Conception des ouvrages végétalisés de gestion à la source des eaux pluviales

La conception et le dimensionnement des ouvrages doivent, dans la mesure du possible, contribuer à maintenir un bilan hydrologique proche de ce qu’il serait en l’absence d’urbanisation. Les ouvrages végétalisés comme indiqué précédemment peuvent assurer plusieurs fonctions : (i) réduire et prévenir les inondations, (ii) limiter les rejets polluants vers le milieu naturel, (iii) contribuer à végétaliser la ville, à lutter contre l’îlot de chaleur urbain et à améliorer le cadre de vie, (iv) améliorer la biodiversité (Ballard et al., 2015). On s’intéressera dans cette partie particulièrement aux aspects quantitatifs seulement. La conception comprend principalement le dimensionnement, le choix des matériaux et de la végétation. Le dimensionnement dépend généralement de (i) la nature et la capacité de l’exutoire ou de l’infiltration et (ii) des objectifs d’épuration et d’hydrologie à atteindre (Sauve et al., 2014). Les objectifs quantitatifs principaux sont la réduction du volume et l’atténuation des débits de pointe (Ballard et al., 2015; Digman et al., 2014; Kellagher, 2002). Les ouvrages devraient réduire les volumes entiers pour les pluies courantes et contrôler le volume du ruissellement pour les pluies de période de retour 30 ou 100 ans. Les débits de pointe doivent également être écrêtés pour être équivalents aux flux générés par un espace perméable végétalisé.

Lors de la phase de mise en œuvre, une fois la conception terminée, la séquence des travaux doit être respectée, les propriétés physiques du sol préservées et la plantation de la végétation assurée pour que les objectifs initiaux puissent être effectivement atteints. Après la construction, des visites d’inspection et d’entretien régulier sont indispensables. Les ouvrages végétalisés sont principalement conçus sur la base de lignes directrices spécifiques à chaque région. Dans les paragraphes suivants, une comparaison entre ces lignes directrices générales que l’on trouve dans divers guides est faite. Les outils de conception disponibles sont également abordés. Tout d’abord, il faut limiter la taille du bassin versant contributif afin d’obtenir une hauteur d’eau de ruissellement acceptable et donc éviter la remise en suspension des sédiments déposés et l’écrasement de la végétation. En général, ces ouvrages traitent les eaux de ruissellement des bassins versants de moins de 2 hectares (MDDEFP et MAMROT, 2014). Idéalement, cette surface ne devrait pas dépasser un rapport surface bassin versant/surface ouvrage égal à 6. D’après le guide de l’état de Washington (WSDOT, 2016), le trajet d’écoulement devrait être inférieur à 45 m ; pour empêcher les écoulements de se concentrer. Ce trajet maximal est fixé à 30 m dans le guide d’état de New Jersey (McGreevey et al., 2004). Le flux tend à se concentrer après un trajet de 23 m pour les surfaces imperméables et 46 m pour les surfaces perméable (Claytor et Schueler, 1996). Afin d’éviter l’érosion de la surface de la bande, la vitesse d’écoulement superficielle de l’eau ne doit pas dépasser 0,3 m/s (Clar et al., 2004) et 1,5 m/s (Ballard et al., 2015).

La largeur de la bande enherbée (dans le sens de l’écoulement) dépend des objectifs épuratoires (Ballard et al., 2015). Ainsi, si la bande enherbée est considérée comme un ouvrage de prétraitement, la quantité de sédiments entrant dans l’ouvrage de traitement devrait être réduite d’au moins 25 %. Pour atteindre cet objectif, tout en tenant compte de l’espace disponible, les bandes enherbées doivent avoir une largeur minimale de 90 cm. Si la pente est de 1 %, une largeur de 2,5 m à 3 m peut être efficace (Claytor and Schueler, 1996). Une largeur supérieur à 5 m contribue à une meilleure performance hydrologique et épuratoire (Barrett et al., 2004). La longueur de la bande enherbée (perpendiculaire à l’écoulement) est généralement égale à la longueur du bassin versant (MDDEFP et MAMROT, 2014), puisque c’est un ouvrage linéaire. Si ce n’est pas le cas, celle-ci varie selon les restrictions du site, mais doit être suffisamment grande pour répondre aux exigences des caractéristiques de ruissellement telles que la hauteur et le débit. La performance de la bande enherbée est inversement lié à sa pente dans le sens de l’écoulement (Clar et al., 2004). D’après un guide de conception des ouvrages végétalisés au Royaume-Uni la pente doit être comprise entre 1 et 5 % (Ballard et al., 2015). Aux États-Unis, selon le guide de l’État de Washington (WSDOT, 2016), cette pente peut atteindre 9,4 %. Par contre, pour une meilleure performance et un écoulement uniforme une pente inférieure à 5 % est recommandée (WSDOT, 2016). Plus la pente est forte (>10%), plus la longueur de la bande doit être importante (Caltrans, 2003). La pente longitudinale de la bande enherbée ne doit pas dépasser 1 % (PDEP, 2006).