Le dimensionnement des dispositifs de gestion des eaux pluviales s’inscrit dans un PROCESSUS ITÉRATIF. La méthode consiste en plusieurs allers et retours entre l’élaboration d’un plan d’aménagement global et son adaptation progressive pour intégrer efficacement la gestion des eaux pluviales.
- Le dimensionnement est à assurer par un acteur impliqué au sein de l’équipe de conception. La méthodologie décrite ici ne constitue pas simplement une succession d’étapes à suivre dans un calendrier, mais un ensemble d’actions visant à aboutir à la meilleure combinaison entre aménagement et gestion des eaux pluviales en garantissant un niveau de service suffisant.
- Le dimensionnement est soumis à certaines obligations. La communauté d’agglomération met à destination des professionnels des formulaires d’aide au respect des règles et recommandations du zonage pluvial, valant justificatif de dimensionnement dans le cadre d’une demande d’urbanisme. La méthode décrite ici s’appuie sur les valeurs de références de la méthode 1 décrite à l’article 12A du zonage pluvial communautaire.
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Séquence 1. Déterminer la surface totale collectée par chaque dispositif
L’objectif est de collecter et de stocker l’eau de pluie au plus près de son lieu de précipitation, à une distance de quelques mètres à quelques dizaines de mètres maximum.
Le périmètre de l’opération est découpé selon une logique hydraulique, en identifiant et en illustrant les limites de chaque sous-bassin de gestion, en cohérence avec l’écoulement gravitaire de l’eau vers un même dispositif.
Séquence 2. Calculer la surface d’apport de chaque dispositif
La surface d’apport correspond à l’ensemble des surfaces aménagées contribuant à l’alimentation en eau du dispositif à dimensionner :
- les surfaces bâties (1), c’est-à-dire l’emprise au sol des constructions ;
- toutes les autres surfaces aménagées collectées, c’est-à-dire les revêtements imperméables (2) & les revêtements perméables avec une structure d’infiltration lorsque cette structure d’infiltration reçoit l’eau d’autres surfaces aménagées (3).
D’autres surfaces, contribuant au projet de gestion des eaux pluviales, sont représentées sur le plan d’aménagement :
- les surfaces « autonomes » (5), c’est-à-dire les surfaces avec un revêtement perméable et une fondation adaptée, qui infiltrent uniquement la pluie qu’elles reçoivent et ne nécessitent pas de calcul de dimensionnement spécifique ;
- les surfaces de pleine terre (6), espaces végétalisés capables de stocker l’eau dans la terre végétale.
Dans tous les cas, il est fortement recommandé d’orienter les écoulements exceptionnels issus de ces surfaces vers un dispositif.
Séquence 3. Définir les caractéristiques de chaque dispositif
Chaque dispositif est défini par 5 paramètres, issus du calcul et/ou du plan d’aménagement et de nivellement. Ces caractéristiques sont à reporter sur le plan masse de gestion des eaux pluviales, dans une étiquette spécifique associée à chaque dispositif.
- 1. La surface totale collectée : surface du périmètre dont les eaux de ruissellement sont orientées vers le dispositif à dimensionner, sans distinction d’occupation du sol. Elle correspond au découpage hydraulique du projet en sous-bassins versants, défini à l’étape 1.
- 2. La surface d’apport : surface contribuant à l’alimentation en eau du dispositif à dimensionner, calculée à l’étape 2.
- 3. Le volume de stockage temporaire : volume disponible pour stocker les eaux pluviales collectées avant débordement, en tenant compte de la pente et d’un éventuel cloisonnement.
- 4. La surface d’infiltration : surface au sol du dispositif sur laquelle les eaux pluviales sont étalées pour s’infiltrer, correspondant soit aux espaces verts creux, soit à la surface perméable horizontale située en partie basse des structures d’infiltration.
- 5. La hauteur d’eau moyenne avant débordement : hauteur d’eau disponible avant débordement, correspondant soit à la profondeur des espaces verts creux, soit à l’épaisseur des structures d’infiltration.
Séquence 4. Évaluer chaque dispositif
Préalable à l’évaluation : principe de vidange et d’infiltration
Par simplification, la durée de vidange est estimée à partir de la perméabilité du sol et de la surface d’infiltration, bien que d’autres paramètres puissent intervenir (évapotranspiration, évaporation, charge hydraulique, etc.).
Ainsi, le paramètre déterminant est la surface disponible à l’infiltration : plus elle est importante, plus la vidange est rapide et efficace.
Les 4 indicateurs
L’évaluation de chaque dispositif repose sur l’analyse de quatre indicateurs : le volume pluvial spécifique, le taux d’étalement pluvial, le temps de vidange courant et le niveau des plus hautes eaux.
L’ajustement des caractéristiques des dispositifs, ainsi que, si nécessaire, l’ajout de nouveaux dispositifs, permettent d’atteindre le niveau de service visé, selon un processus itératif d’allers-retours entre les différentes étapes du dimensionnement.
Le volume pluvial spécifique est le rapport entre le volume de stockage temporaire et la surface d’apport collectée. Il s’agit d’un paramètre crucial dans le dimensionnement qui représente la quantité de pluie pouvant être stockée dans un dispositif sans débordement.
Exprimé en litres par mètre carré, il peut être directement mis en relation à la pluviométrie tombée exprimé en mm en le comparant aux valeurs de référence locales.
- 60 L/m² : niveau de gestion très élevé par le stockage d’une pluie exceptionnelle de 60 mm.
- 35 L/m² : niveau de gestion important par le stockage de la pluie forte de 35 mm.
- 15 L/m² : niveau de gestion réduit par le stockage de la pluie courante de 15 mm (90% des pluies de moins de 24h00).
Volume pluvial spécifique
Vsg = Vg / Sag x 1000
Où :
- Vsg (L/m²) = volume pluvial spécifique du dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Sag (m²) = surface d’apport collectée par le dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Vg (m3) = volume de stockage temporaire du dispositif de gestion des eaux pluviales g
Il correspond au pourcentage de surface d’infiltration par rapport à la surface d’apport collectée. Son calcul permet de vérifier qu’un dispositif assure une infiltration diffuse et adaptée à la perméabilité du sol.
Il est important de rechercher le taux d’étalement pluvial le plus grand possible.
- Au-delà de 30% : infiltration très diffuse, adaptée à tous types de sols et permettant de combiner facilement la gestion des eaux pluviales à des usages récréatifs.
- De 20 à 30% : infiltration diffuse avec concentration modérée des écoulements, adaptée à des sols moyennement perméables (5 à 10 mm/h) et permettant de combiner la gestion des eaux pluviales à des usages de parcs et jardins.
- De 10% à 20% : infiltration moyennement diffuse et concentration importante des écoulements, acceptable en sols bien perméables (> 10 mm/h) et permettant de combiner la gestion des eaux pluviales à des usages de jardin d’agrément.
- Inférieur à 10% : infiltration non diffuse, à éviter, sauf cas particuliers (réhabilitation avec déconnexion partielle, excellente perméabilité, infiltration profonde justifiée, etc.).
Le taux d’étalement pluvial
Tg = Sig / Sag x 100
Où :
- Tg (%) = taux d’étalement pluvial du dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Sig (m²) = surface d’infiltration du dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Sag (m²) = surface d’apport gérée par le dispositif de gestion des eaux pluviales g
L’estimation du temps de vidange courant permet d’anticiper le fonctionnement d’un dispositif de gestion des eaux pluviales et d’anticiper sa capacité à faire face à une succession de pluies, les contraintes d’exploitation du gestionnaire final et la cohérence des usages conjoints, en particulier pour les espaces verts creux.
Le temps de vidange courant est évalué en référence à la pluie courante de 15 mm. Par extension, il est possible d’en déduire le temps de vidange pour la pluie exceptionnelle de 60 mm, 4 fois plus long.
- Moins de 12h : très rapide, avec une présence d’eau peu fréquente.
- De 12h à 18h : rapide, avec une présence d’eau courante.
- De 18 h à 24h : correcte, avec une présence d’eau régulière lors des périodes pluvieuses.
- Plus de 24h : lente, avec une présence d’eau régulière.
Temps de vidange courant
Tcg = (15 x Sag) / (Sig X Vig)
Où :
- Tcg (h) = temps de vidange courant du dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Sag (m²) = surface d’apport collectée par le dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Sig (m²) = surface d’infiltration du dispositif de gestion des eaux pluviales g
- Vig (mm/h) = vitesse d’infiltration de l’eau dans le dispositif de gestion des eaux pluviales g, ou perméabilité du sol
Le niveau des plus hautes eaux correspond à la hauteur maximale atteinte par l’eau dans un dispositif. Il constitue un indicateur clé de son intégration dans le projet. Il permet de vérifier la compatibilité entre le fonctionnement hydraulique et les usages envisagés, et ainsi la capacité du dispositif à conserver sa vocation multifonctionnelle.
Espaces verts creux
Il n’existe pas de texte réglementaire fixant une hauteur d’eau maximale pour les espaces verts creux. Néanmoins, des valeurs guides peuvent orienter les choix de conception.
- Jusqu’à 20 cm : niveau faible qui, associé à un taux d’étalement élevé (> 30 %), reste compatible avec un usage de jardin « classique ».
- 20 à 30 cm : niveau généralement acceptable dans la plupart des contextes, y compris en zone fréquentée.
- 30 à 40 cm : niveau intermédiaire pouvant être envisagé en espace public, sous réserve de durées de présence d’eau limitées (permises par une bonne perméabilité du sol) et de conditions d’usage maîtrisées.
- Au-delà de 40 cm : niveau nécessitant une attention particulière, souvent inadapté aux espaces publics fréquentés et peu cohérent avec une logique d’infiltration diffuse.
Structures d’infiltration
L’épaisseur de la structure doit avant tout répondre aux exigences structurelles de l’aménagement. Elle peut ensuite être ajustée pour contribuer davantage au stockage temporaire des eaux pluviales.
- Inférieur à 20 cm : épaisseur correspondant généralement à une reprise superficielle de structure, dans le cadre d’un simple changement de revêtement.
- 20 à 40 cm : structure légère, adaptée aux réhabilitations et aux aménagements de faible épaisseur (trottoirs, voies cyclables, accès véhicules légers).
- 40 à 70 cm : structure courante, adaptée aux créations ou aux reprises significatives de voiries et d’espaces publics.
- Au-delà de 70 cm : structure fortement dimensionnée, généralement réservée aux voiries dites lourdes et nécessitant une justification technique.