PROJETS & IDÉES

Favoriser la perméabilité des sols en milieu urbain grâce aux techniques alternatives de gestion des eaux pluviales

Qu’est-ce que la perméabilité d’un sol ou d’un revêtement ?

La perméabilité d’un matériau, d’un revêtement ou du sol pourrait être définie comme la propriété de transmettre l’eau et l’air. La perméabilité est généralement mesurée par le coefficient de perméabilité K et le coefficient de ruissellement. Plus un matériau est perméable plus il laisse l’eau ou l’air circuler à travers lui.

Le coefficient de perméabilité K

Le coefficient de perméabilité K est une valeur scalaire définie à partir de la loi de Darcy. Ce coefficient est une donnée de base et un préalable à l’étude de sol. C’est ce coefficient de perméabilité K qui permettra de déterminer une politique de gestion des eaux pluviales et des eaux de ruissellement. Le coefficient de perméabilité K est généralement exprimé en m/s ou mm/h. ce coefficient est utilisé à la fois pour le sous-sol, le sol et un revêtement de finition. 

Différencier les sols perméables des sols non perméables :

  • Sols très peu perméables à imperméables (K ≤ 10 -7 m/s) .

Les sols présentant une perméabilité P≤ 10-7 m/s ne permettent pas l’infiltration correcte des eaux pluviales. L’infiltration est interdite sur ces secteurs.

  • Sols peu perméables à perméables (5.10-6 < K ≤ 10 -4 m/s).

Sur les sols présentant une perméabilité comprise entre 5.10-6 < P ≤ 10-4 m/s, l’infiltration des eaux pluviales pourra être réalisée directement dans le sol, par le biais d’un puits d’infiltration par exemple.

Pour les perméabilités comprises entre 10-7 et 5.10-6 m/s l’infiltration et sa pérennité sont très incertaines.

  • Sols perméables a très perméables (K >10-4 m/s).

Les sols présentant une perméabilité supérieure à k >10-4 m/s sont favorables à l’infiltration des eaux pluviales mais la forte perméabilité des sols présente un risque de transfert rapide des polluants vers les écoulements souterrains (risque de pollution des nappes). L’infiltration des eaux pluviales est donc possible.

Le coefficient de ruissellement

Le coefficient de ruissellement est une valeur qui permet de mesurer le niveau de ruissellement d’un liquide et donc la capacité d’un matériau ou d’un sol à laisser ruisseler l’eau à sa surface. Le coefficient de ruissellement est régulièrement utilisé avec le coefficient de perméabilité K afin de statuer sur une politique d’évacuation et de gestion des eaux pluviales en milieu urbain en fonction du support et du sol. Plus le coefficient de ruissellement est important plus un sol est considéré comme artificialisé ou imperméabilisé.

Le coefficient de ruissellement se calcule comme suit : CR = volume d’eau ruisselé / volume d’eau versé.

Quelles conséquences de l’imperméabilisation des sols et des eaux de ruissellement ?

Le ruissellement des eaux de surface en milieu urbain peut avoir différents impacts néfastes pour le confort et la sécurité des usagers et sur les aspects environnementaux.

Les inondations

Le premier impact du ruissellement des eaux de surface et de l’imperméabilisation des sols est l’augmentation des inondations en milieux urbains. En cas de fortes précipitations, l’eau des surfaces imperméabilisées ruisselle pour se jeter en masse dans le réseau de récupération des eaux pluviales le saturant. Le réseau d’assainissement se retrouve saturé et déborde, ne permettant plus d’évacuer le surplus de précipitations.

La pollution des nappes phréatiques et des masses d’eau

Outre la saturation des réseaux d’eau lors de fortes précipitations, les eaux de ruissellement se chargent en polluants tout au long de leur parcours (hydrocarbures notamment le long des rues), polluant ainsi les nappes d’eau lorsqu’elle regagnent le sol.

Quelles Techniques Alternatives (TA) pour limiter les impacts du ruissellement des eaux ?

Dans un système classique, les eaux de ruissellement sont recueillies dans un réseau de surface puis introduites dans un réseau d’assainissement souterrain le plus directement possible. Les Techniques Alternatives (TA) de gestion des eaux pluviales regroupent un nombre important de techniques ou solutions pour gérer plus durablement et plus efficacement l’évacuation des eaux pluviales.

Les Techniques Alternatives reposent sur trois grands leviers : le stockage et la restitution des eaux, l’abattement volumique et l’épuration de l’eau.

Les Techniques Alternatives sont souvent combinées afin d’optimiser la gestion des eaux pluviales.

Les dispositifs de stockage, rétention et restitution

Afin de limiter les phénomènes évoqués dans les paragraphes précédents, à savoir un ruissellement trop important des eaux pluviales chargées en polluants et la saturation des réseaux, la mise en place de dispositifs de rétention-restitution ou de dispositifs de récupération est parfois obligatoire. 

Les dispositifs de rétention-restitution sont des solutions qui visent à récupérer les eaux pluviales et à réguler leur libération dans les réseaux à un débit définit grâce à un orifice souvent de type vortex. Un ouvrage de rétention-restitution ne permet pas de stocker l’eau de pluie en vue de sa réutilisation, il permet seulement de réguler l’écoulement des eaux.

Les bassins de stockage ou de rétention sont des ouvrages qui permettent de stocker provisoirement le surplus d’eaux pluviales. Les bassins d’infiltration sont des bassins perméables qui permettent d’infiltrer l’eau à un débit contrôlé.

Aménagement d’espaces végétalisés ou de zones inondables

De plus en plus, des espaces dédiés aux inondations voient le jour, en ville c’est notamment le cas des terrasses végétalisées destinées à recueillir les eaux pluviales ou les espaces temporairement inondables en zones périurbaines.

Les toitures végétalisées ont un double rôle : la rétention des eaux pluviales et leur épuration ainsi que la réduction des îlots de chaleurs urbains grâce à l’augmentation des surfaces végétalisées. Les toitures végétalisées répondent à chacun des enjeux du triptyque de gestion alternative puisqu’elles permettent un stockage et une rétention des eaux, un abattement de volume en limitant l’évacuation des eaux dans le réseau ainsi que l’épuration de l’eau grâce aux micro-organismes et aux plantes de la toiture.

Les zones temporairement inondables sont des zones créées et dédiées à l’accueil des eaux de ruissellement en zones urbaines, ces zones provisoirement inondables peuvent prendre la forme d’une pelouse, d’une place ou d’un parking. Ce sont des zones habituellement fréquentées par les usagers mais dédiées au recueil du surplus de précipitations. C’est par exemple souvent le cas des berges aménagées qui sont délibérément inondables. 

Les revêtements perméables

Les revêtements perméables sont de plus en plus utilisés dans les milieux urbains comme Technique Alternative afin de jouer sur l’abattement volumique des eaux pluviales. Les revêtements perméables laissent l’eau s’infiltrer au plus proche de son point de chute évitant ainsi les eaux de ruissellement et en rendant uniforme son infiltration. 

Il existe différents types de revêtements perméables, les coefficients de ruissellement et de perméabilité des revêtements devront être étudiés ainsi que la nécessité de les coupler à d’autres dispositifs de rétention en fonction de la perméabilité du sous-sol ou du support.

Il est communément admis qu’un sol dont le coefficient de perméabilité est supérieur à 10-6 m/s, est envisageable pour une infiltration d’eau pluviale de ruissellement. Mais, pour un coefficient de perméabilité compris entre 10-6 m/s et 10-5 m/s, il sera souvent nécessaire d’envisager un complément à l’infiltration. Pour un coefficient de perméabilité inférieur à 10-6 m/s, les volumes importants sur un court laps de temps, lors d’une pluie d’orage, ne seraient pas infiltrés. Par conséquent, il peut être nécessaire de coupler l’infiltration avec un exutoire de type rétention ou récupération. 

 L’utilisation de revêtements perméables permettra néanmoins de réduire la taille des dispositifs et d’en limiter ainsi le coût.

Le revêtement Résineo ou revêtement résine drainante

Résineo VS EnrobézLe revêtement Résineo est un revêtement perméable composé de granulats de quartz ou de calcaire liés entre eux par un liant organique. Le revêtement peut être appliqué sur des allées piétonnes, places, parvis et voiries douces sur du gravier compacté. Résineo est perméable à hauteur de 50L/m²/seconde ou un coefficient de perméabilité K 0.025 à 0.050 m/s., son coefficient de ruissellement =0. 

Les dalles engazonnées et dalles alvéolaires

Les dalles engazonnées et les dalles alvéolaires sont des revêtements assez similaires. Le principe est la pose d’une dalle ajourée directement sur le sol préparé et le remplissage des dalles avec du gazon ou du gravier. Le coefficient de perméabilité est K=0.03 m/s et son coefficient de ruissellement est proche de 0 (de 0 à 0.15).

Le béton drainant ou béton poreux 

Le béton poreux ou béton drainant est un revêtement à base de ciment et de gravier posé généralement en 5 à 10 cm sur un support compacté. Il pourra être coloré à l’aide de pigments. Le coefficient de perméabilité du béton drainant se situe en moyenne de 5 à 15L/m²/s ou un coefficient de perméabilité K de 0.05m/s ou 50L/m²/seconde et un coefficient de ruissellement CR proche de 0.

Il existe d’autres types de revêtements perméables pour mettre en place une technique alternative de gestion des eaux pluviales.

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