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Vers une politique de gestion

intégrée des eaux pluviales les éclairages apportés par la recherche

ACTES DU SEMINAIRE organisé

le

Mercredi 9 septembre 2015

Auditorium du Ministère de l'Ecologie

Tour Séquoia, Paris La Défense

Séminaire organisé par le CGEDD avec

l'appui du Cerema dans le cadre de la mission d'expertise de la politique de gestion des eaux pluviales, en partenariat avec les observatoires de terrain en hydrologie urbaine

La Défense, le 9 septembre 2015

2 CGEDD

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Sommaire

OUVERTURE PAR PATRICE PARISÉ 5

TABLE RONDE N°1 : LA PLUIE, LES FLUX D'EAUX PLUVIALES, LEUR

CONNAISSANCE ET LEUR

MAITRISE 7

TABLE RONDE N°2 : LES POLLUTIONS TRANSFEREES ET LEURS

IMPACTS 20

TABLE RONDE N°3 : LES DISPOSITIFS DE GESTION DES EAUX

PLUVIALES

35
TABLE RONDE N°4 : ACTEURS, TERRITOIRES ET GOUVERNANCE 43

TEMOIGNAGE DE BERNARD CHOCAT 56

CONTRIBUTIONS COLLEC

TIVES 63

L'HYDROLOGIE QUANTITATIVE : UN ELEMENT STRUCTURANT DE LA VILLE

DURABLE 65

LES POLLUTIONS TRANS

FEREES ET LEURS IMPACTS : CARACTERISATION,

SOURCES ET FLUX, IMPACT SUR LE MILIEU 77

LES DISPOSITIFS DE GESTION DES EAUX PLUVIALES 85

ACTEURS, TERRITOIRES, GOUVERNANCE ET GESTION 97

LISTE DES PARTICIPANTS 111

La Défense, le 9 septembre 2015

4 CGEDD

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Ouverture

Patrice PARISÉ

, Vice-président du CGEDD Bonjour à toutes et à tous et bienvenue à ce séminaire consacré aux apports de la recherche aux politiques de gestion des eaux pluviales. Je suis doublement heureux, d'une part de vous accueillir, mais aussi parce que ce sujet me ramène quarante années en arrière . C'est un sujet sur lequel j'ai beaucoup

travaillé et qui m'a beaucoup intéressé. Une centaine de spécialistes de la recherche, des

collectivités et des services de l'Etat débattront aujourd'hui au sein de quatre tables rondes, sur la base d'éléments préparés par nos équipes. Cette initiative du Conseil général de l'environnement et du développement durable (CGEDD) s'inscrit dans le cadre d'une mission confiée au Conseil par la Ministre de l'Ecologie, du Développement durable et de l'Energie, consistant à dresser un état de la gestion des eaux pluviales en France, à rechercher des expériences étrangères instructives et à proposer un plan d'action. L'une des missions du CGEDD consiste à procéder à des évaluations des politiques publiques et à éclairer les ministres sur les initiatives les plus pertinentes à mettre en oeuvre. L'équipe chargée de répondre à la commande de la Ministre est composée de Pierre-Alain Roche, qui la coordonne, de Jean-Louis Hélary, de Rémi Velluet et d'Yvan Aujollet. Ils sont parmi nous aujourd'hui. Ils pourront répondre à vos que stions et vous pourrez échanger avec eux si vous le souhaitez. Cette équipe bénéfice de l'appui très précieux du Cerema, et notamment de sa Direction technique territoires et villes, que beaucoup connaissent sous son ancien nom de Certu. Je la remercie vivement. Nathalie Le Nouveau participe plus particulièrement aux réflexions de la mission. Son engagement lui apporte beaucoup. Pour ma part, je tiens à relever deux aspects originaux de ce travail. Le premier est la méthode utilisée et le seconde tient à la nature du sujet. Commençons par la méthode. Le CGEDD organise des colloques sur de grands sujets transversaux, mais cela se fait rarement à l'occasion d'une mission particulière et au cours de celle -ci. Il n'est pas fréquent que le CGEDD organise des séminaires à l'occasion d'une mission. Les missionnés ont plutôt l'habitude de travailler en rencontrant les parties prenantes ou les experts, avec de nombreux accords bilatéraux, en vue de rédiger un rapport en aval. Eventuellement, en fin de parcours, un colloque de restitution peut être planifié. Organiser un séminaire en début de mission reste en revanche assez peu fréquent, simplement pour des raisons matérielles. Nous avons en effet de nombreuses missions à réaliser chaque année - entre 300 et 400 qui donnent lieu à des rapports ou des avis. Nous ne pouvons bien évidemment pas nous permettre d'organiser un colloque pour chacune de ces missions. Dans le cas présent, nous avons eu l'opportunité de le faire, car la Ministre a eu la sagesse de nous accorder plus de temps. Certaines missions doivent être terminées la veille pour le lendemain. Ici, le délai est plus long. Cette démarche constitue en outre une belle preuve d'humilité de membres de la mission. La plupart d'entre eux sont d'éminents spécialistes du sujet. Ils auraient pu se contenter de rencontrer leurs relations dans le domaine et de produire un rapport. Leur rapport aurait

alors été de qualité. Ils ont néanmoins fait ce choix, qui apparaît comme un bon moyen

d'enrichir la réflexion et de bénéficier des points de vue les plus divers. Cette démarche est donc quelque peu originale, et c'est pour cette raison que nous la suivrons attentivement, pour déterminer si elle s'avère fructueuse. Au fond, la mission compte sur vous.

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Seconde originalité

: il est assez rare qu'un sujet spécifique interfère avec autant de domaines et de disciplines. Je noterai pour ma part cinq enjeux principaux et interdépendants. Le premier vise à distinguer la maîtrise des eaux pluviales avec celle du ruissellement plus en amont, sur les bassins versants. Cette problématique n'est certes pas nouvelle,

mais elle reste en tout cas d'actualité, notamment eu égard aux récents événements qui

ont touché Montpellier. Il est évident que le périmètre du système à considérer ne se limite

pas à celui de la ville. Il faut, quoi qu'il en soit, bien déterminer jusqu'où aller. Le second enjeu renvoie à l'émergence depuis les années 70 des techniques alternatives (maîtrise des écoulements, stockage à la parcelle, infiltration, etc.). Depuis cette période, l'action de la puissance publique ne s'est plus limitée à la prise en charge

des débits générés par l'imperméabilisation, pour les transporter, éventuellement les traiter

et les rejeter au milieu. Les pouvoirs publics interviennent bien plus en amont, au niveau de l'acte de construire, ce qui pose diverses questions : quelles prescriptions ? A quel coût ? Avec quelle efficacité ? Comment intervenir sur le bâti existant et les aménagements existants, qui se renouvellent ou mutent à faible vitesse dans des périodes de contrainte économique ? Ici, la question la plus cruciale et la plus déterminante porte sur l'action sur le bâti existant, alors qu'il est beaucoup plus facile d'agir sur le neuf. Ces problématiques se posent aussi sur les questions d'a ssainissement pluvial. Le troisième enjeu renvoie à la conciliation de la problématique de la préservation des milieux, notamment des nappes phréatiques : comment infiltrer sans danger des zones de ruissellement qui ont pu se charger en métaux lourds ou en hydrocarbures ? A partir de quel moment les eaux pluviales doivent-elles être traitées, comme l'ont été progressivement les eaux usées ? La directive-cadre européenne sur l'eau ne conduira-t- elle pas à proscrire progressivement les déversoirs d'orage, au moins dans certains secteurs sensibles ? Quel serait réellement le coût de ces mesures, dont on dit qu'elles pourraient atteindre plusieurs centaines de millions d'euros dans certaines grandes agglomérations ? Quatrième enjeu : les aménagements de maîtrise des eaux pluviales en milieu urbain au sein des voiries, des espaces publics, des trottoirs ou des parcs et jardins entraînent une gestion de plus en plus complexe. Cela renvoie à la façon dont les habitants perçoivent ces aménagements, positivement ou né gativement, ou à la fréquentation de l'eau en ville. Elle est perçue comme bénéfique par beaucoup, mais elle exige de prendre aussi en compte de nombreuses questions. Elle impose finalement aux collectivités de se donner les moyens d'assurer une cohérence d'ensemble de toutes les problématiques propres aux aménagements. Enfin, le cinquième enjeu est celui des financements. Cette question a connu de nombreuses péripéties au cours des dernières années. Finalement, le secteur de l'assainissement pluvial restera l'un des seuls à être traité au niveau communal, de

manière obligatoire, sans prescription particulière et sans ressources affectées. Il apparaît

donc là des marges de progrès sensibles. L'intitulé d'un très ancien colloque, "

L'eau sous

la ville, la ville sous l'eau et la ville et les sous » reste d'actualité. Merci de votre attention et merci à ceux qui se sont mobilisés pour l'organisation de ce séminaire.

Je vous souhaite une bonne journée.

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Table ronde n°1

: La pluie, les flux d'eaux pluviales, leur connaissance et leur maîtrise

Participent à cette table ronde

Hervé ANDRIEU et Claude JOANNIS, Ifsttar-Nantes Emmanuel BERTHIER, Cerema - Direction territoriale Ile de France

Isabelle BRAUD,

Irstea - Centre de Lyon

Claude JOANNIS

Je suis censé introduire le débat. Je travaille à l'Ifsttar. Je suis l'animateur actuel du SOERE Urbis, qui est une fédération d'observatoires en hydrologie urbaine. Je précise que nous avons changé le titre de notre présentation, qui ne porte plus sur la maîtrise des flux, mais sur la ville durable. Nous assurerons une présentation à quatre voix. Je commencerai par une introduction

très brève, car la plupart des propos que je pensais prononcer ont déjà été abordés.

L'hydrologie urbaine et la contribution de l'hydrologie

à la ville durable doivent répondre

à différents objectifs. Le premier objectif est un objectif historique, le risque inondation. Je

ne le détaillerai pas. Le second, qui a été davantage développé autour de la ville et son

assainissement renvoie à la réduction des flux rejetés à des niveaux de service 1 et 2.

L'objectif suivant, la réduction des polluants à la source, est encore plus louable. Toutefois,

la question des techniques alternatives et de la gestion durable des eaux pluviales va au delà de ces deu x objectifs ayant trait aux inondations et à la pollution. Il apparaît en effet une dimension idéologique - au sens noble du terme. Il s'agit de se rapprocher du cycle naturel de l'eau, en favorisant les infiltrations ou en luttant contre les effets néfastes de l'imperméabilisation. Après des objectifs de limitation des nuisances, nous trouvons des objectifs établis au

regard d'une contribution positive sur le climat urbain, la biodiversité (végétale, animale,

aquatique, etc.). Ces thématiques renvoient alo rs à des problématiques de ressources en eau, afin de maintenir ces végétations et, au -delà, à des questions de paysage et d'aménités un peu moins quantifiables. Enfin, le dernier objectif porte sur la gestion de la ville souterraine (réseaux, fondations, caves, etc.), qui devient aussi un objectif de l'hydrologie urbaine.

I) Le cycle de l'eau en milieu urbain

On s'est, par le passé, surtout intéressé au caractère partiellement imperméabilisé du milieu urbain , de l'ordre de 50 %. Nous nous mobilisons maintenant sur ce qui se passe sous la surface, et pas uniquement dans les réseaux. Ainsi, cinq composantes des débits à

l'exutoire mériteraient d'être détaillées : les réseaux, le sol ou les tranchées. On ne

s'intéresse plus exclusivement au temps de pluie. Le temps sec et l'évapotranspiration font son entrée dans l'hydrologie urbaine comme en hydrologie générale. Des données expérimentales ont été recueillies sur l'observatoire nantais de l'ONEVU. Nous avons produit un bilan sur un bassin séparatif, imperméabilisé

à 40 %. La moitié des

700
millimètres de pluie qui sont tombés est repartie dans l'atmosphère et ne se retrouve pas aux exutoires. 20 % se sont infiltrés dans le sol et ne se retrouvent donc pas non plus aux exutoires. Il en reste donc 30 % disponible au ruissellement. Un coefficient d'imperméabilisation de 40 % n'apparaît pas particulièrement scandaleux.

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8 CGEDD En analysant en détail ce qu'il advient dans les réseaux, on retrouve bien les 30 % de ruissellement : 20% se retrouvent dans le réseau d'eau pluviale et 10% dans le réseau d'eaux usées, ce qui n'était pas totalement prévu. En outre, en vo lume, le ruissellement ne contribue que pour la moitié du volume recueilli. 19 % rapportés à la pluie annuelle proviennent donc des infiltrations dans le réseau d'eaux usées et 7 % dans le réseau d'eau pluviale. De cette manière, le bilan n'est pas bouclé pour autant. Nous avons donc été conduits à postuler un apport extérieur de 10 % de fuites du réseau d'eau potable.

Sur des bassins versan

ts séparatifs pluviaux, la production des pluies qui s'échelonne entre 2 et 40 millimètres varie grandement entre l'été et l'hiver, où la production est plus importante et très variable.

Il existe

déjà des modèles, comme l'hydrobox développé par nos collègues de l'INSA, qui prend en compte explicitement le rôle du sous-sol et des infiltrations. Ce système est mono-exutoire mais peut être étendu à plusieurs exutoires. En sortie du modèle, sur un épisode de quelques jours, une comparaison entre le simulé et le mesuré révèle que le début de l'épisode est bien reproduit, puis la suite un peu

moins bien. En étudiant le détail des contributions au débit total - car le modèle permet de

séparer les différentes contributions, notamment celle du sol - la contribution du ruissellement est prépondéra nte au début de l'événement, mais beaucoup plus modeste pour la suite de l'événement. Au final, il a fallu , pour obtenir d es résultats assez satisfaisants, prendre en compte une composante d'infiltration assez importante. Tout cela nous montre que les systèmes hydrologiques des pluies courantes ont une mémoire. On ne peut pas se contenter de ce qui se passe au moment de la pluie ou juste après. Il faut tenir compte des antécédents. Les débits importants ont donc logiquement

été du ruissellement différé ou d

e l'infiltration. Pour prendre en compte cette mémoire du système, qui se trouve dans le sol, nous sommes conduits à intégrer des historiques assez longs. Nous avons ensuite comparé des données observées et des données simulées, sur la base d'une série ch ronologique de six ans provenant de données opérationnelles d'auto surveillance . Le modèle conceptuel reproduit les débits à l'exutoire unitaire du système. Les débits instantanés n'apparaissent pas, mais on relève tout de même les composantes saisonnières. Ainsi, l'hiver se repère facilement. Les données interannuelles sont

également identifiables. Il apparaît ainsi des années très sèches et des années très

humides. Le modèle reproduit correctement ces composantes saisonnières et assez bien les pointes de débit. Pour sa part, la partie du haut du sol représente une contribution

environ équivalente à la moitié de la partie rapide plus ou moins directement attribuée au

ruissellement. Les séries chronologiques ne sont pas les seuls moyens d'étudier les sortie s du système ou d'évaluer la qualité. Sur ce même modèle, nous avons alors exploité les

sorties différemment, en ne nous intéressant pas à la réponse précise à un événement

donné, mais globalement à la statistique des réponses. Comme il se trouve un déversoir

d'orage sur ce site, c'est la statistique des déversements qui est étudiée. On retrouve donc

en absence les volumes déversés et en ordonnée le nombre de jours (la fréquence) sur six ans. On s'aperçoit que le modèle reproduit bien le nombre et l'importa nce des déversements, de façon globale. Il peut se tromper sur des événements ponctuels. L'essentiel reste l'absence d'effet systématique, en ne sous-estimant pas

systématiquement l'été ou en ne surestimant pas systématiquement l'hiver. Tel n'est pas le

cas ici. Nous nous sommes par ailleurs préoccupés du changement climatique. Nous l'avons appelé " changements globaux », ce qui ne recouvre pas uniquement le changement climatique mais aussi l'évolution de l'urbanisation et des pratiques urbaines, que nous c herchons à appréhender dans le futur. Nous avons étudié un scénario de changement

climatique qui, à lui seul, conduit à une diminution des rejets. Divers scénarios d'évolution

urbaine devraient quant à eux produire des augmentations des rejets.

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Je conclura

i ce premier point par quelques perspectives. Il reste à approfondir l'impact des techniques alternatives. Nous commençons à savoir les simuler à l'échelle de l'ouvrage. C'est plus délicat à l'échelle d'un bassin. Je pense qu'il sera question dans

quelques instants de la végétation urbaine et de l'évapotranspiration réelle. Le couplage

débits-pollution, que je n'ai pas évoqué, constitue un autre des sujets à l'ordre du jour. En

outre, nous savons encore mal comment aborder l'hydrogéologie urbaine, c'est-à-dire tout ce qui se passe à l'extérieur des tuyaux, dans les tranchées ou le sol. Des modes de

description et d'appréhension doivent être trouvés. J'ai par ailleurs donné un exemple de

valorisation des données d'auto -surveillance, avec un gisement énorme qui mériterait d'être mis en valeur.

II) Hydrologie des espaces périurbains

Isabelle BRAUD

Je suis chercheuse à IRSTEA.

Un bassin périurbain, en comparaison avec les bassins urbains dont il est habituelleme nt question, est très hétérogène. Il mêle à la fois des zones rurales et des zones urbaines plus ou moins denses. L'exemple présenté se situe près de Lyon. Il inclut aussi des zones de forêts et des zones agricoles. Les temps de réponse apparaissent très contrastés entre le rural et l'urbain. Tous les aménageme nts modifient par ailleurs les chemins naturels de l'eau, qui ne sont plus seulement régis par la topographie. Les modes de gestion des eaux pluviales sont également assez divers (unitaire, séparatifs ou à la source). Enfin, ces milieux connaissent des évo lutions rapides.quotesdbs_dbs33.pdfusesText_39

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