Sols extérieurs: les nouveaux chemins de l'eau

Le développement de l'urbanisation et l'imperméabilisation croissante des sols ont fait des eaux pluviales une véritable menace pour les collectivités.

Les inondations qu'elles provoquent sont le premier risque naturel en France, que ce soit par l'importance des dégâts occasionnés que par le nombre de communes touchées (8000 en France). Ainsi, les 20 000 km ² de zones concernées abritent une population de 4,5 millions de personnes.¹

Les dommages directement liés à ces catastrophes climatiques sont importants, mais leurs effets indirects peuvent également affecter l'économie locale, voire nationale, à plus long terme. Ainsi, une crue identique à celle de 1910 sur la Seine coûterait, aujourd’hui, à la collectivité de l’ordre de 10 milliards d’euros, et ce en comptabilisant uniquement les dommages directs.²

Communes en état de catastrophe naturelle pour les "inondations et coulées de boue", au moins 5 fois depuis 1982 Sources: Ministère de l'Ecologie et du développement durable, Plan de prévention des risques naturels, juin 2003

De plus, la gestion des eaux pluviales n'est pas qu'un enjeu humain et économique. Au contact de l'air ou au cours de son ruissellement, l'eau peut se charger de nombreux polluants. Non traités, ils peuvent contaminer les eaux superficielles (rivières, plans d'eau...) mais aussi les eaux souterraines, perturbant les écosystèmes aquatiques et rendant l'utilisation de l'eau dangereuse.

Réfléchir à de nouveaux modes de gestion des eaux pluviales devient donc une nécessité.

Parc central à Scharnhausen Park
Sources : Dominique Gauzin-Müller

Historiquement, la question du traitement des eaux pluviales est avant tout liée à des questions d'hygiène. ³

L'exemple de la ville de Paris est représentatif de l'émergence de ces problématiques. Au Moyen-Âge, l'écoulement des eaux pluviales et des eaux sales se fait conjointement, au niveau des ruelles, par simple ruissellement. Elles s'accumulent alors pour former des mares putrides et des bourbiers. La prise de conscience de la nécessité d'évacuer les immondices hors de la ville se fait peu à peu. Des fossés à ciel ouvert sont alors creusés et les eaux pluviales et ménagères sont recueillies dans des ruisseaux qui fendent la chaussée en son milieu. De plus, dès 1370 est creusé le premier égout couvert rue Montmartre. Cependant, en quatre siècles, moins de trente kilomètres d'égouts sont construits dans la capitale.

L’extension des villes favorise les épidémies et les maladies liées à l’eau. Dans un contexte de développement du mouvement hygiéniste, on imagine éviter les épidémies en permettant à l’eau de circuler en permanence. Le rythme de construction d'égouts s'accélère alors à Paris. Un programme est lancé à partir de 1854. Il prévoit de doter chaque rue d'un égout recevant à la fois les eaux pluviales et les eaux usées. Dans un premier temps, les eaux sales sont rejetées en aval dans la Seine. Suite aux problèmes de pollution que ce système suscite, il devient nécessaire d'envisager l'épuration des eaux d'égouts avant leur déversement dans le fleuve. Les eaux usées sont alors rejetées sur de vastes champs d'épandage.

Jusqu'alors, les gouttières de toit n'étaient souvent pas reliées par des gouttières courant le long des murs jusqu'au sol. L'eau s'accumulait donc dans ces gouttières saillantes et s'évacuait directement du bord du toit sur les pavés. Au début du XIXè siècle, certaines communes, comme Orléans, légifèrent pour raccorder les tuyaux jusqu'au sol et ne pas éclabousser les passants.⁴

Au cours de la même période est inventé le macadam, revêtement imperméable fait à base de cailloux et de houille. Le réseau hydrographique naturel, souvent peu pentu, encombré et sinueux, est remplacé, au cours des XIXè et XXè siècles, par des conduites rectilignes, plus courtes et de pente plus importante. Les cours d'eau naturels conservés, autrefois entretenus régulièrement du fait de leur intérêt économique (énergie hydraulique, bois de chauffage, poisson pour l’alimentation...) et de la connaissance des risques, sont laissés à l'abandon.

Peu à peu, les surfaces goudronnées, les toitures non végétalisées ou non stockantes ainsi que les constructions en zones inondables se multiplient. A ces facteurs s'ajoute une perturbation du climat à l'échelle mondiale. Le temps a tendance à devenir plus irrégulier, plus violent et plus contrasté, donc de moins en moins tempéré. Il est ainsi fort probable que les périodes de fortes précipitations, génératrices de crues, augmentent encore dans un avenir proche.

L'addition de ces facteurs génère des impacts sur les cycles naturels de l’eau. On constate ainsi une augmentation des inondations, une réduction du réapprovisionnement des nappes phréatiques, ainsi qu’une forte dégradation écologique.

Perturbations humaines sur le cycle de l'eau
Source : Région Rhône-Alpes

Trois processus différents s’observent lorsque l’eau de pluie arrive au niveau du sol.

Une majorité s’évapore, une partie s’infiltre et le reste ruisselle et rejoint les cours d'eau. En France métropolitaine, leur part respective est évaluée à 61%, 23% et 16%. La température ambiante et la nature du sol (notamment sa perméabilité) déterminent la part de chaque processus.⁵

Le ruissellement apparaît lorsque les eaux ne sont pas ou plus absorbées par le sol. Il est qualifié de «hortonien » lorsque l'intensité de la pluie est supérieure à la capacité d'infiltration du sol, et de ruissellement «par saturation » lorsque la pluie arrive sur une surface saturée en eau. Les inondations par ruissellement se déclenchent ainsi lors de pluies exceptionnelles et d’orages violents, quand la capacité d’infiltration ou d’évacuation des sols et des réseaux de drainage est insuffisante. Elles peuvent se produire au niveau des cours d'eau, mais aussi en dehors de leur lit.

On estime que, depuis 1982, 75% des communes françaises ont connu au moins une fois un phénomène de ce type.⁶ Les exemples ayant marqués les esprits sont nombreux : Nîmes en 1988, Vaison la Romaine en 1992...

Ces événements, déclenchés par de fortes précipitations, ont néanmoins des causes directement liées aux activités humaines. La modification des coefficients d'imperméabilisation des sols, qui correspondent au rapport entre surface imperméabilisée (constructions, voiries, parkings...) et surface totale considérée, sont en première ligne. Elle entraîne une perturbation des coefficients de ruissellement. Ces derniers mesurent le rapport entre la « pluie nette », à savoir le débit ruisselant en sortie de la surface considérée, et la pluie brute.

Ces rapports sont tout d'abord influencés de manière naturelle par plusieurs facteurs ⁷ :

D'autres facteurs en lien direct avec les activités humaines aggravent les crues et leur rapidité:

L’hydrologie urbaine opère une distinction entre les "eaux météorites" (pluie avant qu’elle ne rentre en contact avec une quelconque surface) et les "eaux pluviales" (eaux de pluie récupérées après ruissellement).

Au cours de son parcours au sol, l'eau se charge en effet de divers résidus et polluants, qui vont transformer sa composition. Ainsi, 75 % à 85 % de la pollution contenue dans l'eau pluviale est liée au ruissellement alors que 15 % à 25 % sont déjà contenus dans la pluie météorite.¹⁰ On estime qu'entre le quart et la moitié de cette pollution est lié au trafic automobile et à l'activité industrielle. Elle affecte les écosystèmes ainsi que la production d'eau potable, qui s'effectue à partir des cours d'eau et des nappes souterraines rechargées par les eaux pluviales.

Cette pollution peut prendre différentes formes. Elle est tout d'abord présente à 90% sous forme solide, ce qui conditionne les modes de traitement éventuels. Ce type de pollution peut en effet être éliminé par aspiration, par filtration et par décantation.

Il s'agit premièrement de matières minérales solides qui ne sont pas polluantes en elles-mêmes mais qui peuvent colmater les réseaux de collecte. La quantité de ces particules issues de l'érosion des sols et des matériaux de construction (dégradation des façades...) dépend d'une part de la nature et de l'état des surfaces (chantiers...) et des caractéristiques de l'eau de pluie elle-même d'autre part. En effet, l'acidité de l'eau, sa granulométrie (taille des gouttes) et son intensité accroissent son agressivité. La pollution sous forme solide inclut également les déchets "volontaires" d'origine humaine (plastiques, papiers, restes de marchés) et les déchets végétaux (feuilles des plantations...).

La pollution peut également prendre une forme dissoute ou en suspension, rendant plus complexe sa purification. Le ruissellement de l'eau entraîne ainsi les "dépôts secs", dépôts issus des rejets dans l'atmosphère de l'industrie (métaux, solvants et autres polluants organiques), de l'incinération des ordures ménagères et de la circulation automobile.

En ruisselant sur des surfaces vulnérables à la corrosion (gouttières, crochets des toitures, glissières de sécurité...), l'eau se charge également en polluants métalliques, principalement en plomb et zinc. Ces derniers figurent dans la réglementation sur l’eau parmi les « substances indésirables » et les « paramètres toxiques ». Après ruissellement, les seuils réglementés sont ainsi fréquemment dépassés (20 mg/l au lieu de 3 mg/l pour le zinc ; 2 mg/l au lieu de 0,05 mg/l pour le plomb). De la même manière, les huiles, pesticides, résidus d'hydrocarbures, produits détergents et antigel s'accumulent dans les eaux de ruissellement.

A ces composés chimiques et métalliques s'ajoutent les matières organiques issues de la dégradations des déchets végétaux et les germes pathogènes contenues dans les déjections animales.

La pollution des eaux pluviales est classiquement traitée de deux manières différentes. Les systèmes d'assainissement unitaire, en général plus anciens, mélangent eaux de pluie et eaux usées, alors transférées conjointement vers une station d'épuration. Les systèmes séparatifs quant à eux séparent les eaux pluviales qui s'écoulent parfois directement dans le milieu naturel, sans aucun traitement. Ces deux cas de figure posent problème. En effet, dans un réseau unitaire, les eaux de pluie sont une source de difficulté pour les stations de traitement des eaux usées alors que dans un réseau séparatif, en l’absence de traitement, elles constituent une source de pollution majeure des cours d'eau.

La jurisprudence définit les eaux pluviales comme les eaux de pluie, mais aussi les eaux provenant de la fonte des neiges, de la grêle ou de la glace, tombant ou se formant naturellement sur une propriété, ainsi que les eaux d'infiltration.¹¹

Leur gestion s'organise principalement au niveau des communes et des groupements de communes. Il n'existe cependant pas d'obligation générale de collecte ou de traitement des eaux pluviales à la charge des collectivités territoriales. Toutefois, dans le cadre de ses pouvoirs de police, le maire a la capacité de prendre des mesures destinées à prévenir les inondations ou à lutter contre la pollution qui pourrait être causée par les eaux pluviales.

Il est également prévu que les communes et leurs établissements publics de coopération délimitent « les zones où des mesures doivent être prises pour limiter l'imperméabilisation des sols et pour assurer la maîtrise du débit et de l'écoulement des eaux pluviales et de ruissellement », ainsi que « les zones où il est nécessaire de prévoir des installations pour assurer la collecte, le stockage éventuel et le traitement des eaux pluviales et de ruissellement lorsque la pollution qu'elles apportent au milieu aquatique risque de nuire gravement à l'efficacité des dispositifs d'assainissement » (article L. 2224-10 du code général des collectivités territoriales)

De plus, les communes doivent également veiller à ce que les profils en long et en travers des voies communales soient établis de manière à permettre l'écoulement des eaux pluviales et l'assainissement de la plate-forme (article R. 141-2 du code de la voirie routière).

Au niveau des particuliers, au contraire des dispositions applicables en matière d'eaux usées, il n'existe pas d'obligation générale de raccordement en ce qui concerne les eaux pluviales. Le raccordement peut cependant être imposé par le règlement du service d'assainissement ou par des documents d'urbanisme. Pour renforcer la participation des citoyens, l'idée d'une taxe sur l'imperméabilisation pourrait être mise à l'ordre du jour, suite aux expérimentations de plusieurs villes telles que Rennes.