Outils et conseils pour les professionnels et professionnelles de la gestion de l'eau de pluie

Principes fondamentaux

Pour restaurer le cycle naturel de l’eau en ville, plusieurs techniques d’aménagement et d’ouvrages permettent de gérer l’eau là où elle tombe. Sa temporisation est alors assurée in situ, et son infiltration et évapo(transpi)ration sont favorisées. Ce dernier processus vise à végétaliser les structures afin de lutter contre les îlots de chaleur.

La gestion intégrée des eaux pluviales respecte non seulement ces principes, mais tend aussi à intégrer la fonction hydraulique (gestion de l'eau) dans les espaces urbains et les structures à mettre en œuvre. L'objectif est de profiter de chaque espace et de le rendre multifonctionnel (loisir, mobilité, eau, aménagement paysager). Les espaces sont alors conçus et entretenus pour leurs fonctions urbaines. Le concept de Maillage Pluie est souvent évoqué dans ce contexte.

La gestion intégrée des eaux pluviales s’articule autour de 4 principes fondamentaux :

• respecter les écoulements naturels ;
• stocker l’eau au plus proche du lieu de précipitation ;
• favoriser l’infiltration et l’évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène. (et si ce n’est pas totalement possible, favoriser le rejet à un débit régulé) ;
• tenir compte des épisodes pluvieux exceptionnels ou de la répétition d’épisodes pluvieux.

Ce système présente l’avantage de restreindre considérablement le ruissellement et la vitesse de l’eau tout en permettant une mise en scène de l’eau à travers la composition du plan général du projet. Il n’est donc plus question de créer des ouvrages spécialement dédiés à l’eau, mais d’exploiter un autre ouvrage, un autre lieu, et lui créer une seconde fonction : la fonction hydraulique. On parle alors de plurifonctionnalité des ouvrages.

On ne crée pas de dispositif de GIEP, mais on intègre la gestion des eaux pluviales dans des aménagements planifiés.

Infiltration versus temporisation ?

Il est essentiel que la temporisation de l'eau de pluie n'entrave pas son infiltration et son évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène.. En effet, ces phénomènes sont complémentaires. La temporisation des eaux de ruissellement est indispensable, surtout en cas de fortes pluies qui peuvent causer des inondations.

Le principe est le suivant : le stockage d'abord, la vidange ensuite. La différence entre la gestion intégrée des eaux pluviales et gestion « classique » est que la GIEP favorise la vidange par infiltration naturelle dans le sol et évapotranspiration plutôt que par rejet à un débit régulé vers le réseau d’assainissementTraitement de la pollution affectant un site (sol, eau) afin de le remettre dans son état initial ou du moins atteindre des valeurs fixées légalement.. Les eaux sont ainsi déconnectées, alors que dans le cas d’un bassin de temporisation avec rejet à débit régulé, elles sont rejetées petit à petit, mais intégralement dans l’égout.

La gestion intégrée des eaux pluviales offre a 3 types d'avantages :

1. paysagers ;
2. environnementaux ;
3. économiques.

Avantages paysagers

La GIEP permet d'améliorer considérablement l'aspect des routes, des trottoirs et des places de stationnement. L’eau n’est plus évacuée sous terre mais redevient un élément naturel du paysage. Des espaces d’agrément naturels alliant hydraulique, paysage et environnement peuvent ainsi être réalisés. Quand les aménagements paysagers mènent à la perméabilisation des sols et aux plantations, la gestion de l’eau devient un véritable vecteur de nature en ville.

La biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore). s'en retrouve également améliorée, au même titre que la qualité de vie des habitantes et des habitants. C’est aussi une contribution majeure pour faire face au changement climatiqueDésigne de lentes variations des caractéristiques climatiques en un endroit donné, au cours du temps : réchauffement ou refroidissement. Certaines formes de pollution de l'air, résultant d'activités humaines, menacent de modifier sensiblement les climats, dans le sens d'un réchauffement global. Ce phénomène peut entraîner des dommages importants : élévation du niveau des mers, accentuation des événements climatiques extrêmes (sécheresses, inondations, cyclones, etc.), déstabilisation des forêts, menaces sur les ressources d'eau douce, difficultés agricoles, désertification, réduction de la biodiversité, extension des maladies tropicales, etc. en améliorant la résilience de la Région. En effet, ce type de gestion permet de prévenir les inondations, tout en créant des îlots de fraicheur.

Avantages environnementaux

La collecte des eaux pluviales au plus proche du lieu de précipitation permet de limiter le ruissellement, et donc la charge polluanteQuantité de polluants dans un corps. Dans le domaine de l'eau, cette charge polluante, exprimée en équivalent-habitant, sert de base au calcul de la taxe sur le déversement d'eaux usées.. Les ouvrages de stockage permettent une dépollution naturelle par décantation, filtration mécanique du sol et phyto-épuration dans le cas d’éléments végétalisés. De plus, cela permet de désaturer le réseau d’égouttage, ce qui évite les surverses polluantes dans les cours d’eau. Le cycle naturel de l’eau est mieux respecté en favorisant l’infiltration et en assurant ainsi le rechargement des nappes d’eaux souterraines.

Avantages économiques

L’entretien et le fonctionnement du réseau d’égouttage et d’assainissementTraitement de la pollution affectant un site (sol, eau) afin de le remettre dans son état initial ou du moins atteindre des valeurs fixées légalement. (les stations d’épuration) sont coûteux en raison du volume d’eau qui y transite et qui y est traité. L’eau de pluie ne nécessite a priori pas de traitement lourd. Ce sont donc des volumes inutiles à faire passer par ce réseau classique. Chaque volume d’eau pluviale traité « à la source » représente donc une économie non négligeable.

En outre, aucun espace n’est spécialement dédié à la gestion des eaux pluviales, ce qui constitue une grande plus-value en termes d’emprise foncière. Les volumes d’eau gérés en surface permettent également d’économiser le cout de l’excavation et des terrassements profonds qu’impliquent les bassins d’orage classiques.

Enfin, des économies sont également réalisée en termes d'entretien, car les ouvrages de stockage et d'infiltration ne sont plus entretenus que pour leur fonction première (espaces verts, voiries, toitures...).

Qu'est-ce que c'est ?

La noue est une dépression dans le sol, un creux le plus souvent linéaire, qui accueille les eaux de ruissellement des surfaces voisines. C’est un terrassement simple et facile à mettre en œuvre qui ne nécessite pas de grande technicité pour remplir un rôle de plus en plus recherché : la gestion in situ des eaux pluviales.

La noue est le dispositif de gestion des eaux pluviales le plus couramment cité comme solution durable.

Pourquoi ?

Pourquoi prévoir une noue ?

• Elle est simple à mettre en œuvre et peu coûteuse ;
• son fonctionnement est facilement contrôlable, tout est apparent ; elle a un intérêt didactique et offre une présence de l’eau dans les espaces de vie ;
• elle peut combiner les 3 fonctions utiles en gestion « in situ » :
  • le stockage (volume libre utile),
  • l’infiltration (sol perméable),
  • l’évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène. (si la noue est plantée) ;
• elle possède une fonction filtrante (voire épurante) grâce à sa couche supérieure de sol végétalisé ;
• elle implique une plus-value d’accueil de la biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore). et peut offrir des qualités paysagères ;
• la combinaison d'eau, de sol et de plantes est un atout pour créer des îlots de fraîcheur.

La fiche technique du Guide bâtiment durable fournit une définition plus complète, détaille les différents types, etc.

Afin d’augmenter le volume de temporisation et favoriser ainsi l’infiltration des eaux pluviales dans un projet où la surface en espace vertLes espaces verts englobent les jardins et domaines privés, les parcs et forêts publics, les espaces verts liés à l infrastructure ferroviaire et aux routes, les friches, les zones agricoles, les zones récréatives et les cimetières. est pauvre, il est possible de mettre en œuvre des massifs drainants sous la voirie, les trottoirs, les sentiers ou les pistes cyclables.

Un massif drainant est une structure réservoir qui permet la temporisation des eaux pluviales entre les matériaux qui le compose. Le corps de la structure est généralement composé de matériaux drainants comme les graves. L’indice de vide de la structure réservoir peut alors varier de 30 à 40 % pour de la grave 20/60.

Les matériaux drainants du massif doivent être entourés d’un géotextile anti-contaminant qui empêche les granulats de petites tailles de pénétrer dans la structure, ce qui assure la pérennité de l’ouvrage. Des regards intermédiaires de curageLa mise en place d’un regard (entre l’entrée et la sortie de l’ouvrage) permet d’accèder à la structure de l’ouvrage pour faire intervenir les appareils de curages. doivent être installés pour l’entretien.

La collecte des eaux pluviales peut être assurée par la mise en œuvre de regards avec grillesIl s’agit de l’ouvrage par lequel les eaux pluviales entre dans la structure drainante.. Ces regards sont équipés de coudes inversés afin d’éviter tout colmatage par des intrusions de flottants ou de corps volumineux dans le massif drainant.

Afin d’exploiter la capacité optimale de stockage des eaux pluviales des massifs drainants, des regards avec cheminée de surverseTuyau par lequel les eaux temporisées dans l’ouvrage vont pouvoir être évacuées lorsque la capacité de la structure arrive à son maximum. La cheminée de surverse va alors permettre la vidange de l’ouvrage. peuvent être installés à l’aval de chacun des massifs drainants. Ils permettent une montée en charge progressive de chacun des ouvrages jusqu’à la surverse dans la cheminée et une restitution à débit régulé par l’orifice de vidange si l’infiltration seule ne suffit pas ou n’est pas autorisée dans le cadre d’un projet.

Les eaux pluviales peuvent également être collectées par injection directe via la mise en œuvre d’un revêtement poreux. Ceci permet d’éviter tout colmatage par des intrusions de flottants ou de corps volumineux dans l’ouvrage de gestion.

Bon à savoir

Vous trouverez plus de détails sur les massifs drainants dans le Guide Bâtiment durable.

Il est possible d’envisager la mise en place d’une temporisation des eaux pluviales avec le principe de la gestion intégrée même le long des voiries ou sur un terrain en pente. Des espaces verts situés en bordure de voirie peuvent par exemple accueillir des noues paysagères sur quelques centimètres de hauteur utile afin de gérer les épisodes pluviaux communs. La noue assure une fonction hydraulique au sein d’une bande paysagère en léger creux. Elle permet de collecter les eaux de ruissellement, de les temporiser puis de les vidanger.

Afin de s’affranchir au maximum de la pente présente sur la rue et afin de pouvoir maximiser la temporisation et la décantation des eaux pluviales sur l’ensemble du linéaire de la noue, celle-ci devra être accompagnée de redansObstacles aux écoulements.

Ces redans pourront être réalisés, en fonction des résultats esthétique et économique attendus, en béton, en fascine (bois), en terre végétale ou en tout autre matériau permettant de retenir les eaux.

Estimation des coûts de la mise en place d'une noue standard de 40 cm de hauteur utile :

Chacun des coûts annoncés dans ce tableau est donné à titre indicatif et se base sur l’expérience de maitrise d’œuvre d’INFRA Services.

De la même manière que pour les noues, il est nécessaire de cloisonner les massifs drainants dans la pente afin d’en maximiser les volumes de temporisation. Cela peut notamment se faire grâce à la mise en place de géo-membranes étanches et de regards avec cheminées de surverseTuyau par lequel les eaux temporisées dans l’ouvrage vont pouvoir être évacuées lorsque la capacité de la structure arrive à son maximum. La cheminée de surverse va alors permettre la vidange de l’ouvrage..

Les massifs drainants sont ensuite étagés et des géomembranes étanches ou des regards avec des tuyaux d'évacuation assurent la mise en charge progressive de chacun des ouvrages jusqu'à la surverse.

Estimation des coûts de la mise en place de ce type d’ouvrages* :

Chacun des coûts annoncés dans ce tableau est donné à titre indicatif et se base sur l’expérience de maitrise d’œuvre d’INFRA Services.

L’installation de panneaux solaires (photovoltaïques ou thermiques) sur une toiture verte n’est pas incompatible. Cette combinaison comporte même certains avantages :

• intégration du lestage des panneaux solaires avec le complexe de toiture verte ;
• amélioration du rendement des panneaux solaires (photovoltaïques) ;
• protection physique des membranes d’étanchéité et des circuits solaires.

Toutefois, afin d’assurer la pérennité des installations, il y a lieu de s’assurer de l’intégration au moment de la conception de certains principes :

• réaliser une implantation différenciée des plantes en fonction de la variation d’exposition (plantes adaptées à un ombrage quasi permanent sous les panneaux) et en fonction de la proximité des panneaux solaires (éviter que les plantes ne créent un ombrage sur les panneaux) ;
• assurer une bonne évacuation des eaux pluviales, notamment à proximité des panneaux solaires : protéger les avaloirs, gérer le ruissellement, garantir la facilité d’entretien des panneaux solaires, s’assurer du choix des matériaux (risques de corrosion, protection des conduits…), etc.

Liens utiles

Pour plus de détails, vous pouvez vous référer aux documents suivants :

• La compatibilité entre les panneaux solaires et la conception des toitures vertes (.pdf)
• Dossier « Réaliser des toitures vertes » du Guide Bâtiment durable

Afin de connaître la conductivité hydraulique du sol et donc sa capacité d’infiltration, il est indispensable de réaliser des tests d’infiltration (ou essais de perméabilité). La connaissance de ces données permettra de caractériser la possibilité d’infiltrer naturellement, d’estimer un temps de vidange et d'ajuster le dimensionnement des ouvrages de gestion.

Ces tests d’infiltration doivent être réalisés au plus tôt, dès le stade de l’esquisse ou de l’avant-projet lors de l’étude de caractérisation du site afin de déterminer l’emplacement ou la manière optimale d’infiltrer les eaux pluviales.

Un second test peut également être utile, soit lors de la réalisation du projet de manière à affiner le dimensionnement des ouvrages, soit pour vérifier leur bonne mise en œuvre.

Chaque essai d’infiltration a ses avantages et ses inconvénients. Nous en présentons deux, conseillées en Région de Bruxelles-Capitale à des fins de normalisation et d’harmonisation : la méthode Matsuo et la méthode Porchet.

1. L’essai Matsuo (ou « à la fosse ») est un essai d’infiltration à charge variable au cours du temps. Il est souvent le plus représentatif vis-à-vis du fonctionnement des futures ouvrages d’infiltration, mais il nécessite d’avoir un accès à la parcelle pour le passage d’engin de chantier (pelle mécanique) et une quantité d’eau à disposition importante.
2. L’essai Porchet est un essai d’infiltration à charge constante. Il demande moins de matériel et peut être mis en œuvre pratiquement en toute situation. Il est ici présenté sous deux modalités, classique ou dans sa variante avec tube.

Outre ces deux types d’essai conseillés, de nombreuses autres méthodes existent et peuvent également convenir, pour autant qu’elles se fassent à des profondeurs proches de celles du fond des futurs ouvrages. On évitera par exemple les essais trop profonds (type Lefranc ou Nasberg), peu informatifs sur les futures conditions de vidange des ouvrages, la partie superficielle du sol étant la surface la plus efficiente pour une vidange des ouvrages de gestion via infiltration naturelle.

Lors d’aménagements comprenant des revêtements perméables, et suite à la mise en œuvre des différentes couches, il faut vérifier que la perméabilité du revêtement et des couches sous-jacentes (fondation et éventuelle sous-fondation) est bonne. Les 2 méthodes citées ci-dessus (Matsuo et Porchet) peuvent ne pas toujours convenir. Il faudra alors réaliser un test via une méthode de double anneau (généralement plus couteuse).

Au-delà de la méthode, nous recommandons un minimum de 3 essais par projet. Toutefois, le nombre exact d’essais est à ajuster selon la superficie du projet et le nombre d’ouvrages de gestion envisagé. Il faut savoir que plus il y aura d’essais réalisés, plus les coûts de gestion seront maîtrisés en optimisant les surfaces nécessaires à l’infiltration.

Indépendamment de la méthode, il est également important de ne pas induire de biais méthodologique, par exemple en tassant le fond, ou en lissant les parois de la fosse d’essai.

A télécharger

Chacune des méthodes conseillées est décrite ci-après dans une fiche téléchargeable. Pour plus de facilité, chacune d'entre elles est accompagnée d’un tableur pour encoder les données nécessaires.

Une fiche présentant un essai adapté aux particuliers (ex. maison unifamiliale) est également disponible (fiche 1).

• Fiche 1 - Pour les particuliers (.pdf)
• Fiche 2 - Matsuo (.pdf) & tableur (.xls)
• Fiche 3 - Porchet classique (.pdf) & tableur (.xls)
• Fiche 4 - Tube Porchet (.pdf) & tableur (.xls)
• Fiche 5 - Essai du double anneau (.pdf)
• Annexe Fiche 5 - calculateur (.xlsx)

Le coût d'un essai d'infiltration dépend du type de tests à réaliser, de leur nombre, de la manière dont ils sont réalisés et de la difficulté logistique liée au site (eau, accès…).

• Les plus fréquents sont les essais de type Porchet. Il est conseillé d'en en réaliser 3 par zone. Le nombre de zones dépend de la taille de la parcelle. Pour ce type d’essai, il faut compter entre 100 € et 250 € par essai, soit entre 300 € et 750 € par zone.
• Pour les essais de type Matsuo nécessitant plus de logistique (pelles, etc.), le montant varie entre 200 € et 700 € par essai ;
• Quant aux essais double-anneau, ceux-ci se situent entre 300 € et 800 € HTVA pour leur réalisation sans mission complémentaire (qui accompagne généralement ce type d’étude).

Les espaces verts creux sont l’aménagement de gestion intégrée des eaux pluviales le plus simple, le plus performant et le moins couteux au mètre cube d’eau géré.

Ces espaces ont un usage déterminé (espace ludique, lieu de promenade, espace vertLes espaces verts englobent les jardins et domaines privés, les parcs et forêts publics, les espaces verts liés à l infrastructure ferroviaire et aux routes, les friches, les zones agricoles, les zones récréatives et les cimetières.) dans lequel la fonction hydraulique est ajoutée. Leur fonction hydraulique est similaire à celle des noues et permet, comme elles, une infiltration de surface à travers une couche de terre comportant racines et humus, ce qui favorise l’infiltration et la filtration des eaux.

En effet, il est toujours plus intéressant de gérer les eaux pluviales en surface et en espace planté, notamment pour les raisons suivantes :

• le sol possède un pouvoir tampon avantageux et une bonne capacité d'évapotranspirationL’eau de pluie est retenue au niveau du sol puis s’évapore vers l’atmosphère. La présence de plantes amplifie/augmente fortement ce phénomène. lorsqu’il est planté ;
• la perméabilité est souvent meilleure en surface. Les racines en constante évolution décolmatent le sol, rétablissent puis maintiennent une bonne capacité d’infiltration. Or, de manière générale, celle-ci doit être privilégiée dans le but d’éviter de surcharger les réseaux d’eaux pluviales ;
• les espaces verts de type noues plantées ont un pouvoir supplémentaire, par rapport à une surface non plantée, pour traiter des pollutions susceptibles d’être contenues dans les eaux de ruissellement ;
• la création d’un écosystèmeC'est l'ensemble des êtres vivants (faune et flore) et des éléments non vivants (eau, air, matières solides), aux nombreuses interactions, d'un milieu naturel (forêt, champ, etc.). L'écosystème se caractérise essentiellement par des relations d'ordre bio-physico-chimique. eau-sol-plantes en milieu urbain permet des opportunités de développement de la biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore). et des continuités écologiques ;
• l’intervention et l’entretien de dispositifs de surface sont plus simples ;
• la gestion des eaux pluviales en surface est nettement plus économique qu’avec un système enterré (250 à 500 €/m³ pour des dispositifs d'infiltration enterrés ; 1000 à 3000 €/m³ pour un bassin d'orageOuvrage d'art, généralement circulaire, destiné à stocker provisoirement tout ou partie du volume d'eau ruisselé, généré par une pluie, pour le restituer ultérieurement et à débit contrôlé. collectif sur le réseau unitaireÀ Bruxelles, le réseau d’égouttage est unitaire, ce qui signifie qu'il collecte à la fois les eaux usées (domestiques et non domestiques) et les eaux pluviales qui ont ruisselé. Cette configuration entraîne, en zones habitées, l'intégration forcée du cycle naturel de l'eau dans le cycle anthropique. Les eaux de ruissellement sont mélangées aux eaux usées pour être rapidement évacuées. Dans certains cas, des eaux dites « claires » – provenant des nappes souterraines ou de cours d’eau comme le Maelbeek ou le Molenbeek – rejoignent également les canalisations, ce qui génère de nombreux dysfonctionnements qui s’aggravent avec la densification urbaine.).

Selon le choix d’y infiltrer l’eau rapidement ou de la laisser apparaitre temporairement (ce qu’on appelle le temps de vidange), ils peuvent constituer des espaces d’agrément humides à semi-humides favorables à la biodiversité et aux continuités écologiques. Elles permettent également de lutter contre le phénomène d'îlot de chaleur urbain.

Dans le cas d’un espace vertLes espaces verts englobent les jardins et domaines privés, les parcs et forêts publics, les espaces verts liés à l infrastructure ferroviaire et aux routes, les friches, les zones agricoles, les zones récréatives et les cimetières. existant auquel on souhaite ajouter cette fonction hydraulique, au moins deux interventions doivent être envisagées :

• Créer le creux : travailler l’espace considéré avec de légers mouvements de terre en déblais et / ou remblai.
• Conduire les eaux de surfaces imperméables limitrophes jusqu’au creux : soit réorienter des gouttières, soit des bordures de trottoir que l’on arase.

Le Guide Bâtiment durable dédie une page au choix des végétaux qui favorisent la biodiversitéDiversité d'espèces vivantes, capables de se maintenir et de se reproduire spontanément (faune et flore). (en conseillant notamment d'opter pour des espèces indigènes et non invasives). Cette page peut aider à déterminer quel type de végétaux privilégier pour les espaces verts creux.

Selon une idée fausse et pourtant très répandue, il faudrait privilégier des espèces propres aux zones humides, tandis que tout ce qui n'aime pas avoir les pieds dans l’eau ne résisterait pas longtemps. Mais malgré la réputation de notre Plat Pays, la pluie n’est en réalité pas si abondante que cela en Belgique. Les différents aménagements sont conçus pour être bien drainés et encourager l'infiltration de l'eau. Ils se vident donc parfois en quelques heures. Les espèces propres aux zones humides ne doivent donc être favorisées qu'en cas de certitude d'eau stagnante ou de conditions marécageuses.

Liens utiles

Consultez les pages suivantes pour obtenir plus d'informations et d'inspiration sur la gestion intégrée des eaux pluviales par espaces verts creux :

• Midi technique de l’eau
• Page Web sur la gestion intégrée des eaux pluviales dans la région Orléans-Métropole avec les différentes techniques de surface
• Webinaire ADOPTA sur les solutions fondées sur la nature