Les bassins de rétention, qu'il s'agisse de bassins d’eau ou de lixiviat, représentent des infrastructures hydrauliques fondamentales dont l'importance ne cesse de croître dans les sites industriels, de traitement des déchets, ainsi que dans les aménagements urbains et collectifs. Leur rôle est multiple et crucial : ils permettent de collecter et de traiter les eaux contaminées, évitant ainsi toute pollution des milieux naturels, et gèrent le trop-plein d’eau causé par des pluies intenses ou prolongées. Cette infrastructure est essentielle pour interrompre la course de l’eau vers le réseau d’assainissement ou le milieu naturel, en stockant temporairement ce flux et en contrôlant son rejet grâce à des dispositifs de régulation tels que des vannes, des orifices calibrés ou des surverses. Face à ces enjeux environnementaux et de gestion des flux, la sécurité autour de ces installations est une préoccupation majeure pour la protection du personnel, de la faune locale et la préservation de l'efficacité des infrastructures. Même avec des mesures préventives rigoureuses, une chute dans un bassin reste une éventualité qu'il convient de parer avec des équipements de sécurisation adaptés, tels qu'un kit complet comprenant des dispositifs de flottaison et d'extraction.
L'Évolution et les Fonctions Multiples des Bassins de Rétention
L'intégration des bassins de rétention dans la gestion de l'eau n'est pas un phénomène nouveau, mais leur conception et leur utilisation ont connu une évolution significative. En France, les bassins de retenue ont recommencé à être utilisés de manière plus systématique à partir des années 1970-1980. Initialement, ils étaient souvent imaginés comme des ouvrages techniques purement fonctionnels, souvent interdits au public. Cependant, leur conception a progressivement évolué, les transformant en éléments de plus en plus intégrés à la trame urbaine et aux aménagements paysagers. Ce développement répondait en partie à l'augmentation de la fréquence et de la gravité des inondations, souvent dues à des débordements de réseaux causés par une croissance urbaine rapide à la périphérie des villes. Face aux coûts énormes des redimensionnements de réseaux, différentes collectivités ont commencé à mettre en place, dès les années 1970, de grands bassins, parfois souterrains, visant à écrêter les pointes de débit.
Le rôle des bassins de rétention s'est diversifié au-delà de la simple régulation hydraulique. À leurs fonctions techniques initiales, telles que la prévention des inondations et la diminution des masses de polluants rejetés, se sont ajoutées d'autres fonctions urbaines. Ces fonctions visent à valoriser les espaces mobilisés par ces ouvrages, par exemple en les transformant en zones de loisirs ou en espaces publics. Ils peuvent également contribuer à recharger la nappe phréatique, démontrant leur potentiel écologique. Ces fonctions d'usage sont fortement dépendantes de la nature du réseau (pluvial ou unitaire) sur lequel le bassin est installé, ainsi que de sa position (de surface ou enterré) et de sa nature (sec ou en eau). Les bassins de surface installés sur des réseaux pluviaux, qu'ils soient secs ou en eau, sont souvent les plus facilement valorisables pour des usages urbains et récréatifs, comme en témoignent les aménagements à Copenhague où un bassin de retenue peut être traité comme une aire de sport ou une aire de sport avec une fonction complémentaire de stockage provisoire des eaux pluviales.
Le compartimentage des bassins de retenue est une idée ancienne, dont la mise en œuvre a été renforcée pour optimiser leur exploitation et leurs fonctions. Les ingénieurs, dès les années 1980, ont eu l'idée de compartimenter les bassins. Un pré-bassin, par exemple, est destiné à piéger les matériaux les plus grossiers et à servir de premier décanteur. Il est souvent le seul à être mobilisé pour les pluies les plus faibles et doit être curé et nettoyé régulièrement. Un second compartiment, généralement de volume plus important, permet le stockage et la décantation des flux produits par les pluies moyennes et fortes. Ce compartiment peut également servir de bassin tampon s'il est installé sur un réseau unitaire. Un dernier compartiment reçoit alors des eaux décantées et de qualité relativement satisfaisante, pouvant facilement être utilisé pour des usages urbains ou la recharge de la nappe phréatique. Cette approche est illustrée par des ouvrages comme le bassin de la Molette près de l’aéroport du Bourget ou le bassin du Brouillards à Dugny, dont les ouvrages les plus aval sont totalement intégrés dans une trame verte et bleue.
Diversité des Typologies et Concepts Associés aux Bassins de Rétention
La pluralité des usages et des objectifs que peuvent poursuivre ces ouvrages rend leur classification complexe et leur terminologie fluctuante. Il est difficile d'associer un cadre générique correspondant à un ouvrage type ou d'établir une typologie précise caractérisant des variantes. Le vocabulaire concernant les bassins de retenue est extrêmement varié, sans qu'il existe un consensus sur l'adéquation des noms attribués aux ouvrages à leurs formes ou à leurs objectifs. Plusieurs termes, tels que "bassin de rétention" ou "bassin d'orage", sont très utilisés comme terme générique à la place de "bassin de retenue". La terminologie est compliquée par des logiques de dénomination différentes selon les pays, notamment entre pays anglophones et francophones, où "basin", "tank" ou "pond" peuvent être utilisés alternativement, avec des distinctions parfois plus strictes en Amérique du Nord. Le terme "detention" fait référence à un stockage temporaire de type dynamique, où l'ouvrage a principalement une fonction d'écrêtement de crue, tandis que "retention" suppose une permanence, ou du moins un stockage de plus longue durée, impliquant obligatoirement un bassin en eau.
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Les formes que peuvent prendre ces ouvrages sont extrêmement nombreuses, de même que les objectifs poursuivis. Les bassins peuvent être secs ou en eau, de surface ou souterrains, se vider selon des principes différents (à débit contrôlé ou par infiltration), et être installés sur des réseaux unitaires ou séparatifs. Ils peuvent viser à lutter contre les inondations et/ou à diminuer les masses de polluants rejetés, favoriser la décantation ou au contraire l'éviter.
Parmi les diverses typologies, on trouve :
- Les bassins d'orage (ou de rétention) : Ces ouvrages sont destinés à la rétention temporaire de l'eau de pluie lors d'un événement pluvieux, afin d'écrêter le volume d'eau du pic orageux et la restituer lentement à débit régulé vers un exutoire (sol, eaux de surface ou réseau d'égout). Leur objectif principal est de ne pas surcharger le réseau aval au moment où la saturation est la plus forte. Ils jouent un rôle bénéfique dans la lutte contre les inondations.
- Les citernes de récupération : Destinées à la récolte, à la conservation et à l'utilisation des eaux pluviales pour des usages d’eau non potable (WC, lave-linges, entretien, arrosage). Elles peuvent être combinées avec des bassins d'orage.
- Les noues, toitures vertes, toitures stockantes, fossés/tranchées : Ces dispositifs, souvent intégrés au paysage urbain, peuvent également jouer un rôle de rétention temporaire des eaux pluviales, avec des avantages environnementaux significatifs.
- Les bassins secs ou en eau : Ces formes plus classiques, comme évoqué, peuvent avoir des fonctions et des modes de gestion très différents.
- Les arbres de pluie et jardins de pluie : Des aménagements paysagers visant à infiltrer et retenir l'eau au plus près de sa chute.
- Les structures réservoirs, en particulier les massifs stockants : Des ouvrages enterrés offrant des capacités de stockage importantes.
- Les lagunes : Procédés d’épuration naturels qui s'inspirent d’écosystèmes comme les marais. Lorsqu'associées à des géomembranes, elles offrent une solution durable pour la gestion et la qualité de l’eau, permettant une rétention temporaire des effluents avant épandage ou traitement.
- Les bassins tampons : Des ouvrages hydrauliques conçus pour absorber les pics de débit lors de forts épisodes pluvieux, en stockant temporairement l’eau avant de la restituer de manière contrôlée. Ils peuvent être enterrés ou à ciel ouvert, alimentés par canalisations ou écoulements directs.
- Les réserves incendie : Essentielles pour assurer la Défense Extérieure Contre l’Incendie (DECI) en l'absence de réseau d'eau sous pression suffisant. Généralement alimentées par les eaux de pluie ou le ruissellement, elles offrent aux pompiers un volume d’eau utilisable immédiatement, notamment lorsque les eaux d'extinction peuvent être chargées de produits polluants.
- Les bassins de rétention enterrés à modules alvéolaires (type « nid d’abeilles » ou SAUL) : Installés sous voirie ou sous des espaces verts, ces systèmes régulent les débits de rejet vers les réseaux ou les milieux naturels. Légers, modulables et économiques, les SAUL conviennent à des configurations variées, à condition que le fond soit plat.
- Les bassins d’agrément : Conçus pour créer un espace apaisant et esthétique, souvent intégré à un aménagement paysager, accueillant plantes aquatiques et faune, fonctionnant comme de petits écosystèmes naturels.
Les bassins de récupération, de rétention ou de stockage, en général, sont conçus pour recueillir et conserver différents types d’eaux en vue de leur réutilisation, pour l’irrigation par exemple, ou de leur gestion différée. Les bassins de stockage sont des infrastructures conçues pour contenir durablement une grande variété de liquides, parfois sensibles ou polluants.
Principes de Conception et Éléments Structurels Essentiels
La conception géométrique d'un ouvrage de rétention est une étape cruciale qui consiste à déterminer la forme de bassin la plus adéquate pour obtenir le volume de stockage désiré sur l'espace disponible, tout en tenant compte des différentes contraintes existantes. Les défis posés par cette adéquation sont très dépendants de la nature du bassin (de surface ou enterré, sec ou en eau) et de son mode de vidange (infiltration ou vidange à débit contrôlé).
Plusieurs éléments sont communs à la plupart des ouvrages, au-delà de l'aspect financier très lié au coût du foncier. Une première question fondamentale concerne le comportement du bassin vis-à-vis du transport solide, c'est-à-dire comment il gérera les flottants, boues, sables et débris apportés par les eaux. Ces considérations vont conditionner différents aspects de la conception géométrique : la profondeur de l'ouvrage (souvent également imposée par l'espace disponible), la position des arrivées et des départs d'eau, la forme générale en lien avec la réflexion sur la façon dont l'eau circulera dans l'ouvrage, la pente du fond, et la présence éventuelle de déflecteurs pour orienter les flux. L'ouvrage doit intégrer un système de prétraitement efficace afin d’éliminer ces éléments indésirables, souvent par le biais de regards, grilles, cunettes ou filtres.
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Le choix des matériaux est également primordial, selon la résistance structurelle requise, la durée d’usage envisagée et la possibilité de valorisation écologique. Les matériaux peuvent inclure le béton, l'acier, les modules plastiques ou des cuves en polyéthylène, chacun ayant ses propres spécificités et applications. Pour l'étanchéité, Sofareb, par exemple, conçoit et met en œuvre des solutions sur mesure pour tous les types de bassins, avec des produits répondant aux besoins variés de gestion, de stockage ou de traitement des eaux et effluents, dans des contextes agricoles, industriels, environnementaux ou de sécurité. Pour le lagunage, des géomembranes spécialement conçues garantissent leur étanchéité et offrent une solution durable.
Concernant le mode d'alimentation, une question clé est de savoir si le bassin de retenue doit être installé en série sur le collecteur ou en parallèle. Une alimentation en parallèle présente de nombreux avantages par rapport à une alimentation en série, en particulier sur les réseaux unitaires. Elle permet notamment d'éviter le transit de l'eau dans le bassin en temps sec ou pour les petites pluies, ce qui réduit les temps d’utilisation et les contraintes de nettoyage. Ces considérations de base doivent être complétées par une analyse des spécificités locales, et de très nombreuses variantes sont possibles selon la nature du réseau et les objectifs visés, en jouant sur l'utilisation des by-pass ou des surverses.
L'infiltration est un aspect de plus en plus privilégié dans la conception. Dans le cas des ouvrages recevant uniquement des eaux pluviales, et sauf situations particulières (nappe vulnérable ou sol sensible à la présence d'eau), il est conseillé de favoriser l'infiltration. La mise en œuvre de l'infiltration est possible même dans les cas de sols très peu perméables. À titre d'exemple, un sol avec une capacité d'infiltration très faible de 10-6 m3/s/m2 permet d'infiltrer une lame d'eau de 3,6 mm en 1 heure. Si l'on considère un bassin d'infiltration fonctionnant avec un facteur de charge (rapport entre la surface active et la surface d'infiltration) de 10, un tel ouvrage permet donc d'infiltrer en 20 heures une pluie de 7,2 mm. Ceci est certes insuffisant pour gérer les pluies fortes, pour lesquelles un autre exutoire sera nécessaire, mais largement suffisant pour infiltrer en totalité les volumes produits par les pluies faibles et moyennes, contribuant ainsi à réalimenter les nappes aquifères.
Les dispositifs de régulation sont essentiels pour maîtriser les débits entrant et sortant du bassin de retenue. En cas de compartimentage, ils permettent également de gérer la répartition entre les différentes parties. Ces dispositifs peuvent être fixes ou ajustables en temps réel. Les organes électromécaniques de contrôle hydraulique, parfois difficilement accessibles, exposés au vandalisme (bassin à ciel ouvert) ou soumis à une atmosphère défavorable (bassins enterrés), doivent être conçus pour se replier, en cas de panne, sur des positions dites de sécurité, et de manière à faciliter les opérations de dépannage. Si ces organes sont amenés à gérer des gammes de débits ou de niveaux très étendues, il est préférable de prévoir plusieurs systèmes complémentaires afin de conserver une bonne maîtrise sur toute la gamme. Il est également parfois intéressant, voire obligatoire, d'alimenter ou de vider le bassin par pompage. Bien que très énergivore, cette solution offre une grande souplesse de gestion. Elle permet facilement de ne pas faire transiter par le bassin les queues de crue peu polluées dont le débit moindre est acceptable par le réseau aval. Dans le cas des bassins enterrés, le pompage constitue un outil efficace pour maîtriser les risques de mise en charge.
Le dernier point relatif à la conception géométrique concerne la gestion des points d'accès, en particulier ceux nécessaires aux engins permettant l'exploitation et l'entretien de l'ouvrage. Une attention toute particulière doit être apportée aux gênes éventuelles aux riverains, car la présence fréquente de véhicules d'exploitation est souvent perçue comme une gêne au trafic et comme une source de nuisance (bruit, odeurs, etc.). Cet aspect est particulièrement important en ce qui concerne les bassins enterrés.
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Le Cadre Réglementaire et les Obligations Légales
L'implantation et la gestion d'un bassin de rétention supposent le respect de nombreux textes réglementaires qui encadrent ces ouvrages. Le Code de l’environnement, le Code de l’urbanisme, les règlements sanitaires et les prescriptions locales constituent le socle juridique de ces installations. Parmi les articles concernés, la servitude d’écoulement du Code civil rappelle que chaque propriétaire doit accepter les eaux naturelles arrivant d’amont.
La législation impose une déclaration ou une autorisation dite “loi sur l’eau” pour les sites dépassant 1 hectare ou situés en zone sensible. Cette exigence souligne l'importance des enjeux environnementaux et hydrologiques associés à ces infrastructures. Les planifications locales, telles que le Plan Local d'Urbanisme (PLU), les Schémas Directeurs d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE), les Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) et les Plans de Prévention des Risques d'Inondation (PPRI), encadrent les prescriptions de sécurité, de volumétrie, de gestion et d'entretien des bassins.
Pour assurer la conformité réglementaire, il est indispensable de formaliser l'usage public ou privé de l'ouvrage, les obligations de sécurisation qui lui sont associées, la procédure de transfert éventuel au domaine public, et les contre-visites techniques régulières. L'obtention d'éventuelles subventions ou aides financières est d'ailleurs conditionnée à la stricte observation des prescriptions réglementaires et à la documentation complète et transparente en amont du projet. Avant son exploitation, l'exploitant est tenu de soumettre le bassin d'orage à un contrôle par l'opérateur de l'eau en charge du réseau d'égouttage ou du gestionnaire du réseau hydrographique, en fonction de l'exutoire du bassin d'orage. La démarche d'implantation d'un bassin pour les collectivités commence par un diagnostic hydrologique, impliquant les élus, les agents, les bureaux d'études, puis se poursuit par la conception, l’intégration paysagère, la consultation citoyenne et l'entretien.