Massifs stockants

Quel est le principe de fonctionnement d'un massif stockant ?

Les massifs stockants ont deux fonctions. Ils assurent la circulation des usagers en surface et diminuent les débits de pointe du ruissellement en stockant  temporairement la pluie dans le corps de la structure. Par exemple, les chaussées à structure réservoir (souvent abrégées en chaussées réservoirs) assurent la circulation de divers véhicules tout en permettent une gestion des eaux pluviales.

© Bruxelles Environnement

Massifs stockants infiltrants : à gauche, parking poreux ; à droite, chaussée réservoir à injections d'eau latérales

© Architecture et Climat - LOCI - UCL

L'indice de vide d’un massif stockant peut varier entre :

• 30 et 40% pour de la grave 20/60 ;
• 40 et 55% pour de l'argile expansée ;
• 90 et 95% pour des Structures Alvéolaires Ultra Légères (SAUL).

Les massifs stockants présentent les avantages suivants :

• emprise foncière très limitée car ils ont une double fonction de couche de fondation et de dispositif de stockage des eaux pluviales. La surface au sol reste disponible, ce qui convient particulièrement en milieu urbain dense ;
• dépollution efficace des matières en suspension grâce à la décantation des polluants ;

En outre, lorsque les massifs stockants sont infiltrants, les avantages communs aux dispositifs d'infiltration sont aussi valables (rechargement des nappes phréatiques, pic de ruissellement écrêté, etc.).

Les massifs stockants peuvent être différenciés selon différents critères :

• le mode d'alimentation :
  • directe, si le revêtement de surface est perméable
    (enrobé drainant, béton poreux ou pavé poreux).
    Les précipitations qui tombent sur la surface de l'ouvrage (et éventuellement d'autres surfaces) sont directement infiltrées par un revêtement perméable et percolent vers la structure granulaire sous-jacente. C'est par exemple le cas des parkings poreux et des chaussées drainantes. Ce mode d'alimentation offre l'avantage d'éviter tout colmatage par des intrusions de flottants ou de corps volumineux dans l'ouvrage de gestion ; © Bruxelles Environnement
  • indirecte  par injection :
    Si le revêtement de surface est imperméable, les eaux sont collectées par un avaloir, elles subissent un traitement primaire (une décantation) puis ces eaux sont injectées dans le massif par l'intermédiaire de drains.  Ce mode d'alimentation nécessite donc l'installation avant le dispositif, d'un système de décantation ou de filtration des matières flottantes ou volumineuses qui risquent d'endommager ou colmater de manière précoce les drains.
    Il est ainsi conseillé de pourvoir les avaloirs de grilles et d'équiper la bouche d'injection de coudes inversés pour éviter tout colmatage par intrusion de matériaux. © Bruxelles Environnement © Bruxelles Environnement
• le mode d'évacuation
  • infiltration ;
  • drainant, si l'infiltration seule ne suffit pas ou n'est pas possible. Les eaux sont alors récoltées par un drain inférieur et évacuées par l'intermédiaire d'un régulateur de débit vers un exutoire d'eaux pluviales. Afin d'exploiter, de manière optimale, la capacité de stockage des eaux pluviales des structures drainantes, des regards avec cheminée de surverse peuvent être mis en œuvre à l'aval des structures drainantes. 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 ;
  • mixte (infiltration / drainant). © Bruxelles Environnement

Présentation des différents types de massifs stockants

	Mode d'évacuation
Types	Infiltration	Drainant
Massif en gravier infiltrant à surface poreuse permettant l'infiltration des eaux de pluie n'ayant pas ruisselé	© Architecture et Climat - LOCI - UCL	© Architecture et Climat - LOCI - UCL
Massif en gravier infiltrant à surface poreuse permettant l'infiltration des eaux de ruissellement des surfaces adjacentes	© Architecture et Climat - LOCI - UCL	© Architecture et Climat - LOCI - UCL
Massif en gravier infiltrant à surface imperméable. Les eaux de ruissellement des surfaces adjacentes sont récoltées et injectées par des avaloirs (bouches d'injection).	© Architecture et Climat - LOCI - UCL	© Architecture et Climat - LOCI - UCL
Massif en gravier infiltrant. Les eaux de ruissellement sont injectées dans le massif grâce à un drain de dispersion supérieur.	© Architecture et Climat - LOCI - UCL	© Architecture et Climat - LOCI - UCL

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Les massifs stockants peuvent être installés sous les éléments suivants :

• cours, terrasses ;
• chemins de jardin ;
• trottoirs, pistes cyclables ;
• chaussées, voies carrossables ;
• aires de stationnement, entrée de garage (entrée charretière) ;
• etc.

En fait, on peut installer ce type de dispositif sous de nombreuses structures, voire d'autres ouvrages de gestion des eaux pluviales (espace vert, etc.), pour ainsi augmenter le volume de temporisation et également favoriser les capacités d'infiltration. Dans un projet, ceci peut permettre de compenser l'impossibilité éventuelle de ménager une superficie suffisante d'espace végétalisé.

Il est également possible de prévoir une complémentarité entre une structure drainante et une noue paysagère.

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Enfin, on parle de tranchée drainante lorsque la structure est plutôt linéaire. La tranchée fonctionne sur le même principe que le massif stockant, elle permet de stocker les eaux de ruissellement issues des surfaces imperméables adjacentes ou permettre le drainage du sol. Les tranchées drainantes peuvent ainsi également être utilisées comme stockage des eaux issues d'espaces contigus (trottoir, accotement, bermes, terrasses etc.), voire servir de complément de stockage pour d'autres ouvrages de gestion (noue ou autre) qui ont un volume insuffisant ou lorsque la perméabilité n'est pas suffisante. L'indice de vide d'une tranchée peut par conséquent être plus important (voir Cheminements en Eau).

Points d’attention liés au revêtement

Les revêtements à placer au-dessus des massifs stockants dépendent en premier lieu de l'alimentation de l'ouvrage puisqu'on l'a vu, pour une alimentation indirecte (ex. par injection), le revêtement peut être imperméable alors que par contre, pour une alimentation directe, le revêtement doit nécessairement être perméable.

Pour les revêtements perméables, il faut veiller à ce que les joints soient remplis avec un empierrement concassé (granulométrie de quelques millimètres). Pour plus de détails sur les revêtements perméables, voir Dispositif | Revêtement perméable.

Ensuite, il faut choisir le type de matériaux de surface selon l'usage que l'on veut faire et des contraintes de gestion éventuelles :

Autres points d'attention

• Les massifs constitutifs des massifs stockants doivent être conçus en prenant en compte les éléments suivants :
  • compromis entre l'indice de vide (capacité de stockage en eau) et la résistance à la compression (charge reprise par la couverture). Généralement on opte pour un indice de vide de 30% (grave, etc.) mais qui peut atteindre des taux plus élevés avec des éléments préfabriqués (en béton, laine de roche, modules alvéolaires, etc.) ;
  • ajustement possible de la hauteur du matériau drainant en fonction de l'utilité de la structure sous laquelle il est mis en place. Par exemple, sous une surface carrossable (voirie, entrée charretière, parkings, etc.) une hauteur de 0,6 m minimum est nécessaire pour assurer la portance de la structure. Dans le cas de la mise en place d'une structure drainante sous une surface non carrossable (piste cyclable, cour de récréation, espace vert, etc.) la hauteur de matériau drainant peut alors être inférieure à 0,6 m ;
  • utilisation de matériaux inertes ou exempts de matières susceptibles de polluer les eaux infiltrées :

    • les séparations (membranes, géotextiles anti-contaminants, etc.) doivent être constituées de matériaux peu émetteurs de substances et le recours à ceux-ci n'est pas forcément systématique (exemple : pas forcément nécessaire pour des plantations en pleine terre) ;
    • les matériaux drainants des massifs et les remblais doivent être absents de tout risque de pollution pour l'environnement. Ainsi, par exemple, l'utilisation de granulats de pneus pour le remplissage d'ouvrage de gestion des eaux pluviales n'est pas autorisée en Région de Bruxelles Capitale ;
    Voir aussi le Code de bonne pratique relatif à l'utilisation de terres de déblai et de granulats dans ou sur le sol.
  • durabilité des matériaux constitutifs, certains massifs sont faits de matériaux naturels (ex. graves), d’autres de matériaux synthétiques (ex. SAUL) dont l’énergie pour les produire diffère. L’origine des matériaux (distance de transports) peut également fortement différer. Il faut donc être également attentif à ces éléments au moment d’opérer un choix ; 
  • les massifs stockants d'infiltration doivent être enveloppés dans un géotextile et la continuité du géotextile autour de la structure granulaire doit être assurée (conception « en chaussette ») ;
  • les matériaux constitutifs doivent être exempts de sables ou être issus de pierres lavées, pour ne pas colmater l'ouvrage de manière anticipée ;
  • il est important de noter que les matériaux de type argile expansée et SAUL sont à éviter pour l'utilisation en corps de chaussée car ils ne présentent pas une résistance suffisante à eux seuls. Ils doivent donc être associés d’une couche de portance (couche de forme) ;
• les fondations et sous-fondations doivent avoir un empierrement non lié (absence de liant hydraulique) ;
• des regards de curage intermédiaires doivent être installés pour l'entretien des massifs stockants. De plus pour diminuer l'entretien du massif et aussi les risques de pollutions qui peuvent être associés, il est utile de prévoir un système de décantation et éventuellement de filtration (attention, nécessité d'en changer régulièrement). On veille par ailleurs à ce que ces éléments soient accessibles (prévoir des regards de visite). Plus d'information à ce sujet dans la section entretien ;
• il faut veiller à respecter une distance minimale :
  • par rapport aux arbres, équivalente au rayon de la couronne à taille adulte. Si un risque est suspecté, utiliser des dispositifs anti-racine ;
  • par rapport aux caves sans étanchéité ;
  • par rapport aux contaminations connues du sol et des eaux souterraines à proximité directe, au vu du risque de déplacement de ces contaminants vers la zone d'infiltration ;
  • de 1m entre le fond de l'ouvrage et la nappe phréatique. Plus d'information dans le dossier au niveau du paragraphe traitant de la profondeur de la nappe ;
• lorsque la surface d'une voirie ou d'une place est importante, il est possible de réaliser des cloisonnements afin de mieux répartir les eaux pluviales dans l'ouvrage ;
• les matériaux drainants de la structure doivent être obligatoirement entourés d'un géotextile qui empêche les fines de pénétrer dans la structure ce qui assure une pérennité de l'ouvrage dans le temps. © Bruxelles Environnement

Un autre type / forme de massif stockant peut être employé lorsqu'installé sous une chaussée :

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Points d'attention spécifiques aux chaussées réservoirs

• Le dimensionnement mécanique des chaussées réservoirs pour résister aux charges roulantes l'emporte souvent sur le dimensionnement hydraulique ;
• tout le réseau doit pouvoir être visitable (inspection par caméra) et doit pouvoir être nettoyé par hydrocurage (entretien régulier pour limiter le colmatage) ;
• une mauvaise conception conduit à l'impossibilité d'effectuer un entretien approprié impliquant l'obligation de recourir à des interventions curatives très coûteuses et souvent destructrices ;
• des précautions doivent être prises pour préserver la qualité des eaux souterraines, particulièrement en présence de trafic autoroutier dense. Pour ce faire, la profondeur de la nappe en période des plus hautes eaux (recharge) doit être soigneusement caractérisée.

Massifs stockants

Pour les ouvrages d'injection, 2 types de prestations sont nécessaires :

• des visites régulières comprenant une observation attentive du dispositif, en particulier dans les mois qui suivent les premiers événements pluvieux significatifs. Il convient de prévoir une chambre de visite tous les 75m, systématiquement à chaque bouche d'injection ;
• des opérations d'entretien nécessaires à la pérennité et au bon fonctionnement du dispositif :
  • enlèvement des flottants et éléments grossiers sur grilles avaloirs ;
  • vidange des bouches d'injection ;
  • pompage des dépôts dans les regards de décantation avant que ceux-ci n'atteignent la génératrice inférieure des drains de diffusions ;
  • curage des siphons, nettoyage des regards.

La fréquence de l'entretien dépend des évènements pluvieux et du site. Les ouvrages doivent être entretenus autant que nécessaire. Une intervention biannuelle est au minimum souhaitable. La fréquence indiquée est un minimum. Il paraît pertinent d'inclure une visite de contrôle de l'ensemble des ouvrages de la zone après un événement pluvieux important (pluie décennale).

De même que pour les ouvrages spécifiques d'injection, 2 types de prestation sont recommandées sur les drains : tout d'abord, une inspection caméra peut être envisagée et comparée avec celle ayant eu lieu lors de la réception du chantier. Ensuite un hydrocurage annuel des drains doit être réalisé.

Ouvrages associés

Les ouvrages associés appartient à l'ingénierie « classique » (ouvrages de collecte, ouvrages de transit tels que les bouches avaloirs, les regards, les canalisations, etc).

Le nettoyage de ces ouvrages doit être effectué aussi souvent que nécessaire. Il est notamment très important de :

• inspecter les orifices d'arrivée et de sortie d'eau en fonction des tontes et des événements pluvieux importants ;
• nettoyer si besoin en enlevant les amas de déchets flottants et en curant les sédiments ;
• inspecter les boîtes de branchement et les regards tous les six mois ;
• nettoyer si besoin en curant les fonds de décantation de ces ouvrages ;
• contrôler les mauvais branchements.

Un curage trop fréquent des fonds de décantation doit faire suspecter l'existence d'un dysfonctionnement en amont. Un diagnostic visant notamment à déceler des signes d'érosion est alors nécessaire.

Surveillance

Une surveillance visuelle permanente est conseillée pour repérer les anomalies ou pollutions évidentes, telles que l'irisation caractéristique des hydrocarbures ou les rejets par temps secs dus aux mauvais branchements d'eaux usées. Cet aspect visuel apparaît d'autant plus important car il permet de sensibiliser les occupants du site, tout déversement indésirable vers le réseau étant détecté.

Dans le Guide

Autres dispositifs de stockage et d'infiltration :

• Dispositif | Cheminement d'eau
• Dispositif | Noues

Autres pages en lien avec la thématique de l'eau pluviale :

• Dossier | Récupérer les eaux pluviales
• Dispositif | Jardins de pluie
• Dispositif | Citerne d'orage
• Dispositif | Citerne de récupération

Autres publications outils de Bruxelles Environnement

• Composante Urbaine (2014), Eaux de pluie, un atout pour l'espace public : Etude présentant des projets innovants en matière de gestion des eaux pluviales sur l'espace public et en voirie, Bruxelles

Sites Internet

• ADOPTA (FR)
  • La structure réservoir avec revêtement classique
  • La structure réservoir avec revêtement poreux
  • La bouche d'injection

Bibliographie

• Communauté urbaine de Bordeaux (2014), Les solutions compensatoires d'assainissement pluvial, Bordeaux (FR)
• Communauté d'Agglomération Hénin-Carvin, Intégrer la gestion des eaux pluviales dans les aménagements, Agglomération Hénin-Carvin (FR)
• Centre de recherches routières (CRR) (2008), Revêtements drainants en pavés de béton , C. Van Rooten, Bruxelles