Session D10 - L'évapotranspiration dans les ouvrages végétalisés de gestion des eaux pluviales

Les taux d'évapotranspiration (ET) des systèmes de drainage durable (SuDS) diffèrent significativement des taux d'ET de référence en raison des différences de types de végétation, de disponibilité en eau et du contexte urbain. Une technique permettant de quantifier les taux d'ET in situ serait d'une grande utilité pour les professionnels de la conception et de la modélisation du drainage urbain. Dans cet article, nous présentons et discutons les résultats d'un exercice de suivi continu sur le terrain visant à évaluer si la méthode 3T peut fournir des données d'ET robustes dans ce contexte. La méthode 3T repose sur la mesure de trois températures : les températures de surface d'une feuille en transpiration et d'une feuille artificielle, ainsi que la température de l'air. Des estimations/mesures du rayonnement net à la surface des feuilles (végétée et artificielle) sont également nécessaires. Les résultats d'une étude de suivi continu montrent une forte corrélation entre l'ET mesurée par la méthode 3T et les pertes d'ET déterminées directement à l'aide d'un lysimètre à pesée. Cependant, il convient de veiller à ce que les mesures soient effectuées dans des conditions atmosphériques valides, ce qui peut limiter les périodes de mise en œuvre.

Les systèmes de biofiltration se colmatent souvent au fil du temps principalement en raison des sédiments présents dans les eaux pluviales, ce qui entraîne une diminution de l'infiltration et une défaillance. La plupart de ces systèmes sont plantés de carex et de joncs, qui présentent une efficacité et une tolérance élevées en rendement épuratoire, mais qui se traduisent par une faible diversité des espèces. L'incorporation d'espèces ligneuses, en particulier d'arbustes, dans les systèmes de biofiltration pourrait potentiellement améliorer la diversité végétale, l'attrait esthétique, l'infiltration sous des charges sédimentaires élevées et la réduction volumétrique du ruissellement grâce à une évapotranspiration (ET) accrue. Par conséquent, nous avons mené une expérience en colonnes de biofiltration afin de déterminer si les espèces arbustives peuvent maintenir une infiltration et une ET élevées sous de fortes charges sédimentaires, et de relier leurs performances avec les caractéristiques des plantes, pour améliorer la sélection des plantes pour les biofiltres. La plupart des espèces arbustives ont maintenu des taux d'infiltration élevés, malgré les charges sédimentaires, surpassant la plante « type » (Carex apressa) de biofiltration en Australie. Les arbustes présentant une infiltration plus élevée ont également montré une forte évapotranspiration, réduisant potentiellement donc les volumes de ruissellement. Une biomasse totale et une longueur racinaire plus importantes étaient associées à de meilleures performances. L'intégration d'arbustes dans les biofiltres pourrait atténuer le colmatage, augmenter la rétention du ruissellement et élargir les options d'espèces, afin d'améliorer à la fois la biodiversité et la fonctionnalité.

Les systèmes de biorétention constituent des solutions fondées sur la nature essentielles pour la gestion des eaux pluviales urbaines. Leur performance hydraulique dépend toutefois de la restauration de la capacité de stockage entre des épisodes de pluie de plus en plus fréquents et intenses. L’évapotranspiration (ET) joue un rôle majeur dans ce processus, principalement sous l’effet de la végétation et influencée par la rétention d’humidité du substrat. Cette étude a évalué l’effet combiné de la végétation et du stockage interne d’eau (SIE) sur la dynamique de l’ET dans des mésocosmes de biorétention. Douze mésocosmes ont été installés en conditions estivales extérieures selon quatre configurations : planté/drainage libre (PF), planté/SIE (PI), non planté/drainage libre (UF) et non planté/SIE (UI). L’ET a été déterminée par bilan massique à partir de pesées périodiques, tandis que l’humidité du sol a été suivie à trois profondeurs par capteurs. Les résultats ont montré que la végétation constituait le principal facteur de contrôle de l’ET, doublant presque la perte d’eau cumulée par rapport aux systèmes non végétalisés (~500 mm pour PI contre ~200 mm pour UI). Le SIE a renforcé l’ET en maintenant l’humidité de la zone racinaire, particulièrement en période sèche. Les coefficients culturaux ont atteint 3,0 à 3,5 en fin d’été pour PI, traduisant une forte capacité de restauration du stockage par la végétation. Ces résultats mettent en évidence le rôle du SIE comme amélioration de conception efficace pour une gestion des eaux pluviales plus résiliente face aux changements climatiques.

Les villes des climats méditerranéens sont confrontées à une pénurie d’eau croissante, à un stress thermique accru et à des épisodes de pluie courts et intenses, tandis que l’adoption à grande échelle des toitures bleu-vert (BGR) reste limitée par les besoins en irrigation et l’absence de méthodes de suivi continu et fiables. Cette étude évalue une configuration de BGR économe en eau, dans laquelle un réservoir intégré à la toiture alimente le substrat par remontée capillaire, avec des apports saisonniers supplémentaires dimensionnés pour être comparables aux volumes de condensats produits sur site par les systèmes de climatisation. Le site expérimental du Technion (Haïfa, Israël) comprend deux parcelles identiques de 100 m² : une parcelle de référence utilisant une irrigation goutte-à-goutte conventionnelle en surface, et une parcelle test recevant l’eau directement dans la couche de stockage. Des observations météorologiques et hydrologiques haute résolution sont utilisées dans un cadre de bilan hydrique bi-couche (bleu-vert) afin de quantifier l’évapotranspiration (ET), la dynamique de stockage, les flux internes et la rétention des eaux pluviales sous une disponibilité en eau restreinte. Les images Sentinel-2 sont exploitées pour dériver des coefficients culturaux et de stress hydrique (Kc, Ks), ensuite utilisés pour estimer l’ET et assurer un suivi continu des performances et du stress hydrique à l’échelle de la toiture. Les résultats attendus visent à renforcer des approches pratiques et évolutives pour la conception et l’évaluation de systèmes BGR économes en eau dans des environnements urbains soumis à la sécheresse.