Puits de stockage et d'infiltration (HU) : Différence entre versions

Version du 28 juin 2023 à 18:02

Traduction anglaise : Stormwater infiltration well, infiltration pit, soakaway

Dernière mise à jour : 28/06/2023

article en chantier

Ouvrage ponctuel et profond creusé dans le sol et capable de stocker provisoirement des eaux pluviales et/ou de les infiltrer. On parle également de puits de rétention/infiltration ; si l'évacuation se fait uniquement par infiltration, on parle parfois de puits filtrant.

Les puits de stockage et d'infiltration des eaux pluviales font partie des solutions alternatives de gestion des eaux pluviales.

Généralités

Principes et variantes

Sur le plan constructif, il existe deux grandes familles de puits de stockage et d'infiltration :

les puits préfabriqués,
les puits comblés.

Puits préfabriqué

Un puits préfabriqué est constitué d’une canalisation, perméable ou non selon le mode de restitution, de forme circulaire, de diamètre compris entre 80 centimètres et 2 mètres et enterrée verticalement dans le sol.

Les puits de ce type sont généralement vides pour maximiser leur volume de stockage car la rigidité des parois assure la résistance mécanique. Ils peuvent également être comblés pour faciliter leur entretien et améliorer la sécurité.

La profondeur d'un puits préfabriqué peut aller jusqu’à 6 mètres. Elle est de toute façon limitée par la profondeur de la nappe (il est nécessaire de conserver environ 1 mètre entre le fond du puits et le plus haut niveau hivernal de la nappe, même dans le cas des puits étanches).

Si une profondeur plus grande est nécessaire, il faut utiliser plusieurs puits en série. Dans ce cas, il est préférable de réserver une distance entre les bords des puits au moins égale au diamètre pour faciliter leur installation et leur fonctionnement dans le cas de puits d'infiltration (voir figure 1).

Figure 1 : Distance minimale à respecter entre les puits en cas d'ouvrages en série.

Puits comblé

Un puits comblé est un ouvrage de forme quelconque (généralement sensiblement rectangulaire pour des raisons techniques) creusé dans le sol et rempli de matériaux granulaires (cailloux, galets) ou d’une structure alvéolaire ultralégère. Le matériau de remplissage a pour fonction d’assurer la stabilité de l’ouvrage ; sa porosité doit être grande pour réserver le maximum de place au stockage de l’eau. Un puits comblé se distingue d’un massif enterré par le fait que sa profondeur est plus grande que ses dimensions horizontales et qu’elle peut atteindre quelques mètres. Comme pour les puits préfabriqués, la profondeur est limitée par la profondeur de la nappe.

Forme géométrique

Possibilités d'implantation

Un puits peut être installé sous n’importe surface en dehors des bâtiments. L’eau peut être apportée par la surface (par exemple en couvrant le puits d’une grille) ou introduite par une canalisation directement dans l’ouvrage (par exemple tuyau de descente des eaux de toiture) (voir figure 3).

La surface du puits peut être couverte de terre et végétalisée, non couverte ou bouchée par un tampon (voir figure 2). Le choix dépend bien sur de l'endroit où le puits est implanté et doit surtout tenir compte de son intégration dans l'espace.

Figure 2 : Différents types possibles de couverture pour un puits

Modalités d'alimentation

La restitution à débit contrôlé est possible mais induit une contrainte très forte : le fond du puits doit être à une altitude supérieure à celle du point de rejet. Cette condition est souvent difficile à respecter. Pour cette raison les puits sont surtout utilisés comme puits d’infiltration.

L’entretien d’un puits d'infiltration peut être difficile. En effet si le puits se colmate il est nécessaire de le vider complétement avant de nettoyer le fond et les parois. C’est pourquoi, même dans le cas des puits préfabriqués, il peut être intéressant d’installer une structure filtrante (une simple couche de sable de quelques dizaines de centimètres d’épaisseur posée sur un géotextile convient parfaitement) en dessous du point d’introduction de l’eau. Cette solution permet de bloquer la plupart des particules dans le filtre qui, étant proche de la surface, peut facilement être changé ou nettoyé (voir figure 3). Elle limite également le risque d’accident. En revanche elle nécessite un volume d’ouvrage plus important.

Figure 3 : Solution simple pour prévenir le colmatage du puits st faciliter son entretien.

Modalités de vidange

Historique

Les puits d’infiltration (puisards) et des puits d’alimentation en eau ont existé à Paris (de l’ordre de 20 000 à 30 000 ont été recensés au XIXe siècle dans le Paris ancien). Ils ont été interdits et parfois condamnés. Ceux qui existent encore sont aujourd’hui méconnus. Selon leur état et la profondeur de la nappe phréatique, leur remise en service pourrait être envisagée (apur, 2015)

Fonctions et cobénéfices

Conception

Conception générale

Fonctionnement hydraulique

Modélisation des puits de stockage et d'infiltration et dimensionnement

Dans le cas où l'évacuation se fait à débit contrôlé (supposé constant) le dimensionnement ne pose pas de difficulté. En revanche, si la restitution se fait par infiltration il faut être capable d'évaluer la surface d'infiltration.

Choix de la surface d'infiltration

Le principe général consiste à considérer que le fond du puits se colmate et que l'infiltration se fait principalement par les parois.

Les méthodes simplifiées de dimensionnement (comme la méthode des pluies ou la méthode des volumes ) suppose un débit d'évacuation constant. Or comme le niveau de remplissage du puits varie avec le temps, la surface d'infiltration, donc le débit d'infiltration ne sont pas constants. Ce point a été traité par Azzout et al (1994) qui ont montré numériquement, à partir de simulations par la méthode des débits, qu'il était possible de remplacer la notion de débit constant par celle de débit moyen de vidange. Le débit moyen de vidange peut lui même se déduire du débit maximum obtenu lorsque le puits est plein en multipliant ce dernier par 0,5. Ce résultat a été confirmé analytiquement par Chocat (2020).

Choix de la capacité d'infiltration

Figure 4 : Pour les puits préfabriqués on utilise soit des tuyaux perforés, soit des tuyaux en béton poreux. Dans les deux cas c'est généralement la perméabilité du sol qui limite la capacité d'infiltration de l'ouvrage ; crédit photo Bernard Chocat.

Les puits étant des ouvrages profonds, mesurer la capacité d'infiltration en surface n'est pas approprié. Il est nécessaire, soit de décaisser le sol végétal et de mesurer la capacité d'infiltration au moins à 1 mètre de profondeur, soit de procéder à un essai de type porchet et de prendre en compte la capacité d'infiltration du sol saturé.

Efficacité de dépollution des tranchées de stockage-infiltration

Réalisation / impacts négatifs potentiels et précautions à prendre

Les puits de stockage et d'infiltration occupent très peu de surface au sol, sont très faciles à intégrer dans tous les espaces urbains et constituent une solution qui peut facilement évoluer et s'adapter au contexte. En effet, si suite à de nouveaux aménagements le volume de stockage et/ou la surface d'infiltration devient insuffisant, il suffit d'installer de nouveaux puits en les connectant aux anciens par des trop-pleins.

Figure 5 : Dans cet exemple l'eau est introduite par une grille et le puits se présente comme un avaloir traditionnel ; crédit photo Bernard Chocat.

Il existe cependant plusieurs inconvénients, en particulier pour les puits d'infiltration. Le fait d'occuper peu d'espace signifie que l'on concentre les flux d'eau et de polluants également sur une petite surface. De plus, comme les ouvrages sont profonds la distance parcouru par les flux pour rejoindre la nappe phréatique est réduit, ce qui augmente les risques de pollution.

Nota : Il est absolument nécessaire de conserver une épaisseur de sol non saturée entre le fond du puits et le plus haut niveau hivernal de la nappe.

Gestion des risques de colmatage

Le risque de colmatage est double : colmatage de la surface dans le cas d'une alimentation diffuse et colmatage du fond et des parois dans le cas des tranchées d'infiltration.

Colmatage de la surface dans le cas d'une alimentation diffuse

Ce risque est le moins grave des deux car, comme il se manifeste en surface, il est visible et une intervention simple est toujours possible pour le corriger. Des solution simples permettent de le réduire :

protéger la zone d'infiltration, par exemple par une bande enherbée ;
choisir un revêtement de surface très perméable (galets, graviers, dalles perforées, etc.) ;
choisir des plantes avec un développement racinaire vertical dans le cas d'une tranchée enherbée ;
nettoyer régulièrement la surface.

Colmatage du fond et des parois

Dans le cas d'une tranchée d'infiltration (comme d'ailleurs pour les autres ouvrages souterrains infiltrant), un colmatage constitue un problème grave car il est très difficile d'intervenir. Le colmatage du fond paraît inéluctable et il est donc préférable de ne pas prendre sa surface en compte pour évaluer le débit d'infiltration. En revanche les parois semblent très peu se colmater (Proton, 2008).

Ce risque peut donc être négligé dans le cas d'une alimentation diffuse, la surface piégeant l'essentiel des matières en suspension et de la matière organique.

Dans le cas d'une alimentation localisée, en appliquant un principe de précaution, l'Adopta préconise cependant de mettre systématiquement en place un système type bouche d'injection, ou puisard avec la double fonction de décantation et de filtration (filtre ou même simple coude plongeant), et ce avec une densité équivalente aux avaloirs de voirie (soit plus ou moins 250 m² de surface par avaloir, et donc ici par bouche d'injection). Cette précaution est simple à mettre en œuvre et permet de diminuer encore le risque.

Vie de l’ouvrage

De façon générale les tranchées ne nécessitent que peu d'entretien et seuls les dispositifs permettant l'introduction de l'eau ou sa vidange doivent faire l'objet d'une certaine attention :

Dans le cas d'une alimentation localisée il faut entretenir régulièrement le regard en amont (au moins deux fois par an et autant de fois que nécessaire au moment de la chute des feuilles) en retirant tout ce qui pourrait colmater la tranchée.
Dans le cas des tranchées recouvertes d’herbe, l'entretien est celui d'un espace vert traditionnel (tonte et nettoyage).
Dans le cas des tranchées recouvertes de galets un nettoyage régulier est nécessaire.
Dans le cas des tranchées stockantes, il faut contrôler régulièrement le dispositif de régulation du débit à l'aval.

Bibliographie :

Azzout, Y., Barraud, S., Cres, F.N., Alfakih, E. (1994) : Techniques alternatives en assainissement pluvial. Choix, conception, réalisation et entretien. ; Ed. Tec et Doc, Lavoisier ; Paris ; 371 p.
Chocat, B. (2020) : Généralisation de la méthode des pluies ; note de travail (copie envoyée sur demande)
STU (1982) : La maîtrise du ruissellement des eaux pluviales : quelques solutions pour l'amélioration du cadre de vie ; Service Technique de l'Urbanisme ; Ed. Maugein & Cie, Paris ; 64 p

Pour en savoir plus :

@@ Ligne 55 : / Ligne 55 : @@
 ===Historique===
+Les puits d’infiltration (puisards) et des puits d’alimentation en eau ont existé à Paris (de l’ordre de 20 000 à 30 000 ont été recensés au XIXe siècle dans le Paris ancien). Ils ont été interdits et parfois condamnés. Ceux qui existent encore sont aujourd’hui méconnus. Selon leur état et la profondeur de la nappe phréatique, leur remise en service pourrait être envisagée (apur, 2015)
 ==Fonctions et cobénéfices==