Session D9 - L'entretien des ouvrages végétalisés de gestion des eaux pluviales

Les infrastructures bleu-vert (BGI) — des dispositifs de gestion des eaux pluviales fondés sur la nature, tels que les toitures végétalisées et les noues de biorétention — sont de plus en plus utilisées pour atténuer les déversements d’eaux usées unitaires (CSO) à l’échelle du bassin versant. Cependant, leurs performances hydrologiques peuvent se dégrader au fil du temps en raison du colmatage, de l’accumulation de débris et du dépôt de sédiments. Cette étude examine comment cette dégradation temporelle des systèmes de biorétention influence les volumes de CSO à long terme. Nous avons développé un cadre de détérioration fondé sur des transitions discrètes d’états de condition, gouvernées par un processus semi-markovien et appliquées à un pas de temps journalier. Les transitions ont été paramétrées à l’aide de courbes de détérioration de type Weibull dérivées de réductions empiriques de la conductivité hydraulique, de la porosité, du taux d’infiltration et du rapport de vides de la couche de stockage.À l’aide d’un modèle SWMM calibré du bassin versant de Fehraltorf, nous avons simulé 53 sous-bassins entre 1987 et 2012 selon trois scénarios : performance stationnaire des BGIs, absence de BGIs et BGIs se détériorant dynamiquement.

Les résultats montrent que la détérioration des BGIs entraîne une augmentation progressive des volumes de CSO, produisant environ 17 % de CSO cumulés supplémentaires à la fin de la période étudiée. Ces résultats soulignent l’importance du suivi et de l’entretien des BGIs pour préserver leurs performances hydrologiques. Ils fournissent également une base pour des analyses plus approfondies, notamment afin de déterminer si toutes les BGIs doivent être surveillées en continu ou si un sous-ensemble exerce une influence disproportionnée sur la dynamique des CSO à l’échelle du bassin versant.

Les solutions fondées sur la nature de gestion des eaux pluviales (SFN GEP) sont devenues un élément essentiel de la gestion urbaine des eaux pluviales, offrant des bénéfices hydrologiques et des services écosystémiques. Toutefois, le manque de données sur leurs performances et leur entretien à long terme pose des défis pour une gestion durable de ces solutions. Cette étude présente un modèle à base agents basé sur la littérature scientifique et l’expertise métier pour combler ces lacunes en intégrant à la fois les dimensions hydrologiques et écologiques des SFN GEP. Le modèle conceptuel comprend des agents représentant les gestionnaires, les pratiques de maintenance, et les dysfonctionnements des composants des SGN GEP, tout en simulant leurs interactions au cours du temps. Les données mobilisées pour le modèle proviennent d’une analyse par arbre de défaillance (AAD), d’une enquête internationale menée auprès de gestionnaires de SFN GEP et de données issues d’inspections de terrains. Les résultats de la AAD et des inspections contribuent à identifier les défaillances des SFN GEP et à évaluer leurs effets sur les différents composants, tandis que les données d’enquête apportent un éclairage sur les pratiques de maintenance. La capacité des modèles à base agents à modéliser des comportements émergents et à simuler des stratégies de gestion offre une voie prometteuse pour optimiser la performance des SFN GEP, afin de préserver les bénéfices à long terme de ces aménagements essentiels.

Les infrastructures vertes de gestion des eaux pluviales (GSI) sont de plus en plus utilisées pour améliorer la qualité de l’eau, réduire les inondations et favoriser la végétalisation urbaine. Toutefois, de nombreuses installations ne fonctionnent pas comme prévu, et les causes sous-jacentes de ces défaillances restent mal comprises. Cette étude synthétise les résultats d’un sondage mondial auprès de 43 praticiens ainsi que de 14 entretiens réalisés au Canada, en Australie, au Royaume-Uni et aux États-Unis, afin d’évaluer la performance perçue, les mécanismes courants de défaillance et les facteurs contribuant à la sous-performance des GSI en bordure de voirie. La plupart des praticiens (71 %) ont qualifié les GSI de « modérément réussies », soulignant la récurrence de problèmes liés à la conception, à la construction et à l’entretien. Les défaillances surviennent fréquemment dans les 1 à 3 ans suivant l’installation, reflétant des lacunes de conception et de construction ainsi qu’un entretien insuffisant durant les premières années.

Trois principaux mécanismes de défaillance ont été identifiés : le contournement des flux, la réduction de l’infiltration due au colmatage de surface et le court-circuitage hydraulique. Les problèmes de conception incluaient notamment des entrées d’eau sous-dimensionnées ou inadaptées, ainsi que des éléments difficiles, voire impossibles, à entretenir. Les défis liés à la construction provenaient principalement d’un contrôle de qualité insuffisant et d’une expérience limitée des entrepreneurs. Les enjeux d’entretien étaient dominés par l’accumulation de sédiments et les perturbations d’origine humaine. Les obstacles de gouvernance concernaient surtout le manque de financement dédié, des effectifs insuffisants et une faible coordination entre services municipaux. Les résultats mettent en évidence la nécessité de financer spécifiquement l’entretien, d’améliorer la collaboration municipale, de renforcer la formation des entrepreneurs et de mener des investigations initiales plus rigoureuses afin de réduire les risques de défaillance et de renforcer la résilience des GSI.

Les exigences à long terme en matière de performance et de gestion des bassins de rétention biologiques restent mal comprises. Les gestionnaires d'actifs s'appuient souvent sur leur jugement personnel ou adoptent une approche « run-to-failure » (fonctionnement jusqu'à la défaillance), guidés par des rapports d'inspection souvent peu fiables, incomplets, subjectifs et manquant de normalisation. Cette pratique contribue à la dégradation progressive et, à terme, à la défaillance fonctionnelle des systèmes de bassins de rétention biologiques. En conséquence, cette recherche vise à développer un protocole d'inspection structuré et normalisé qui permette une procédure uniforme et une évaluation objective de l'état des bassins de rétention biologiques. Le protocole proposé est élaboré à partir de l'analyse de 507 rapports d'inspection, complétée par une revue exhaustive de la littérature. Il présente un catalogue détaillé des composants du système, des types de défauts associés et des modes de défaillance potentiels. Chaque défaut est accompagné de notes numériques, de descriptions formelles et d'une échelle visuelle de qualité afin de garantir la clarté et la cohérence de l'interprétation. En outre, le protocole précise les paramètres à évaluer, ainsi que la séquence et les outils nécessaires à une inspection efficace. Les résultats contribuent à l'avancement de la gestion des actifs fondée sur des données probantes, permettant une planification efficace et une allocation optimisée des ressources.