Formation Bâtiment Durable: Bâtiment Durable de A à Z

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1 Formation Bâtiment Durable: Bâtiment Durable de A à Z Bruxelles Environnement GESTION DU RUISSELLEMENT SUR LA PARCELLE Maggy HOVERTIN MATRIciel

2 Objectifs de la présentation Initier une réflexion sur la gestion alternative des eaux pluviales sur la parcelle Identifier les différentes techniques disponibles, les exemples d applications et les éléments d attention Adapter les approches en fonction des contraintes et des opportunités de chaque projet 2

3 Plan de l exposé Introduction La gestion alternative des eaux de pluie Identifier les contraintes du site Réduire le ruissellement Ralentir le ruissellement Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Pollution de l eau 3

5 Introduction L urbanisation et ses impacts négatifs Source: Architecture & Climat Imperméabilisation des surfaces Perte de biodiversité; Diminution des surfaces vertes; Inondations; Recharge moindre des nappes phréatiques; Pollution; Destruction ou isolement des habitats naturels; Appauvrissement des sols; Îlots de chaleur urbains; Perte du rapport à la nature; Troubles psychologiques; 5

6 Introduction Assainissement traditionnel Concentrer les eaux pluviales et les évacuer le plus rapidement possible à l égout; Mélange des eaux de pluie et des eaux usées; Réseau de canalisations; Bassins d orages bétonnés; By-pass des STEP en cas de pluies importantes Avec: Le régime pluviométrique et son éventuelle évolution défavorable L imperméabilisation croissante des sols Le réseau d égouttage inadapté et vétuste La disparition des zones naturelles de débordement inondations 6

7 Plan de l exposé Introduction La gestion alternative des eaux de pluie Identifier les contraintes du site Réduire le ruissellement Ralentir le ruissellement Récupérer l eau e ruissellement et l évacuer: les dispositifs Pollution de l eau 7

8 La gestion alternative des eaux de pluie Gérer l eau de pluie au plus près de son point de chute; Lutter contre les inondations et les sécheresses; Recharger les nappes phréatiques; Eviter la pollution des eaux de pluie; Intégrer le cycle de l eau dans le paysage; Redonner de la valeur à l eau. Source: Revue A+241 p 34. Eau et ville diffuse. Illustration Christian Nolf et Urban Design Workshop Stiemerbeek

9 La gestion alternative des eaux de pluie Identifier les contraintes du site Choisir des dispositifs de gestion des eaux de pluies permettant de: o Minimiser le ruissellement sur la parcelle o Retenir les eaux pluviales et les évacuer lentement o Limiter le risque de pollution de l environnement 9

10 La gestion alternative des eaux de pluie DISPOSITIFS DE GESTION ALTERNATIVE DES EAUX PLUVIALES La noue Le fossé Le bassin sec ou en eau La tranchée Les techniques intégrées aux aménagements paysagers des abords Les toitures stockantes Les toitures stockantes végétalisées Les citernes de rétention (bassin d orage) Les techniques associées aux bâtiments Les chaussées réservoirs L infiltration directe (pavés drainants) L infiltration différée (pavés drainants) Les techniques intégrées aux voiries et parkings 10

12 Identifier les contraintes du site La proximité d une zone inondable, le risque d inondation de la parcelle ou de parcelles en aval ; La proximité d une zone de captage d eau potable La proximité d une zone de protection de sites naturels (type Natura 2000) La densité d occupation du projet L encombrement du sous-sol La présence de sols pollués et le risque de migration de la pollution La composition des couches géologiques (perméabilité du sol) et la géomorphologie du sous-sol La présence d une nappe phréatique à proximité de la surface La topographie du terrain Les possibilités d exutoire 12

13 Identifier les contraintes du site Le sol est-il infiltrable? Sol perméable: conductivité hydraulique > 20 mm/h + Revêtement superficiel perméable + Hors zone de captage d eau ou zone protégée + Sol non pollué + Nappe phréatique profonde (> 1 m, voir 2 m) 13

14 Identifier les contraintes du site La perméabilité du sol : Influence la stratégie de gestion de l eau de pluie sur la parcelle Coefficient de conductivité hydraulique test de perméabilité du sol «in situ» STRATÉGIES D INFILTRATION, DE RÉTENTION ET D ÉVACUATION EN FONCTION DE LA PERMÉABILITÉ DU SOL Conductivité hydraulique du sol > 20 mm/h Sable fin ou grossier mm/h Gravier léger / sable limoneux 1-10 mm/h Sols argileux légers < 1mm/h Sols argileux lourds Infiltration Infiltration avec rétention partielle Infiltration partielle avec rétention et évacuation à débit régulé Rétention et évacuation à débit régulé 14

15 Identifier les contraintes du site Sols pollués et risque de migration de la pollution : Idéalement, tout sol pollué = assainissement Si le sol est pollué : éviter de déplacer cette pollution pas d infiltration. dispositifs de rétention imperméabilisés si les terres sont dépolluées ou remplacées par des terres saines infiltration Cultuurpark Westergasfabriek, Amsterdam, Hollande - Source : Margolis et Robinson «Systèmes vivants et paysage». 15

16 Identifier les contraintes du site La présence d une nappe phréatique à proximité de la surface : Niveau maximal de la nappe phréatique : Minimum 1 m entre le fond du dispositif d infiltration et la nappe phréatique (2 m pour un puits d infiltration) ; essai de sol avec piézomètre Les possibilités d exutoire, par ordre de priorité : L eau de pluie non utilisée, infiltrée ou évapo(transpi)rée sera évacuée, à débit régulé, dans : un réseau d eaux de surface; le réseau d assainissement collectif (en dernier recours) 16

18 Réduire le ruissellement Favoriser l infiltration directe : Faible emprise au sol des bâtiments Espace de pleine terre planté Revêtements perméables (voiries secondaires, dessertes locales, pistes cyclables, chemins piétonniers, stationnement privés ou publics à faible rotation, ) 18

19 Réduire le ruissellement Soustraire les eaux pluviales du ruissellement : Conception des abords: surfaces concaves, bordures 19

21 Ralentir le ruissellement Prolonger le ruissellement sur la parcelle: Toitures vertes Projet bâtiment exemplaire, Ferme Nos Pilifs [011] Trassersweg , 1120 Nerder-Over-Heembeek architecte : J. Meganck photo : Bruxelles-Environnement Projet bâtiment exemplaire, Rue du BIPLAN [055] Rue du Biplan / Rue de Verdun 21-25, 1130 Haren architecte : Bxleco1, FHW photos : MO Bruxelles-Environnement 21

22 Ralentir le ruissellement Prolonger le ruissellement sur la parcelle: Mettre en valeur le cycle de l eau sur la parcelle ; 22 Photos: New waterscapes et Valérie Mahaut

24 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les noues: Une noue : dépression du sol, faible profondeur, peut remplacer un réseau d évacuation enterré, conception simple à coût peu élevé en comparaison d un réseau d assainissement classique. Sol perméable : Noue infiltrante (+cunette de drainage) Sol imperméable : Noue à évacuation superficielle Sol peu perméable : Noue mixte (+tranchée de drainage) Noue de rétention et de dépollution Source: Architecture & Climat Noue à stockages successifs (fonction de l intensité des orages) 24

25 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les noues: exemples Quartier du Kronsberg Hanovre Scharnhauser Park Stuttgart Douai Quartier du Kronsberg Hanovre Photos : Valérie MAHAUT Douai 25

26 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les fossés Un fossé : assez profond, avec des rives abruptes (souvent de pente de 45 ou plus). Ce qui distingue le fossé de la noue est principalement son profil : pente, largeur, profondeur, Plus étroits qu une noue Intégration paysagère des fossés difficile en zone urbaine Rôle de délimitation, barrière naturelle Accès et entretien moins faciles Risques de chutes depuis le domaine public Fossés d infiltration Source: Architecture & Climat 26

27 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les fossés: exemples Parc Mozaïc Lille Quartier Vauban Fribourg-en-Brisgau Quartier Vauban Fribourg-en- Brisgau Photos : Valérie MAHAUT 27

28 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les bassins secs ou les bassins «en eau» Un bassin sec : noue «élargie», sert moins à l écoulement qu au stockage de l eau pour l infiltrer dans le sol ou la restituer à l exutoire à débit régulé. Bassin infiltrant Bassin à évacuation superficielle (avec cunette ou enrochement) Source: Architecture & Climat Bassin à stockages successifs (fonction de l intensité des orages) 28

29 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les bassins secs ou les bassins «en eau» Un bassin «en eau» conserve une lame d eau en permanence. Son niveau est donc variable en fonction des orages et cette variabilité est souvent propice à la biodiversité. Bassin en eau avec rétention et évacuation superficielle à débit régulé Bassin en eau avec fondations bétonnées Source: Architecture & Climat 29

30 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les bassins secs ou les bassins «en eau»: exemples Quartier du Kronsberg Hanovre Gelsenkirchen Scharnhauser Park Stuttgart Quartier du Kronsberg Hanovre Photos : Valérie MAHAUT Berlin Photos: New waterscapes Hannoversch Munden 30

31 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les tranchées ou massifs Une tranchée : massif linéaire rempli de graviers, de galets et/ou de roches concassées etc., recouvert ou non d un revêtement. Tranchée infiltrante Tranchée de rétention Tranchée mixte (+drainage) Source: Architecture & Climat Massif infiltrant (+drains dispersant) 31

32 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les tranchées ou massifs: exemples Quartier du Kronsberg Hanovre Photos : Valérie MAHAUT Business park - Krems Photo: New waterscapes Attention aux risques de colmatage si eaux chargées en matières organiques prévoir une décantation + filtration Néanmoins cette technique est intéressante pour son rôle de filtration et de dépollution (si plantées). 32

33 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Structure réservoir/parking poreux/chaussées drainantes Un parking poreux ou une chaussée drainante : surface perméable (asphalte ou pavés) à structure ouverte. Une structure réservoir sous un parking poreux ou sous une voirie drainante permet d offrir un volume de rétention complémentaire et/ou une zone d infiltration. Parking poreux et chaussée réservoir Pavés drainants : infiltration directe Pavés drainants : infiltration des surfaces adjacentes Source: Architecture & Climat Structure réservoir : infiltration de surfaces imperméables 33

34 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Structure réservoir/parking poreux/chaussées drainantes: mise en œuvre joints remplis avec un empierrement concassé (granulométrie de 1/3 ou 2/5 mm). fondation = empierrement non lié avec granulométrie continue (par exemple 0/32 mm) fraction de fines (poussières) < 63 μm limitée à 3 % ; fraction 0/2 mm limitée à 25 % ; être exempt de matières susceptibles de polluer les eaux pluviales infiltrées seulement matériaux inertes Sol très perméable Sol perméable Sol peu à pas perméable (Source Centre de Recherches Routières) 34

35 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les toitures stockantes Une toiture stockante : rétention d une lame d eau directement sur la toiture. Toitures en eau Toitures en gravier Toitures vertes Source: Architecture & Climat Toitures en eau Photo : Valérie MAHAUT Système IBIC : rétention d eau sous un complexe de toiture verte Toiture verte Photo: IEB Sabine Vanderlinden 35

36 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les citernes ou bassin de rétention La citerne d orage (ou bassin de rétention) : récolte temporaire des eaux de très fortes pluies évacuées vers l exutoire à débit régulé de manière à ne pas surcharger le réseau aval au moment où la crue est la plus forte. Différencier citernes de récupération >< citernes de rétention: Fonction de bassin d orage La citerne d orage peut constituer le trop-plein d une citerne de récupération. Volume 1 = récupération / Volume 2 = rétention Source: Architecture & Climat et MATRIciel 36

37 Récupérer l eau de ruissellement et l évacuer: les dispositifs Les puits d infiltration Un puits est un dispositif suffisamment profond pour permettre le transit du ruissellement vers un sous-sol perméable. si aucun autre mode d évacuation n est possible et si on ne se trouve pas à proximité d une zone de captage. intéressante pour l infiltration du trop-plein ou du débit de fuite Puits d infiltration (schéma de principe et détail technique) Source: Architecture & Climat et MATRIciel 37

39 Pollution de l eau Pollution chronique >< Pollution accidentelle Pollution chronique: pollution régulière des eaux de ruissellement en milieu urbain. Pollution principalement particulaire Pollution accidentelle: pollution ponctuelle et aléatoire Traitements différents 39

40 Pollution de l eau Surface de ruissellement et pollution de l eau POLLUTION POTENTIELLE DES EAUX PLUVIALES EN FONCTION DU TYPE DE REVÊTEMENT ET DE L USAGE Surface / Types de revêtements Toitures vertes (espaces verts) Toitures en matériaux inertes non métalliques (verre, ardoises naturelles ) Toitures en matériaux inertes avec une part normale de composés métalliques Toitures à forte proportion d éléments métalliques sans revêtement protecteur Parking privés ou publics à faible rotation (<4 rotations/jour), trottoirs, pistes cyclables, chemins ruraux Parking publics à forte rotation de stationnement (4 rotations/jour) et parking > places) Aires de déchargement et de stockage Voiries Infiltration? - Information sur la pollution Attention à la pollution de l eau (pesticides, engrais, matières organiques dissoutes, impact bactériologique) Même degré de pollution que la pluie elle-même. Accumulation lente de polluants dans les sols (si infiltration) : attention aux produits d entretien. Accumulation rapide de métaux lourds (cuivre, zinc, étain, plomb) dans les sols (si infiltration). Traitement approprié en cas d infiltration des eaux de ruissellement de surfaces métalliques supérieures à 20 à 50m². Pollution forte aux métaux lourds (cuivre, zinc, étain, plomb) : - si infiltration pour des surfaces de toitures à partir de 50m² - si déversement dans les eaux de surface pour des surfaces de toitures à partir de 500m² Faible pollution des sols ou des eaux souterraines pour une utilisation normale. Dégradation possible des polluants organiques (hydrocarbures) dans les couches superficielles des surfaces perméables Pollution importante des sols et des nappes phréatiques (hydrocarbures / métaux lourds). Collecte et traitement approprié des eaux de ruissellement. Risques de pollution importants : pertes par égouttement des véhicules. Les polluants émis peuvent contaminer les sols et les eaux souterraines précautions (collecte et traitement approprié des eaux de ruissellement). La pollution dépend du trafic (fréquence de passage, type de véhicules ). Accumulation plus importante de polluants (métaux lourds et hydrocarbures) au centre de la route par rapport aux accotements. 40 Source: Guide pratique IBGE

41 Pollution de l eau Traitements de l eau Dépend: du type de pollution et du milieu récepteur Prétraitement physique : dégrillage, filtration, décantation, Pour assurer le bon fonctionnement des système de dépollution: o o Dimensionnement optimal Entretien régulier Préférer des dispositifs à ciel ouvert 41

42 Pollution de l eau Traitements de la pollution accidentelle décantation, filtration, séparateur d hydrocarbures Séparateurs d hydrocarbures (modèle à filtre coalesceur classe 1) : Stations-services, les grandes aires de stationnement, parkings à forte rotation, Entretien régulier sinon inefficace avertissement entretien filtre coalesceur décanteur / dessableur Source : Collinet assainissement 42

43 Pollution de l eau Traitements de la pollution chronique: Décantation Filtration par un substrat (minimum 15 cm optimum 45 cm) Phytoremédiation: dépollution par les plantes (stabilisation, dégradation ou extraction des polluants) Source: OFEFP 43 moutarde brune tournesol fougère fétuque miscanthus roseaux

44 Pollution de l eau Dépollution par les dispositifs de gestion des eaux pluviales MÉCANISMES DE DÉPOLLUTION EN FONCTION DU DISPOSITIF DE GESTION DES EAUX PLUVIALES Noues et fossés Décantation Filtration Phyto-remédiation par le sol si infiltration possible si couche drainante Tranchées dans la couche drainante par le sol si infiltration prévoir un dégrillage amont Bassins d infiltration ou de rétention secs à ciel ouvert Bassins d infiltration ou de rétention en eau à ciel ouvert Bassins de rétention enterrés ou massifs décantation effective lors de la mise en charge décantation effective lors de la mise en charge Toits stockants - Structures réservoirs Surdimensionnement des réseaux indépendant si décanteur amont par le sol si infiltration possible si couche drainante si dégrillage amont prévoir un dégrillage amont si structures réservoirs ou couche drainante si dégrillage amont si crépine et filtre sur avaloir présence de filtres pour toitures vertes dans la structure si dégrillage amont indépendant si dégrillage amont Source: Guide pratique IBGE possible mais limitée (faible épaisseur de filtration) bon support pour les plantations possible si plantés possible avec plantes aquatiques et plantes semiaquatiques - possible si toiture plantée intensive

45 Pollution de l eau Différentes stratégies de dépollution : Exemples (parking et voiries) : Source: Waterscapes Using plant systems to treat wastewater Parking Portland - Oregon Source: New waterscapes Business park - Krems Voiries Portland - Oregon Photo: New waterscapes Source: Systèmes vivants et paysage 45

46 Outils, sites internet, etc intéressants : BOLLER Markus (EAWAG division gestion des eaux dans les zones urbaines Suisse ), «Vers une mise en pratique de la durabilité en assainissement pluvial», in EAWAG news 57f, décembre CENTRE DE RECHERCHES ROUTIÈRES (2008), «Revêtement drainants en pavés de béton», annexe au bulletin CRR n 77, octobre-novembre-décembre CAGT (Communauté d Agglomération du Grand Toulouse), «Guide de gestion des eaux pluviales et de ruissellement», Service Assainissement Toulouse, DREISEITL Herbert, «New waterscapes Planning, Building and designing with water», GRAU Dieter et LUDWIG Karl H.C., GREAT VANCOUVER SEWERAGE & DRAINAGE DISTRICT, «Stormwater Source Control Design Guidelines»,

47 Outils, sites internet, etc intéressants : MARGOLIS L., ROBINSON A., «Systèmes vivants et paysage», MAHAUT V., «L'eau et la ville, le temps de la réconciliation: Jardin d'orage et nouvelles rivières urbaines», in Ecole Polytechnique de Louvain, UCL (Université catholique de Louvain), OFEFP (Office Fédéral de l Environnement, des Forêts et du Paysage), «Protection des eaux lors de l évacuation des eaux des voies de communication», Berne, PREFECTURE D INDRE-ET-LOIRE, «Gestion des eaux pluviales dans les projets d aménagement», Guide bâtiment durable: G WAT01 Gérer les eaux pluviales sur la parcelle 47

48 Ce qu il faut retenir de l exposé Rejeter des eaux qui respectent le milieu récepteur: En quantité : restituer l eau au milieu naturel le plus en amont possible par évaporation, évapo(transpi)ration, infiltration, temporiser les eaux de pluie d orage En qualité : éviter de polluer les eaux pluviales par contact avec des matériaux ou des sols pollués, garantir la qualité de l eau rejetée (filtres, dépollution) Préférer les dispositifs paysagers : Favorisent la biodiversité : plantes indigènes ; Offrent des espaces multi-usages et une sensibilisation des habitants (participation à la conception) Permettent une mise en valeur du cycle de l eau 48

49 Contact MATRIciel s.a. Maggy HOVERTIN Bioingénieur Place de l Université 25, Etg Louvain-la-Neuve : 010 / hovertin@matriciel.be MERCI 49