Coefficient de ruissellement et lutte ruissellement urbain

Objectif Zéro ruissellement : détermination du coefficient de ruissellement des solutions O2D

Publié le 28 juin 2018 Picto catégorie Gestion de l’eau Gestion de l’eau

Le ruissellement de surface peut avoir de lourdes conséquences en milieu rural comme en milieu urbain. Parmi les techniques alternatives de gestion des eaux pluviales, les revêtements perméables sont une des solutions de limitation du ruissellement de surface. Un revêtement dit « perméable » doit faire preuve du coefficient de ruissellement le plus faible possible, l’eau qui tombe sur sa surface étant en effet destinée à l’infiltration directe dans le sol.

Afin de mieux répondre aux attentes des concepteurs de projet, O2D Environnement a soumis ses solutions de dalles gazon, pavée et gravier à des essais de détermination de coefficient de ruissellement.

Notion de ruissellement de surface : enjeux et solutions

Le ruissellement de surface et ses conséquences

Le ruissellement désigne l’écoulement des eaux à la surface des sols. Conditionné par différents facteurs hydrogéographiques, il se produit lorsque l’intensité des précipitations dépasse les capacités d’infiltration et de rétention à la surface d’un sol.

En milieu rural, facilité par les pratiques culturales et le déboisement des parcelles, il est la cause de l’érosion des sols et peut engendrer des coulées de boues catastrophiques ainsi que le transfert de polluants (engrais, pesticides) vers le milieu aquatique.

En milieu urbain, l’artificialisation des sols favorise le ruissellement.  En cas de fortes précipitations, ces eaux de ruissellement se chargent en polluants et saturent les réseaux, ce qui conduit à des phénomènes d’inondations et de pollutions des masses d’eau.

Coefficient de ruissellement et gestion alternative

L’urbanisme durable cherche à lutter contre le ruissellement de surface par une gestion plus durable des eaux pluviales. Quatre modalités inhérentes au petit cycle naturel de l’eau permettent de réduire le ruissellement :

  • l’évaporation
  • la rétention d’eau
  • l’interception par la végétation
  • l’infiltration

Les techniques alternatives de gestion des eaux pluviales favorisant l’infiltration sont une solution de lutte contre le ruissellement de surface. Ils doivent faire preuve de caractéristiques techniques fiables : perméabilité, résistance, innocuité environnementale, portance etc.

Pour le dimensionnement des ouvrages, il est important de déterminer le coefficient de ruissellement (Cr) des revêtements utilisés au sein d’un projet de construction. Celui-ci témoigne en effet des capacités d’infiltration et de rétention de la solution envisagée.

ruissellement agricole

Exemple de ruissellement agricole

 

ruissellement urbain

Conséquence du ruissellement urbain

Objectif zéro ruissellement de surface
grâce aux solutions d'O2D Environnement

Afin de mieux répondre aux attentes des concepteurs de projet et aider au dimensionnement des ouvrages, O2D Environnement a soumis ses solutions à des essais de détermination du coefficient de ruissellement.

Principe des essais

L’essai de détermination du coefficient de ruissellement consiste à soumettre la surface de la dalle (engazonnée, pavée ou remplie de gravier) à une pluie artificielle correspondant à des précipitations exceptionnelles pour le climat français. Une gouttière a été créée autour de la surface afin de récupérer l’eau de ruissellement et la rediriger vers un récipient de récupération.

  • Débit d’eau de référence : 230 l/h.m² soit 230 mm en 1h
  • Débit d’eau projeté par rapport à la surface : 331,2 l/h
  • Durée de l’essai : 1h (essai réalisé 2 fois)

 

Résultats des essais

Le coefficient de ruissellement est déterminé par ce calcul :

Cr = Volume d’eau ruisselé / Volume d’eau versé

Pour chacune des solutions, le volume d’eau ruisselé récupéré est infime. La solution O2D PAVE enregistre « le plus fort » coefficient de ruissellement, avec ces valeurs observées lors de l’essai n°1 :

  • Débit d’eau : 331 l/h pendant 1h
  • Volume d’eau versé : 362 l
  • Volume d’eau de ruissellement récupéré : 1,9 l
  • Détermination du Cr : 1,9/362 = 0,0052

A noter que l’eau ruisselée provient essentiellement de l’eau conduite par les rainures de la dalle vers les gouttières ainsi que de projections indirectes dues à des éclaboussures.

Voici les Coefficients de ruissellement moyens déterminés :

  • O2D GREEN : Cr moyen = 0
  • O2D PAVE : Cr moyen = 0,0049
  • O2D MINERAL : Cr moyen = 0,0025

Au regard des résultats, avec des coefficients de ruissellement très proches de 0, et des observations faites lors des essais, le cabinet GINGER CEBTP a considéré le coefficient de ruissellement de chaque solution d’O2D Environnement comme nul.

Test O2D PAVE – diffuseurs d’eau à jets coniques pleins positionnés à 300 mm au dessus de la dalle

 

Test O2D GREEN – gouttière de récupération, film de protection et écoulement de l’eau infiltrée

 

Test Coefficient Ruissellement O2D GREEN

Test Coefficient Ruissellement O2D PAVE

Test Coefficient Ruissellement O2D MINERAL

Le coefficient de ruissellement : un indicateur aux multiples variables

Le coefficient de ruissellement (Cr) est le rapport entre la pluie nette (hauteur d’eau ruisselée à la sortie d’une surface considérée) et la pluie brute (hauteur d’eau précipitée). On distingue ici le coefficient de ruissellement à l’échelle d’un projet d’aménagement et le coefficient de ruissellement propre à une surface donnée.

Projet d'aménagement
et dimensionnement des ouvrages

Le calcul du coefficient de ruissellement (Cr) à l’échelle d’un projet peut s’avérer complexe. Celui-ci est en effet dépendant de plusieurs variables : la nature du sol, la couverture du sol, la pente, la pluviométrie ainsi que la saturation en eau du sol (liée aux évènements pluvieux précédents). Il est donc nécessaire de calculer et pondérer le coefficient de ruissellement par surface considérée à l’échelle du bassin versant.

Le coefficient de ruissellement varie selon les surfaces et il existe plusieurs référentiels communément admis. Certains tableaux répertorient les valeurs moyennes de coefficients de ruissellement par :

  • type de sol : limon, argile
  • type de culture : sarclées, non sarclées, à petites graines
  • type de zone urbaine : tertiaire, résidentielle, industrielle, parc,…
  • pourcentage d’emprise au sol
  • pourcentage de pente
  • etc.

Le responsable de l’étude hydraulique ou de la modélisation détermine le ou les référentiel(s) le(s) mieux adapté(s) aux caractéristiques du projet.

Les coefficients de ruissellement (Cr) pondérés par surface servent ainsi à déterminer le coefficient d’apport (Ca), c’est à dire le pourcentage de pluie parvenant réellement à l’exutoire du bassin versant considéré.

La végétalisation comme solution de lutte contre le ruissellement de surface

Les surfaces végétalisées en milieu urbain introduisent certains phénomènes diminuant fortement le ruissellement de surface : l’évapotranspiration, la captation et l’infiltration. En concevant de la sorte l’espace urbain, on tend à rétablir l’équilibre hydrique naturel des écosystèmes, ce qui apporte de nombreux bénéfices environnementaux et sociétaux.

Les techniques d’aménagement permettant de réintroduire le végétal en ville sont variées :

  • Toitures végétalisées
  • Noues d’infiltration
  • Parkings perméables végétalisés
  • Jardin de pluie
  • etc.

 

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ADEME - végétalisation contre le ruissellement urbain

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