Aménagement urbain et gestion des eaux pluviales (HU)

Traduction anglaise : Urban development and stormwater management

Dernière mise à jour : 19/10/2022

Cet article est largement inspiré d'une communication de Jean Luc Bertrand-Krajewski intitulée "Gestion des eaux pluviales urbaines : d'un objet technique urbain autonome vers une approche urbaine intégrée", présentée au colloque « Rationalités, imaginaires et usages de l’eau » à Cerisy en juin 2015 et parue en 2017 dans « Écologie politique de l’eau - Rationalités, imaginaires et usages », sous la direction de J.-P. Pierron et C. Harpet. Paris (France) : Hermann Editeurs, pp. 191-209. ISBN 978-2-7056-9414-2. Une version plus complète en anglais est disponible sur https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1570644320304159.

Il fait partie d'un ensemble d'articles traitant de façon complémentaire des relations complexes entre l'eau et la ville :

• Eau et ville (HU) qui constitue en quelque sorte un texte introductif ;
• La ville et son assainissement qui s’intéresse aux moyens techniques et organisationnels mis en œuvre pour rendre la ville saine et agréable à vivre ;
• Aménagement des cours d’eau et des plans d’eau urbains qui s’intéresse à la question de l'intégration et de la valorisation dans le milieu urbain des hydrosystèmes, cours d’eau et plans d’eau ainsi que leurs abords ;
• Réduction des risques d'inondation (en cours de rédaction) qui traite des moyens mis en œuvre pour continuer à vivre en ville malgré le risque toujours présent constitué par les excès d’eau ;
• Hydrologie urbaine qui traite des aspects scientifiques de la question.

Cet article traite plus particulièrement des moyens techniques et organisationnels mis en œuvre pour gérer les eaux précipitées sur la ville, et en particulier des liens entre ces moyens et l’aménagement urbain.

Éléments d'historique

Les réseaux urbains classiques

« Dans les villes, [l’eau de pluie] se charge de tant d’impuretés qu’on ne tarde pas à la considérer comme une eau nuisible ; et partout où une distribution d’eau est établie, on cesse bientôt de faire emploi de l’eau de pluie, et l’on ne songe plus qu’à s’en débarrasser vite et sans peine. » (Bechmann, 1888, p. 25).

L’archéologie nous indique que des réseaux d’assainissement, composés de rigoles, canaux et conduites au sol ou enterrées, agencés selon un schéma d’ensemble cohérent et coordonné, destinés à l’évacuation des eaux pluviales et usées, ont été établis dès les débuts de l’urbanisme dans l’antiquité, les traces les plus anciennes mises à jour remontant à 3500 ans avant J.-C. (Ludwig, 1977 ; Vallet, 1997 ; Stordeur, 2000). La collecte et l’évacuation des eaux urbaines par des dispositifs techniques spécifiques peuvent donc être considérées comme un marqueur de l’émergence et du développement des villes à la fin du Néolithique. Voir aussi sur ce sujet : Eau et ville (HU).

Néanmoins, la naissance des réseaux d’assainissement modernes, dont les réseaux contemporains sont les héritiers directs, peut être datée, au moins symboliquement, de 1842. En effet, si les concepts en avaient été établis dès les années 1820-1840 par les pionniers du mouvement hygiéniste, notamment Edwin Chadwick en Angleterre (Chadwick, 1842) ou Alexandre Parent-Duchâtelet en France (Parent-Duchâtelet, 1824), la première réalisation concrète à grande échelle est celle de la ville de Hambourg (Jung-Köhler, 1991 ; Eich et Wierecky, 2002). En mai 1842, un gigantesque incendie détruisit plus du tiers de la ville. Pour sa reconstruction, la ville de Hambourg fit appel à un ingénieur anglais, William Lindley. Après une première ébauche et une rencontre avec Chadwick à Londres en novembre 1842, Lindley établit en avril 1843 le plan directeur des réseaux d’égouts et d’eau potable. Le réseau d’assainissement était de type unitaire, collectant sous la voirie les eaux usées des habitations et les eaux pluviales des chaussées dans des conduites de grande taille (Lindley, 1845). Parallèlement, le réseau d’eau potable devait avoir une pression partout suffisante pour la lutte contre les incendies (figure 1).

A partir de cette première réalisation, le développement des réseaux d’assainissement modernes s’étendit en quelques décennies à travers l’Europe, l’Amérique du Nord et au-delà, grâce à la circulation au niveau international des hygiénistes et ingénieurs précurseurs qui furent sollicités par les grandes villes pour établir leurs plans directeurs (Bertrand-Krajewski, 2005). Les principes généraux en étaient partout les mêmes, malgré quelques variantes techniques de détail et des débats qui perdurèrent encore à la fin du XXème siècle sur les mérites et inconvénients respectifs des réseaux unitaires et séparatifs, les premiers évacuant dans les mêmes conduites les eaux usées et les eaux pluviales, les seconds réservant à chaque type d’eau un réseau de conduites spécifique. Voir aussi sur ce sujet : La ville et son assainissement (HU).

Figure 1 : Schéma en coupe des réseaux d’eau potable et d’assainissement conçus par William Lindley en 1842-1843 pour la reconstruction de la ville de Hambourg, Allemagne après le grand incendie de mai 1842 ; Source : Leo (1969), illustration 10, planches hors pagination.

Le paradigme général des réseaux modernes était issu des réflexions hygiénistes, fondées sur des considérations médicales relatives à la santé des populations urbaines, notamment ouvrières, en lien avec les théories méphitiques et miasmatiques, mais aussi sur des considérations sociales, économiques et politiques liées au prestige des États et des villes qui se trouvaient ainsi à la pointe de la modernité et du progrès grâce à ces infrastructures urbaines nouvelles, éléments déterminants du renouvellement urbain de la seconde moitié du XIXème siècle (Chevallier, 2010). Il consistait à connecter le plus possible les bâtiments et les surfaces urbaines imperméabilisées, à collecter et évacuer les eaux le plus rapidement possible en aval pour les rejeter au milieu naturel. La stagnation des eaux en milieu urbain était considérée comme la source de tous les maux et devait être absolument évitée (Imbeaux, 1902). Longtemps, les eaux collectées furent rejetées sans traitement dans les milieux aquatiques (rivières, estuaires, milieu marin). Il apparut néanmoins rapidement que ces milieux, notamment les cours d’eau, étaient considérablement dégradés par les flux polluants qu’ils recevaient. Le début du XXème siècle vit le développement des premières stations d’épuration des eaux usées, destinées à rétablir et protéger la qualité des milieux aquatiques. Cependant, ce traitement ne concernait que les eaux usées.

« […] telles sont les eaux de lavage des rues, cours, maisons, voitures, etc., celles de lavage du linge et des habits, les eaux de toilette et de bains, les eaux ménagères, les eaux industrielles, les urines et les matières fécales, ces dernières se diluant très facilement, du moins à l’état frais, dans une quantité d’eau suffisante. Cet ensemble constitue ce qu’on appelle les eaux usées et les eaux vannes (c’est en somme ce qu’est devenue l’eau distribuée, après qu’elle a servi aux différents usages auxquels elle est destinée), et ces liquides sont tellement chargés de principes nocifs qu’il faut les évacuer au plus vite. Mais il s’y ajoute, du moins par intermittences, d’autres eaux qui, si elles sont pures au moment de leur chute, ne tardent pas en balayant les toits et surtout le sol si souillé des villes à se charger également de substances nuisibles ; nous voulons parler des eaux pluviales qui deviennent ainsi semblables aux eaux de lavage des rues, et qui, indépendamment des dangers de submersion, doivent être évacuées au même titre très rapidement. » (Imbeaux, 1902, p. 346).

Dans le cas des réseaux unitaires, les débits et volumes collectés par temps de pluie pouvaient excéder largement les capacités de traitement des stations d’épuration. Des dispositifs spéciaux, les déversoirs d’orage, permettaient alors de rejeter directement et sans traitement les débits dépassant les capacités aval des réseaux et des stations d’épuration. Un des arguments justificatifs avancés était que, dans ces conditions de fort débit, les eaux usées, reconnues comme fortement polluées, étaient tellement diluées par les eaux pluviales, considérées quant à elles comme très peu voire pas polluées, que leur impact sur les milieux aquatiques devenait négligeable. Toute une doctrine fut mise en place sur les ratios de dilution minimum acceptables pour ces rejets directs sans traitement. Dans le cas des réseaux séparatifs, souvent mis en défaut en raison des mauvaises connexions d’eaux usées et d’eaux pluviales sur leurs réseaux de conduites respectifs, seul le réseau d’eaux usées était connecté à une station d’épuration, le réseau d’eaux pluviales quant à lui aboutissant par le chemin le plus court et sans traitement au milieu naturel. Sur ce sujet voir Pollution des rejets urbains de temps de pluie (HU).

L’évacuation des eaux pluviales urbaines fut donc longtemps considérée comme un problème essentiellement quantitatif relevant de l’hydrologie et de l’hydraulique. Il s’agissait de conserver une ville sèche, propre, hygiénique, praticable et circulable même par temps de pluie, afin que les ruelles boueuses, pestilentielles et impraticables décrites par plusieurs auteurs célèbres, par exemple Louis Sébastien Mercier (Mercier, 1781) ou Maxime du Camp (du Camp, 1875), ne soient plus que des mauvais souvenirs.

Le principe de l’évacuation des eaux pluviales étant admis, la question majeure du point de vue technique était celui du dimensionnement des conduites. Quelle taille fallait-il leur donner pour évacuer sans débordement et sans inondation les débits générés par une pluie donnée sur une zone urbaine donnée ? Il n’entre pas dans les objectifs de cet article de décrire les solutions successives élaborées sur près d’un siècle à partir des années 1850. Nous retiendrons ici que, dans le principe, les débits à évacuer, et donc la taille des conduites, sont directement liés à la pluie, plus précisément à son intensité moyenne sur une certaine durée, et à l’imperméabilisation de la zone urbaine. A la fin du XIXème siècle, une approche statistique s’est généralisée, consistant à dimensionner les conduites pour des pluies standardisées, dites pluies de projet, caractérisées notamment par leur période de retour. Une pluie de période de retour de 10 ans est telle que, sur une certaine durée qui augmente avec la taille de la zone urbaine considérée, la quantité d’eau précipitée est atteinte ou dépassée en moyenne tous les 10 ans si on observe les pluies sur une très longue période. Le raisonnement, simple et par là-même approximatif, a consisté ensuite à considérer qu’en dimensionnant les conduites pour une pluie de période de retour donnée, on aurait des défaillances du réseau d’assainissement (débordements, inondations) avec la même période de retour. Le choix de la période de retour des pluies de projet devrait donc relever du niveau politique : à quelle fréquence est-on prêt à accepter une défaillance du réseau d’assainissement, et donc les dégâts matériels, économiques, humains et les coûts associés ? En France, la période de retour 10 ans a longtemps été prise comme valeur standard unique, même si les recommandations techniques suggéraient d’adopter des périodes de retour plus faibles dans les zones résidentielles (par exemple deux à cinq ans) et plus élevées dans les zones plus sensibles telles que les centres urbains denses avec des enjeux forts (par exemple 50 ans). De telles recommandations figurent toujours dans les normes actuelles (NF EN-752, 2008).

Les réseaux d’assainissement modernes ont suivi la croissance de l’urbanisation et de l’étalement urbain. Le plus souvent, les extensions des réseaux en périphérie ont été raccordées aux réseaux plus anciens des centres historiques. Le dimensionnement large, voire le surdimensionnement, des réseaux anciens a permis, en particulier dans les grandes villes et jusque dans les années 1960-1970, d’accepter les extensions périphériques sans dégradation notable de leur fonctionnement ni de leurs performances. L’accélération de l’urbanisation, l’accroissement de l’imperméabilisation des sols et surtout la pratique du raccordement systématique au réseau ont conduit toutefois à des ouvrages de plus en plus grands, voire gigantesques, les conduites étant parfois construites au tunnelier avec des diamètres de plusieurs mètres à des coûts extrêmement élevés (figure 2).

Face aux défaillances et insuffisances croissantes des réseaux, la logique technique était relativement simple : il suffisait de faire des ouvrages plus grands pour suivre l’urbanisation et réduire les probabilités de défaillance. Plusieurs éléments sont venus contrecarrer cette logique :

• un élément financier : l’augmentation très importante des coûts de construction des ouvrages et de leur exploitation, supportés en général par les municipalités ;
• un élément de nature technique : compte tenu de la pente nécessaire des conduites, les ouvrages devaient être construits à des profondeurs de plus en plus importantes ;
• un élément de nature environnementale : l’augmentation des volumes d’eaux pluviales collectés et rejetés sans traitement dans les milieux aquatiques a contribué à leur dégradation (voir Impact (des rejets urbains sur les milieux aquatiques) (HU)).

Figure 2 : Chantier du collecteur de ceinture ; Crédit photo : Direction de l'eau, Grand Lyon.

« Au bout d’une heure à peine, alors que l’averse n’avait pas encore déployé toute sa force, les caniveaux débordaient déjà, les routes se noyaient, la circulation se bloquait à chaque carrefour, chaque passage souterrain, chaque entrée de lotissement. Les voitures de la classe dominante […] calaient, tandis que les basses castes chutaient dans les bouches d’égout sans plaque. […] Le chancre était le béton. Dans un excès de coquetterie, on avait étouffé une grande partie de la ville. Les habitants de Delhi, toujours en quête de nouvelles façons d’étaler leurs richesses, avaient acheté tous les revêtements de sol imaginables existant sur le marché et en avaient posé partout où c’était possible. Marbre - vert, rose, népalais, bhoutanais -, pierre - dorée de Jaisalmer, grise de Kota, rouge d’Agra, rose de Jaipur -, granit - noir, brun, moucheté -, carrelage - d’Italie, du Maroc, d’Espagne -, fausse pierre, faux bois. Trottoirs, arrière-cours, jardins, allées, esplanades, ruelles, tout était pavé et cimenté. Chaque pore était bouché, chaque souffle jugulé : la terre se parait d’un lustre brillant et dur. Les grosses gouttes de pluie rebondissaient dessus. » (Tejpal, 2009, p. 55).

L'émergence de solutions nouvelles

Dès la fin des années 1960, ces difficultés ont conduit à repenser la gestion des eaux pluviales urbaines. Des approches nouvelles ont été proposées, particulièrement en Europe, en Amérique du Nord et au Japon, avec des concepts et des terminologies différents : BMPs (Best Management Practices) et LID (Low Impact Development) aux Etats-Unis et Nouvelle-Zélande, Source control en Europe, techniques alternatives en France (Fletcher et al., 2015). Leur point commun était la rupture avec le paradigme précédent de la collecte et de l’évacuation la plus rapide possible des eaux pluviales. Il s’agissait au contraire de stocker puis d’évacuer ensuite à plus faible débit pour ne pas surcharger les réseaux, ou d’infiltrer localement les eaux de ruissellement les moins polluées. Toute une gamme de techniques a été développée : bassins de retenue, noues, tranchées, puits, chaussées à structure réservoir, toitures stockantes, etc. (Azzout et al., 1994). Voir Technique alternative (HU). Les critères initiaux de conception et de dimensionnement étaient essentiellement de nature hydraulique (débits et volumes). Mais assez rapidement les polluants des eaux pluviales, principalement ceux présents sous forme particulaire, ont été pris en compte et les techniques ont été adaptées pour assurer également un certain niveau de traitement des eaux, par décantation naturelle ou intensifiée par des réactifs, par filtration mécanique et biologique, etc. Voir Traitement des RUTP (HU).

En France, ces techniques de stockage-restitution ont été mises en place rapidement dans les villes nouvelles dès les années 1970-80. La raison principale de ce choix était économique. Ces solutions s’avéraient plus faciles à mettre en place et moins coûteuses pour répondre aux besoins associés à la construction de véritables tissus urbains sur des zones agricoles ou naturelles sans équipement de réseaux et avec des exutoires naturels parfois lointains et non dimensionnés pour reprendre les flux produits. On assiste alors à l’avènement de grands bassins secs à ciel ouvert et surtout de bassins en eau très paysagers (figure 3). Les projets urbains utilisent même l’image et le cadre de vie générés par la construction de ces grands bassins.

Ailleurs, dans les grandes agglomérations françaises, les premiers ouvrages de stockage n'ont pas été des ouvrages positionnés à l’amont des réseaux existants mais essentiellement des ouvrages installés directement sur le réseau existant. Il s'agissait de bassins de délestage, alimentés par des prises d’eau installés dans les réseaux saturés et restituant les volumes à plus faible débit. Il n’y avait pas encore de prise de conscience de l'intérêt d’une éventuelle suppression du raccordement systématique des eaux pluviales au réseau. La logique des puissances publiques consistait donc à renforcer leur réseau en utilisant des stockages provisoires, régulant ainsi les débits de façon à limiter les inondations par débordement de réseau. Ces inondations déjà existantes, voyaient en effet leur fréquence et leur gravité fortement accrues par l’urbanisation de l’après-guerre.

Figure 3 : Le bassin de la Molette à Dugny-La Courneuve 93 - France - est un bassin de délestage qui a été construit en 1975 ; il stocke 200 000 m³ en 3 compartiments avec une première approche d’exploitation différentielle en fonction des périodes de retour de pluie ; il s'agit des prémisses de la réflexion sur les techniques alternatives et les « seuils d’inondabilité »  ; Crédit Photo – DEA 93.

Peu à peu, dans les années fin 1980 et surtout 1990, les grandes agglomérations, notamment françaises, ont mis en place des politiques de maîtrise de ruissellement avec une demande de limitation des rejets des eaux pluviales pour chacune des opérations d’aménagement et autres permis de construire. Il ne s'agit plus dans ce cas de stockage de délestage mais de stockage à l’amont du réseau existant. Comme indiqué plus haut la conception de ces dispositifs était alors purement hydraulique. Aucune réflexion sur l’intégration urbaine n’était menée et les ouvrages étaient complètement déconnectés de la ville, de ses habitants et de leurs usages.

Figure 4 : Un bassin privé réalisé pour répondre à la demande d’un débit de fuite dans le cadre de l’instruction d’un permis de construire dans les années 90 à Saint-Denis 93- France, quartier Pleyel- Seine Saint-Denis 93 ; Crédit Photo – DEA 93.

Figure 5 : Ouvrage de stockage ignoré du propriétaire, sans entretien, et sans pérennité. Seine Saint-Denis 93 - France ; Crédit Photo – DEA 93.

Cependant certaines collectivités ou agglomérations font alors le constat d’un problème de pérennité et de dégradation des dispositifs hydrauliques mis en place (figures 4 et 5). Beaucoup de ceux-ci, non visibles, ne sont pas correctement gérés, soit du fait de la méconnaissance de leur existence, soit du fait de la non prise en compte, délibérée ou non, par certains acteurs, de cette nécessité. Les puissances publiques commencent à modifier leur stratégie. Même si l’approche hydraulique (volumes, débits) reste la plus importante, il est demandé aux aménageurs et promoteurs et à leurs équipes de proposer des ouvrages à ciel ouvert mieux intégrés dans la ville et le paysage. L'objectif est d'améliorer la pérennité des ouvrages en les entretenant mieux et les faisant mieux respecter du fait des usages urbains qu'ils autorisent. C’est cette démarche, nouvelle pour certaines collectivités, qui a marqué la période 1995-2010 avec l’approche multifonctionnelle et la superposition des usages (hydrauliques et sociaux) en milieu urbain. L’entretien et la pérennité ne sont plus liés à la fonction hydraulique mais à la fonction urbaine. Sur un autre plan, en raison des coûts fonciers élevés en milieu urbain, la multifonctionnalité des ouvrages est apparue comme une solution intéressante pour partager ces coûts figure 6.

Figure 6 : Le Jardin des Acrobates à Saint-Denis 93- France, un square intégrant un dispositif de gestion des eaux pluviales pour les espaces publics d’une opération d’aménagement de 20 ha ; la multifonctionnalité génère entretien et pérennité ; Crédit photo Thierry Maytraud - ATM.

La contrepartie a été, pour les ingénieurs et techniciens de l’eau, de devoir agir avec leurs collègues en charge des voiries, des espaces verts, de la propreté, ainsi qu’avec les urbanistes et les architectes pour, par exemple, associer un dispositif de retenue avec un parc urbain ou un terrain de sport, ou combiner des zones d’infiltration avec des chaussées ou avec des parkings, etc. Ceci n'a pas toujours été simple ! D’un objet technique spécifique et séparé venant tardivement dans les projets urbains et relevant des seuls spécialistes de l’eau, les techniciens les plus motivés ont cependant progressivement réussi à passer à des dispositifs multifonctions conçus dans l’interdisciplinarité dès les phases amont des projets urbains. Progressivement on est également passé d'ouvrages de grande taille construits "au bout du tuyau", à des solutions prenant en charge les eaux pluviales le plus à l'amont possible et intégrées dans la trame urbaine.

Durant les années 2000, de nouvelles considérations sont apparues, autour de la nature en ville, de la (re)mise en valeur de l’eau en milieu urbain, de la réhabilitation des anciens cours d’eau enterrés et devenus des collecteurs urbains. Dans ce contexte, les eaux pluviales, autrefois considérées uniquement en tant que nuisances, ont commencé à être reconsidérées avec intérêt, voire comme une ressource pour l’alimentation des aquifères urbains très affectés par l’imperméabilisation des sols, pour la valorisation paysagère et la visibilité de l’eau en ville, pour certains usages ne nécessitant pas une qualité d’eau potable (réserve incendie, alimentation des toilettes, arrosage, lavages extérieurs, etc.) (Figures 7 et 8).

Figure 7 : Potsdamer Platz à Berlin, Allemagne ; Architectes : Renzo Piano et Christoph Kohlbecker ; gestion des eaux pluviales : Atelier Dreiseitl ; Crédit photo Jean-Luc Bertrand-Krajewski.

Figure 8 : bassin d’eaux pluviales de la zone d’activités Porte des Alpes à Lyon ; Crédit photo Grand Lyon.

Figure 9 : Pour ce projet du Siège de Mercedes France à Montigny Le Bretonneux 78, France, la gestion des eaux pluviales s’effectue sans tuyau et sans avaloir et les eaux se dirigent dans une sorte de lisière, écrin de verdure qui participe de la trame verte et bleue du territoire ; Conception « eau et paysage » ATM ; Crédit photo Thierry Maytraud - ATM.

En quelques décennies, les eaux pluviales urbaines sont donc passées du statut de nuisance à celui de ressource, d’une gestion exclusivement quantitative à une prise en compte des flux polluants et de la nécessité de certains traitements pour réduire leurs impacts sur les milieux aquatiques, d’une vision technique isolée à une approche multifonctionnelle plus intégrée dans les projets urbains. Les approches les plus avancées ont abouti à de véritables écosystèmes aquatiques en intégrant gestion des eaux pluviales, parcs et paysages urbains comme lieux de bien-être urbain, d’activités récréatives et sociales, de protection et de promotion de la biodiversité, de réduction des ilots de chaleur urbains (Figure 9).

Vers une approche urbaine intégrée

« L’eau est un élément physique à partir duquel une requalification de la matière urbaine pourrait être menée. » (AS Architecture Studio, 2009, p. 157).

Au cours des 15 dernières années, la gestion des eaux pluviales urbaines a encore évolué de manière significative, notamment dans des régions aux enjeux forts (sécheresse importante, pluviométrie saisonnière significative) ou en lien avec les questions de la durabilité, du changement climatique, du mieux vivre urbain (liveable cities) face à l’urbanisation mondiale à l’horizon 2050, avec le renforcement des critères environnementaux et du développement de la nature en ville. « Le modèle de la ville durable remet en cause les principes hygiénistes d’aménagements urbains : l’humide retrouve sa place en ville  : perméabilisation des sols et porosité des matériaux, gestion des eaux pluviales à ciel ouvert, recomposition des espaces végétalisés le long des trames aquatiques. » (Cavin et Bourg, 2010).

La demande de « Plus de nature en ville », tant sociale que politique a généré une approche urbaine quelque peu différente et les acteurs de l’eau pluviale se retrouvent à réfléchir à leur métier et ses pratiques dans un contexte complètement différent où l’eau devient naturellement une ressource pour la ville et le vivant. Les concepts de trames vertes et bleues, de corridors écologiques irriguant la ville ont été renforcé ces dernières années par la volonté de construire la ville bioclimatique adaptée au changement climatique avec la mise en place d’ilots de fraicheur et autres « puits de vie » riches d’une forte biodiversité. De ce fait, les concepteurs sont amenés aujourd’hui à produire des projets autour du triptyque « eau-sol-végétal » comme outil de la ville bioclimatique, résiliente et moderne.

La gestion des eaux pluviales urbaines est mieux intégrée dans les formes urbaines, l’architecture des bâtiments et des espaces urbains. La ville verte, la ville perméable devient un idéal et même s’il y a une part importante de communication, ces « concepts – slogans » ont le mérite de légitimer les démarches d’intégration urbaine de l’eau pluviale pour en faire un élément naturellement urbain après des décennies de rejet. Aujourd’hui et grâce au phénomène de « ville perméable » et donc de la dés-imperméabilisation, la notion de déconnection des eaux pluviales du réseau peut enfin être abordée dans le cadre de projet d’aménagement. Ceci donne un vrai élan aux projets urbains intégrant une intégration forte de l’eau dans la ville. Ainsi l’eau de pluie est devenue ressource aux yeux des acteurs, elle a retrouvé une valeur et elle est devenue « nourricière » pour la ville. Pour le paysagiste, l’ingénieur urbain, l’urbaniste, ce nouveau statut de l’eau pluviale devenue utile et « amie », permet de ne plus aborder la gestion des eaux pluviales que sous l’angle du stockage- infiltration ou stockage-restitution mais de développer de nouvelles démarches en construisant le projet urbain avec les chemins de l’eau à ciel ouvert dans la ville. L’eau de pluie n’est plus considérée comme une donnée statique (le stockage) mais comme une dynamique urbaine (les chemins de l’eau en fonction des typologies de pluie). Les concepteurs vont ainsi réfléchir à des projets d’aménagement intégrant les pluies courantes, les pluies plus rares et les pluies plus exceptionnelles en produisant des modes de gestion de l’eau pluviale en fonction de ces différentes typologies. Par exemple la toiture végétalisée pour les pluies courantes, le jardin de pluie pour les pluies courantes et plus rares et les « rues rivières » pour les pluies plus exceptionnelles afin d’assurer une sorte de « transparence hydraulique urbaine » pour ces évènements pluvieux.

Les toitures végétalisées sont par exemple désormais envisagées comme de véritables dispositifs de gestion des eaux pluviales, le stockage dans le substrat et l’évapotranspiration optimisés des eaux de pluie pouvant conduire à zéro rejet d’eaux pluviales, pour certains évènements pluvieux et lorsque l’épaisseur de substrat est bien réelle. La collecte et le cheminement à ciel ouvert des eaux pluviales permettent d’alimenter des jardins de pluie ou des cultures urbaines (permaculture, fermes urbaines). L’architecture devient verte et prend en compte explicitement les eaux pluviales pour les toitures, les façades, les ressources en eau, la gestion énergétique des bâtiments (Figure 10).

Figure 10 : Toiture et mur végétalisés de la station de métro Flon à Lausanne, Suisse ; Architectes : Bernard Tschumi Architects et Merlini & Ventura ; végétalisation : Canevaflor ; Crédit photo Jean Luc Bertrand-Krajewski.

Le nouveau paradigme consiste à ne plus connecter les bâtiments à des réseaux de collecte pour une évacuation rapide, mais au contraire à déconnecter les surfaces imperméables des réseaux, à supprimer les réseaux centralisés de collecte d’eaux pluviales au profit de la gestion à l’échelle du bâtiment, de la parcelle ou du quartier. Dés-imperméabiliser, déconnecter, retenir, infiltrer, stocker, (ré)utiliser, valoriser les eaux pluviales, avec des niveaux de traitement adaptés aux usages, sont devenus des maîtres-mots et remplacent l’évacuation directe (figure 11).

Figure 11 : Requalification d’une voirie en dés-imperméabilisant et en déconnectant la totalité des eaux pluviales afin d’alimenter en eau les bosquets nouvellement créés, à Asnières sur Seine 92, France ; Trophée Novatech 2016 Prix « Coup de cœur du jury » GRAIE 2016. Paysagiste et hydrologue : Agence ATM ; Crédit photo QUATREVINGTDOUZE.

Changer les conceptions et pratiques urbaines pour réduire les flux et les charges polluantes des eaux de ruissellement est également un volet important (par exemple substitution du désherbage chimique par les désherbages thermique ou mécanique non polluants, voire renoncement au désherbage systématique). L’eau pluviale est désormais utilisée, recyclée, valorisée, voire économisée car les usages envisagés dépassent parfois les précipitations disponibles (figure 12). Il ne s’agit plus systématiquement d’étendre les grands réseaux centralisés hérités du XIXème siècle mais de les adapter, les modifier, les aménager voire les abandonner (de ce point de vue, la transition technique urbaine sur plusieurs décennies est une question malheureusement très peu abordée).

Figure 12 : Création d’un parking de 1,5 ha sans tuyau ni rejet des eaux pluviales au réseau à Aulnay sous-bois 93, France ; Le principe a été de ne pas concentrer la pollution des eaux de ruissellement pour utiliser la fonction auto-épuratoire du sol. Parking bioclimatique grâce à sa gestion des eaux pluviales. CD 93 DEA-DVD ; Crédit photo Thierry Maytraud.

Des projets de plus en plus nombreux de gestion des eaux pluviales, et plus généralement de l’ensemble des eaux urbaines, cherchent également à intégrer des valeurs paysagères, architecturales, culturelles et historiques locales. Le modèle universel du réseau de conduites du XIXème siècle tend à être remplacé par des approches diversifiées et adaptées aux divers contextes locaux, bien que des principes communs restent partagés (figure 13).

Figure 13 : gestion des eaux pluviales urbaines : de l’unicité technique universelle à la diversité disciplinaire, fonctionnelle et culturelle ; adapté de Bertrand-Krajewski (2009).

Et l'émergence de nouvelles questions

« L’ingénierie environnementale seule n’est pas suffisante, et en réalité souvent échoue, lorsqu’elle n’est pas mise en œuvre en fonction des besoins et des habitudes socio-culturelles des populations concernées » (Dreiseitl et Grau, 2009, p. 12).

La gestion intégrée des eaux pluviales, comme toutes les démarches plus écologiques de « nature en ville », peut produire des paysages et des environnements urbains plus verts, moins denses, plus agréables à vivre, à plus forte valeur ajoutée que les espaces minéralisés traditionnels (Dreiseitl et Grau, 2009 ; Chien, 2015). Cette valeur ajoutée peut contribuer significativement à la hausse des prix immobiliers dans les secteurs concernés. Ces quartiers urbains « bleus et verts » restent-ils abordables pour leurs habitants ? La rénovation hydrologique urbaine est-elle accessible à tous ? Cette augmentation de la valeur immobilière et locative peut conduire à une ségrégation sociale (gentrification) qui doit être prise en compte. Un exemple intéressant est celui des Habitations Jeanne-Mance à Montréal (McMeekin et Juteau, 2013). Un vaste parking au cœur d’un complexe d’habitat social a été réaménagé pour y introduire des jardins de pluie, un bassin de biorétention, l’utilisation des eaux de pluie pour l’arrosage, des verdissements et des réaménagements paysagers. Dans un premier temps, les habitants n’ont pas été très enthousiastes pour le projet proposé car ils craignaient de devoir déménager en raison de la hausse des loyers qu’ils prévoyaient suite au réaménagement. La garantie de pouvoir rester sur place après travaux a modifié leur perception du projet, auquel ils ont été étroitement associés (implication des habitants dans les choix de réaménagement, dans leur réalisation et leur entretien, formation en horticulture, éducation à l’environnement). L’ancien parking imperméabilisé est devenu non seulement un lieu de gestion écologique des eaux pluviales mais aussi un lieu de réelle convivialité et de vie pour ses habitants. Ce volet social du projet lui a valu le Prix « Coup de cœur du jury » des Trophées Novatech 2013 (GRAIE, 2013). L’intégration de la dimension sociale dans la conception et la réalisation des projets de gestion des eaux pluviales constitue ainsi un enjeu important (Dreiseitl et Grau, 2009).

Cependant ce propos sur le phénomène de gentrification qui serait lié à la « révolution hydrologique » dans les villes denses est à nuancer. Tout d’abord l’approche hydrologique n’est qu’un facteur parmi d’autres sur les nouveaux concepts de « nature en ville » et puis la gentrification n’est pas obligatoirement liée au cadre de vie végétal. La Seine Saint Denis, territoire où les problématiques sociales sont fortes, a été un véritable laboratoire de gestion intégrée des eaux pluviales améliorant en outre le cadre de vie et ce ne fut pas un facteur d’élan pour une gentrification parce que tous les ingrédients urbains et sociétaux n’étaient pas au rendez-vous. Aujourd’hui il y a des phénomènes de gentrification dans certaines communes limitrophes de Paris et ce n’est surement pas la seule gestion vertueuse et écologique des eaux pluviales qui a été le facteur déterminant, même si le paysage urbain a un impact sur l’ambiance et l’attractivité des territoires et que la gestion des eaux pluviales y contribue en permettant et en renforçant la biodiversité et la présence de sols vivants.

Figure 14 : Passer de la "ville entonnoir" à la "ville écumoire" reste relativement simple, mais le passage à la "ville éponge" aura probablement de profondes répercussions urbanistiques, paysagères, économiques et sociales ; illustration GRAIE.

La réintroduction de la nature et de l’eau en ville pose des questions nouvelles en termes de représentation. Quel sens donner à cette nature et à la réintroduction de l’eau en ville ? La dimension culturelle, sociale et historique est déterminante et ne peut pas être ignorée, aussi ces démarches ne peuvent plus être abordée que par les seuls techniciens de l’eau (figure 14). L’exemple de la rivière Cheong Gye Cheon à Séoul en Corée du Sud (Lee, 2006) est intéressant à plusieurs titres. Cette rivière avait été progressivement transformée en égout à ciel ouvert, puis recouverte d’un large boulevard automobile dans les années 1960-1970 et enfin surmontée d’un viaduc autoroutier dans les années 1990. En 2005, le viaduc a été démoli, le boulevard supprimé et la rivière remise à jour et réaménagée sur une longueur de presque six kilomètres. Conçue par des urbanistes, cette restauration, qui n’est pas une renaturation (il ne s’agissait pas de retrouver l’état de la rivière antérieur à l’urbanisation ni une véritable rivière au sens d’écosystème) et reste clairement artificielle (alimentation par la rivière Han et par les eaux d’exhaure du métro), comporte trois tronçons qui, de l’amont vers l’aval, sont dédiés à l’histoire, à la culture et à l’urbain, et pour finir à la nature. La restauration a produit un environnement urbain extrêmement fréquenté, actif et vivant (Lévy, 2015), avec des éléments historiques (des restes des piles du viaduc ont été conservés dans le lit de la rivière), des éléments d’écosystème aquatique, un effet significatif de rafraichissement des températures le long de la rivière et dans les rues adjacentes, une qualité d’eau garantie et une biodiversité importante, une gestion du trafic routier et une amélioration des transports en commun, une réduction des nuisances sonores et une amélioration de la qualité de l’air (Lee, 2006 ; Maughan, 2014).

Associer le cours d’eau à la gestion des eaux pluviales est plus fréquent depuis quelques années et cette réflexion est fondamentale car elle permet de construire un discours sur le cycle de l’eau dans le projet urbain. Le cours d’eau représente l’exutoire et permet d'élaborer un véritable récit sur l’eau. Elle évite aussi de n’aborder la gestion de l’eau que sous l’angle du stockage pour plutôt l’envisager en termes de cycle et d’écosystème urbain de l’eau. Aborder le cours d’eau dans le projet urbain rend naturel la notion de dynamique de l’eau, de chemin de l’eau, de ruissellement et de topographie. Nous rentrons dans une ère où l’on se permet de reparler d’une géographie, d’un territoire et la gestion de l’eau a été un facteur déterminant de cette orientation naissante (figures 15 et 16).

Figure 15 : Réaménagement de la Base 217 de 300 ha à Brétigny sur Orge 91- France ; la gestion des eaux pluviales de cet aménagement est conçue de façon à « reconstruire » le cycle naturel de l’eau de pluie avec ses bassins versants : infiltration lente, mares ponctuelles, circulation de l’eau dans le sol pour rejoindre l’Orge et l’Essonne via de petits cours d’eau qui sont le Blutin, le Misery et l’Ecoute s’il pleut ; Maîtrise d’ouvrage : SPL B217 Cœur d’Essonne ; Maîtrise d’œuvre pour la gestion intégrée des eaux : ATM ; Crédit photo ATM.

Figure 16 : Réaménagement de la Base 217 de 300 ha à Brétigny sur Orge 91- France ; le principe est d’utiliser le « déjà là » et de gérer les eaux pluviales par un découpage en très petit bassin versant ; ici l’ancienne galerie enterrée qui accueillait les câbles électriques pour la Base, est transformée en « canal électrique », canal en eau qui collecte les eaux de la voirie avant qu’elles ne « sur-versent » vers une zone de vergers, prévue pour être inondable ; Maîtrise d’ouvrage : SPL B217 Cœur d’Essonne ; Maîtrise d’œuvre pour la gestion intégrée des eaux : ATM ; Crédit photo ATM.

Longtemps la gestion des eaux pluviales urbaines a conduit à construire la ville contre la nature, suivant le paradigme de l’imperméabilisation, de l’assèchement et de l’évacuation, rompant complètement avec l’hydrographie naturelle des lieux et le cycle de l’eau antérieur à l’urbanisation. Il est désormais admis qu’il est préférable de construire la ville avec l’eau plutôt que contre elle. Au début du XXème siècle, l’ingénieur brésilien Saturnino de Brito fit œuvre de précurseur par rapport à ses contemporains en proposant de remplacer les tracés habituels exclusivement fonctionnels des réseaux d’assainissement, totalement découplés de leur contexte, par un « tracé sanitaire des villes », visant à combiner l’utilité des réseaux d’assainissement considérée comme le critère déterminant, la prise en compte et le respect des topographies, des zones boisées, des réseaux hydrographiques naturels et des centres urbains anciens préexistants, les espaces verts et l’esthétique en associant des artistes à la conception urbaine (de Brito, 1916 ; Nascimento et al., 2013). De Brito restait toutefois un ingénieur sanitaire ancré dans son temps, adepte des conceptions positivistes et progressistes de son époque, et du modèle hygiéniste de l’évacuation rapide des eaux usées et pluviales. Plus tard, Ian McHarg, dans son ouvrage Design with Nature, proposait une analyse multicritère des projets de développement urbains, permettant d’associer au volet hydrologique des critères paysagers, environnementaux, écologiques et sociaux (McHarg, 1969). Le titre même de l’ouvrage indiquait clairement l’ambition de construire et d’aménager avec la nature, dans une perspective de long terme. Cette approche a progressivement fait son chemin et continue à inspirer les projets les plus avancés associant de nombreuses dimensions et disciplines. Par exemple, Herbert Dreiseitl, sculpteur, artiste et architecte paysagiste, a réalisé de nombreux projets de gestion intégrée des eaux pluviales urbaines. Son ouvrage Recent waterscapes porte le sous-titre « Planning, building and designing with water » (Dreiseitl et Grau, 2009). Les projets de ce cabinet sont souvent très intéressants, car très urbains et esthétiques, et ils ont permis de faire avancer le concept d’intégration urbaine des dispositifs de gestion des eaux pluviales. Et pourtant et c’est souvent le cas lorsque la principal « porte d’entrée » dans la conception du projet est la forme urbaine, l’esthétique et le paysage, la réalisation se fait au détriment d’une simplicité technique. En effet, en général, les projets réalisés à partir d’un seul geste architectural ou artistique implique souvent des complexités techniques et hydrauliques pour que le système fonctionne car les « lois naturelles » et notamment celles qui régissent l’eau, n’ont pas toujours été intégrée car vécues comme des contraintes à la liberté de création. Par ailleurs, cette complexité technique, dont les éléments se trouvent à être enterrés, empêche la possibilité d’une pédagogie de l’eau et du fonctionnement hydraulique pour les usagers, pourtant primordiale pour l’avenir. Cet aspect impacte aussi le fonctionnement et la maintenance qui perdent en simplicité et efficacité.

« La nature a fréquemment eu à résoudre les problèmes qui se posent à nous aujourd’hui, et ses méthodes lui ont réussi ; l’homme réussira également lorsqu’il se montrera assez intelligent pour observer et imiter la nature. » (Carson, 1962, p. 96).

Le projet de gestion des eaux pluviales et le projet d’aménagement plus globalement ne peuvent pas faire abstraction de données de base comme par exemple la topographie, les chemins naturels de l’eau, le sol et le sous-sol, etc., et c’est à partir de ces éléments qui doivent être scrupuleusement respectés, que l’architecte, le paysagiste, l’artiste doivent réfléchir et concevoir avec l’ingénieur, en égalité et avec humilité.

Aujourd’hui et depuis quelques années, le phénomène urbain doit faire face, outre aux fortes demandes du « plus de nature en ville » de la population urbaine, à une obligatoire adaptation au dérèglement climatique. Tout comme la multifonctionnalité des dispositifs est devenue obligatoire dans les années 2000 pour des besoins de pérennité, aujourd’hui c’est le bio-climatisme des projets urbains qui est rendu incontournable avec la création notamment d’ilots de fraicheur en ville et de nombreuses actions de dés-imperméabilisation. Ces ilots de fraicheur sont des espaces de tailles multiples, en pleine terre et végétalisés qui sont intégrés dans la ville pour la « climatiser », la rafraichir pendant notamment les périodes de canicule. Cet abaissement local de la température provient du phénomène d’évapotranspiration des végétaux qui composent l’ilot de fraicheur.

Dans ce cas l’eau pluviale devient une ressource et non plus une contrainte pour construire la ville bioclimatique. Il n’y pas d’ilot de fraicheur sans eau et dans les projets d’aménagement sont développés des systèmes basés sur le triptyque « eau-sol-végétal », évoqué plus haut et permettant à la fois de gérer les eaux pluviales, d’être bioclimatique et de développer la biodiversité. Par ailleurs, et c’est très récent, les populations, les politiques et les acteurs de la ville posent la question de la santé publique en ville, sujet qui est en réflexion depuis la fin des années 2010 mais que les pandémies actuelles rendent aujourd’hui très cruciales. Là encore, le « plus de nature en ville » est fondamental, phénomène dans lequel vient s’intégrer une gestion de l’eau pluviale devenue ressource pour nourrir un végétal urbain qui doit être luxuriant, généreux et pérenne.

Enfin, ces nouvelles données sur le dérèglement climatique et la crainte de vivre des phénomènes pluvieux très intenses et de moins en moins rares ont renforcé l’idée de construire la ville avec des possibilités de « transparence hydraulique » comme pour les crues des rivières mais dans ce cas nous parlons des pluies et du ruissellement dans la ville. Cette approche revient à aborder les chemins de l’eau en ville, de déceler les talwegs urbains qui avaient été très longtemps ignorés et de réhabiliter le concept de « rue rivière ». Cet aspect a été mis en évidence dans une étude réalisée par ATM « Faire de l’eau une ressource pour l’aménagement » : articuler le pluvial à la politique urbaine d’une métropole - Le cas d’Aix Marseille Provence. Cette étude a reçu le Prix « Urbanisme et stratégie » des Trophées Novatech 2019 (GRAIE, 2019). ATM a pu montrer que dans l’histoire des villes et notamment méditerranéennes, les tissus urbains étaient composés de dispositifs très résilients, alliant minéralité et sol vivant, pente et ralentissement de l’eau, etc. et qui prennent toutes leur importance dans le contexte de dérèglement climatique : calades, restanques et terrasses, murs en pierres sèches, rues rivières, etc. (figure 17). L’étude a aussi mis en évidence les très forts potentiels des interstices urbains souvent mal traités et vécus comme des espaces repoussants et qui sont de véritables « outils » de gestion des eaux de pluies (chemins de l’eau) et de développement de biodiversité.

Figure 17 : Etude « Ville perméable – Métropole Aix-Marseille-Provence ; réinterpréter les « bancaous » dans le parcellaire de l’écoquartier à Coudoux 13 - France - pour permettre un aménagement urbain intégrant les contraintes de gestion des eaux tout en valorisant l’histoire et le patrimoine du site ; Maîtrise d’ouvrage : (DREAL/Agence de l’Eau RMC/DDTM13) ; Maîtrise d’œuvre : ATM et AScA ; Crédit photo ATM.

Par ailleurs, ce dérèglement climatique met en évidence le besoin d’aborder les phénomènes pluvieux selon au moins 3 typologies. Les pluies plus courantes qui sont ressources pour la ville (ilot de fraicheurs, alimentation des espaces verts, utilisation, alimentation des nappes, etc.), les pluies moyennes à fortes que l’on doit gérer de façon écologique et intégrée, par petits bassins versants (stockage multifonctionnel, infiltration, espaces verts), les pluies très intenses, rares et exceptionnelles pour lesquelles la transparence hydraulique doit être recherchée en utilisant les « porosités urbaines » (rues rivières – interstices – chemins etc.).

Figure 18 : ZAC Saint Vincent de Paul ; une gestion écologique des eaux pluviales privilégiant ruissellement et sols vivants en zone urbaine dense ; Paris, France ; Maîtrise d’ouvrage : Paris Métropole Aménagement ; Assistance à Maîtrise d’ouvrage : ATM ; Crédit photo ATM.

Il est possible de considérer les concepts récemment développés de biomimétisme et de bio-inspiration comme susceptibles de conduire à de nouvelles évolutions de la gestion des eaux pluviales urbaines (figure 18). Il ne semble pas que le biomimétisme soit actuellement mentionné par les techniciens de l’eau pour des approches à l’échelle du quartier ou de la ville, même si des concepts tels que ceux de Low Impact Development (Dietz, 2007), Water Sensitive Urban Design (Loyd et al., 2002) ou plus récemment de ville éponge en Chine (Tu et Tian, 2015) en empruntent certains aspects en proposant de retrouver ou de reproduire le cycle de l’eau naturel tel qu’il existe avant urbanisation, notamment en rétablissant les proportions naturelles entre ruissellement, infiltration, évaporation et évapotranspiration. Une analyse de la gestion des eaux pluviales urbaines au crible des neuf principes du biomimétisme établis par Jeanine Benyus (Benyus, 1997) pourrait conduire à une approche renouvelée et amplifiée de la question. La mention explicite de la bio-inspiration comme moyen de repenser la gestion urbaine de l’eau en s’inspirant des écosystèmes naturels matures est essentiellement émergente parmi les architectes et les urbanistes (Schuiten et Loze, 2010 ; Callebaut, 2015).

Ainsi, la gestion des eaux pluviales urbaines, après une reconfiguration très profonde au cours des 50 dernières années du paradigme moderne établi un peu avant le milieu du 19° siècle, devrait poursuivre son évolution vers une intégration de plus en plus interdisciplinaire au croisement de l’hydrologie, de l’urbanisme, de l’architecture, du social et du culturel.

« Les urbanistes du futur ne seront pas distinguables des jardiniers. » (Henning, 2010, p. 66).

Concrètement, dans les collectivités et autres organismes publics de politique territoriale et urbaine, il est important que les sujets de gestion des eaux soient réappropriés par les acteurs de la ville et du design urbain mais il est très fondamental d’insister sur le fait que les acteurs historiques de la gestion de l’eau (service d’assainissement des villes) ne doivent pas s’en détourner car ce sont ces mêmes acteurs qui naturellement, car c’est intrinsèque à leur métiers, posent les questions de topographie, de talweg, de géographie. En effet aborder la gestion de l’eau sur un territoire, c’est redécouvrir (redessiner ?) une géographie de ce territoire.

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pour en savoir plus :

• http://www.graie.org/eaumelimelo/Meli-Melo/Questions/Les-eaux-pluviales-en-ville/?parent=4