Typologie des ouvrages végétalisés de gestion à la source des eaux de ruissellement de voirie

Les bandes enherbées

Les bandes filtrantes végétalisées ou les bandes enherbées appelées  » vegetated filter strip  » ou  » buffer strip  » dans les guides étrangers, sont des espaces verts, situés entre la source et un milieu récepteur. En raison de l’espace requis par ces ouvrages, elles ne sont pas applicables dans les zones fortement urbanisées. Cette zone végétalisée à pente modérée, est alignée perpendiculairement à la direction du ruissellement et adoptée pour améliorer les caractéristiques hydrologiques et la qualité des eaux. Ces pratiques ont d’abord été appliqués dans les zones agricoles (Lacas et al., 2012, 2009; Popov et al., 2006; Reichenberger et al., 2007), avant de devenir une pratique répandue dans les zones urbaines (García-Serrana et al., 2017; Hunt et al., 2010), en tant que dispositifs de traitement ou de prétraitement. Elles peuvent être associées à d’autres techniques alternatives (Clar et al., 2004). Des fossés filtrants / infiltrants, des noues et des ouvrages de biorétention peuvent être placés en aval de ces bandes pour augmenter l’efficacité hydrologique de ce système en termes de volumes et de débits.
Les bandes enherbées sont couramment mises en œuvre le long des autoroutes, des voiries (Figure 1.1), et aussi pour gérer les eaux des ruissellements des parkings et des toitures (Prince George’s County, 1999). Dans ce cas l’arrivée de l’eau dans l’ouvrage sera ponctuelle. Elles sont fortement recommandées en bordure des voiries (WVSMD, 2012), surtout si la médiane ou les bordures de celle-ci sont suffisamment larges pour garantir un bon fonctionnement de l’ouvrage. Concernant leur rôle hydrologique, les bandes enherbées permettent de ralentir la vitesse de ruissellement, atténuant ainsi les débits de pointe. De plus, elles favorisent l’infiltration de l’eau dans le sol, donc la recharge de la nappe phréatique et la réduction des volumes de ruissellement. L’évapotranspiration assurée par la végétation contribue également à réduire le volume des eaux de ruissellement. Au-delà de ces objectifs, les bandes enherbées pourraient assurer un traitement efficace des polluants, en particulier des polluants particulaires, par filtration, sédimentation, et activité biologique et chimique (Barrett et al., 1998).
Pour atteindre ces objectifs, il faut un flux à lame mince et uniforme sur toute la bande. En effet, les bandes enherbées ne sont pas conçues pour recevoir les flux canalisés et à haut débit. Ces flux entraînent une diminution de son pouvoir épurateur et de ses performances hydrologiques (Le Bissonnais et al., 2004a). À cette fin, un répartiteur de débit peut être utilisé pour répartir uniformément le ruissellement entrant sur la bande.

Les noues d’écoulement

Les noues d’écoulement, appelées « Grassed swales » dans les guides étrangers, sont des pratiques traditionnelles de gestion des eaux pluviales avec un coût faible (Clar et al., 2004). Ces pratiques ont été conçues historiquement pour transporter l’eau des pluies inférieures à la pluie de projet (Schueler, 1994). Leur rôle a ensuite évolué pour inclure la gestion de la quantité et de la qualité de l’eau (Ackerman and Stein, 2008; Bäckström, 2002; Deletic, 2001; Rushton, 2001). Ces noues sont plantées avec de l’herbe, elles ont un fond plat et une légère pente (Figure 1.2). Elles peuvent combiner une fonction de collecte et de transport, et des fonctions secondaires de rétention / infiltration d’eau et dépollution. Il existe deux types de noues d’écoulement, les noues sèches et les noues humides (Prince George’s County, 1999). La noue sèche contrôle à la fois la quantité et la qualité de l’eau en réduisant le volume par infiltration. Les noues humides, grâce au fait qu’elles permettent un temps de séjour plus long de l’eau, assurent la réduction des débits de pointe et permettent notamment le traitement de la qualité des eaux. Le ralentissement de la vitesse de ruissellement assuré par la noue contribue à la filtration des sédiments et des polluants, et aussi à l’infiltration de l’eau dans le sol sous-jacent. Si la noue est large, des diffuseurs d’écoulement peuvent être placés en amont pour assurer un écoulement uniforme et empêcher la formation de canaux d’écoulement dans le fond. Il est possible aussi que l’eau rentre dans la noue par le côté, parallèlement à la voirie, pour assurer le ruissellement uniforme tout au long de la noue. L’eau sort de la noue par infiltration vers le sol sous-jacent ou bien par un exutoire (Guide Région Rhône-Alpes, 2006).

Les noues filtrantes / ouvrages de biorétention

Les noues filtrantes ou ouvrages de biorétention appelés « Bioretention systems» dans les guides étrangers, sont des fossés peu profonds formés par un massif filtrant visant la gestion de la quantité et de la qualité des eaux de ruissellement. Ces ouvrages sont bien adaptés aux zones fortement urbanisées, de type commerciales, résidentielles et industrielles (Dietz, 2007; Prince George’s County, 1999). Elles peuvent être installées le long de voiries et alimentées directement par les eaux de ruissellement ou par un tuyau (Figure 1.3).
Une zone de stockage d’eau et une végétation dense peuvent être conçues pour augmenter l’efficacité hydrologique et le traitement de cet ouvrage (Davis et al., 2009). L’eau infiltrée peut être collectée par un système de drainage au fond de l’ouvrage ou exfiltré vers le sol sous-jacent (Heasom et al., 2007; Payne et al., 2015). Un drain est recommandé si le sol sous-jacent n’est pas très perméable (Lucas, 2009). Ces ouvrages assurent une rétention efficace des eaux de ruissellement en réduisant le volume du ruissellement et en écrêtant les débits de pointe (Davis, 2008; Hunt et al., 2006). Ceci est réalisé par l’infiltration et l’exfiltration de l’eau dans le sol ainsi que par l’évapotranspiration vers l’atmosphère. Ces dispositifs ont également un rôle épurateur consistant à éliminer les polluants contenus dans les eaux de ruissellement, notamment par adsorption et filtration (Brown and Hunt, 2011a).