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


par Thibaut FILLIOL
Université de Strasbourg - Master 2 Géographie Environnementale 2016
  

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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.

108

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).

109

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).

110

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).

111

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.

112

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)

113

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)

114

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).

115

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.

116

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).

117

Extensive

Intensive

Couche végétale/substrat

Mince (2-15 cm)

Importante (>15 cm)

Surcharge

45-150 kg/m2

100 kg/m2 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 €/m2

180-380 €/m2

Coûts supplémentaires
possibles

18-35 €/m2 ? 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/m2/an soit -1€/m2/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/m2

100 à ... ? l/m (1 cm d'eau/m2 = 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)

118

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)

119

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.

120

Technique

Prix

Application

Entretien/nettoyage

Noues

Déplacement d'engin : 300-400€ Terrassement/évacuation : 10€/m3

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€/m3 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€/m3/an

(durée de vie de l'enrobée de 10 à 15 ans)

Bassin sec

30-120€/m3 d'eau stockée

Tous types

d'aménagement

0.3-1.5€/m3

Bassin en eau

30-120€/m3 d'eau stockée

Aménagements

urbains de
grande taille

0.15-0.45€/m3

Bassin enterré

300-600€/m3 d'eau stockée

(conduites surdimensionnées)

300-500€/m3 d'eau stockée
(structure alvéolaire)

800-1500€/m3 d'eau stockée
(parois en béton)

Tous types

d'aménagement

3€/m2 de surface (HT)

Puit d'infiltration

5€/m2 de surface assainie 1500€ pour un puit de 2m/2m

Parcelle privée voirie

1.5€/m2 de surface

assainie

Toiture
végétalisée

20€/m2 (extensives) +100€/m2 (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)

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