Arbres de pluie

Arbre de pluie
L'arbre de pluie est similaire aux arbres traditionnels d'alignement, à la différence que la fosse de plantation est conçue de manière à recevoir, stocker et infiltrer les eaux de ruissellement. Cette installation répond à des objectifs de gestion intégrée et de réduction des quantités d'eau de ruissellement envoyées à l'égout. L'arbre de pluie peut se retrouver tant sur des espaces très étroits (rues, trottoirs) que sur des espaces plus ouverts, tels que des places.

Quelles sont les fonctions d'un arbre de pluie ?

La présence d'un réseau d'arbres sains, dans un tissu urbain, engendre de nombreux bénéfices environnementaux et socio-économiques :

  • rôle prépondérant dans la structure esthétique et paysagère de la ville ;
  • contribue à rafraichir l'air et à limiter l'étendue de certains types de pollution. En été, l'ombre générée par la canopée réduit l'effet d'îlot de chaleur, fréquent dans les espaces urbanisés ;
  • constitue un des éléments majeurs des écosystèmes urbains ;
  • peut intégrer des dispositifs de collecte et de gestion des eaux pluviales ;
  • action filtrante , améliorant activement la qualité de l'eau ;
  • gérer les eaux pluviales « normales » sur une surface de collecte souhaitée.

Comment l'arbre de pluie absorbe-t-il l'eau ?

Les arbres permettent de réduire la quantité d'eau de ruissellement de plusieurs manières :

  • Le feuillage intercepte une partie des précipitations, permettant ainsi de ralentir l'écoulement et de limiter la quantité d'eau atteignant la surface du sol. Une partie de cette eau est directement rendue à l'atmosphère par évapotranspiration.
  • Les racines , outre l'eau qu'elles absorbent directement, créent des galeries et des espaces ouverts dans le sol. Ces aérations augmentent la capacité du sol à stocker puis infiltrer l'eau de ruissellement.

Les arbres de pluie jouent donc un rôle important dans la gestion des eaux pluviales en réduisant la quantité d'eau de ruissellement en amont.

Comment l'arbre de pluie absorbe-t-il l'eau ? © Bruxelles Environnement

Quelles sont les contraintes du milieu urbain pour l'arbre de pluie ?

Les conditions de croissance, offertes à la végétation urbaine, sont généralement peu optimales, voire extrêmes ce qui peut par conséquence limiter le développement des arbres, voir un dépérissement de ces derniers :

  • sols urbains peu favorables :

    • remaniées ;
    • mélanges hétérogènes ;
    • compacts ;
    • secs ;
    • pauvres en matière organique ;
    • pollués ;
  • dommages mécaniques et blessures en phase chantier notamment ;
  • présence de réseaux techniques enfuis ;
  • pollution par les sels de déneigement ;
  • volume de sol restreint ;
  • Etc.

Comment l'eau est acheminée jusqu'à la fosse d'un arbre de pluie ?

Par alimentation directe

L'eau est directement acheminée au pied, ou aux racines de l'arbre, par divers moyens :

  • ruissellement, depuis :

  • infiltration au travers d'un revêtement perméable

    • grilles, platelages bois ;
    • pavés, dalles et bétons perméables dans la masse,
    • pavés à joints larges ;
    • dalles béton ajourées ou dalles alvéolées ;
    • mulch végétal ou minéral (gravier) ;
    • pelouses, plantes ;
    • etc ;

Par alimentation indirecte

L'eau est drainée à partir des surfaces perméables ou imperméables environnantes. Elle est acheminée indirectement via des drains dans la fosse de plantation de l'arbre.

Pour plus d'informations sur le principe du drainage voir le dispositif | Structures réservoirs

Quels points d'attention en présence de contraintes souterraines ?

En ville on a parfois recours à un caisson pour délimiter la zone racinaire de l'arbre et ainsi éviter des dommages aux tuyauteries / câbles enterrés (souvent situés à des profondeurs allant de 0.5 à 2m).

Néanmoins on évite de fermer le dessous du caisson pour permettre alors à l'eau de s'infiltrer et au réseau racinaire de se développer vers le bas. Lorsque cela n'est pas possible (infrastructures en sous-sol), un caisson étanche est alors utilisé. Le bas du caisson pour évacuer l'eau qui ne peut s'infiltrer doit alors être drainé par une couche drainante mise en place au fond de la fosse.

Quelle structure prévoir pour un arbre de pluie ?

IIl existe trois types de structure pour les arbres de pluie :

Type

Système de Stockholm 

Système de Stockholm © Bruxelles Environnement

 (ou « structural soil » ou terre à structure renforcée)

Structure alvéolaire ultra légère 

Structure alvéolaire ultra légère © Bruxelles Environnement

(ou SAUL ou système à cellules)

Système flottant 

Système flottant © Bruxelles Environnement

(ou substrat d'enracinement portant) 

Description

Système alternatif au mélange terre-pierre traditionnel, il permet un soutien et une compaction nécessaires au maintien de surfaces pavées.

Le principe est basé sur la très forte porosité du sol, (+/-25%) et un apport minimum en substrat constitué de particules fines et de matière organique ou biochar.

Système de cellules généralement en plastique, renfermant le substrat et assemblées de manière à constituer une structure portante, permettant le maintien des revêtements de sol (tout en préservant les caractéristiques du sol).

Tous les types de substrats sont compatibles avec ce dispositif.

Système consistant en un matelas perméable d'épaisseur variable et présentant une structure ouverte placée entre l'espace d'enracinement d'une part et le revêtement de surface et ses éventuelles couches de fondation d'autre part, afin de diffuser les charges et réduire les risques de compaction pour le substrat sous-jacent. Il existe des matelas alvéolaires minces (8 à 15cm).
Application
  • Place
  • Rue
  • Voirie
  • Place
  • Rue
  • Voirie
  • Place
  • Espaces à faible portance (piste cyclable, trottoir, parking dans certains cas)
Avantages
  • drainage important ;
  • bon développement du système racinaire ;
  • compatible avec les réseaux enterrés ;
  • fournit un volume de terre plus conséquent au système racinaire dans des secteurs où l'espace urbain est réduit ;
  • permet une gestion des eaux de pluie par son grand volume d'absorption et infiltration ;
  • préserve le sol de la compaction ;
  • plusieurs dimensions de modules, adaptables selon la taille de l'arbre ;
  • pour tout type de site (place, rue, parking, toiture).
  • peu de maintenance ;
  • coût peu à moyennement onéreux ;
  • s'adapte aux espaces urbains exigus ;
Inconvénients
  • particulièrement coûteux ;
  • nécessite un arrosage et un apport d'engrais fréquent. Il est donc préférable de l'instaurer uniquement dans des zones fortement urbanisées, au sein de fosses de plantation qui drainent de très grandes quantités d'eau ;
  • limité aux espèces d'arbres pouvant supporter la sécheresse et le manque d'éléments nutritifs.
  • système complexe et coûteux ;
  • utilisation de matériaux non renouvelables.
  • capacité de portance faible ;
  • bien anticiper l'accès aux réseaux enterrés : les systèmes avec couvercle amovibles coûtent plus cher, tandis que la découpe dans le système en place compromet la résistance mécanique.

Quelles dimensions de fosse prévoir en fonction du type de structure ?

Systèmes de Stockholm

Système de Stockholm © Bruxelles Environnement
Pour un arbre en place

Dégager les racines à l'aide d'une lance pneumatique et d'une excavatrice. Procéder à une taille exemplaire des racines.
Largeur (2.00 à) 3.00 m x longueur 5.00 m x profondeur 1.00 m (environ une place de stationnement).

Pour les nouveaux aménagements

Ameublir le sol jusqu'à 2 m de profondeur, fosse de minimum 0.80 m de profondeur.
Dans les espaces moins étroits et moins sollicités les dimensions peuvent être plus étendues.
Préconisations de fosses continues en alignement le long de la voirie.

Structure du sol
  • sur 60cm : Base de grosses pierres anguleuses de granit ou béton recyclé, diam. 100 à 150 mm, substrat + engrais à libération lente. Les pierres peuvent être associées à un pH plus élevé par rapport aux sols conventionnels. Des plantes tolérantes aux sols alcalins doivent être sélectionnées ;
  • sur 20cm : Couche d'aération en pierre sèche plus petite, en granit lavé, diam. 63 à 90 mm avec pose d'un puits d'aération pour éviter l'asphyxie des racines ;
  • revêtements de surface et couches de fondation sur géotextile perméable.

Structures alvéolaires ultra légères

Structure alvéolaire ultra légère © Bruxelles Environnement

Le graphique suivant, permet de définir le volume de sol nécessaire et le volume d'eau stocké qu'il est possible de gérer en fonction du diamètre du houppier et du diamètre du tronc d'un arbre à taille adulte.

Capacité de temporisation d’un arbre en fonction de l’apport de sol et de sa taille Source : Casey Trees © Bruxelles Environnement

En se basant sur le précédent graphique, on peut voir que pour un arbre de diamètre de houppier de 8.60 m et de diamètre de tronc de 400 mm retienne et infiltre 5m³ d'eau, il lui faut l'équivalent de 25 m³ de terre.

Soit entre 22 et 27 cellules de minimum 1m³ de capacité, assemblés entre eux, représentant une surface d'environ 3-4 m de large par 7-8 m de long.

Système flottant

Système flottant © Bruxelles Environnement

Les dimensions de fosse à prévoir pour un système flottant sont identiques que pour le système à structures alvéolaires ultra légères. Si un arbre de diamètre de houppier de 8.60 m et de diamètre de tronc de 400 mm doit retenir et infiltrer 5m³ d'eau, il lui faut un volume de sol d'environ 25m³.

Comment gérer les apports en sels de déneigement pour un arbre (de pluie) ?

Différents produits de dégels (appelés fondants chimiques) peuvent être utilisés. Ils possèdent chacun des avantages et des inconvénients. Toutefois, le produit le plus utilisé reste le chlorure de sodium (NaCl).

Au niveau moléculaire, il est constitué d'ions du sel Na+ et Cl- qui interagissent avec les molécules d'eau et du sol (complexe argilo-humique).

Impact des sels de déneigement sur les arbres et le sol © Bruxelles Environnement

Une fois dans le sol, les ions Cl- provenant du NaCl sont eux lessivés en grande majorité vers les nappes phréatiques (cela ne pose pas de problème environnemental dans les proportions actuellement utilisées en Région Bruxelloise).

Les ions sodium (Na+) vont par contre, se stocker sur les premiers centimètres du complexe argilo-humique du sol et avoir tendance à changer ses propriétés, le rendant imperméable donc moins infiltrant et asphyxiant pour le système racinaire qui ne peut plus aller chercher les ressources nécessaires. L'impact des ions sodium sur les sols et le végétal engendre : déstructuration du sol, stress hydrique, carences nutritives et, dans certains cas, une pollution du sous-sol par le relargage de métaux lourds adsorbés, qui sont alors susceptibles de migrer vers des horizons plus profonds du sol et à fortiori les nappes.

Aucune de nos espèces indigènes n'est particulièrement tolérante à des apports réguliers et importants de sels de déneigement. Les groupes d'espèces référencées comme tolérantes à ce stress salin varient selon les sources. Il est donc difficile d'établir une liste valide. Néanmoins, un arbre en bonne santé est généralement capable de résister à un contact occasionnel avec des sels de déneigement, véhiculés par les eaux pluviales. Il est donc primordial, dans une optique de limitation des impacts des sels de s'assurer que l'arbre évolue dans des conditions de croissance adéquates .

Par ailleurs, l'impact environnemental de l'épandage de sels de déneigement est important, qu'il soit géré au niveau de zones plantées (impacts sur la végétation) ou envoyé vers le réseau d'égouttage (impact sur les milieux récepteurs car non traité en station). Il est donc primordial de s'attaquer à la cause en établissant une stratégie de diminution des quantités épandues (plan hivernal, principe de précaution, utilisation de balayeuses pour les zones piétonnes, utilisation de saumure, etc).

Un sol bien drainé, comme c'est le cas dans les systèmes de Stockholm, est préférable en cas de sels de déneigement afin de limiter le contact entre les racines et d'éviter une stagnation de l'eau salée dans la fosse de plantation.

Système de « by-pass »

Le sel n'étant présent que quelques semaines dans l'année, mais parfois en grande quantité, une solution est de mettre en place un système de « by-pass » (vannes), afin de rediriger les eaux chargées en sel à l'égouttage durant les semaines d'épandage. Le reste de l'année les eaux pouvant être dirigées vers la fosse de l'arbre de pluie.

Une autre solution est d'envoyer les eaux de ruissellement dans un système filtrant naturel (jardin planté ou bande filtrante constituée d'haplophytes,) avant de renvoyer ces eaux dans la fosse pour y être infiltrées.

A noter que les sels de déneigements constituent un danger moindre que le risque de stress hydrique, détourner les eaux de ruissellement vers les arbres permet d'apporter de l'eau en quantité utile à leur croissance.

Quelle espèce végétale choisir pour son arbre de pluie ?

Le choix des espèces végétales est déterminé par leur tolérance à certains critères physico-chimique , en fonction de l' usage , du caractère indigène et diversifié des espèces.

Espèces indigènes et diverses

La sélection de l'espèce se fait dans la mesure du possible, parmi les espèces indigènes de la Région Bruxelloise.

Lorsqu'il n'est pas possible de privilégier des espèces indigènes (compromis à trouver en fonction des autres critères ci-dessous) alors on veille à ne pas utiliser d'espèces envahissantes notamment en cas d'espèces ornementales.

Enfin pour favoriser une certaine résilience, la diversité des espèces est à favoriser en évitant les associations d'espèces trop semblables (par exemple uniquement des résineux).

Critères physico-chimiques

La sélection de l'espèce se fait en fonction de critères physico-chimiques :

  • humidité fréquente ;
  • compaction du sol ;
  • pauvreté en éléments nutritifs ;
  • concentration de sel en période hivernale ;
  • présence de divers polluants urbains ;
  • conditions de sécheresse en période estivale ;
  • ensoleillement ;
  • etc.

Fonction de l'usage

La sélection de l'espèce se fait en fonction de l'usage :

  • espèces pour des alignements le long de voirie ;
  • espèces plus ornementales/arbustives pour des places ou squares.

Comment restaurer une fosse d'arbre existante ?

Concentrer l'eau de ruissellement dans les fosses d'arbres existantes ne peut pas se faire sans une réflexion approfondie.

Néanmoins, restaurer les fosses d'arbres existantes pour leur donner une fonction de gestion des eaux pluviales complémentaire est possible moyennant la prise en compte des spécificités locales du projet, en ce compris le risque éventuel pour l'arbre et les sols. C'est une réflexion qui doit se faire au cas par cas en fonction de la taille de la fosse, de la qualité du sol en place, du type d'essence, des conditions sanitaires, des usages de la chaussée.

Comment protéger un arbre de pluie ?

Chantier

Dans le cas d'un arbre existant, le projet doit être particulièrement vigilant aux travaux qu'il effectue sous la couronne racinaire de l'arbre (risque de compactage des sols, des pollutions éventuelles ainsi que des dommages aux troncs). Dans le cas où des travaux sont tout de même effectués dans la couronne racinaire, utiliser alors des protections (plaque de roulage, protections du tronc, etc.).

Plus d'informations peuvent être trouvées dans le Dispositif | Limiter l’impact du chantier sur la biodiversité

Sécheresse

Les premières années après plantation de l'arbre de pluie, il faut être vigilant aux périodes de sécheresse où il est nécessaire d'arroser l'arbre.

Exemples d'arbres de pluie

© AC Dewez
Arbre de pluie © B.Boccara
Arbre de pluie © B.Boccara
Arbre de pluie © B.Boccara
Arbre de pluie © B.Boccara
Arbre de pluie © F. Mayer

 

 

 

Etapes de la mise en place d'une structure alvéolaire ultra légère

 Création de la fosse

Création de la fosse © Bruxelles Mobilité

 Installation des structures alvéolaires

Installation des structures alvéolaires © Bruxelles Mobilité

 Remplissage de la fosse et des stuctures alvéolaires

Remplissage de la fosse et des stuctures alvéolaires © Bruxelles Mobilité

 Revêtement de sol et arbre installé

Revêtement de sol et arbre installé © Bruxelles Mobilité

Aller plus loin

Dans le Guide

Autres dispositifs de stockage et/ou d'infiltration :

Autres pages en lien avec le dispositif :

Sites internet

Bibliographie

 

 

Mis à jour le 17/05/2022