Introduction : Le défi croissant des débordements d'égouts combinés

Les réseaux d'égouts combinés, conçus à la fin du XIXe siècle et au début du XXe siècle, recueillent les eaux pluviales, les eaux usées domestiques et industrielles dans un seul tuyau. Pendant les périodes sèches, tout le flux va à une usine de traitement. Mais lorsque de fortes pluies ou de la fonte des neiges envahissent le réseau, le mélange non traité est rejeté directement dans les rivières, les lacs et les eaux côtières avoisinantes.

Au cours des deux dernières décennies, une approche complémentaire a gagné en traction : infrastructure verte. En utilisant des processus naturels pour gérer les eaux pluviales à leur source, l'infrastructure verte réduit le volume et la vitesse des eaux de ruissellement entrant dans les réseaux d'égouts, ce qui rend les OSC moins fréquentes et moins sévères. Cet article explore comment fonctionne l'infrastructure verte, ses avantages au-delà de l'atténuation des OSC et les considérations pratiques pour une adoption généralisée.

Qu'est-ce que l'infrastructure verte?

L'Agence américaine pour la protection de l'environnement (EPA) définit l'infrastructure verte comme une approche rentable et résistante à la gestion des impacts météorologiques humides. -Pour en savoir plus sur le programme d'infrastructure verte de l'EPA Les principaux types de services sont les suivants :

Toits verts

Les toits verts sont des couches végétales sur les toits des bâtiments qui conservent les précipitations, assurent l'isolation et réduisent les ruissellements d'eaux pluviales. Ils peuvent être étendus (sol de chaux, plantes à faible entretien) ou intensifs (sol de deuil, végétation plus diversifiée).

Jardins pluviaux et cellules de biorétention

Les jardins pluviaux sont peu profonds, les dépressions plantées conçues pour capturer les ruissellements des toits, des allées et des rues. L'eau s'infiltre dans le sol, où les plantes et les microorganismes éliminent les polluants.

Pavages perméables

Ces surfaces permettent à l'eau de passer par le béton, l'asphalte ou les pavés dans un réservoir de pierre sous-jacent. Elles sont utilisées pour les stationnements, les passerelles et les routes à faible trafic, réduisant de façon spectaculaire le ruissellement et rechargeant les eaux souterraines.

Canopie des arbres urbains et espaces verts

Les parcs et les aires naturelles offrent une capacité de stockage et de traitement supplémentaire. L'expansion du couvert forestier est l'une des stratégies les plus rentables pour l'infrastructure verte.

Systèmes de récolte des eaux de pluie

Les barres, les citernes et les réservoirs captent les eaux de ruissellement du toit pour une utilisation ultérieure dans des applications d'irrigation ou non-potables, ce qui réduit directement le volume des égouts.

Zones humides construites

Les systèmes de milieux humides imitent les marais naturels, traitant les eaux pluviales par la sédimentation, l'absorption des plantes et l'activité microbienne. Ils peuvent être intégrés au paysage urbain ou situés aux abords des zones de drainage.

Comment l'infrastructure verte réduit les dépassements d'égouts combinés

Le mécanisme principal est simple : contrôle des sources[. Au lieu de permettre aux eaux pluviales de se précipiter dans les égouts combinés, l'infrastructure verte le retient. Les avantages indirects se multiplient dans le bassin versant. Voici une ventilation détaillée :

Réduction du volume de ruissellement

En interceptant les précipitations sur les toits, les chaussées et les pelouses, les infrastructures vertes conservent de l'eau qui, autrement, serait directement utilisée pour les égouts. Pour un événement pluvieux typique de 1 pouce, un toit vert bien conçu peut retenir plus de 0,6 pouce d'eau. Les chaussées perméables éliminent complètement le ruissellement de cette surface.

Ralentissement du débit (détention)

Même lorsque l'eau laisse éventuellement une infrastructure verte, elle libère beaucoup plus lentement que d'une surface dure. Cette rétention prolongée réduit la charge hydraulique sur les conduites d'égout et permet aux stations de traitement de se maintenir. Dans de nombreux systèmes, la différence entre un événement de débordement et aucun débordement est seulement quelques heures de réduction du débit de pointe.

Amélioration de l'infiltration et du réalimentation des eaux souterraines

Les jardins pluviaux, les bioswales et les chaussées perméables permettent à l'eau de pénétrer dans le sol, ce qui non seulement l'élimine du réseau d'égouts, mais aussi réapprovisionne les aquifères, ce qui réduit les écoulements de base causés par le développement urbain.

Élimination des polluants

L'infrastructure verte traite les eaux pluviales naturellement. Les nutriments d'absorption des plantes, les sédiments et les métaux lourds filtrés par le sol et les microbes décomposent les contaminants organiques.Cette qualité de l'eau réduit la charge de polluants qui serait autrement rejetée lors d'un événement d'OSC. Même avec le débordement, moins l'eau est contaminée, moins les eaux réceptrices sont nuisibles.

adaptation aux changements climatiques

Les zones urbaines sont déjà confrontées à des inondations accrues en raison de surfaces imperméables et de tempêtes intenses. Comme le changement climatique entraîne des précipitations plus extrêmes, l'infrastructure verte offre une solution évolutive qui peut être améliorée progressivement.

Exemples de cas

Des villes comme Philadelphia, New York[ et [Washington, D.C. se sont engagées à des programmes d'infrastructure verte à grande échelle. PhiladelphieLe plan de la ville verte, des eaux propres vise à capturer 1,5 milliard de litres d'eaux pluviales par année à l'aide d'outils verts, en évitant d'estimer 4,6 milliards de dollars en coûts d'infrastructure grise.

Au-delà de l'atténuation des OSC : l'ensemble des avantages

Bien que le principal moteur de l'infrastructure verte dans les zones d'égouts combinés réduise les débordements, les avantages sont tout aussi importants, notamment dans les domaines environnemental, économique, social et de la santé.

Avantages pour l'environnement

  • Amélioration de la qualité de l'eau :[ En filtrant les polluants avant qu'ils n'atteignent les cours d'eau, l'infrastructure verte réduit la prolifération des algues, la destruction des poissons et la contamination bactérienne.
  • Restaurer les cycles hydrologiques naturels :[ L'infiltration réduit l'érosion causée par le ruissellement à grande vitesse et aide à maintenir les débits de base des cours d'eau pendant les périodes sèches.
  • Biodiversité et habitat:[ Les toits verts et les jardins pluviaux urbains créent des corridors pour les pollinisateurs et les oiseaux.
  • Atténuation de l'île de chaleur urbaine :[ Les surfaces végétales et les matériaux perméables réduisent la température ambiante, réduisent la demande d'énergie et améliorent le confort.
  • Séquestration du carbone:[ Les arbres et le sol dans les infrastructures vertes stockent du carbone, contribuant à l'atténuation des changements climatiques.

Avantages économiques

  • Coûts réduits de l'infrastructure grise:[ Une étude réalisée en 2015 par la Water Environment Research Foundation a estimé que l'infrastructure verte peut atteindre un contrôle équivalent ou supérieur des OSC à 20-50 % moins de coûts d'immobilisations que le stockage dans les tunnels.
  • Les projets de loi sur les basses énergies : Les toits verts et les arbres ombragés réduisent les charges de chauffage et de refroidissement des bâtiments.
  • Valeurs de propriété accrues: La proximité des espaces verts et des fonctions de gestion des eaux pluviales peut augmenter les valeurs immobilières de 3-15%.
  • Emploi Création: La construction et l'entretien d'infrastructures vertes nécessitent une main-d'oeuvre locale qualifiée, créant des emplois dans l'aménagement paysager, l'ingénierie et la surveillance environnementale.
  • Défaut de la pluie :[ Chaque pied cube d'eau retenu réduit le risque d'inondation du sous-sol et de dommages aux biens.

Impacts sociaux et de santé publique

  • Espace vert accessible : Les jardins et parcs pluviaux offrent des possibilités récréatives et des avantages pour la santé mentale dans les zones urbaines denses.
  • Amélioration de la qualité de l'air: La végétation filtre les particules, l'ozone et le dioxyde d'azote.
  • Salles de safer: Les chaussées perméables réduisent l'étang et la formation de glace, ce qui réduit le risque d'accident.
  • Engagement communautaire : Les programmes de plantation et d'entretien bénévoles favorisent l'intendance et la fierté du quartier.
  • Equité:[ Des infrastructures vertes ciblées dans les quartiers mal desservis peuvent réduire les disparités historiques en matière de risque d'inondation et d'exposition à la chaleur.

Résilience climatique

Contrairement aux tuyaux gris qui deviennent sous-dimensionnés, les systèmes végétalisés peuvent devenir plus efficaces au fil du temps à mesure que les plantes mûrissent et que la structure du sol s'améliore.Cette résilience est essentielle pour les villes confrontées à des tempêtes de 100 ans plus fréquentes. L'Administration Nationale de l'Océan et de l'Atmosphérique (NOAA)[ et FEMA[ ont reconnu l'infrastructure verte comme une défense naturelle clé. FEMA=s Nature-Based Solutions guidance

Défis et considérations pratiques

L'infrastructure verte n'est pas une solution miracle. La mise en oeuvre réussie exige une planification, un entretien et un appui communautaires minutieux.

Besoins en matière d'entretien

Contrairement aux conduites enterrées, l'infrastructure verte a besoin d'un entretien régulier : désherbage, paillage, remplacement des plantes, enlèvement des débris et nettoyage des sédiments. Sans entretien, les cellules de bioretention peuvent obstruer, les toits verts peuvent mourir et la perméabilité diminue.

Disponibilité des terres et contraintes

Dans les centres urbains denses, l'espace pour les jardins pluviaux ou les grandes réserves biologiques est limité. Les solutions incluent l'utilisation de paysages de rue (caisse de protection), les voies de stationnement et les terrains vacants.

Conception pour différents climats

Dans les régions arides, la conservation de l'eau est en conflit avec les besoins d'irrigation. Les normes de conception doivent tenir compte de l'hydrologie régionale, des types de sol et des zones de rusticité des plantes. L'American Society of Civil Engineers (ASCE) publie des directives pour les normes de conception des eaux pluviales.

Coût et financement

Les coûts initiaux peuvent être plus élevés par unité de volume que les solutions piped, en particulier dans les villes dotées d'infrastructures grises existantes. Cependant, les analyses du cycle de vie favorisent souvent les infrastructures vertes lorsque tous les avantages sont monétisés. De nombreuses villes utilisent les droits d'eau pluviale, les obligations vertes et les subventions fédérales (par exemple, le Fonds renouvelable de l'État de l'eau propre de l'EPA) pour financer des projets.

Perception et éducation du public

Les résidents peuvent voir les jardins pluviaux comme malvoyants ou s'inquiéter des moustiques. Conception appropriée avec drainage dans les 48 heures empêche la reproduction des moustiques. L'affichage éducatif et les visites publiques aident à changer les perceptions.

Les obstacles réglementaires et politiques

De nombreux codes municipaux continuent de décourager les infrastructures vertes. Les exigences minimales de recul, les limites de couverture imperméables et les minimums de stationnement peuvent être des obstacles.

La voie à suivre: intégrer l'infrastructure verte dans la gestion de l'eau urbaine

Les stratégies d'atténuation les plus efficaces des OSC utilisent une approche hybride [ qui combine l'infrastructure verte et les améliorations ciblées de l'infrastructure grise. L'infrastructure verte gère les phénomènes de pluie fréquents, petits à moyens, tandis que les tunnels et les réservoirs fournissent une capacité pour les tempêtes extrêmes.

Plusieurs tendances accélèrent l'adoption:

  • Les responsables réglementaires : EPA Les plans de contrôle à long terme (PCLT) des collectivités des OSC exigent de plus en plus une infrastructure verte dans le cadre de l'alternative privilégiée.
  • Plans d'adaptation au climat:[ Les villes établissent explicitement un lien entre l'infrastructure verte et la résilience climatique dans leurs plans d'atténuation des risques et leurs objectifs de durabilité.
  • Intégration technologique :[ Des capteurs intelligents et des contrôles en temps réel peuvent optimiser la façon dont l'infrastructure verte libère l'eau stockée, en synchronisant avec la capacité de la station de traitement.
  • Emplois verts et équité :[ Les municipalités associent les programmes de perfectionnement des effectifs à des infrastructures vertes, en formant les jeunes locaux et les travailleurs déplacés à des carrières d'entretien, ce qui renforce le soutien communautaire tout en s'attaquant à la justice environnementale.

Pour toutes les villes confrontées aux défis des OSC, la première étape consiste à dresser un inventaire complet des surfaces imperméables et des plans de drainage existants. D'ici, une étude de faisabilité de l'infrastructure verte identifie les endroits où les rendements sont les plus élevés – souvent les écoles, les logements publics et les stationnements municipaux.

Conclusion

L'infrastructure verte est passée d'un concept expérimental à un outil éprouvé et général pour atténuer les débordements d'égouts combinés. Sa capacité à réduire les volumes de ruissellement, à ralentir les débits de pointe et à traiter les polluants s'attaque aux causes profondes des OSC tout en offrant une foule de bienfaits secondaires : une eau plus propre, des collectivités plus saines, des économies de coûts et une résilience climatique.

Les urbanistes, les ingénieurs des services publics de l'eau et les décideurs devraient considérer l'infrastructure verte non comme un complément facultatif, mais comme un élément essentiel de toute stratégie de contrôle à long terme des OSC.