L'importance de la remise en état pour la gestion des eaux pluviales

Les eaux pluviales urbaines sont une cause majeure de dégradation de la qualité de l'eau dans les rivières, les lacs et les eaux côtières.Les infrastructures grises traditionnelles – tuyaux, ponceaux et bassins de retenue – ont été conçues principalement pour transporter les eaux pluviales le plus rapidement possible.Cette approche, cependant, ne permet pas de traiter le volume et la charge polluante des eaux de ruissellement, ce qui entraîne souvent des débordements d'égouts, une érosion et des inondations.

Les travaux de modernisation de l'infiltration peuvent être appliqués à une vaste gamme de caractéristiques existantes : stationnements, routes, places publiques, chantiers résidentiels et sites industriels. En convertissant les surfaces dures en systèmes poreux ou perméables, ou en ajoutant des dépressions végétales qui recueillent et absorbent les eaux de ruissellement, les villes peuvent réduire les débits de pointe et améliorer la qualité de l'eau sans structures massives de détention souterraine.

Techniques clés d'infiltration pour la remise en état

Plusieurs techniques éprouvées permettent d'ajouter une capacité d'infiltration à l'infrastructure existante, qui dépend des contraintes du site, des conditions du sol, de l'espace disponible et du type de surface ou de structure existante en cours de rénovation.

Pavages perméables

Le remplacement de l'asphalte ou du béton conventionnel par des chaussées perméables est l'une des stratégies de rénovation les plus polyvalentes. Les pavés de béton perméables, l'asphalte poreux et le béton pervieux permettent à l'eau de s'écouler à travers la surface dans un réservoir de pierre sous lequel elle s'infiltre dans le sous-sol. Ces systèmes conviennent particulièrement aux stationnements, aux allées, aux trottoirs et aux routes à faible trafic qui ont déjà une surface imperméable. La rénovation consiste à enlever l'ancienne surface, à placer une couche perméable et souvent à installer un système de drainage souterrain si les sols indigènes sont peu perméables. Les réservoirs offrent également un soutien structurel tout en stockant temporairement les ruissellements.

L'entretien est essentiel : le balayage régulier du vide empêche le blocage des particules fines. Dans les climats froids, la structure poreuse peut également réduire la formation de glace parce que l'eau s'écoule rapidement, réduisant l'utilisation du sel. Les coûts des projets de modernisation varient mais sont concurrentiels avec les travaux de revêtement conventionnels lorsqu'on considère les avantages du cycle de vie et qu'on évite les améliorations de l'infrastructure des eaux pluviales.

Bassins et tranches d'infiltration

Les bassins d'infiltration sont des dépressions creusées bordées de tissu géotextile et remplies de matériaux granulaires tels que la pierre concassée ou le gravier.Ces structures recueillent les eaux pluviales et lui permettent de pénétrer dans le sol sous-jacent. Les tranchées servent à un usage similaire mais sont linéaires, ce qui les rend idéales pour la rénovation des routes ou dans des emprises étroites.

Un des principaux avantages des bassins et des tranchées est leur simplicité et leur faible entretien. Ils peuvent être intégrés à l'aménagement paysager avec de l'herbe ou du couvert, en mélangeant avec l'esthétique du site. Cependant, ils ont besoin d'une inspection périodique pour l'accumulation de sédiments et peuvent nécessiter le remplacement du tissu filtrant ou de la couche supérieure de pierre tous les plusieurs ans. Pour les sites urbains avec des limites d'espace, un système de tranchée modulaire utilisant des chambres en béton préfabriqué ou des anneaux en polyéthylène haute densité (HDPE) peut être installé sous la chaussée existante avec une perturbation minimale.

Bioswales et zones d'infiltration végétales

Les bioswales sont des canaux peu profonds et végétalisés conçus pour transporter et traiter les eaux pluviales. Ils ralentissent la vitesse de l'eau et favorisent l'infiltration par le milieu du sol, tandis que les racines des plantes absorbent les nutriments et décomposent les polluants organiques. Réaménagement des zones en pente ou des bordures de trottoirs existants dans les stationnements avec des bioswales réorientent les ruissellements des surfaces imperméables vers ces caractéristiques végétales. Ils sont très efficaces pour des applications linéaires telles que les médianes de rue, les îles de stationnement et les rues suburbaines.

Les zones d'infiltration végétales comprennent également des jardins pluviaux, qui sont de plus petits lits de jardin dépressifs et qui reçoivent des ruissellements depuis les toits ou les allées. La remise en état d'un seul lot résidentiel peut être obtenue en redirigeant les écoulements vers un jardin pluvieux. À plus grande échelle, les sites commerciaux peuvent incorporer des bioswales linéaires le long du périmètre des terrains de stationnement. Le succès de ces systèmes dépend du taux d'infiltration du sol sous-jacent et de la capacité de maintenir la végétation.

Systèmes d'infiltration modulaires

Les systèmes d'infiltration modulaires se réfèrent à des structures subsurfaces préfabriquées en plastique, en béton ou en acier qui créent de grands espaces vides pour le stockage temporaire de l'eau et l'infiltration.Les produits courants comprennent les systèmes de caisse, les chambres et les voûtes.Ces systèmes sont idéaux pour les rénovations sous les surfaces de chaussée existantes où les bassins ouverts ne sont pas possibles, comme sous les parcs de stationnement, les places ou les terrains de sport.La nature modulaire permet une conception flexible pour adapter les formes irrégulières du site et peut être installée en phase de construction avec une perturbation minimale de la surface.

Certains systèmes traitent l'eau avec des filtres intégrés dans les modules. L'aménagement de systèmes modulaires nécessite souvent l'excavation de chaussées existantes uniquement dans des voies ou baies ciblées, réduisant ainsi les déchets et les coûts. Ils sont particulièrement efficaces dans les zones urbaines à forte densité où les terres sont rares. Cependant, une modélisation hydraulique soigneuse est nécessaire pour s'assurer que le système ne se surcharge pas pendant les tempêtes extrêmes.

Toits verts et infiltration verticale

Pour les bâtiments à toit plat ou à pente basse, les toits verts permettent d'intercepter et de retenir les précipitations avant qu'elles n'atteignent le sol. La remise en état d'un toit existant avec un toit vert consiste à ajouter une membrane imperméable, une couche de drainage, des milieux de culture et une végétation tolérante à la sécheresse. Bien que principalement axée sur l'évapotranspiration et la retenue, les toits verts libèrent également lentement l'eau, réduisant ainsi le volume de ruissellement entrant dans le système de drainage.

L'infiltration verticale, bien que moins fréquente, peut être appliquée sur les murs de soutènement, les façades de bâtiment ou les barrières sonores avec des poches de sol aménagées qui capturent et infiltrent la pluie. Ces murs vivants sont coûteux mais offrent des avantages d'eaux pluviales en plus de l'isolation thermique et de l'amélioration de la qualité de l'air.

Planification et évaluation du site pour les travaux de rénovation

La modernisation réussie commence par une évaluation approfondie du site. Le taux d'infiltration du sol est le paramètre le plus critique : les sols doivent pouvoir accepter l'eau à un rythme suffisant (généralement au moins 0,5 pouce par heure) pour les pratiques d'infiltration. Si le sol indigène est compacté, il peut être nécessaire de modifier le sol, comme le labourage profond, les modifications apportées au sable et au compost, ou encore d'utiliser des mélanges de sol artificiels dans des boîtes de planteurs surélevées avec des enduits.

La disponibilité de l'espace dicte souvent la technique. Un stationnement en cours de réfection pourrait être idéal pour l'asphalte perméable ou un système modulaire, tandis qu'un couloir de bioswales naturel est constitué d'un couloir médian. La zone de drainage contributive (la surface imperméable qui s'écoule jusqu'à la modernisation) doit être soigneusement délimitée. Habituellement, les pratiques d'infiltration sont dimensionnées pour gérer le volume d'eau de qualité (VQO), qui est le produit de la zone imperméable, une profondeur de pluie climatique (souvent de 0,5 à 1,5 pouce) et un facteur de routage.

Défis et stratégies d ' atténuation

La modernisation de l'infrastructure existante n'est jamais aussi simple que la construction de nouvelles infrastructures.

  • Espace restreint — Les couloirs urbains denses ne peuvent pas accueillir de bassins traditionnels. Les solutions comprennent des bioswales linéaires, des filtres à arbres et des systèmes modulaires de sous-sol qui s'adaptent sous des bandes de stationnement ou des trottoirs élargis.
  • Les mauvaises conditions du sol[ — Les sols urbains compactés ou une forte teneur en argile réduisent l'infiltration. L'atténuation consiste à modifier le sol avec du compost ou du sable, à l'aide de boîtes de planteurs surélevées avec des endrais ou à installer des tranchées d'infiltration profondes qui pénètrent des couches plus perméables sous des zones compactées.
  • Les services publics existants — Les conduites d'eau, de gaz, de télécommunications et d'égouts peuvent être en conflit avec les zones d'infiltration. Un routage attentif, des profondeurs peu profondes ou le déplacement de la pratique ailleurs sur le site peuvent se résoudre.
  • Les impacts structurels[ — L'ajout d'eau près des fondations, des murs de soutènement ou des surfaces pavées peut entraîner un tassement ou une infiltration. Les ingénieurs doivent s'assurer que les déboires de la pratique de l'infiltration sont conformes aux codes locaux (généralement de 10 à 20 pieds des bâtiments) et que l'eau est dirigée loin des éléments porteurs de charge.
  • Fardeau d'entretien — Sans entretien régulier, les systèmes d'infiltration se bousculent et se décroissent. Les municipalités devraient affecter des parties responsables et un budget pour les inspections périodiques, l'aspiration des chaussées perméables, l'enlèvement des sédiments des bassins et la replantation des bioswales.

La American Society of Civil Engineers (ASCE) publie des lignes directrices pour évaluer ces défis dans le cadre de la conception des eaux pluviales pour les rénovations.

Considérations réglementaires et de conformité

Aux États-Unis, la loi sur les eaux pluviales exige que les rejets d'eaux pluviales provenant de systèmes municipaux distincts d'égouts pluviaux (MS4s) et de chantiers de construction soient contrôlés dans toute la mesure du possible. L'infiltration de remise en état peut aider les municipalités à satisfaire aux exigences du Système national d'élimination des rejets de polluants (SNDE) en réduisant les charges polluantes.

Certains pays interdisent l'infiltration dans les zones de sol contaminé ou dans les zones où l'eau souterraine est utilisée pour la consommation d'eau potable. Dans ces cas, une combinaison de filtration et de biorétention avec un sous-drain qui transporte l'eau traitée vers un moyen de transport en eau de surface est acceptable.Les projets de remise en état sont souvent admissibles à des réductions ou à des subventions pour les eaux pluviales par le biais de programmes d'encouragement locaux.L'initiative EPA=s Green Infrastructure in Parks et EPA=s Stormwater Management Model (SWMM) fournissent des outils gratuits pour optimiser la conception de la modernisation afin d'atteindre les objectifs réglementaires.

Exemples et études de cas dans le monde réel

À Portland, en Oregon, la ville Ecoof Program[ a réaménagé plus de 600 bâtiments avec des toits verts, réduisant le ruissellement de 10 à 15 % dans la zone d'égout combinée. Le long des rues, Portlands =" jardins de drainage" capturent les ruissellements des routes et des stationnements, coupant les débits de pointe de 50 %. À Chicago, le Green Alley Program[ modernise les ruelles avec des pavés perméables, des tranchées d'infiltration et des surfaces de couleur claire pour réduire les effets des eaux de tempête et des îles de chaleur.

Sur la côte Est, PhiladelphiaS Green City, Clean Waters programme a transformé des milliers d'acres de couverture imperméable par des planteurs d'eaux pluviales, des bassins d'infiltration et des chaussées poreuses. Leurs documents de planification montrent que la rénovation est environ la moitié du coût de construction de nouveaux entrepôts de tunes profondes.Le programme a conduit à la création d'emplois, à l'amélioration de la qualité de l'air et à la réduction des inondations.

Parmi les exemples internationaux, on peut citer Copenhague, Danemark[, qui, après de graves inondations en 2011, a adopté un [ plan de gestion des crues qui rénove les rues en corridors, parcs et places verts inondables en utilisant des bassins d'infiltration et des swales de rétention.Ces projets sont conçus pour gérer des tempêtes de 100 ans et ont amélioré l'espace récréatif.

Entretien et longévité

Pour les chaussées perméables, le balayage annuel par vide avec un balayeur à air régénératif ou par vide élimine les fines qui obstruent la surface. Les bassins d'infiltration et les tranchées doivent être enlevés tous les 1–3 ans, selon la charge en amont des sédiments. Les bioswales ont besoin de désherbage, de paillage et de remplacement des plantes mortes, généralement chaque printemps.

Les systèmes modulaires situés sous la chaussée ont un accès limité, mais peuvent être rincés avec de l'eau ou aspirés par les ports d'inspection. De nombreux systèmes comprennent des caractéristiques de prétraitement telles que des dépôts ou des inserts de bassin de capture qui piègent les sédiments avant qu'ils ne pénètrent dans les chambres de stockage. Un système d'infiltration bien conçu et entretenu peut durer 20 à 30 ans avant une remise en état majeure.

Conclusion

En choisissant parmi une trousse de chaussées perméables, des bassins d'infiltration, des bioswales, des systèmes modulaires et des toits verts, les communautés peuvent adapter leur tissu urbain pour gérer des pluies plus abondantes, réduire la pollution et rétablir les cycles naturels de l'eau. La réussite exige une évaluation approfondie du site, une conception minutieuse des contraintes du sol et de l'espace, et un engagement à long terme à l'entretien.