Réflexion sur la prise en compte du changement climatique à Rennes : eau, végétation & à®lot de chaleur urbain

Annexe 18 : Livret d'information sur les techniques alternatives, pour la gestion des eaux

pluviales

Chaussées à structure réservoir

Ce dispositif permet de stocker les eaux pluviales et de réguler leur déversement, pour une maîtrise des risques d'inondations (Figure 46). L'infiltration se fait à l'aide d'un revêtement de surface drainant ou d'un système de drains. L'évacuation se fait quant à elle au travers de l'infiltration dans le sol et/ou de manière régulée vers un exutoire (Figure 47).

Figure 46 : Chaussée réservoir permettant de limiter l'inondation de la voirie (Conseil régional Rhône-Alpes,

2006)

Figure 47 : Coupe explicative du dispositif de
type chaussée réservoir (Conseil régional
Rhône-Alpes, 2006)

Il permet également de réduire la fréquence des travaux d'adaptation de dimensionnement des réseaux de collecte et donc de baisser indirectement les coûts qui y sont liés.

En plus de cela, ce dispositif est bénéfique d'un point de vue écologique, car il filtre les polluants au fur et à mesure de leur pénétration dans la structure réservoir.

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Cette technique nécessite un choix rigoureux de matériaux concassés, mais qui sont disponibles localement (circuits-courts). Elle permet aussi un traitement paysagé varié et durable. Il faut cependant veiller à maintenir la porosité de l'enrobé, par un lavage à haute pression avec aspiration simultanée. Un entretien régulier s'impose alors, d'autant plus qu'il supporte la circulation routière, source d'apport non négligeable d'impuretés (Figure 48).

Points forts	Points faibles
Insertion facile (même en milieu urbain	Risque de pollution (trafic routier)
dense)	Entretien régulier (pour éviter le
Aucune emprise foncière	colmatage)
Bon comportement vis-à-vis de la pollution	Pas d'infiltration si présence d'une nappe à
Pour les enrobés drainants : réduction du	moins d'1 m de profondeur
bruit de roulement, augmentation de	Coût parfois élevé
l'adhérence, réduction des projections	Faible développement de la végétation
d'eau et formation de verglas (sécurité	environnante
routière), pas de flaque d'eau (confort	Pour les enrobés drainants : à proscrire
piétons)	pour les giratoires/virages serrés et si les
Avantage lié à l'infiltration : contribue à l'alimentation de la nappe	apports de sédiments fins sont importants
Précautions : conception plus rigoureuse que les chaussées classiques, respect des dimensions de la
conception, éviter le risque de colmatage, curage des drains fréquent (entretien nécessaire)

Figure 48 : Points fort et points faibles des chaussées réservoirs (Compilation de données)

Noues et tranchées

Elles correspondent à une sorte de fossé peu profond et large, végétalisées, qui recueillent provisoirement l'eau, soit pour l'évacuer via un trop-plein, soit pour l'évaporer (évapotranspiration) ou pour l'infiltrer sur place, permettant ainsi la reconstitution des nappes phréatiques (Figure 49).

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Figure 49 : Illustrations de plusieurs formes de noues (Conseil régional Rhône-Alpes, 2006)

L'eau peut être amenée par des canalisations ou par ruissellement direct. Elle est ensuite évacuée par infiltration et/ou de manière régulée vers un exutoire (Figure 50).

Figure 50 : Coupe du dispositif de type tranchée (Conseil régional Rhône-Alpes, 2006)

Ce dispositif est assez efficace pour piéger et dégrader les polluants, tout en s'intégrant dans les aménagements, surtout le long des voiries (Figure 51).

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Points forts

	Points faibles
Bonne intégration paysagère (nouvelles	Entretien régulier (tonte, déchets)
conceptions urbaines)	indispensable pour éviter le colmatage
Usages multiples possibles	et la stagnation des eaux
Coût peu élevé	Pas d'infiltration si nappe à moins d' 1 m
Intéressant vis-à-vis de la pollution	de profondeur
Faible emprise foncière
Avantages liés à l'infiltration : pas besoin d'exutoire (selon capacité du sol), contribue à l'alimentation de la nappe
Précautions : respecter les dimensions de conception, cloisonnement sur site pentu pour optimiser le
stockage, éviter le colmatage au cours du chantier, ne pas compacter le sol, éviter l'érosion via une
mise en eau précoce

Figure 51 : Points fort et points faibles des noues/tranchées (Compilation de données)

Puits d'infiltration (micro-technique)

Cette installation de profondeur plus ou moins importante évacue les eaux pluviales directement dans le sol ou le sous-sol (Figure 52). Elle ne s'applique que sur de petites surfaces, comme les lotissements, mais permet une multiplication des ouvrages ponctuels sur l'ensemble du site (pour les eaux de toitures par exemple). Ce dispositif est la plupart du temps alimenté par des drains ou directement par le ruissellement. On peut également remplir les puits de matériaux (galets ou structures alvéolaires) dans l'optique de dépolluer les eaux avant de les infiltrer dans le sol, ce qui est d'ailleurs fortement recommandé.

Sa conception simple et sa faible emprise foncière en fait un dispositif tout à fait adapté pour les quartiers pavillonnaires regroupant maisons et jardins (Figure 53).

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Figure 52 : Illustration d'un puit d'infiltration et coupe explicative (Conseil régional Rhône-Alpes, 2006)

Points forts	Points faibles
Conception simple	Entretien régulier spécifique (pour éviter
Contexte d'utilisation large	le colmatage)
Faible emprise foncière	Garantir une distance d'au moins 1 m
Coût faible	entre le fond du puit et la nappe (pour
Pas de contrainte topographique majeure	limiter les risques de pollution)
Bonne intégration dans l'aménagement	Informations/sensibilisation nécessaire
(adapté à la taille de la parcelle)	(grand public)
Avantages liés à l'infiltration : pas besoin	Pas d'infiltration si nappe à moins d' 1 m
d'autre exutoire, contribue à l'alimentation de la nappe	de profondeur
Réduction à la source de la pollution
Précautions : bonne connaissance du sol/sous-sol, respect des dimensions de la conception, vérifier la
capacité de vidange (essais préalables), éviter les risques de colmatage, prévoir l'accès à l'ouvrage pour
l'entretien régulier

Figure 53 : Points fort et points faibles des puits d'infiltration (Compilation de données)

Bassins de retenue ou bassins d'infiltration

Ce type d'ouvrages permet à la fois de stocker l'eau, mais aussi de la décanter avant qu'elle ne soit infiltrée dans le sol.

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La fonction de piégeage des polluants est donc ici très importante. Celle-ci peut se faire par un dégrillage⁵³ grossier (plastique, feuille), puis par décantation des pollutions particulaires. On peut également procéder à une épuration naturelle, grâce aux espèces végétales comme les phragmites ou les roselières, au niveau des bassins en eau ou des zones humides.

Il existe plusieurs types de bassins de retenue :

? Les bassins en eau, permanent ou non (Figure 54) : ils sont utilisés dans beaucoup de pays, quel que soit le climat ou le niveau de développement (Marsalek & Chocat, 2001 ; Baptista & al., 2005). Les bassins en eau sont inondés très ponctuellement et partiellement en fonction des pluies. Ils permettent essentiellement d'intercepter les eaux pluviales. L'alimentation de ce dispositif peut être systématique ou seulement en cas de saturation du réseau (système de dérivation). Il permet ensuite de restituer des eaux vers le réseau principal ou le milieu naturel. Ce dernier consomme plus d'espace que le bassin à sec, à cause du volume de stockage disponible réduit par la lame d'eau dans le bassin au début de l'évènement. En revanche, il a l'avantage de pouvoir être utilisé comme un outil d'éducation à l'environnement.

? Les bassins dits « à secs > ou « à ciel ouvert > (Figure 54) : ils ont une double fonction, à savoir à la fois le stockage des eaux pluviales, mais également un usage collectif. En effet, ils peuvent servir de terrains de sport, de parkings, de squares, ou encore de jardins publics.

? Les bassins enterrés (Figure 55) : ils sont la plupart du temps construits en béton et reliés par des canalisations surdimensionnées. Ils sont alimentés par les eaux pluviales d'un réseau séparatif. Ils peuvent également être alimentés par les eaux d'infiltration via l'utilisation d'une structure alvéolaire.

Les bassins à ciel ouvert ont l'inconvénient de nécessiter une assez grande surface au sol, contrairement aux bassins enterrés. En revanche, ils sont plus faciles à mettre en place et coûtent aussi nettement moins cher (Figure 56).

⁵³ Action destinée à piéger les matières volumineuses et les déchets de toutes sortes contenus dans le chenal d'admission d'un ouvrage hydraulique, pour permettre leur extraction en benne et leur évacuation en décharge (Actu Environnement)

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Figure 54 : Illustrations de bassins de retenue en eau et à sec, avec leur coupe explicative (Conseil régional Rhône-Alpes, 2006)

Figure 55 : Illustration d'un bassin enterré et coupe explicative ( http://www.hamon-watersolutions.com &

http://fr.graf.info)

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Points forts

	Points faibles
Sécurité hydrologique (stockage important)	Entretien régulier indispensable (limiter le
Bon comportement par rapport à la	risque de colmatage)
pollution	Pas d'infiltration en présence d'une nappe
· Pour les bassins à ciel ouvert :	à moins d'1m de profondeur		possibilité de création de zones
· Pour les bassins à ciel ouvert :	humides, mise en oeuvre assez
emprise foncière importante	facile et bien maîtrisée, réserve
(conception multifonction qui	incendie/arrosage
permet de limiter les coûts	· Pour les bassins enterrés : aucune
associés), prétraitement	emprise foncière, pas besoin
nécessaire pour limiter les risques	d'exutoire (selon capacité du sol)
de colmatage, dégradation	· Avantage lié à l'infiltration :
fréquentes	contribue à l'alimentation de la
· Dans les bassins en eau : niveau	nappe
d'eau minimal à maintenir en période sèches.
· Pour les bassins enterrés :
ouvrages très techniques, coûts élevés, prévoir l'accessibilité à l'ouvrage pour l'entretien	Précautions : problème de colmatage des ouvrages d'infiltration : dépôts de particules fines qui
s'accumulent en surface et dans les interstices de la zone d'infiltration (formation d'un biofilm de surface
qui peut aggraver le phénomène)

Figure 56 : Points fort et points faibles des bassins de retenue (Compilation de données)

Toitures et terrasses végétalisées

Les toitures et les terrasses végétalisées sont particulièrement intéressantes, car elles possèdent une efficacité double. En effet, elles peuvent à la fois permettre de lutter contre l'ICU, en améliorant le confort thermique urbain, mais aussi contribuer à la gestion des eaux pluviales, en ralentissant le ruissellement le plus tôt possible et en stockant temporairement l'eau au niveau des toits. Cette technique, plutôt esthétique, bénéficie de nombreux choix architecturaux qui peuvent être intéressants et amener les citoyens et les aménageurs à faire la démarche. Sa conception reste néanmoins assez technique (Figure 57).

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Figure 57 : Coupe d'un dispositif de type toiture végétalisée (Grand Lyon, 2008)

Deux types de dispositif : extensif et intensif

Il existe deux types de végétalisation sur les terrasses et les toitures (Figure 58) : la végétalisation qualifiée « d'extensive » regroupe les végétaux de plus petite taille qui sont généralement implémentées pour leurs performances thermiques, énergétiques et hydrologiques (Wark & Wark, 2003), tout en améliorant également l'esthétique du bâtiment. La végétalisation dite « semi-intensives ou intensives » est plus complexe et plus coûteuse à mettre en place, ainsi qu'à entretenir, car elle concerne l'utilisation de végétaux bien plus imposants. Il est donc primordial de bien choisir la végétation en fonction du type de support et de la surcharge occasionnée par le type de végétation.

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Figure 58 : Végétalisation extensive à gauche ( http://www.topterrasse.fr) et
végétalisation intensive à droite ( http://www.durovray-etancheite.com)

L'avantage principal de ces techniques est qu'elles n'utilisent pas d'espace au sol, ce qui est particulièrement intéressant pour les quartiers où la création de parcs est difficile. De plus, tout comme les techniques alternatives pour la gestion des eaux pluviales, il est encore nécessaire d'informer les professionnels et les usagers des caractéristiques et des bénéfices de ces structures, qui sont souvent mal renseignés (Figure 59 & 60).

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Extensive	Intensive	Couche végétale/substrat
Mince (2-15 cm)	Importante (>15 cm)	Surcharge
45-150 kg/m^2	100 kg/m^2 à plusieurs tonnes	Support admissible
Béton, acier, bois	Béton	Pente maximale
30%	5%	Applications
Neuf, réhabilitation (souvent sans renfort de structure), remplacement du système d'étanchéité	Neuf, réhabilitation (souvent avec renfort de structure), remplacement du système d'étanchéité	Superficie
Toutes	Petites-moyennes	Investissement total
360-2700 €/m^2	180-380 €/m^2	Coûts supplémentaires possibles
18-35 €/m^2 ? système d'irrigation 35-80 €/ml ? mise ne place de clôture et garde-fous	Bénéfices
Gestion de l'eau : -5 à -10% Isolation thermique : -15 à -25% d'économie (climatisation) -2l de mazout/m^2/an soit -1€/m^2/an (chauffage) Biodiversité, esthétisme et attractivité de la ville (données non chiffrables)	Entretien
Visite annuelle, arrosage optionnel en période de longue sécheresse et selon système	Entretien régulier, arrosage indispensable	Rétention eaux pluviales
10-100 l/m^2	100 à ... ? l/m (1 cm d'eau/m^2 = 10 l)	Durabilité
1.5-2 fois plus	1.5-2 fois plus	Accessibilité
Visites d'entretien	Loisirs, jardinage	Couche végétale
Substrat léger à dominante minérale à « hors sol » par feutre non tissé	Terre végétale naturelle éventuellement allégée	Plantes
Choix varié mais restreint : · Graminées (herbe sauvage, aromatique) · Prairies fleuries (fleurs sauvages) · Sédums (plantes grasses/cirées) · Mousses · Couvre sols (trèfle) · Vivaces adaptés	Grand choix : · Gazon · Plantations arbustives/vivaces · Arbres de tailles adaptées

Figure 59 : Caractéristiques des deux types de végétalisation sur toitures/terrasses végétalisées (d'après
l'Agence Rheinert, modifié)

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Avantages		Inconvénients	Amélioration qualité de l'air (filtration
Conditions d'installations plus ou moins		naturelle des végétaux, stockage du
contraignantes (structure suffisamment		CO2 par photosynthèse, réduction GES)
forte du toit, étanchéité parfaite, pente		Apport de biodiversité dans des zones
faible)		non propices à la base
Savoir-faire (aide d'une entreprise)		Atténuation de l'ICU
Intégration et cohabitation plus difficile avec		Isolation thermique (meilleur que les
des panneaux photovoltaïques qui doivent		tuiles, les ardoises ou el gravier et
être intégrés à la toiture pour pouvoir		réduction des consommations
bénéficier du tarif rachat de l'électricité le		d'énergie)
plus avantageux		Réduction de la température intérieure
Intégration et cohabitation plus difficile avec		des bâtiments
des panneaux solaires thermiques qui sont		Réduction du risque d'inondation et de
généralement posés sur la toiture (prévoir		pollution (stockage/ drainage eaux
des châssis et parfaire l'étanchéité)		pluviales, évapotranspiration, réduction du ruissellement, épuration)
Système d'arrosage en période chaude/sèche parfois nécessaire (selon les		Réduction/atténuation du bruit
espèces retenues)		extérieur et des nuisances sonores
Pas d'aide sous forme de crédit d'impôt		Amélioration de la durée de vie du toit
(discussions en cours pour un « bonus		(protection ultraviolet)
écologique »)		Esthétisme, originalité, effet
Prix des toitures denses en moyenne 4-5 fois		psychologique
plus cher qu'un toit normal		Ajout de valeur immobilière
Nécessite un accès pour l'entretien		Reconstitution d'un maillage
Rétention d'eau (si dispositif en parallèle de		écologique ou de corridors (abeilles)
récupération des eaux de pluie)
Mise en oeuvre complexe
Aspect « abandonné » en hiver

Figure 60 : Avantages et inconvénients des toitures/terrasses végétalisées (Acqualys (2015), Cosgrove & Spino et Piron

(2013), modifié)

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Une étude menée par le cabinet Ernst & Young a permis de démontrer un surcoût de 1.38 % sur le budget total du projet pour la mise en place d'un ensemble de 3 bâtiments type R+2, représentant 1 600 m² de surfaces construites et une végétalisation extensive sur 60% de la surface des toits.

Si l'investissement peut parfois être onéreux, il existe un financement dans certaines communes, à hauteur de 20 à 80% du montant HT des travaux de végétalisation des toitures, après validation du cahier des charges, avec un plafond qui s'élève à 60 €/m² (exemple du Conseil Général des Hauts-de-Seine).

Limites des techniques alternatives

Bien que ces techniques semblent désormais indispensables dans le traitement des eaux pluviales, il existe encore quelques inconvénients quant à leur gestion. En effet, plusieurs organismes ou administrations peuvent prendre part cette dernière, ce qui a tendance à complexifier les choses (Chocat & al., 2008). Par exemple, un parc public utilisé comme un ouvrage de stockage voit son financement et son exploitation partagés entre le service en charge de l'assainissement et celui en charge des espaces verts. Seulement, ces services ont des budgets différents et n'appartiennent pas au même organisme de manière générale, ce qui peut être source de problèmes. De plus, les conditions de bonne gestion ne sont pas forcément les mêmes pour toutes les fonctions. L'accès au public à une zone infiltrante peut par exemple conduire au tassement du sol et à une diminution de cette capacité infiltrante qui est recherchée initialement.

Enfin, on peut noter une difficulté supplémentaire liée à la perception du public, qui craint en majorité l'idée de voir l'eau revenir en surface ou même de voir se développer une végétation « non contrôlée » (Chocat & al., 2008). Il y a donc un réel travail de pédagogie à mener de front, entre les spécialistes et les acteurs politiques du territoire.

Prix des différents dispositifs

Ce tableau récapitulatif (Figure 61), issu d'une compilation d'un maximum de données, permet d'avoir une meilleure idée des prix des différentes techniques alternatives, vues au cours de cette partie. Ces derniers intéressent tout particulièrement les collectivités, qui font de plus en plus attention à l'argent qu'elles investissent. Les valeurs exprimées ci-dessous donnent une notion des coûts envisagés pour chaque technique. On ajoutera néanmoins qu'il est difficile d'estimer le coût des différentes installations, qui dépendent également des caractéristiques physiques du site où elles sont implantées. Enfin, il faut garder à l'esprit que certaines méthodes nécessitent un suivi régulier qui peut se traduire par un coût d'entretien supplémentaire non négligeable sur le long terme.

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Technique

Prix	Application	Entretien/nettoyage	Noues
Déplacement d'engin : 300-400€ Terrassement/évacuation : 10€/m^3 Fourniture et pose : 60-100€/m linéaire Engazonnement : 1-2€/m linéaire	Lotissement Long des voiries	Curage tous les 10 ans Entretien type espaces verts Attention à l'encombrement par les feuilles mortes en automne	Fossés/tranchées
25-80€/m^3 d'eau stockée	Lotissement Long des voiries En pied de bâtiment	Suivant la structure de la surface	Chaussées réservoir
240-290€/m linéaire de chaussée	Voirie Trottoirs parkings	Curage régulier (par semestre) 0.15-0.75€/m^3/an (durée de vie de l'enrobée de 10 à 15 ans)	Bassin sec
30-120€/m^3 d'eau stockée	Tous types d'aménagement	0.3-1.5€/m^3	Bassin en eau
30-120€/m^3 d'eau stockée	Aménagements urbains de grande taille	0.15-0.45€/m^3	Bassin enterré
300-600€/m^3 d'eau stockée (conduites surdimensionnées) 300-500€/m^3 d'eau stockée (structure alvéolaire) 800-1500€/m^3 d'eau stockée (parois en béton)	Tous types d'aménagement	3€/m^2 de surface (HT)	Puit d'infiltration
5€/m^2 de surface assainie 1500€ pour un puit de 2m/2m	Parcelle privée voirie	1.5€/m^2 de surface assainie	Toiture végétalisée
20€/m^2 (extensives) +100€/m^2 (intensive)	Toiture plate ou en pente	Nettoyage des dépôts Prévoir accessibilité

Figure 61 : Prix, support d'application et entretien des différents dispositifs pour la gestion des eaux pluviales
(Chéron & Puzenat (2004), ADOPTA, DREAL Pays de la Loire, modifié)