Installer des chaussées à structure réservoir pour stocker les eaux de pluie
Les chaussées à structure réservoir permettent de recueillir, stocker et restituer à faible débit les eaux de pluie des voiries et des toitures, participant à réduire le ruissellement. Elles peuvent être couplées à un revêtement perméable ou étanche.
Réduire le ruissellement et favoriser le traitement des polluants
En agglomération, l'imperméabilisation des sols augmente les risques d’inondation par ruissellement lors des fortes pluies.
Les chaussées à structures réservoirs constituent une solution intéressante face à ce phénomène, en stockant temporairement les eaux pluviales. Elles permettent ainsi de limiter le ruissellement et l’engorgement des réseaux d’assainissement, tout en participant à la décantation des matières en suspension, ce qui limite l'apport brutal de polluants dans les stations d'épuration.
Points forts
Une solution simple pouvant être combinée à d’autres
Selon Météo-France, une France à +4°C est envisagée à l'horizon 2100. Pour ce niveau de réchauffement, les précipitations maximales quotidiennes annuelles, c’est-à-dire le cumul de précipitations mesuré sur 24 h le plus élevé au cours d’une année, augmentent de 15 % en moyenne et jusqu’à 20 % dans la moitié nord du pays.
Une augmentation des volumes de précipitations, de +9 % d’ici à 2030, +9,7 % d’ici à 2050 et +10,3 % d’ici à 2100 (en mm/j) ;
Une augmentation du nombre de jours de fortes pluies (20-50 mm/j) de +20 à +40% à horizon 2050.
En parallèle, les milieux urbains, et en particulier les voiries, présentent un taux élevé d’imperméabilisation, ce qui favorise le ruissellement des eaux pluviales au détriment de leur infiltration naturelle. En temps de pluie, cela se traduit par une augmentation du risque d’inondation par ruissellement, une surcharge des réseaux d’assainissement, ainsi qu’une pollution des milieux récepteurs aggravée par l'arrivée concentrée des polluants et parlessivage.
Dans ce contexte, il est essentiel d’adapter les milieux urbains à ces risques, notamment les voiries. À cet effet, plusieurs enjeux peuvent être ciblés :
Une chaussée à structure réservoir est un ouvrage de stockage temporaire des eaux pluviales intégré à la structure de la chaussée, sous la surface de roulement. Elle est composée d’un volume de stockage destiné à recueillir puis restituer ou infiltrer les eaux de pluie.
Il existe actuellement deux familles de solutions :
Les modules creux en béton (voir illustration plus haut) ou les matériaux granulaires à forte porosité , qui sont des éléments préfabriqués ou non, et qui occupent le volume de stockage interne au sein de la chaussée. Ils sont intéressant notamment dans les espaces contraints ou biscornus, qui nécessitent des besoins de portance pour une faible épaisseur disponible, et lorsque de nombreux réseaux se trouvent en sous-sol ;
Les structures alvéolaires de rétention des eaux pluviales, dites SAUL (Structure Alvéolaire Ultra Légères), caractérisées par un indice de vide très élevé (rapport entre le volume des vides et le volume total) et qui constituent elles-mêmes le réservoir sous la chaussée.
Ce volume poreux permet de stocker temporairement les eaux de pluie, sans impact foncier supplémentaire. Il permet également de restituer cette eau à un débit suffisamment faible pour être absorbé soit :
Par le réseau d’assainissement via un collecteur ;
Par infiltration dans le sol ;
Par un dispositif de traitement indépendant du réseau.
Ce stockage temporaire des eaux pluviales présente plusieurs avantages pour la gestion urbaine de l’eau :
En retenant l’eau et en la restituant progressivement, il limite les débits de pointe envoyés vers le réseau d’assainissement, participant ainsi à son désengorgement et à la réduction des risques de débordement et d’inondation ;
Le ralentissement de l’écoulement favorise la décantation et la filtration naturelle des polluants, ce qui a pour effet de diminuer la pollution rejetée vers le milieu naturel ;
L’utilisation du foncier est optimisée et réduite, ce qui est souvent une contrainte ou un frein dans les projets de gestion des eaux pluviales ;
Ce dispositif peut participer à la recharge des nappes phréatiques (si l’eau stockée peut s’infiltrer) et contribuer à la préservation du cycle naturel de l’eau.
Cette couche de stockage se constitue souvent de graves non traitées poreuses :
La grave est un granulat composé d’un mélange de matériaux granulaires inertes, comprenant du sable et des gravillons ;
Non traité signifie que la grave n’est pas stabilisée par des liants ajoutés, tels que le ciment ou le bitume, mais uniquement de granulats naturels ou recyclés (issus de béton concassé par exemple) ;
Son taux de porosité utile, c’est-à-dire le rapport entre le volume d’eau qu’elle peut contenir en état de saturation puis libérer sous l’effet d’un drainage complet, et son volume total, est de 30 à 40 %.
En pratique, une couche de stockage est efficace si sa porosité utile supérieure à 15 %. Ainsi, d’autres matériaux, dont la porosité utile est proche de ce seuil, peuvent également être déployés (graves bitume poreux, béton ciment poreux).
D’autres matériaux alternatifs comme les modules creux en béton peuvent également être déployés. Ces derniers ne sont pas poreux, mais leur géométrie leur permet d’absorber, stocker et restituer l’eau sans risque de colmatage. L’indice de vide est de l’ordre de 60 %.
Les structures alvéolaires représentent également une solution, où la structure constituent elle-même le volume de stockage. L'indice de vide avoisine les 95 %.
Le chemin de l’eau
Différentes modalités d’entrée de l’eau et d’évacuation de l’eau sont possibles :
Pour l’entrée d’eau :
Soit directement à travers la chaussée, si le revêtement est poreux et perméable ;
Soit localisée au niveau d’une bouche d’égout ou d’un regard comportant un ou des filtres, si le revêtement est étanche.
Pour l’évacuation de l’eau :
Soit répartie dans le sol, si l’eau s’y infiltre directement ;
Soit localisée vers un exutoire, via un drain relié au réseau ou à un dispositif de traitement, si l’eau ne peut pas s’infiltrer dans le sol.
Chacune des deux modalités d’entrée peut être associée à chacune des deux modalités d’évacuation, et inversement, représentant ainsi quatre combinaisons techniques possibles.
Les chaussées réservoir sont notamment utiles lorsqu'il n'est pas possible de gérer les eaux pluviales avec des dispositifs végétalisés.
Il existe plusieurs types de chaussées adaptées à une structure réservoir. Les plus adaptées sont celles soumises à un trafic faible, où les charges et contraintes mécaniques à supporter sont limitées, permettant d’assurer une gestion intégrée des eaux pluviales :
Les voies urbaines, où les surfaces imperméables sont nombreuses. Le trafic, faible à moyen, permet une bonne résistance aux contraintes mécaniques ;
Les parkings (publics, privés, zones commerciales), très adaptés avec un trafic généralement faible. Les faibles contraintes mécaniques permettent le couplage avec un revêtement poreux, par exemple en bétons drainants ou avec des dalles alvéolaires pour infiltrer l’eau directement dans la structure réservoir.
Les espaces piétonniers et pistes cyclables, qui sont des surfaces à très faibles charges. La structure réservoir peut être associée à une résine drainante ou à des pavés drainants permettant d’infiltrer les eaux pluviales ;
Les terrains de sport (et autres zones à usage occasionnel), qui peuvent intégrer une gestion des eaux pluviales sans impacter leur usage principal.
D’une manière générale, l’intérêt de ces démarches est d’intégrer la gestion des eaux pluviales au paysage urbain. Cette approche s’appuie sur la désimperméabilisation de la ville et l’infiltration de l’eau le plus possible à la source. Lorsque cela est possible, le ruissellement de l’eau vers des espaces végétalisés est à privilégier.
À l’inverse, les routes et autoroutes sont en pratique peu adaptées à accueillir une structure réservoir, car le trafic est intense et les charges mécaniques lourdes. Leur conception est alors très spécifique et nécessite des études poussées.
La chaussée à structure réservoir est avant tout une chaussée, à laquelle est attribuée une fonction hydraulique, en modifiant sa structure. Ainsi, c’est sa résistance mécanique qui prévaut sur son dimensionnement hydraulique.
En simplifiant, la détermination du volume d’eau à gérer dans la chaussée découle de trois contraintes principales :
La porosité utile des matériaux de remplissage choisis, ou le taux de vide si ces matériaux ne sont pas poreux ;
Les surfaces imperméables dont les eaux sont reprises (chaussées, trottoirs, parkings, possiblement toitures) ;
La vidange de la structure réservoir (selon la surface d’infiltration, la période de retour de la pluie, la perméabilité du sol, le temps de vidange imposé).
Si le volume n’est pas suffisant pour stocker l’eau, il faut alors créer un autre exutoire via un trop-plein de sécurité pour gérer les eaux excédentaires, ou augmenter l’épaisseur de la couche réservoir pour augmenter le volume, ou encore ajouter un volume supplémentaire.
En outre, un système de vidange de la structure réservoir vers l’exutoire principal prédéfini doit être prévu.
Certains points concernant la mise en œuvre peuvent être soulignés :
L’utilisation de cette structure doit être étudiée dès les premières phases du projet d’aménagement, en prenant en compte le bâti existant, les réseaux enterrés et le contexte d’implantation ;
Le contrôle de la granulométrie et de l’indice de vide du matériau porteur est essentiel. Il faut également vérifier l’absence d’éléments fins qui pourraient réduire l’infiltration au sein du réservoir ;
Dans le cas d’une surface de roulement étanche, la mise à l’air de la structure doit être effectuée, c’est-à-dire la création d’une ouverture ou d’un conduit qui permet à l’air de circuler dans la couche réservoir, afin d’éviter les pressions négatives pouvant endommager la structure et permettant la vidange.
Selon la taille du projet, les travaux peuvent durer plusieurs semaines. Les principales étapes de travaux consistent en :
L’excavation et le terrassement du terrain
L’installation du géotextile de séparation
L’installation de la structure réservoir (graves, modules de béton ou structure alvéolaires)
Pose des dispositifs d’admission des eaux si le revêtement est étanche
Mise en œuvre du revêtement de surface (perméable ou étanche)
Pour illustrer, le site internet du SYAGE (Syndicat mixte pour l’Assainissement et la Gestion des Eaux du bassin versant de l’Yerres) présente un suivi d’actualité des chantiers d’assainissement en cours et à venir sur son territoire, incluant descriptions, durées des travaux et coûts des différents projets.
Avec un revêtement imperméable et des exutoires, l’entretien habituel de la couche de roulement est suffisant :
Un curage régulier de l’ouvrage d’engouffrement est à prévoir, à adapter selon le contexte ;
Les filtres sont à laver lors du curage, et à remplacer si besoin.
Lorsque la solution est couplée à un revêtement poreux, il convient de l’entretenir afin qu’il le reste :
La couche de roulement doit être régulièrement nettoyée par un système de balayage aspiration, au moins une fois par an, après les chutes de feuilles en automne par exemple ;
En cas de colmatage léger, il est possible de procéder à un décolmatage mécanique.
Réaménagée en juin 2024, cette rue conjugue plusieurs solutions d’adaptation aux effets du changement climatique, en mettant notamment l’accent sur la gestion des eaux pluviales. Sa chaussée à structure réservoir permet de recueillir jusqu’à 400 m3 d’eau, et est couplée à un revêtement évapotranspirant en pavés coquillage, qui favorise le drainage.
Limitation de flaques, de projections d’eau, d’aquaplanage
Désengorgement des réseaux d’assainissement et réduction des coûts d’investissement et d’entretien
Coûts
Des coûts variables selon la taille du projet
Selon le volume du réservoir, le type de revêtement, l’ajout d’un regard, l’infiltration ou non de l’eau en sortie, le coût ne sera pas le même. En effet, il existe plusieurs combinaisons possibles concernant cette solution.
Toutefois, l’Agence de l’eau Rhin-Meuse propose à titre indicatif des gammes de coûts des chaussées à structure réservoir :
Une structure réservoir avec enrobé classique imperméable et bouches d’injection représente environ 120 €/m2 ;
Une structure réservoir avec enrobés poreux, sans bouches d’injection, présente un coût d’environ 105 €/m2.
Les enrobés poreux sont en moyenne moins chers en investissement mais aussi en fonctionnement, car beaucoup de dispositifs hydrauliques sont supprimés (grilles d’avaloirs, bouches d’égout, ...). Les coûts dépendent donc du contexte : urbanisation à neuf, changement de la couche roulante uniquement, etc.
À titre indicatif, l’Agence indique que le prix d’une voirie classique (imperméable, sans dispositifs d’infiltration ou de stockage des eaux pluviales), avec uniquement la voirie, la borduration et l’enrobé, est de l’ordre de 115 €/m2.
Certaines spécificités de mises en œuvre sont à souligner selon le revêtement.
Pour les revêtements poreux :
Leur sensibilité au colmatage requiert une attention particulière, notamment concernant le contexte d’implantation de la voirie (secteur rural, entrées charretières) et les potentiels dépôts pouvant diminuer leur efficacité (terre, sable, rejet de laitance de béton) ;
Les zones d’accélération, de freinage et les tournants circulaires présentent des risques d’arrachage, ainsi il peut être préférable d’opter pour des revêtements imperméables plus résistants dans ces contextes.
Ces revêtements sont également déconseillés dans les zones à risque avéré de souillure (stations-service, garages automobiles, passage régulier d’engins agricoles…), et pour les projets au niveau de futures extensions avec passage d’engins lourds susceptibles de dégrader ou colmater l’enrobé poreux.
Pour les revêtements imperméables classiques :
Des regards de visites implantés régulièrement au niveau du drain longitudinal sont recommandés pour faciliter le contrôle périodique de ce dernier et d’éventuels curages ;
Ces regards doivent permettre la mise à l’air de la structure.
Mise en œuvre au niveau d’un parking
Les contraintes mécaniques liées aux manœuvres des véhicules dans un parking ne doivent pas être un frein pour déployer cette solution. En effet, les manœuvres restent douces et lentes, et n’entrainent pas de dégradation de l’aménagement, à l’inverse des ronds-points où les tournants sont pris plus rapidement. Ainsi, les dégradations dans les parkings sont souvent liées à une mauvaise mise en œuvre initiale plutôt qu’à une dégradation progressive relative aux manœuvres de stationnement des véhicules.
Prestataire(s)
Alkern
Module creux en béton pour structure réservoir HYDROCYL
Dimension : 8x8 cm
Poids unitaire : 670 à 780 g
Poids/m3 : 1 tonne
Taux de vide : 60 % (stockage temporaire à hauteur de 600 L/m3)
