Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ? Faut-il gérer les eaux de pluies à la...

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?

Faut-il gérer les eaux de pluies à la parcelle ?


LE CYCLE DE L’EAU


Le cycle de l’Eau


Les réservoirs et les stocks (km3)

Océans 1 350 000 000 Eaux continentales 35 976 700

Glaciers 27 500 000Eaux souterraines 8 200 000Mers intérieures 105 000Lacs d’eau douce 100 000Humidité des sols 70 000Rivières 1 700

Atmosphère (humidité de l’air) 13 000 Biosphère (cellules vivantes) 1 100

Le cycle de l’Eau


La pluie

À STRASBOURG (station de Entzheim): 112 jours de pluie par an (63 à Nice)631 mm en moyenne par an (803 à Nice)


Records annuels (METEO FRANCE)

Cumul annuel le plus bas : 392,6 mm (1949)

Cumul annuel le plus élevé : 811,1 mm (1987)

Hauteur quotidienne la plus élevée : 62,9 mm (23 mai 1978)

Nombre de jours avec précipitations :

Total annuel le plus faible : 75 j (1971)

Total annuel le plus élevé : 139 j (1965)

La pluie


La pluie


La pluie à Strasbourg

La pluie d’une heure…


Durée

Hauteur cumulée

T=2ans

Hauteur cumulée

T=10ans

Hauteur cumulée

T=100ans

(en min) (en h) (en mm) (en mm) (en mm)

6 0,1 6,4 11,0 16,6

30 0,5 15,3 25,5 38,2

120 2 20,5 32,3 47,0

360 6 25,4 37,9 53,4

1440 24 36,1 53,1 74,3

La pluie à Strasbourg


Gestion durable, exemplaire : quels enjeux ?


Quelques repères historiques

• Excréments & déchets dans les « merdereaux, grand égouts et ruisseaux » urbains,

• 2 Epidémies de Choléra à Paris (1832) et (1849)TyphoïdeEspérance de vie : 20 ans de moins en ville

• Mouvement hygiéniste• Lavage des rues - Fosses d’aisance• => Loi du «Tout à l’égout »• => Loi du + vite, + loin

Une gestion durable ?


À Paris, 700 kilomètres de collecteurs



Composition du système d’assainissement de la CUS

1 228 km de réseau unitaire

255 km de réseau séparatif eaux pluviales

134 km de réseau séparatif eaux usées

Age moyen du réseau : 40 ans (maximum 120 ans)

54 bassins d’orage

309 déversoirs d’orage

4 stations d’épuration - Strasbourg-La Wantzenau, Plobsheim,

Fegersheim, Geispolsheim



Déversoir d’orage à poutrelles



Les 4 stations d’épuration de la CUS traitent chaque année 65 millions de m3 d’eaux usées, soit en moyenne 180 000 m3 par jour.

96 % des eaux usées domestiques et industrielles sont traitées par la station d’épuration de Strasbourg-la Wantzenau.



L'épuration des eaux usées de la CUS en chiffres

Pollution de 1 030 800 Equivalent - Habitant traitée chaque jour

70 993 395 m3 d'eaux usées traités en 2007

Plus de 194 000 m3 traités chaque jour, soit 2,2 m3/s

Plus de 500 tonnes de déchets de dégrillages en 2007

(1kg/habitant)

Près de 400 tonnes de graisses incinérés chaque année

(900g/habitant)

14 451 tonnes de boues (matière sèche) produites en 2007



Source : seram-marseille.fr




Du diamètre 400 mm au 1 500 mm…


débit de pointe en Ile de France

à l'aval d'1 hectare (en l/s)

forêt terrain

plat

forêt pente > 10 %

terres agricole

spente < 5%

terrains urbanisés

C = 0,3 C = 0,6 C = 1

annuel < 1 < 10 < 5 40 100 150

décennal < 5 < 20 3<Q<10 80 200 350

hauteur décennale à stocker pour

respecter un débit "naturel"

(3 l/s) en mm

34 mm

volume décennal à stocker par hectare

pour respecter un débit "naturel"

(3 l/s) en m3

102 204 340

Les enjeux


Intégrer les fonctions hydrauliques aux autres usages du site

Repenser la gestion des eaux pluviales

Penser une gestionextensible à l’infini

S’affranchir de l’impact qualitatifet quantitatif de l’amont sur l’aval


PAUSE…


Les exigences des collectivités, des gestionnaires des réseaux et des polices de l’eau


Organisé en 3 sous-zonage :

- sous-zonage de suppression des rejets

- sous zonage de stockage-restitution

- Sous-zonage de rejet vers le milieu naturel

Remarque : zone d’abattement minimal, infiltration forcée interdite (2 pour 1), présence de gypse

Le réseaud’assainissementde Paris

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Règlement

d’assainissement collectif de la CUS


Des ordres de grandeur de la perméabilité des sols :

10-5 m/s = 3,6 cm/h = 86 cm/jour10-6 m/s = 0,36 cm/h = 8,6 cm/jour

pour un bassin de 500 m², si 10-6 m/s

le débit de fuite = 500 x 10-6 = 0,5 l/s

pour vidanger 1 m : 11,6 jours

La question de la perméabilité des sols !

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Règlement

d’assainissement collectif de la CUS


Une régulation possible jusqu’à 1 l/s

En deçà, risques de colmatage, sauf si les eaux sont filtrées

La question de la régulation du débit !


Note de doctrine relative de la gestion des eaux pluviales issues d’une imperméabilisation nouvelle

Doctrine Préfecture Bas Rhin


pour éviter la concentration des flux

(quantité et qualité) vers un milieu qui s’en

trouverait dégradé

pour limiter les dépenses en infrastructure et

pour éviter l’engorgement des ouvrages

existants,

… et pour ? …

… donc, gérer à la parcelle…


c’est-à-dire stocker l’eau pour l’infiltrer ou bien

la restituer à l’aval à débit régulé,

en s’assurant que l’on peut techniquement

infiltrer (perméabilité des sols?) ou réguler (débit

requis supérieur à 1l/s ?),

… ou bien l’utiliser !

… donc, gérer à la parcelle…


PAUSE…


LES TEXTES REGLEMENTAIRES


1804 Code

Napoléon

Droits d’eau

1957 Traité de

Rome

2000DCE

1964 Loi répartition des eaux et pollution

1992Loi sur l’Eau

Gestion de l’eau

1898Loi sur le régime

des eaux

2006 Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques

Petit rappel historique


1804 Code

Napoléon

Droits d’eau

1957 Traité de

Rome

2000DCE


1992Loi sur l’Eau

Gestion de l’eau


des eaux


1804 Code

Napoléon



1804 Code

Napoléon

Droits d’eau

1957 Traité de

Rome

2000DCE


1992Loi sur l’Eau

Gestion de l’eau


des eaux


Art.1 : modification des articles 641, 642 et 643 du Code Civil

Art. suivants : cours d’eau, rivières, fleuves : droits et devoirs


des eaux



1804 Code

Napoléon

Droits d’eau

1957 Traité de

Rome

2000DCE


1992Loi sur l’Eau

Gestion de l’eau


des eaux


Titre 1 Lutte contre la pollution des eaux

Titre 2 Régime et répartition des eaux




1804 Code

Napoléon

Droits d’eau

1957 Traité de

Rome

2000DCE


1992Loi sur l’Eau

Gestion de l’eau


des eaux


Art. 1 L’eau, patrimoine commun de la nation Art. 2 Gestion équilibrée de la ressource en eau Art. 10 Régime de déclaration et d’autorisation Art. 31 Intervention des collectivités pour la

maîtrise des eaux pluviales et de ruissellement (intérêt général)

Art. 35 Zonage « eaux pluviales » et assainissement

Art. 35, 36 Assainissement collectif et autonome

1992Loi sur l’Eau



1804 Code

Napoléon

Droits d’eau

1957 Traité de

Rome

2000DCE


1992Loi sur l’Eau

Gestion de l’eau


des eaux


Art. 46, 48, 49, 63 relatifs aux eaux pluviales dont « compétence »

Nouveau cadre réglementaire pour les services publics de l’eau et de l’assainissement (collectif et non collectif)

Nouveaux outils financiers : taxe pluviale, tarification des services d’eau et d’assainissement…

Renforcement de l’action intercommunale, des moyens de contrôle…




Le développement durable appliqué à la gestion des eaux pluviales



52

Gouvernance et

participation


53

Contribuer à un urbanisme de

qualitéGarantir la

pérennité du système

Compenser l’impact de

l’urbanisation sur les ressources en

eau



– prévenir les inondations : gérer les évènements pluvieux exceptionnels

– s’inscrire dans le cycle de l’eau : gérer les eaux pluviales « à la source » pour déconcentrer les débits et les rejets polluants

– valoriser la ressource « sur place »54

Compenser l’impact de

l’urbanisation sur les ressources en

eau



– intégrer l’eau dans l’aménagement urbain : paysage et cadre de vie, densification !

– sensibiliser et informer les riverains

55

Contribuer à un urbanisme

de qualité



– favoriser la pluri fonctionnalité des ouvrages

– prendre en compte l’exploitation des ouvrages dès leur conception

56

Garantir la pérennité du

système



Surfaces habitables de 48 à 80m² et terrains jusqu’à 580m²

Donc… gérerà la parcelle ?


Donc… gérerà la parcelle ?


Les enjeux

Est-ce que je peux infiltrer les eaux ?A quelle profondeur ? Est-ce que je peux les rejeter au réseau ? (règlement assainissement – doctrine )

Est-ce que l’eau représente un enjeu à un autre niveau : ressource ? message ? paysage ?

Quelle est l’organisation spatiale du projet ? Place des espaces verts ? Organisation de l’espace public ? DENSITE du projet ?

Quels sont les contraintes qui s’imposent à la gestion des eaux pluviales ?


PAUSE…


LES TECHNIQUES ALTERNATIVES !!!

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Une

documentation très large

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Une grande

diversité dans les idées…


La gestion à la parcelle : une réponse à la gestion in situ qui doit rester pertinente


Parking végétalisé

La gestion à la parcelle pour infiltrer !Pavé béton poreux

Parking végétalisé (94)


Toiture terrasse ou végétalisée

La gestion des EP sur une toiture ?

School of Art, Design & Media - Singapour


La gestion sur les espaces publics

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Les espaces

secs végétalisés


Les espaces en eau

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Les espaces

inondables


Tranchées drainantes

Pavés poreux

Stockage sous trottoir

Chaussées-réservoirs

Terrain de foot filtrant

Enrobés poreux

Les structures réservoirs et les surfaces perméables


Drain

Collecteur E.P.

Collecteur E.U.

Couche de base poreuse

Géomembrane

Enrobé poreux

Enrobé classique

Réseaux divers

Porosité = 30 % : 15 cm pour 5 cm d’eau Mise en place soignéeQualité des matériaux essentielle (attrition – sensibilité à l’eau)

La CSR !


La CSR !


Le stockage souterrain modulaire

Chambres Haute capacité

Canalisations surdimensionnées

Structures Alvéolaires Ultra Légères


Les espaces publics inondables…


Concentrations moyennes des eaux de ruissellement en fonction du type d’occupation des solsSource : « Maîtrise de la pollution urbaine par temps de pluie : état de l’art »,F. Valiron , J.-P. Tabuchi ; 1992. Ed. Tec & Doc, tableau 1-15 p.47

Concentrations moyennes en hydrocarbure dans les rejets urbains par temps de pluieet ordres de grandeur des masses rejetées annuellement

Source : « Encyclopédie de l’hydrologie urbaine et de l’assainissement », 1997. Ed. Tec & Doc, p. 519

Et la pollution ?


MES (mg/L)

DCO (mgO2/L

)

DBO (mg O2/L)

NTK (mg/L

)

Pb(mg/L)

HCT (mg/L

)

Concentration moyenne des eaux de ruissellementMoyenne la plus défavorable de : zone résidentielle, zone mixte et zone commerciale.

101,1 73 10 1,90 0,144 4

Filtres à sable

Fourchette d’abattement moyenne en % 90% 75% 85% 60% 90% 95%

Part de la pollution retenue 91,0 54,8 8,5 1,14 0,130 3,8

Concentration après abattement10,1

1 18,3 1,5 0,76

0,014 0,2

Noues, bassins paysagers

Fourchette d’abattement moyenne en % 75% 70% 85% 60% 75% 80%

Part de la pollution retenue 76,0 51,1 8,5 1,14 0,108 3,2

Concentration après abattement 25,1 21,9 1,5 0,76

0,036 0,8

Normes de qualité bonne des cours d’eau (SEQ Eau V2) <30 20 à

25 3 à 5 1 à 2 0,05 -

Guide technique- Pollution routière, publié en août 2007 par le SETRA

Et la pollution ?


PU (€) Unité

GNTP 30/110 (pose et fourniture) 52,5 m3

Tout venant 0/30 50 m3

Béton bitumineux 120 m3

Béton de surface pour rampe 60 m²

Nidaplast fourni posé pour 1500 m3 (fourchette 200 à 300 €) 300 m3

Cuves Wavin (fourni, assemblé et géomembrane) pour 1500 m3 300 m3

Chambre Haute capacité (fourni posé) 350 m3

Hydrocil 120 m3

Rain Tank Funke (fourni, pour 1500 m3) 250 m3

Rain Tank Funke (fourni posé pour 1500 m3) 400 m3

Tubosider (fourni posé) 300 m3

Eléments de coût


Application …


82

Pontoise (95)

21 ha

Reconversion de la caserne Bossuten zone d’habitatet d’activités OBJECTIF : proposer une

gestion exemplaire des eaux pluviales


83

Cœurs d’ilots végétalisés

Espacesverts

Bâti

EcoleJardins

Bâti

Coulée verte

Voiries


84


85

Scenario 1: gestion de l’ilot A3 à la parcelle pour la pluie 20 ans1 a : par infiltration dans ouvrage drainant- en graves à 30% de vide - avec SAUL à 90% de vide - dans un espace à ciel ouvert1 b : à débit régulé à 2 l/s/ha dans noues

• Evaluer les volumes à stocker et les temps de vidange

• Définir la géométrie des ouvrages


86

ILOT A3Toitures = 3 000 m²Cœur d’ilots en espaces verts = 1 500 m²Perméabilité (marge de sécurité) = 7.10-7 m/sDébit de fuite = 2 l/s/ha


87

Scenario 2: gestion de l’Ecole à la parcelle pour la pluie 20 ans 2 a : par infiltration dans ouvrage drainant2 b : par infiltration dans espace à ciel ouvert2 b : à débit régulé à 2 l/s/ha dans noue

Evaluer les volumes à stocker et les temps de vidangeDéfinir la géométrie des ouvrages


88

EcoleToitures = 3 530 m²Cour de récréation maternelle minérale = 900 m², Cour de récréation élémentaire minérale = 1 300 m², 1 zone de livraison = 105 m²,Parvis du groupe scolaire = 100 m²Perméabilité (marge de sécurité) = 7.10-7 m/sDébit de fuite = 2 l/s/ha


89

Scenario 3: Voiries (16m x 100 ml)3 a : Par infiltration dans structure réservoir3 b : voirie mono pente à débit régulé à 2 l/s/ha dans noue (un seul coté)3 c : voirie bi pente à débit régulé à 2 l/s/ha dans noue de chaque coté



90

3a 3b 3c

VoirieLinéaire = 100 mlLargeur chaussée = 2 x 3,25 mLargeur trottoir = 2 x 2 m Largeur piste cyclable = 2 x 1,20 mLargeur noue = 2 x 1,5 m

Porosité graves : 30 %Perméabilité (marge de sécurité) = 7.10-7 m/sDébit de fuite = 2 l/s/ha


91

Scenario 4: gestion du secteur sud pour la pluie 20 ans dans une canalisation surdimensionnée régulée4a : à 2 l/s/ha4b : à 45 l/s

Scenario 5: gestion du secteur central de façon mutualisée dans l’espace vert central par infiltration

• Evaluer les volumes à stocker et les temps de vidange

• Définir la géométrie des ouvrages


Des ordres de grandeur de la perméabilité des sols :

10-5 m/s = 3,6 cm/h = 86 cm/jour10-6 m/s = 0,36 cm/h = 8,6 cm/jour

pour un bassin de 500 m², si 10-6 m/s

le débit de fuite = 500 x 10-6 = 0,5 l/s

pour vidanger 1 m : 11,6 jours

Rappels…


Une régulation possible jusqu’à 1 l/s En deçà, risques de colmatage,

…sauf si les eaux sont filtrées !

Rappels…


94

ILOT A3Toitures = 3 000 m²Cœur d’ilot en espaces verts = 1 500 m²Perméabilité (marge de sécurité) = 7.10-7 m/sDébit de fuite = 2 l/s/ha

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ? Scenario 1a : ilot A3

95

Surface totale = St=S1 + S4= 0,45 ha = 4500 m²Surface imperméabilisée = Simp = C1 x S1 + C4 x S4= 0,45 ha = 4500 m²

Débit de fuite = Qf =débit d’infiltration = Surface d’infiltration x Perméabilité du sol= 1500 x 7.10-7 = 1,05.10-3 m3/s = 1 l/s


96

qf = (Qf / Simp) x 1000 x 3600

= 0,84 mm/h

avec Qf en m3/s et Simp en m²

H = 41,5 mm = 0,042 mLe volume à stocker dans l’ouvrage =V = H (m) x Simp (m²) = 190 m3


Espace d’infiltration en graves ou SAUL (30/90% de vide) :

Volume ouvrage : 190 / 0,3 = 630 m3 ou 190 / 0,9 = 210 m3

Surface max d’infiltration = 1500 m²

Hmin = 42 cm ou 14 cm

T vidange = 50 h !

Espace d’infiltration à ciel ouvert :

Volume ouvrage: 190 m3

Surface max = 1500 m² (!)

Hmin = 13 cm (sur l’ensemble des 1500 m²)

T vidange = 50 h toujours…

97

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ? Scenario 2: Ecole

98

EcoleToitures = 3 530 m²Cour de récréation maternelle minérale = 900 m², Cour de récréation élémentaire minérale = 1 300 m², 1 zone de livraison = 105 m²,Parvis du groupe scolaire = 100 m²Perméabilité (marge de sécurité) = 7.10-7 m/sDébit de fuite = 2 l/s/ha

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ?Scenario 2a et 2b : Ecole

99

S1Toitures et

autres surfaces imperm3735 m²

2 Cours 2200m²

Débit de fuite par infiltration


100

Surface totale = St=S1 +S4= 0,6 ha = 5935 m²Surface imperméabilisée = Simp = C1 x S1 C4 x S4= 0,6 ha = 5935 m²

Débit de fuite = Qf =débit d’infiltration = Surface d’infiltration x Perméabilité du sol= 2200 x 7.10-7 = 0,00154 m3/s = 1,54 l/s


101

qf = (Qf / Simp) x 1000 x 3600= 0,93 mm/havec Qf en m3/s et Simp en m²

H = 40 mm = 0,04 mLe volume à stocker dans l’ouvrage =V = H (m) x Simp (m²) = 240 m3


Espace d’infiltration en graves ou SAUL (30/90% de vide) :

Volume ouvrage : 240 / 0,3 = 790 m3 ou 240 / 0,9 = 260 m3

Surface max d’infiltration = 2200 m²

Hmin = 36 cm ou 12 cm

T vidange = 42 h !

Espace d’infiltration à ciel ouvert :

Volume ouvrage : 240 m3

Surface max = 200 m²

Hmin = 1,2 m

T vidange = 42 h toujours… mais problème d’accès et de sécurité !

102

Gestion des eaux pluviales : Faut-il gérer à la parcelle ? Scenario 3 : Voiries

103

VoirieLinéaire = 100 mlLargeur chaussée = 2 x 3,25 mLargeur trottoir = 2 x 2 m Largeur piste cyclable = 2 x 1,20 mLargeur noue = 2 x 1,5 m

3a 3b 3c

Porosité graves : 30 %Perméabilité (marge de sécurité) = 7.10-7 m/sDébit de fuite = 2 l/s/ha

Scenario 3: Voiries (16m x 100 ml)3 a : Par infiltration dans structure réservoir3 b : voirie mono pente à débit régulé à 2 l/s/ha dans noue (un seul coté)3 c : voirie bi pente à débit régulé à 2 l/s/ha dans noue de chaque coté


Espace d’infiltration en graves (30% de vide) : Volume ouvrage : 45 / 0,3 = 150 m3Surface d’infiltration = 1300 m²Hmin = 12 cm (épaisseur chaussée classique)T vidange = 14 h

Si réduction de la structure réservoir (p.ex sous trottoir + piste cyclable), épaisseur augmente et temps de vidange aussi

Scenario 3a : Voiries

104


Scenarios 4 et 5 : Secteurs sud et central

105

Scenario 4: gestion du secteur sud pour la pluie 20 ans dans une canalisation surdimensionnée régulée4a : à 2 l/s/ha4b : à 45 l/s

Scenario 5: gestion du secteur central de façon mutualisée dans l’espace vert central par infiltration



Scenario 5: secteur central

106

S1toitures

37500 m²

Espace d’infiltration

7800 m²

Débit d’infiltration

S2Espaces

verts3800 m²



107

Surface totale = St=S1 + S2 + S4= 49100 m² = 4,9 haSurface imperméabilisée = Simp = C1 x S1 + C2 x S2 + C4 x S4= 37500 x 1 + 3800 x 0,3 + 7800 x 1 = = 46440 m² = 4,6 ha

Débit de fuite = Qf =débit d’infiltration = Surface d’infiltration x Perméabilité du sol= 7800 x 7.10-7 = 0,0055 m3/s = 5,5 l/s


Espace d’infiltration à ciel ouvert : Volume utile : 2200 m3Surface d’infiltration = 7800 m²Hstockage = 0,3 mT vidange = 5 j !

Pour pluie 100 ansV100 = 1,4 x V20 = 3290 m3Volume utile : 3290 m3Surface d’infiltration = 7800 m²Hstockage = 0,42 mT vidange = 7 j !


108


109

Infiltration

Cuve de récupération

Stockage enterré de

500m3

PETITES PLUIES = mensuelles

A

A

B

B

C

C


110

Infiltration

GROSSES PLUIES = 100 ans

Surverse

A

B C


111

Infiltration

TRES GROSSES PLUIES > 100 ans

Surverse

A

B C


Merci de votre attention…

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