou un bassin de rétention infiltrant (cf. fiche technique 5).
Un bassin en eau peut également être conçu en étanchéifiant le fond (utilisation d’une géomembrane, coulage de béton, ...). Cependant cette solution n’est généralement utilisée que pour des bassins de taille peu importante.
Le niveau des eaux variant durant l’épisode pluvieux, la mise en sécurité des personnes est un axe majeur de la conception de cet ouvrage. Afin d’ouvrir l’ouvrage au public, il faut assurer :
- la mise en sécurité des personnes (conformément à la réglementation en vigueur s’il s’agit d’un plan d’eau ouvert aux activités nautiques),
- une bonne information des riverains ou des usagés sur son fonctionnement,
- une signalétique adéquate,
- la mise en sécurité des équipements constitutifs de l’ouvrage.
Le bassin enterré :
Présentation :
Ce sont des ouvrages de stockage (génie civil) souterrains, que l’on peut enterrer sous des espaces verts, des voiries ou encore des parkings. Ils se vidangent complètement suite à l’épisode pluvieux.
Le plus souvent, pour les gros volumes, on préfère mettre en œuvre de structures réservoirs (cf. fiche technique 3). Les structures réservoirs peuvent être assimilées, sur le principe de fonctionnement, à un bassin de rétention enterré. La différence étant essentiellement axée sur le remplissage de la structure (matériaux constitutifs), le volume utile et l’entretien de l’intérieur de l’ouvrage.
Le bassin enterré est plus généralement utilisé chez le particulier (ouvrage préfabriqué) pour les petits volumes (rétention des eaux de pluie et de ruissellement à la parcelle). Dans ce cas, deux types de bassins peuvent être mis en œuvre :
• bassin dont le volume disponible correspond au volume utile,
• bassin dont le volume disponible correspond au volume utile + volume pour réutilisation (valorisation de l’investissement, amortissement).
Avantages :
- Dépollution efficace des eaux pluviales par décantation des particules.
- Ils sont enterrés et donc discrets.
- La surface au sol reste disponible et permet d’autres usages (parking, voirie, espace vert,...).
- Mise en œuvre des bassins individuels aisée (éléments souvent préfabriqués).
- Si l’ouvrage d’alimentation permet de retenir les flottants, le fait qu’il soit enterré permet d’éviter des désagréments visuels récurrents et donc de restreindre son entretien.
- Possibilité de réutilisation des eaux si le volume disponible du bassin est supérieur au volume de rétention utile.
Inconvénients :
- Réalisation plus coûteuse que celle d’un bassin en surface de même capacité. Le coût du foncier peut dans certains cas compenser cette différence.
- Etude avant réalisation rigoureuse avec notamment la prise en compte de la nature du sol en présence afin de déterminer le niveau haut de la nappe (réalisation d’une dalle béton en conséquence).
- Ouvrage très technique, difficile à réaliser (pour les ouvrages de forte capacité).
- Faible valeur ajoutée à l’aménagement de l’opération (pas d’intégration paysagère).
- Risques de nuisances olfactives (stagnation d’eau, putréfaction de végétaux,...) par défaut de réalisation ou manque d’entretien.
- Risques pour la sécurité du personnel d’exploitation (risque de formation de poches de gaz).
- Difficultés d’accessibilité et donc d’entretien (curage et nettoyage).
Conditions et domaine d’utilisation :
Cette technique peut être conseillée s’il y a un manque de terrain disponible ou que le coût du foncier le justifie (centre ville par exemple). Mais également et surtout pour les particuliers avec un stockage à la parcelle. Sa mise en œuvre peut permettre au propriétaire, grâce à une gestion rigoureuse et dans le cas d’un volume disponible supérieur au volume de rétention demandé, de réutiliser les eaux de pluie à des fins privées (arrosage,...).
L’alimentation ne peut se faire par ruissellement direct, elle ne peut se faire que :
o par déversement du réseau pluvial (le bassin est le point bas du réseau),
o par mise en charge et débordement du réseau. Evitant des apports d’eau de pluie et de ruissellement lors des pluies de faibles intensités.
Il est indispensable d’équiper ce type de bassins de systèmes de mise à l’air.
Dans le cas où des équipements électromécaniques de contrôle hydraulique sont mis en œuvre, ils doivent supporter une atmosphère défavorable (humidité, dégagement H2S, atmosphère corrosive,...). Leur accessibilité souvent difficile rend compliqué leur suivi et leur entretien.
L’ouvrage est préférentiellement conçu sous forme de caissons ou en le cloisonnant. La géométrie ainsi que les modes d’alimentation et de vidange du bassin vont définir des zones de décantation et des zones d’érosion privilégiées. C’est pourquoi l’étude de définition doit être fine et rigoureuse.
