L'imperméabilisation des sols est un véritable obstacle à la régulation naturelle du cycle de l'eau et à l'adaptation des villes face au changement climatique. En effet, les surfaces artificialisées empêchent d’infiltrer les eaux de pluie dans le sol, favorisent la surcharge des systèmes d’assainissement et augmentent les risques d'inondation. En outre, les surfaces bétonnées et asphaltées emmagasinent la chaleur et entravent le développement de la végétation, ce qui accroît l'effet d'îlot de chaleur urbain. On parle de désimperméabilisation lorsque le matériau de recouvrement imperméable d’un sol est supprimé ou remplacé par un autre matériau, perméable. Cette opération peut être réalisée au travers de solutions fondées sur la nature (végétalisation, noues d'infiltration, etc.) ou de solutions techniques telles que la pose de revêtements drainants. En s'infiltrant à nouveau dans le sol, l'eau favorise la végétation, ce qui créé de la fraîcheur et recharge les nappes phréatiques. En somme, il s’agit de respecter le cycle naturel de l’eau afin de restaurer les fonctions écologiques des sols pour tendre vers la ville éponge.
La noue d'infiltration est une légère dépression végétalisée servant à gérer naturellement les eaux de pluie. Elle utilise un substrat drainant pour favoriser l'infiltration de l'eau dans le sol. Souvent présente dans les espaces verts ou les cours d'écoles, elle peut être utilisée pour délimiter des zones, créer des éléments ludiques ou marquer des espaces infranchissables. Les végétaux qu'elle abrite améliorent l'infiltration des eaux de pluie, dégradent certaines pollutions et favorisent la biodiversité. Alimentée par ruissellement diffus ou canalisations, elle peut être associée à une tranchée d'infiltration pour les terrains moins perméables. Cette méthode, adoptée pour soulager les réseaux de drainage classiques, est couramment intégrée dans les nouveaux projets, notamment autour des jardins pédagogiques des collèges.
C’est un ouvrage simple qui permet de stocker et d’infiltrer l’eau pluviale. Dans cet aménagement linéaire et peu profond, le fond et les bords sont protégés par un géotextile pour éviter le colmatage. Elle est ensuite remplie de matériaux granulaires (graves poreuses, billes d'argiles, SAUL, etc.). La partie superficielle peut être recouverte de pelouse ou d’un revêtement perméable.
Les revêtements naturels désignent des surfaces aux formes diverses telles que pelouses, sable, gazon, copeaux ou pleine terre, et sont recommandées pour les grands espaces ou les cours. Elles sont conçues de manière à préserver une atmosphère naturelle propice à la biodiversité. Ces espaces offrent une expérience sensorielle variée et peuvent même servir de zone d'amortissement dans certains cas. Pour maintenir leur souplesse et préserver leur capacité à absorber l'eau de pluie, il est essentiel de limiter la circulation piétonne sur ces sols naturels, tout en offrant des aménagements pour éviter la saleté et favoriser leur usage pratique et ludique.
Ces revêtements sont constitués d’éléments grossiers d’origine organique (copeaux, écorces de bois, noyaux, coquilles). Le sable et les graviers roulés peuvent également s’utiliser comme sol meuble, naturel et perméable en réception de sauts ou de chutes des zones de jeux. Pour éviter que le sable ne se disperse à l’intérieur des bâtiments, prévoir un paillasson devant les portes d’entrées.
Pavés poreux, pavés à joints élargis, pavés à ouverture de drainage. L’infiltration se fait directement par le biais d’éléments modulaires poreux, ou indirectement par le biais de systèmes constructifs : pavés poreux (porosité connectée et granulométrie ouverte), dalles gazon et pavés à ouverture de drainage (ouvertures garnies de gravillons ou engazonnées), pavés à joints larges (pavés séparés par des écarteurs dont les joints sont perméables). L’utilisation de dalles ou pavés permet d’ouvrir facilement les chaussées en cas de besoin (travaux sur les réseaux, etc.).
Le béton drainant est un matériau de revêtement perméable conçu avec une structure ouverte qui absorbe et retient les eaux de pluie, les guidant progressivement vers la nappe phréatique ou vers d'autres points de sortie. Sa composition repose sur des granulats et des composants spécifiques, offrant une fonctionnalité adaptée pour des applications de revêtement et d'aménagement, favorisant ainsi la gestion durable des eaux pluviales. Les systèmes de bétons coulés à ouverture de drainage permettent à l’eau de s’infiltrer par leurs cavités, garnies ou non du matériau de remplissage (système végétalisé ou gravillonné) perméable. Bétons et enrobés drainants nécessitent un entretien régulier (perte de perméabilité avec le temps). Ils peuvent devenir glissants si de la mousse s’y développe. Attention, ces matériaux semblent plus abrasifs que les enrobés classiques (éraflures des genoux et des paumes de main).
En cas du passage occasionnel de véhicules de secours sur les voies de tramway, des revêtements drainants du type dalle à ouverture de drainage peuvent être mis en place. Ces dalles alvéolées permettent l’infiltration de l’eau de pluie et la pousse d’un gazon.
Il s’agit de revêtements de chausée qui ont l'aspect d'un bitume classique mais leur structure poreuse leur confère une perméabilité bien supérieure. L’eau de pluie est ainsi évacuée rapidement par infiltration. Ces revêtements offrent un sol dur, utilisé également pour des activités sportives (course, vélo, jeux de ballon, etc).
Ces voiries assurent une fonction de stockage temporaire avec ou sans infiltration de l’eau pluviale. On distingue les chaussées à structure réservoir avec enrobé poreux laissant percoler l’eau au travers de la couche de roulement et des chaussées réservoir avec enrobé classique qui sont alimentées par des ouvrages de prétraitement comme la bouche d’injection. En milieu urbain, les voies rapides et les boulevards représentent de très vastes surfaces de chaussées qui sont adaptées à des solutions de stockage de l’eau dans leur structure puis d’infiltration, lorsqu'elle sont associées à des revêtements drainants.
Un jardin de pluie est une zone peu profonde et végétalisée, intégrée dans la gestion des eaux pluviales pour le traitement et le stockage. Solution hybride entre bande filtrante, noue ou bassin sec, il offre une double fonctionnalité : d'abord, celle d'un espace paysager, puis celle d'un système de gestion écologique des eaux de ruissellement, basé sur la bio-rétention. La bio-rétention tire parti des processus naturels pour contrôler la qualité et la quantité des eaux, en exploitant les propriétés des plantes et des micro-organismes du sol. Le jardin de pluie stocke, favorise l'évapotranspiration et l'infiltration des eaux pluviales, et peut réguler leur évacuation. Ces espaces, souvent dédiés à l'aspect esthétique, se transforment en ouvrages de traitement des eaux tout en assurant une gestion maîtrisée des quantités d'eaux pluviales.
Les structures alvéolaires ultra-légères (SAUL), sont des systèmes modulaires polymères constitués de matériaux themoplastiques. Elles sont conçues pour stocker les eaux pluviales provenant de différentes sources telles que les toitures, les voiries, les parkings, ou encore les cours d'école. La principale fonction de ces structures est de permettre le stockage temporaire de l'eau pendant les précipitations intenses, facilitant ainsi sa réutilisation ultérieure pour des besoins tels que l'arrosage ou le nettoyage. Bien qu'efficaces, leur entretien doit être prévu dès la conception en raison d'un risque de colmatage avec le temps, étant généralement enfouies et donc difficiles d'accès.
La tranchée d’infiltration est un ouvrage de faible profondeur rempli de granulats assurant un pourcentage de vide important. Les tranchées infiltrantes sont couplées à un système de rétention qui permet de stocker l’eau de pluie temporairement avant infiltration ou restitution à débit limité vers l’exutoire prévu. Ces ouvrages sont faciles à mettre en œuvre et ont un faible coût à la réalisation et à l’exploitation.
La tranchée de Stockholm, nommée ainsi en référence à sa genèse suédoise sous l'impulsion de Björn Embrén, est une solution qui associe désimperméabilisation et alimentation de la végétation en ville. Inspirée des techniques de remblais des voies ferrées, cette approche repose sur un mélange terre-pierre favorisant à la fois l'aération et la fertilisation du sol. Concrètement, une tranchée de Stockholm combine des roches concassées de différentes tailles avec de la matière carbonée telle que le biochar ou la terra preta. Cette technique offre de nombreux avantages : une capacité de rétention importante, la participation à la végétalisation et la biodiversité, la limitation des îlots de chaleur et le retour des eaux de pluie vers les nappes. Les prérequis pour envisager cette solution sont une bonne perméabilité du sol et un niveau de nappe qui permette une gestion qualitative des eaux.
La fosse de plantation de ces arbres permet de recevoir, stocker et infiltrer les eaux de ruissellement. L’eau de pluie est acheminée de manière directe (infiltration au travers d’un revêtement perméable ou ruissellement depuis les surfaces imperméables environnantes) ou indirecte (drains). Il existe différentes structures d'arbres de pluie : système de Stockholm, mélange terre-pierre, structures alvéolaires ultra légères (SAUL), système flottant, etc.
Les strates végétales dans un environnement comprennent un ensemble d'éléments verts. Elles contribuent au rafraîchissement urbain en fournissant de l'ombre et par l'évapotranspiration. Dans tout projet, une diversité de strates végétales est recommandée, en choisissant des variétés résistantes à la sécheresse et d'origine locale pour créer un écosystème riche en habitats. Le paillage est une pratique préconisée pour maintenir l'humidité du sol. Protéger les nouvelles plantations est crucial pendant leurs premiers mois de croissance. Les strates végétales principales se divisent par hauteur (valeurs indicatives) :
Il existe également la strate musicale pour les mousses et champignons, ainsi que les strates des plantes aquatiques pour les environnements type plans d'eau et bassins.
Une toiture végétalisée, lorsqu’elle est revêtue d'une végétation adaptée, agit comme un régulateur thermique urbain qui contribue à lutter contre le phénomène d’îlot d’ICU. Grâce à l'évapotranspiration des plantes, elle libère de la vapeur d'eau et abaisse ainsi la température de l'air au-dessus de la végétation. Cette action contribue à réduire la chaleur estivale dans la ville. De plus, ces toitures absorbent les rayons du soleil et limitent ainsi le stockage de chaleur par les surfaces minérales. Résultat : elles n'ajoutent pas à la chaleur ambiante et favorisent le refroidissement nocturne, réduisant jusqu'à 70 % la chaleur émanant des bâtiments (livingroofs.org, 2004). Pour en savoir plus, consulter la fiche dédiée aux toitures végétalisées.
Les bassins de rétention infiltrants constituent des infrastructures conçues pour stocker temporairement et infiltrer les eaux de pluie. Ils peuvent être soit en permanence remplis d'eau avec un système de renouvellement, soit asséchés et inondés temporairement lors des épisodes pluvieux intenses. Certains peuvent être accessibles au public, offrant des espaces de loisirs tels que des promenades, des terrains de sport ou des aires de jeux. De plus, ces zones peuvent être aménagées avec une végétation spécifique, favorisant la création de milieux humides propices à la biodiversité.
Cette étude permet de connaître l’aptitude des sols à l’infiltration. Elle identifie plusieurs éléments essentiels : le contexte hydrogéologique, comme la nature du sol, le niveau des eaux souterraines et la capacité du sol à absorber l'eau ; le contexte topographique, notamment les pentes éventuelles ; les potentiels problèmes de compatibilité avec l'infiltration, comme les risques de mouvements du terrain ou de gonflement des argiles. La perméabilité est généralement mesurée par le coefficient de perméabilité, une valeur qui exprime le niveau de ruissellement de l’eau de pluie en mètre / seconde. Plus un matériau est perméable, plus il laisse l’eau ou l’air circuler à travers lui. Selon l’Agence de l’Eau, les sols présentant une perméabilité comprise entre 10-6 < P ≤ 10-5 m/s, sont de bons candidats à la désimperméabilisation car l’infiltration des eaux pluviales pourra être réalisée directement dans le sol, grâce à un puits d’infiltration par exemple.
Cette étude s’intéresse au dimensionnement de l’infrastructure en vue de la désimperméablisation du sol. Elle détaille les niveaux d'infiltration et de stockage souhaités au regard des débits associés à différentes occurrences de pluie annuelle ou décennale sur une zone donnée. Ce travail sur les volumes infiltrés permet également de prévoir une marge de sécurité par rapport au dimensionnement de l’ouvrage qui sera réalisé.
La désimperméabilisation doit être intégrée de manière proactive dans les documents de planification urbaine tels que les Schémas de Cohérence Territoriale (SCoT) et les Plans Locaux d'Urbanisme (PLU). En France, ces opérations s'inscrivent au carrefour de diverses politiques publiques, tels que les schémas directeurs d'assainissement et de gestion des eaux pluviales ou les chartes et politiques publiques de retour de la nature en ville. Ces documents de planification peuvent inscrire la désimperméabilisation comme un objectif prioritaire, par l’adoption de règles ambitieuses dans les zones déjà urbanisées pour les opérations de construction ou de rénovation urbaine.
Pour prioriser les secteurs à désimperméabiliser, il est conseillé de s'appuyer sur une étude du potentiel de déconnexion / désimperméabilisation. Elle permettra en effet de déterminer les possibilités pour déconnecter les eaux pluviales sur les espaces publics et privés en prenant en compte un ensemble des facteurs clés tels que les éventuelles difficultés techniques et financières et les plus-values apportées à la qualité des espaces (usages, paysage, environnement). Par ailleurs, cette étude fournira une base de donnée importante sur un territoire pour hiérarchiser les actions à mener, trouver des opportunités permettant de mutualiser les interventions et estimer les coûts et les impacts hydrauliques.
Concevoir des aménagements de désimperméabilisation efficaces nécessite de les intégrer de manière organique dans l'espace urbain. Les techniques alternatives de gestion des eaux pluviales doivent être envisagées non seulement pour répondre aux besoins techniques, mais aussi pour favoriser l'appropriation sociale des espaces par les habitants. Cette démarche implique une concertation étroite avec les différents services municipaux concernés, tels que l'entretien, la voirie et les espaces verts, tout au long du projet. Pour la réalisation des travaux, une ingénierie qualifiée, dotée de compétences en conception d'aménagement urbain, en hydraulique et en VRD, est nécessaire. En milieu scolaire, la concertation, la sensibilisation et la communication doivent être prévues dès le début du projet afin de permettre la meilleure appropriation possible des nouveaux aménagements par les élèves et le corps enseignant. Plus d'information sur les études de potentiel de déconnexion.
Pour répondre aux diverses contraintes, opportunités et usages des zones urbanisées, une véritable boîte à outils de la désimperméabilisation existe. Ces outils peuvent être combinées et mis en œuvre tant en domaine public que privé (particulier, industriel…), pour tous les projets (modestes comme d’envergure). Parmi ces outils, les solutions fondées sur la nature sont à privilégier. Les surfaces végétalisées offrent en effet des bénéfices inégalés par les infrastructures artificielles. Elles présentent généralement des coûts d'investissement inférieurs et proposent des services similaires, ainsi qu'une capacité de rafraîchissement plus importante. En matière de gestion de l'eau, les solutions fondées sur la nature permettent de ralentir les écoulements, d'allonger les temps de transfert, et de favoriser l'infiltration et la rétention d'eau. Ces solutions sont durables et efficaces, et contribuent également à la purification de l'eau, à la conservation de la biodiversité et à la restauration des fonctions écologiques des sols. Toutefois, dans le cas où des revêtements artificiels seraient choisis, il est essentiel de prendre en compte les caractéristiques d'albedo et d'émissivité des matériaux, en favorisant ceux qui ont un albedo proche de 1 et une émissivité proche de 0 pour réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain. Des expérimentations peuvent être menées afin d’évaluer l'efficacité des revêtements perméables en situation réelle, ainsi que leurs conditions de gestion, d'entretien et de maintenance.
Pour financer un projet de désimperméabilisation, diverses sources de financement sont disponibles.
Les Agence de l’Eau, 1er opérateurs de l’État pour la préservation de la ressource en eau et des milieux aquatiques, interviennent depuis maintenant plusieurs années sur cette thématique via un accompagnement financier et technique des maîtres d’ouvrages publics comme privés via le financement d’études et de travaux.
Par ailleurs, des aides régionales ou locales peuvent être mobilisées en fonction des objectifs du projet, qu’ils soient directement ou indirectement liés à la désimperméabilisation (lutte contre l'effet d’ICU, restauration de la continuité écologique, etc.), au travers du Fonds Vert notamment.
Il est essentiel de mettre en place un programme régulier de nettoyage. Cela implique le ramassage des déchets ainsi que le balayage, à réaliser idéalement de une à plusieurs fois par semaine. Cette tâche concerne tous les ouvrages de surface, en particulier ceux situés à proximité des lieux de vie ou des arbres, où l'accumulation de débris et des feuilles est plus fréquente. L'objectif est de prévenir l'obstruction des ouvrages tels que les puits d'infiltration, les tranchées drainantes, les revêtements poreux, etc. Certaines de ces opérations peuvent être mécanisées, ce qui permet d'optimiser leur efficacité et leur régularité. Il est conseillé de formaliser les différentes routines de nettoyage, et plus généralement de maintenance des ouvrages, dans des carnets d’entretien, supports de suivi précieux pour le gestionnaire.
Pour veiller au bon fonctionnement hydraulique, une inspection visuelle au minimum deux fois par an pour tous les aménagements superficiels, et tous les deux ans pour les ouvrages souterrains est nécessaire. Sur les sites de gestion des eaux pluviales, plusieurs indicateurs doivent être surveillés attentivement pour détecter tout problème éventuel. Ces signaux d'alerte comprennent la stagnation d'eau après plusieurs jours sans pluie, les débordements ou les inondations des zones adjacentes, la présence de rejets suspects tels que les hydrocarbures, les produits chimiques ou les eaux usées, ainsi que l'accumulation de déchets. Un nettoyage manuel des objets techniques (vannes, dégrilleurs, etc.) ainsi que des opérations de curage d’ouvrages susceptibles d’accumuler des déchets (avaloirs, collecteurs, bassins de rétention, tranchées drainantes, etc.) doivent être anticipés.
De manière générale, afin d’optimiser les services écosystémiques apportés par les aménagements végétalisés tout en maîtrisant les budgets dédiés à leur entretien, une gestion écologique différenciée de ces aménagements sera à mettre en œuvre tant que possible. Des opérations de fauche ou de tonte pluriannuelles doivent être envisagées pour maintenir l'aspect visuel et le bon fonctionnement hydraulique des ouvrages végétalisés. Pour les ouvrages plantés d’arbres, des élagages doivent être effectués dès que cela est nécessaire. Prévoir également un volet jardinage avec des activités de désherbage et de plantation pour préserver l'aspect paysager des ouvrages.
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