Les systèmes de biorétention : des OGEP pour les milieux urbains

En ville, l’aménagement d’aires de biorétention permet de réduire le volume d’eau de ruissellement causé par l’imperméabilisation des surfaces. Lorsque les biorétentions sont implantées à grande échelle dans une ville, il est possible de diminuer considérablement les volumes d’eau acheminés dans les conduites et, ainsi, de réduire les débits de pointe lors de forts événements pluvieux. Ces ouvrages de gestion des eaux pluviales fondés sur la nature permettent une gestion des eaux durable et résiliente.

Qu’est-ce qu’un système de biorétention ?

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Avec l’émergence de plusieurs types d’infrastructures vertes de gestion des eaux, il est parfois difficile de distinguer les différents types d’infrastructures. C’est notamment le cas des biorétentions, qui sont utilisées dans diverses infrastructures vertes comme les jardins de pluie ou les noues végétalisées.

Essentiellement, les aires de biorétention sont des dépressions comprenant des végétaux et un substrat qui filtrent les eaux de ruissellement provenant de petites surfaces tributaires. Les biorétentions jouent le même rôle que les milieux naturels, c’est-à-dire qu’elles permettent l’infiltration et l’évaporation des précipitations.

Les biorétentions ont des pentes inférieures à 2 % et n’ont pas pour fonction de transporter les eaux pluviales et de ruissellement.

Conception des aires de biorétention

Ce qu’il faut retenir, c’est que les biorétentions doivent être conçues judicieusement pour répondre à un besoin précis et aux contraintes propres à chaque site.

Une experte ou un expert sera en mesure de choisir les végétaux et le type de substrat adaptés au site en fonction :

• des caractéristiques des polluants présents;
• du taux d’infiltration du sol;
• de l’entretien nécessaire;
• de la circulation routière.

La conception de la biorétention est aussi influencée par :

• la profondeur de la nappe phréatique;
• l’espace disponible;
• les conflits potentiels avec d’autres services.

La norme CSA W200:18 précise que la conception d’une biorétention doit être réalisée par une ingénieure ou un ingénieur et par une architecte paysagiste ou un architecte paysagiste, bien que d’autres spécialistes puissent y participer.La norme CSA W200:18 spécifie que la conception de la bioétention doit être faite par un ingénieur et un architecte paysagiste bien que d’autres experts puissent être impliqués.

Une norme de conception des systèmes de biorétention

La norme CSA W200:18 sur la conception des systèmes de biorétention indique qu’une cellule de biorétention peut gérer une surface tributaire de 0,8 ha ou moins. Pour couvrir une plus grande surface, il est possible d’installer plusieurs cellules en série, comme c’est parfois le cas pour les noues végétalisées avec biorétention aménagées en bordure de rue. De plus, la norme CSA W200:18 indique qu’il faut prévoir une zone représentant environ 10 à 20 % de la superficie imperméable du bassin versant.

Composantes de prétraitement

Les aires de biorétention doivent assurer le traitement des polluants pouvant se trouver dans l’eau de ruissellement, soit les matières en suspension (MES), les engrais, les métaux lourds, les sels de déglaçage, les microorganismes pathogènes et les hydrocarbures.

Lorsque la charge en polluants est trop élevée, il est possible d’ajouter une composante de prétraitement en amont de l’entrée d’eau, comme une bande filtrante, pour diminuer la charge en sédiments. Cette composante doit être entretenue régulièrement, puisqu’une trop grande quantité de sédiments dans la cellule de biorétention peut entraîner son colmatage.

Types de systèmes de biorétention

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On distingue généralement deux types de biorétentions, soit les systèmes avec infiltration complète et les systèmes avec drain.

Systèmes de biorétention avec infiltration complète

Le système de biorétention avec infiltration complète comprend obligatoirement :

• une zone de rétention en surface, qui permet à l’eau de s’accumuler dans la cellule avant de s’infiltrer dans le sol. La taille de cette zone dépend des volumes d’eau à traiter. Une analyse hydrologique permet de déterminer le volume et le débit de conception;
• des végétaux choisis judicieusement pour assurer la diversité du réseau racinaire, une couverture végétale dense composée de plusieurs strates, ainsi qu’une diversité de taxons et de formes biologiques;
• une couche de surface composée de paillis, de pierres, de galets grossiers, de cailloux ou d’un mélange de semences à croissance rapide;
• un substrat composé de différents sols (sable, limon, argile et matière organique), qui permet l’infiltration de l’eau tout en évitant le colmatage du système, qui survient lorsqu’on utilise trop de particules fines. Selon une étude de l’ASCE, la matière organique ne devrait pas dépasser 5 % du poids total du substrat ou 10 % de son volume total;
• une couche de filtre granulaire, placée sous le substrat;
• un réservoir de stockage, aménagé au fond de la cellule;
• un système de trop-plein, qui permet d’évacuer l’excès d’eau vers le réseau d’égout. La cellule de biorétention doit se vidanger en moins de 72 heures.

Les composantes facultatives du système de biorétention sont :

• le paillis, qui protège le substrat contre l’érosion et séquestre les hydrocarbures;
• un drain, posé au fond de la cellule pour répondre aux objectifs visés par le système et respecter les critères de conception relatifs au temps de vidange et à la qualité des eaux;
• une membrane imperméable, qui permet d’éviter la contamination de la nappe phréatique lorsque c’est nécessaire ou lorsqu’un drain est installé.

Systèmes de biorétention avec drain

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Selon le guide de la Toronto and Region Conservation Authority (TRCA), les systèmes avec drain doivent être utilisés lorsque le taux d’infiltration est inférieur à 15 mm/h ou lorsque l’eau de ruissellement présente un risque de contamination de la nappe phréatique. Lorsque le taux d’infiltration est élevé, l’eau s’infiltre trop rapidement pour être traitée adéquatement avant d’atteindre la nappe.

Selon la norme CSA W200:18, les drains doivent être posés dans un lit de gravier d’une épaisseur minimale de 300 mm. Une membrane imperméable doit également être posée au fond de la cellule lorsqu’un drain est utilisé.

Avantages et inconvénients des systèmes de biorétention

Les principaux avantages des biorétentions sont les suivants :

• réduire la vitesse d’évacuation des eaux de ruissellement vers les conduites;
• diminuer le débit de pointe lors de forts événements pluvieux;
• diminuer les volumes d’eau acheminés vers les conduites. Selon la TRCA, une cellule de biorétention à infiltration complète permet de réduire de 85 % le volume d’eau acheminé vers les conduites, alors qu’un système avec drain le réduit de 45 %;
• recharger la nappe phréatique;
• diminuer la charge de polluants dans les eaux de ruissellement;
• offrir un bon rapport coûts-bénéfices;
• capter du CO₂ grâce aux végétaux;
• contribuer à la réduction des îlots de chaleur;
• contribuer au verdissement urbain.

Les principaux inconvénients des biorétentions sont les suivants :

• risque de contamination de la nappe phréatique;
• entretien régulier nécessaire;
• espace suffisant requis;
• adaptation nécessaire au climat froid, à la fonte des neiges et aux sels de voirie.

Consultez les spécialistes du drainage d’Avizo Experts-Conseils pour l’aménagement de vos aires de biorétention en milieu urbain.

Références

• CSA Group. (2019). Conception des systèmes de biorétention (CSA W200:18). Norme CSA. https://www.csagroup.org/store/product/W200-18/
• Société québécoise de phytotechnologie. (2018). Les aires de biorétention. En ligne. https://www.phytotechno.com/fiches-techniques/
• Toronto and Region Conservation Authority and Credit Valley Conservation. (2010). Low Impact Development Stormwater Management Planning and Design Guide. https://cvc.ca/wp-content/uploads/2014/04/LID-SWM-Guide-v1.0_2010_1_no-appendices.pdf
• MDDEP. (2011). Guide de gestion des eaux pluviales. https://www.environnement.gouv.qc.ca/eau/pluviales/guide-gestion-eaux-pluviales.pdf
• Société québécoise de phytotechnologie. Les aires de biorétention. https://www.phytotechno.com/wp-content/uploads/2018/04/Fiche-bior%C3%A9tention-finale_LHEb-ilovepdf-compressed.pdf