L'expansion rapide des surfaces imperméables dans les milieux urbains a fondamentalement modifié le cycle naturel de l'eau, entraînant une augmentation des volumes de ruissellement, des débits de pointe et une dégradation de la qualité de l'eau dans les plans d'eau. Les infrastructures grises traditionnelles – tuyaux, ponceaux et étangs de rétention centralisés – sont de plus en plus submergées par des phénomènes de tempête plus intenses, motivés par le changement climatique. En réponse, les architectes paysagistes, les urbanistes et les ingénieurs civils se tournent vers une approche plus intégrée et plus résiliente : concevoir des paysages urbains multifonctionnels qui intègrent activement des caractéristiques de gestion des précipitations.

Besoin urgent de paysages urbains sensibles à l'eau

Les conséquences de la gestion des eaux pluviales conventionnelles sont bien documentées. Les ruissellements des toits, des routes et des stationnements recueillent des polluants, notamment des métaux lourds, des hydrocarbures, des agents pathogènes et des nutriments excédentaires, et les rincent directement dans les cours d'eau, les rivières et les lacs. Cette pollution, connue sous le nom de ruissellement urbain, est l'une des principales causes de la détérioration de la qualité de l'eau aux États-Unis.

L'infrastructure verte multifonctionnelle (IG), souvent appelée conception urbaine sensible à l'eau (WSUD) ou développement à faible impact (LID), répond directement à ces défis en rétablissant le cycle hydrologique naturel. L'objectif principal est de capturer, traiter, infiltrer et évaporer les eaux pluviales à proximité de sa source. Ceci est réalisé par un réseau réparti de systèmes végétatifs et de surfaces perméables qui imite l'hydrologie de prédéveloppement. La transition d'un système purement basé sur le moyen de transport à un système basé sur la rétention représente un réexamen fondamental de la façon dont les villes interagissent avec l'eau.

Principes fondamentaux de la conception multifonctionnelle de l'eau de tempête

La conception d'un paysage qui gère avec succès les précipitations tout en soutenant d'autres utilisations exige une compréhension claire de plusieurs principes interconnectés, qui guident la sélection, le calibrage et l'emplacement de caractéristiques spécifiques pour créer un système cohérent et résilient.

Contrôle décentralisé des sources

Au lieu de recueillir les eaux de ruissellement dans de grandes zones et de les traiter à un seul point, les paysages multifonctionnels gèrent l'eau là où elle tombe. Cette approche décentralisée réduit le fardeau de l'infrastructure en aval et répartit les avantages écologiques dans tout le bassin versant.

Infiltration, évapotranspiration et réutilisation

Les principaux mécanismes de réduction du volume de ruissellement sont l'infiltration (imprégnation de l'eau dans le sol), l'évaporation (eau absorbée par les plantes et libérée sous forme de vapeur) et la récolte de l'eau de pluie (stockage de l'eau pour utilisation ultérieure). La conception de l'infiltration nécessite une compréhension approfondie des conditions du sol propres au site, y compris les taux de texture, de structure et d'infiltration.

Approche du train de traitement

Par exemple, le ruissellement d'un terrain de stationnement pourrait d'abord se déverser dans une bande de filtre végétalisée, puis dans un biosware pour le transport et le prétraitement, et enfin dans une cellule de bioretention pour l'infiltration et le polissage. Chaque étape du train de traitement vise différentes tailles et types de polluants. Cette approche à plusieurs niveaux offre un traitement robuste, prolonge la durée de vie des composants en aval en réduisant la charge des sédiments et crée un système plus résistant dans l'ensemble.

Intégration et accessibilité de la collectivité

Un jardin pluvial bien conçu peut comporter des murs de sièges, des sentiers et des panneaux éducatifs. Un bassin de retenue peut doubler en tant que champ sportif ou amphithéâtre pendant la majeure partie de l'année, ne stockant l'eau que lors d'événements orageux majeurs. L'intégration du flux d'eau et du flux de personnes crée des possibilités de place, d'éducation environnementale et de gérance communautaire. Lorsque les résidents comprennent et apprécient le rôle de ces paysages, ils sont plus susceptibles de soutenir leur entretien et de plaider pour leur expansion.

Une palette complète de caractéristiques de conception

Les architectes de paysage ont une trousse de caractéristiques et de technologies variées à choisir lors de la conception d'un paysage sensible à l'eau. La sélection de caractéristiques spécifiques dépend des contraintes du site, des conditions du sol, de la zone de drainage, de l'utilisation des terres et des objectifs communautaires.

Systèmes de biorétention et jardins pluviaux

Une cellule de biorétention, communément appelée jardin de pluie lorsqu'elle est appliquée à une échelle résidentielle plus petite, est une dépression peu profonde et plantée qui capture et traite le ruissellement. Elle se compose généralement de plusieurs couches fonctionnelles : une zone de maillage de surface, une couche épaisse de milieux de sol artificiels à base de sable, une couche de gravier sous-terrain (si l'infiltration dans les sols indigènes est limitée), une variété de plantes soigneusement sélectionnées et une couche de paillis de bois dur. L'élimination des polluants est obtenue par une combinaison de filtration physique, d'absorption biologique et d'adsorption chimique.

Systèmes de revêtement perméables

Les chaussées perméables sont une solution critique pour gérer les ruissellements des grands espaces imperméables plats comme les parkings, les places et les trottoirs. Elles permettent aux eaux de pluie de passer directement à travers la surface pavée dans une base de granulats de pierre, où elles sont temporairement entreposées et autorisées à s'infiltrer dans le sol indigène ou sont lentement libérées par un sous-sol. Il existe plusieurs types de chaussée perméable, y compris des pavés perméables en béton, de l'asphalte poreux et du béton pervieux. Le PICP est constitué d'unités solides en béton ou en pierre avec de petits espaces entre elles, remplies d'agrégats à graduation ouverte.

Toits verts et toits bleus

Les toits verts, aussi connus sous le nom de toits vivants, sont une stratégie puissante pour gérer le ruissellement à l'échelle du bâtiment. Ils sont constitués d'une membrane imperméable, d'une couche de drainage, d'un milieu de croissance léger et d'une végétation tolérante à la sécheresse. Les toits verts étendus, d'un milieu de croissance peu profond de 4-6 pouces, sont généralement plantés avec des sédums et des graminées. Les toits verts intensifs sont plus profonds et peuvent soutenir les arbustes et les petits arbres, offrant une plus grande rétention des eaux pluviales, mais nécessitant un soutien structurel et un entretien plus important.

Swales et bandes de filtres végétatifs

Contrairement aux fossés traditionnels en béton ou à l'herbe, les eaux usées sont aménagées en terre, la végétation dense et les barrages de contrôle pour ralentir le débit d'eau, ce qui permet aux sédiments de s'y installer et à l'eau de s'y imprégner. Ils constituent un excellent élément de traitement des eaux de ruissellement des routes et des routes. Les bandes de filtration sont des zones légèrement inclinées et densément végétées placées au bord de surfaces imperméables, comme un stationnement ou une allée.

Planteurs d'eaux pluviales et tranches d'arbres

Dans les paysages urbains densément construits où l'espace est limité, les planteurs d'eaux pluviales et les tranchées d'arbres intègrent la gestion des eaux pluviales directement dans l'emprise publique. Les planteurs d'eaux pluviales sont essentiellement des cellules de biorétention à parois en béton qui recueillent les eaux de ruissellement des trottoirs et des rues adjacentes. Ils assurent l'écologisation urbaine, l'apaisement du trafic et le traitement de l'eau dans une empreinte compacte. Les tranchées d'arbres de sol structuraux sont une technologie très efficace pour fournir de grands volumes de sol non compacté pour soutenir la croissance des arbres tout en stockant et en infiltrant simultanément les eaux pluviales.

Quantification des avantages multifonctionnels

Le passage à des paysages multifonctionnels est dû à la reconnaissance claire que ces systèmes offrent une vaste gamme d'avantages quantifiables qui dépassent de loin ceux des infrastructures de drainage classiques, qui couvrent les catégories environnementales, sociales et économiques, contribuant ainsi à la résilience et à la viabilité globales d'une ville.

Restauration de la qualité de l'eau et résilience aux inondations

Les systèmes de biorétention bien conçus peuvent réduire les solides en suspension de plus de 80 %, le phosphore total de 50 à 70 % et l'azote total de 40 à 60 %. En capturant et en traitant le premier pouce ou deux précipitations, la « première chasse » qui contient la plus forte concentration de polluants, ces systèmes améliorent considérablement la santé écologique des cours d'eau et des rivières urbains. En termes de lutte contre les inondations, les systèmes de rétention et de rétention répartis réduisent les taux de ruissellement maximum lors de grandes tempêtes, réduisant le risque d'inondations éclairs et la pression sur les systèmes d'égouts combinés vieillissants.

Atténuer l'effet de l'île de chaleur urbaine

Les paysages urbains dominés par des surfaces sombres et imperméables absorbent et re-radigent l'énergie solaire, créant des îles de chaleur urbaines (UHI) qui peuvent être plusieurs degrés plus chaudes que les zones rurales environnantes. Les caractéristiques des eaux pluviales végétales, notamment les toits verts, les jardins pluviaux et les tranchées d'arbres, combattent activement l'UHI par l'évaporation et l'ombre.

Valeurs améliorées des biens et vitalité économique

Les travaux de recherche montrent que des infrastructures vertes bien entretenues et des paysages publics de grande qualité augmentent la valeur des propriétés adjacentes. Un paysage urbain conçu avec des tranchées d'arbres, des planteurs d'eaux pluviales et des trottoirs attrayants est plus accessible à pied et agréable, attirant les clients de détail et soutenant des tarifs de location plus élevés. Les parcs conçus avec des caractéristiques intégrées d'eaux pluviales, comme le parc Tanner Springs ou la High Line, deviennent des destinations emblématiques qui stimulent le tourisme et le développement économique.

Santé, sécurité et connexion sociale des collectivités

Des paysages multifonctionnels, conçus avec des sentiers de randonnée, des places assises et des éléments de jeu naturels intégrés aux éléments des eaux pluviales, offrent des lieux sûrs et accueillants pour l'activité physique, la détente et l'interaction sociale.C'est particulièrement important dans les quartiers mal desservis qui ne disposent pas d'un accès adéquat au parc.Le processus de conception, de construction et d'entretien de ces paysages peut également impliquer les communautés locales, favorisant un sentiment de propriété et la fierté des biens publics partagés.

Malgré les avantages avérés de ces mesures, l'adoption généralisée de paysages multifonctionnels d'eaux pluviales fait face à plusieurs obstacles institutionnels et techniques, qui exigent un effort coordonné entre les disciplines et un engagement à long terme en matière de gestion adaptative.

Briser les silos institutionnels

La conception d'un paysage véritablement multifonctionnel exige une collaboration entre les ministères qui ont traditionnellement fonctionné de façon indépendante : travaux publics, parcs et loisirs, transports et planification. Une caractéristique des eaux pluviales qui se double d'un parc de quartier ne peut être conçue ou entretenue avec succès si l'utilité des eaux pluviales et le ministère des parcs ne coordonnent pas leurs budgets, normes et calendriers.

Investir dans la gérance à long terme

Contrairement à un tuyau qui est largement invisible et qui exige peu d'attention, une cellule de biorétention ou un système de chaussée perméable doit être inspecté régulièrement, désherbant, broyant, ramollissant les sédiments et balançant le vide. L'absence de financement d'entretien à long terme est l'une des raisons les plus courantes de l'échec de l'infrastructure verte. Les villes doivent prévoir des budgets pour l'ensemble du cycle de vie de ces biens, y compris les coûts de remplacement.

Tirer parti des incitations politiques et financières

De nombreuses villes ont établi des droits d'utilisation des eaux pluviales en fonction de la superficie de la propriété. En accordant des crédits ou des rabais pour les propriétés qui installent et maintiennent des infrastructures vertes sur place, les services publics incitent fortement les propriétaires privés à participer à la gestion des bassins versants. Les codes de zonage municipaux peuvent être modifiés pour exiger des normes de conservation des eaux pluviales pour tous les nouveaux projets de développement et de réaménagement.

Une vision pour des bassins hydrographiques urbains résilients

La conception de paysages urbains multifonctionnels qui intègrent des caractéristiques de gestion des précipitations est plus qu'une tendance technique; elle représente une réinvention fondamentale de la relation entre les villes et leur environnement naturel. En passant d'un paradigme de transport rapide à un modèle d'interception, d'infiltration et d'évapotranspiration, nous pouvons commencer à restaurer l'intégrité hydrologique de nos bassins versants urbains. Chaque jardin pluvial, revêtement perméable et toit vert est une petite partie d'un réseau de traitement étendu et réparti qui nettoie l'eau, amortit les inondations, soutient la faune et enrichit la vie des habitants de la ville. Les villes qui adoptent cette approche intégrée et multifonctionnelle seront mieux équipées pour gérer les incertitudes hydrologiques d'un climat changeant.Elles seront plus vertes, plus saines, plus belles et plus résistantes.