Notions
Fonctions des dispositifs de gestion des eaux pluviales (DGE) :
La collecte
L'eau est collectée, soit par l'intermédiaire de canalisations ou rigoles dans le cas, par exemple, de récupération des eaux de toiture et de chaussée, soit ruisselle directement vers le DGE via les surfaces qui lui sont adjacentes.La rétention
La fonction essentielle des dispositifs extensifs de traitement des eaux pluviales est de stocker un épisode pluvieux.L'évacuation
L'eau est évacuée par infiltration dans le sol, par évapo-transpiration et/ou vers un exutoire. L'eau est idéalement et en premier lieu infiltrée , puis, pour des pluies très importantes ou dans le cas d'un sol peu infiltrant, est évacuée vers un exutoire (réseau, puits ou bassin de rétention). Ces différents modes d'évacuation se combinent selon leur propre capacité. Par exemple, la noue peut être utilisée seule, comme technique alternative à part entière, ou en complément d'autres techniques. Même si les volumes évacués par le phénomène d'évapotranspiration sont minimes par rapport à ceux infiltrés, l'évaporation doit être favorisée par des plantations pour lutter, notamment, contre les îlots de chaleur.La dépollution
La majorité des DGE participent à dépolluer l'eau de ruissellement.
Sol (ou sous-sol) infiltrable
Un sol n'est considéré comme « infiltrable » que si toutes les conditions suivantes sont respectées :
- sol perméable (conductivité hydraulique> 20 mm/h) ;
- revêtement superficiel perméable (gazon, plantation ou matériaux poreux, infiltrant, … de capacité d'infiltration > 20 mm/h) ;
- terrain en dehors des zones de captage d'eau et de protection (Natura 2000) ;
- sol non pollué ;
- nappe phréatique profonde (au moins 1 m, et mieux 2 m, entre le fond de l'ouvrage et le plafond de la nappe).
Test de perméabilité
Il s'agit d'un test simple permet de le déterminer le coefficient de conductivité hydraulique d'un sol.
Préparatifs :
- Creuser une fosse jusqu'au niveau sur lequel sera établi le dispositif d'infiltration. Le fond de la fosse doit être parfaitement plan. Sa section dépend de la commodité d'exécution en fonction de sa profondeur (par exemple 0,40 m x 0,40 m pour une profondeur de 0,50 m).
- Couvrir le fond de la fosse d'une couche de gravier fin de 1 à 2 cm pour éviter la formation de boue.
- Disposer une jauge partant du fond de la fosse (par exemple, un double mètre fixé sur une latte en bois plantée dans le fond de la fosse).
Préhumidification : Un sol sec absorbant l'eau plus rapidement qu'un sol mouillé, la fosse doit être humidifiée au préalable durant 1 heure environ. Veiller à ce qu'elle ne s'assèche pas durant ce laps de temps. Cette opération permet d'obtenir un résultat réaliste. Remplir ensuite la fosse d'eau.
Test :
- Remplir la fosse d'eau sur une hauteur de 20 à 25 cm.
- Noter l'heure et le niveau de l'eau sur un tableau.
- Durant la demi-heure qui suit, contrôler le niveau d'eau toutes les 10 minutes et noter les résultats obtenus. En présence de sols à faible perméabilité, prolonger le temps de prise des mesures de 30 à 60 minutes.
Exemple pratique
| Actions | Heure | Durée d'infiltration en minutes | Niveau d'eau dans la fouille en cm | Modification du niveau d'eau en cm |
|---|---|---|---|---|
Mesure du niveau | 10:28 | – | 22.5 | – |
Mesure du niveau | 10:38 | 10 | 17.0 | 5.5 |
Remplissage d'eau | – | – | – | – |
Mesure du niveau | 10:40 | – | 24.0 | – |
Mesure du niveau | 10:50 | 10 | 19.0 | 5.0 |
Remplissage d'eau | – | – | – | – |
Mesure du niveau | 10:54 | – | 21.0 | – |
Mesure du niveau | 11:05 | 11 | 16.0 | 5.0 |
Totaux | – | 31 | – | 15.5 |
- Degré d'infiltration :
- 0,5 cm/min = 8,33.10 -5 m/s correspond à un sol sablonneux donc très perméable.
Conductivité hydraulique pour différentes sortes de sol
| Types de sols | Conductivité hydraulique en mm/h | Conductivité hydraulique en cm/min | Conductivité hydraulique en m/s |
|---|---|---|---|
| Sable grossier | 500 | 8,33.10 -1 | 1,4.10 -4 |
| Sable fin | 20 | 3,33.10 -2 | 5,6.10 -6 |
| Sable fin limoneux | 11 | 1,83.10 -2 | 3,1.10 -6 |
| Gravier léger | 10 | 1,67.10 -2 | 2,8.10 -6 |
| Lœss | 6 | 1,00.10 -2 | 1,7.10 -6 |
| Tourbe | 2,2 | 3,67.10 -3 | 6,1.10 -7 |
| Limon | 2,1 | 3,50.10 -3 | 5,8.10 -7 |
| Argile légère | 1,5 | 2,50.10 -3 | 4,2.10 -7 |
| Argile modérément lourde | 0,5 | 8,33.10 -4 | 1,4.10 -7 |
| Limon argileux | 0,4 | 6,67.10 -4 | 1,1.10 -7 |
Source : VMM « Waterwegwijzervoorarchitecten »
Indicateurs
Le coefficient de ruissellement [ou % ou échelle entre 0 et 1] : il exprime la part de l'eau de pluie tombée sur une surface qui va participer au ruissellement et devra être gérée sur la parcelle. Chaque surface soumise aux précipitations est caractérisée par un coefficient de ruissellement qui dépend de la rugosité du matériau de surface, de sa pente, de l'état de saturation du sol, du revêtement, etc.
Quelques valeurs indicatives
Les coefficients correspondant à une pluie courante seront utilisés pour déterminer la capacité d'une citerne de récupération.
Les coefficients correspondant à une pluie intense seront utilisés pour dimensionner les ouvrages de compensation à l'imperméabilisation.
Surface
Coefficient de ruissellement pluie courante (en moyenne) pluie intense Toitures en pente
Ardoises 0,85 1 Bitume 0,88 1 Métallique 1 Synthétique 0,88 1 Tuiles 0,85 1 Tuiles émaillées 0,93 1 Verre/Véranda 1 Toitures plates
Toit bitume 0,75 1 Toit bitume stockant 0,75 1 Toit gravier 0,6 1 Toit gravier, stockant 0,6 1 Toiture verte extensive 5 cm 0,5 0,9 Toiture verte extensive 10 cm 0,5 0,8 Toiture verte intensive 20 cm 0,4 Toiture verte intensive 40 cm 0,3 Autres surfaces sur la parcelle
Aire de sport / surface synthétique 0,2 0,4 Asphalte 1 Béton 1 Chemin de terre 0,2 0,6 Copeaux de bois 0,3 Dalles + joints cimentés 0,8 1 Dalles + joints sable 0,55 0,9 Dalles gazon/gravier 0,1 0,3 Dolomie 0,7 Graviers 0,3 Jardin, parterre, gazon 0,1 0,3 Massif boisé 0,05 0,3 Métal 1 Pavés à joints cimentés 0,8 1 Pavés à joints sable 0,55 0,9 Pavés poreux 0,6 Plan d'eau 1 Potager 0,05 0,3 Terre battue allée garage 0,7 Terre battue peu sollicitée 0,2 0,5
- La surface imperméabilisée équivalente [m²] : somme des différentes surfaces aménagées, pondérées par leur coefficient de ruissellement (c'est-à-dire leur contribution effective au ruissellement de surface).
- Le coefficient d'imperméabilisation de la parcelle [%] : rapport entre la surface imperméabilisée équivalente et la surface totale de la parcelle. Il tient compte de l'ensemble des surfaces imperméabilisées (toitures et aménagements des voiries, des parkings, des accès et des abords)
- Le coefficient d'occupation du sol [%] : représente l'emprise au sol des bâtiments par rapport à la parcelle. Il s'agit du rapport de la surface de plancher à la surface de parcelle.
- La conductivité hydraulique K s [mm/h] ou [m/s] : paramètre représentant la valeur limite de la vitesse d'écoulement, horizontale ou verticale, dans un sol saturé et homogène (dont le matériau et la granulométrie sont homogènes). A ne pas confondre avec la capacité d'infiltration même s'il l'influence. Ce paramètre est utilisé pour dimensionner les ouvrages
- La capacité d'infiltration du sol [mm/h] ou [m/s] : représente la vitesse d'infiltration de l'eau à la surface c'est à dire le débit d'infiltration d'un sol par unité de surface. Ce paramètre décroit avec l'augmentation de la teneur en eau du sol jusqu'à tendre vers la valeur de la conductivité hydraulique du sol considérée.
- Le volume d'eau précipité [l] ou [m³] : exprime la quantité d'eau recueillie sur l'entièreté de la parcelle pour un épisode pluvieux donné, épisode caractérisé par un temps de retour et une durée donnant une quantité [l/m²].
- Le volume d'eau à gérer [l] ou [m³] : part de la pluie qui ruisselle sur les surfaces imperméables et qui devra être interceptée pour être infiltrée, évapo-transpirée ou évacuée à débit régulé vers un exutoire.
- Le débit de fuite à l'exutoire de la parcelle [l/s] ou [l/s/ha] : somme des débits régulés des eaux pluviales en sortie de parcelle pendant et après l'évènement pluvieux.
- Le temps de vidange des dispositifs de temporisation des eaux [h] : ce temps de vidange doit être tel qu'il permette au dispositif de se vider assez rapidement pour assurer son rôle de temporisation pour l'averse suivante. Idéalement, il ne devrait pas dépasser 48h afin d'éviter les odeurs désagréables et la prolifération de moustiques en été.
- La qualité de l'eau de pluie rejetée hors de la parcelle : définie par plusieurs paramètres physico-chimiques tels que l'acidité de l'eau (pH), la dureté, les matières en suspensions, la teneur en polluants, etc… Voir « Glossaire ».
- Le risque d'inondation d'une parcelle : dépend de l'aléa d'inondation et de la vulnérabilité du site. Il est faible, moyen ou élevé. Il est défini sur base des intensités de pluies, de leur période de retour de leur durée et de l'étendue de l'inondation, de l'occurrence des inondations sur le site et des dommages prévisibles (présences de bâtiment, d'infrastructures,…).
