Coefficient de ruissellement : ramenez-le à zéro

Coefficient de ruissellement: si vous êtes arrivé jusqu’à cet article au fil de vos recherches, c’est peut-être que vous travaillez sur un projet d’aménagement ou un projet architectural. Et c’est sans doute qu’il vous faut anticiper la façon dont ce projet va influer sur la gestion des eaux pluviales de la zone où il se trouve. Il va donc vous falloir passer par la calculatrice. Et évaluer le coefficient de ruissellement associer à ce projet.
Sera-t-il plus mauvais ou meilleur que la même surface… avant le projet ?

coefficient de ruissellement tuyau

La définition de ce fameux coefficient de ruissellement est simple : c’est le rapport entre la hauteur d’eau ruisselée à la sortie de la surface considérée (la surface de votre projet), on appelle cela la pluie nette.
Et la hauteur d’eau tombée du ciel : la pluie brute.

Si l’on se réfère à ce schéma, c’est donc le rapport entre l’eau qui tombe des nuages (ce que la météo définit en “millimètres de précipitations“), et ce qui arrive au niveau du troisième arbre à droite, en bas de la pente : la pluie nette. Si votre projet occupe la surface au sol de la zone “marron”, ce que vous allez renvoyer vers les eaux pluviales de la collectivité est précisément cette “pluie nette”.

Plus vous allez artificialiser le sol et empêcher l’infiltration (cf schéma), moins vous allez planter de végétation et favoriser ainsi l’évapotranspiration, plus la “pluie nette” sera proche de la “pluie brute”. Plus votre coefficient de ruissellement sera proche de 1.
Et la réaction des autorités à l’égard de votre projet proche de la désapprobation.

Coefficient d’un matériau

Bien sûr, on raisonne pour une surface donnée. On peut donc faire varier à l’envi le périmètre du raisonnement. Nous parlons ici de votre projet, mais on peut aussi calculer le coefficient de ruissellement de tout un bassin versant. Comme on peut s’intéresser au calcul du coefficient de ruissellement d’une toiture végétalisée, elle-même partie d’un projet donné, ou encore le coefficient de ruissellement de l’enrobé drainant prévu pour les places d’un parking.

On a donc intérêt à s’intéresser aux coefficient de ruissellement théoriques de certains types de surfaces … en soi, si l’on ose écrire. Le schéma ci-dessus est clair. Si vous éliminez les autres variables importantes (la pente, le cloisonnement des surfaces -murs, remblais-, l’occupation du sol), la variable qui reste est celle de l’infiltration. Résultat : la réussite de votre objectif de réduire le coefficient de ruissellement de votre projet sera fonction de l’infiltration que permettra le matériau vous choisirez pour recouvrir la surface étudiée. Vous pouvez ainsi aller chercher sur internet des valeurs théoriques de coefficient de ruissellement, fournis dans un tableau, une abaque, ou autre. Vous trouverez des données pour réfléchir.

Le coefficient de ruissellement du verre est ainsi de 95%, pour le bitume de votre parking, il varie de 40 à 90%, pour la pelouse, s’il s’agit de gazon synthétique, vous resterez encore du côté des 90%, si elle est naturelle, comme pour d’autres surfaces des zones résidentielles (gravier, espace vert, …) vous irez de 30 à 50%, selon que vous rencontrez un sol plus ou moins argileux, notamment. Quant au coefficient de ruissellement des sols en zone agricole, vous serez autour de 20% pour les prairies, les prés et les champs cultivés, à 10% pour du sable tassé et des bois, et à 2% pour la terre.
Et oui, c’est elle qui fait le mieux.

Comment réduire ce coefficient de ruissellement

Sauf que bien entendu, l’objectif n’est pas juste de réduire le coefficient de ruissellement annuel moyen. Raisonner “coeff moyen” peut être intéressant pour estimer des performances globales, mais si on veut garantir en zone urbaine que l’on saura faire face en cas de fortes pluies ou de crue, il faut raisonner coefficient instantané. Ce qui se passe à un instant t.
Dès lors, vous serez obligé de vous rappeler que parfois, la terre devient de la boue !

Dès lors, en effet le choix de la surface que l’on va proposer “à la pluie” paraît essentiel. Le problème, c’est que c’est là, que vous risquez de faire la plus grosse erreur de raisonnement à propos du coefficient de ruissellement. Se limiter à cette seule question du coefficient de la surface conçue en tant que “matériau” risque d’être, en soi, une perte de performance. Il faut raisonner au contraire, comme dans la nature, et se poser de la question du coefficient de ruissellement de la surface en tant que … “système”.

ERREUR n°1. Raisonner matériau et non pas “système”

Observez en effet ce qui se passe dans le cas d’un parking engazonné à forte rotation ? Avec un système mal conçu.
On a tous vu ce genre de dégâts.
On a voulu faire un joli parking, on s’est dit “super ! le coefficient de ruissellement du gazon est intéressant, l’infiltration sera parfaite, ce sera joli et cela ne se déversera pas dans les collecteurs d’eaux pluviales municipaux.

Sauf que l’on a mal évalué les rotations des véhicules sur le parking.
Le gazon n’était pas approprié. Résultat : le gazon disparaît vite fait, la terre qui affleure est tassée. Et à la moindre pluie, le parking devient boueux. Ne parlons même pas du cas des fortes pluies (du type : les pluies décennales signalées dans la région).

Sans doute les concepteurs du projet avaient-ils recherché les valeurs du coefficient de ruissellement pour différentes couvertures du sol et s’étaient-ils fortement intéressé au cas du gazon.
On a raisonné “choix du matériau” au lieu de raisonner “système”.

Résultat : on a oublié une des variables essentielles liée à la destination de la surface concernée : la rotation des véhicules.

ERREUR n°2 . Se référer aux bon vieux passé

Face à ce genre de difficultés, on aura inévitablement tendance à se réfugier en territoire connu. Après tout, pourquoi pas un bon vieux béton.
Une bonne vieille surface bien imperméable.
Traction, compression, cisaillement : un enrobé doit d’abord résister à ces trois sollicitations. Tout le monde sait ça ! Il faut que ça résiste.

Il faut un matériau ultra-résistant pour recevoir des charges lourdes, un passage régulier de camions et résister dans le temps. Après tout, pour faire face à des rotations importantes de véhicules. Voilà la solution !

En réalité, sur la durée, cette rigidité ne s’avère plus suffisante. Le béton se fend sous le poids et la persistance des eaux de pluie. Son imperméabilité accentue le ruissellement, accentuant les dégâts des inondations qui le fragiliseront d’autant plus qu’elles seront plus fréquentes. Un cercle vicieux.
Plus le réchauffement climatique va nous gratifier de ses épisodes de précipitations exceptionnelles, plus les surfaces “résistantes” seront fragilisées. Et les calculs de départ seront mis en doute.

Les modèles hydrologiques vont-ils devenir obsolètes

Nous nous sommes ainsi posé la question dans cet article : les modèles de calcul utilisés en hydrologie vont-ils tenir longtemps ?.

En matière de ruissellement des eaux de pluie, la référence est encore aujourd’hui, par exemple, celle des « coefficients de Montana ». Ils permettent de connaitre, pour une durée de pluie donnée, la hauteur d’eau maximale attendue sur des périodes de retour des pluies de 5 à 100 ans.

Et donc d’anticiper – en théorie – ce qu’il se passe lors de fortes pluies à caractère exceptionnel.

Sauf que ces coefficients ont été élaborés dans les années 1970. Et pensés pour des pluies d’une durée inférieure à 2 heures… Durée non extrapolable. Or, si l’on suit les études récentes qui sont menées un peu partout dans le monde, les phénomènes climatiques dépassent aujourd’hui ces hypothèses, et cela devrait aller croissant. Les précipitations extrêmes ne sont plus exceptionnelles et sortent ainsi du cadre prévu par nos formules antiques.

Ne pas aggraver les dynamiques extrêmes

Résultat : même en repensant le dimensionnement des tuyaux, ils débordent très vite. On n’arrive plus à écouler rapidement un phénomène de pluies intensives qui dure et se répète. Les inondations en ville et en milieu rural se multiplient.  

La question pour votre projet n’est donc pas “quel matériau” choisir pour obtenir un ruissellement moindre ? Mais bien “quel système d’infiltration” concevoir pour tendre vers le coefficient de ruissellement nul de toute la surface qui va être en partie artificialiser ?

La variable-clé

Face à l’idée d’un sol perméable, il faut une solution qui compense la porosité naturelle d’un sol perméable : il faut garantir sa stabilisation.
Voilà la variable-clé : la stabilité.

Il ne s’agit pas de remplacer l’enrobé béton par une voie en terre et un lit de sable. Ou de remplacer les allées, routes, places de parking goudronnées par des voies de gazon toutes bêtes.

Il s’agit de repenser les fondations, pour établir la stabilité du sol et le rendre perméable tout en maintenant sa portance et sa tenue face à un épisode de pluies diluviennes.  

Ramener le coefficient de ruissellement des sols à zéro : vos outils

Il existe toute une gamme de solutions pour vous permettre d‘atteindre cet objectif du coefficient de ruissellement nul. Elle ne feront pas forcément appel à de la végétalisation. Rien ne sert de verdir ce qui ne tiendra pas le choc. Mais toutes contribueront à l’infiltration et à la stabilité du système … en même temps.

Vous avez un projet d’aménagement de parking extérieur ? De voies, d’allées carrossables ? Vous pouvez, par exemple, piocher dans ces outils pour construire votre système à coefficient de ruissellement nul :

  • Des sols stabilisés par des dalles alvéolaires, avec remplissage minéral, végétalisation ou béton, qui permet une infiltration directe dans le sol.
  • Des noues drainantes situées au niveau de la couche d’enrobé (si vous ne pouvez pas faire autrement).

Vous pouvez même envisager d’ajouter un système de noues sous une surface de parking végétalisée, en complément.

  • Ajouter des cuves de récupération des eaux et de stockage pour différer l’évacuation des grosses pluies.

Pourquoi la végétalisation est-elle le meilleur ennemi du ruissellement ?

Quel que soit votre choix pour sortir du tout tuyau et tout imperméable, intégrer de la végétation à votre projet, quand cela est possible, vous fera marquer des points.  

Voici quelques-uns des avantages que vous pouvez lister :

  • Les végétaux filtrent naturellement les eaux de pluie et ruisselées ;
  • Donc, ils les nettoient et éliminent en partie la pollution qu’elles charrient.
  • Ils diffèrent l’évacuation des eaux. En effet, ils boivent et absorbent une grande partie dans leur système racinaire, la retiennent et la rejettent en partie par évapotranspiration.
  • Leur présence sur un sol perméable compense l’urbanisation massive et offre une respiration aux sols.  
  • Elle permet également de limiter l’érosion.

Dans tous les cas, même si la végétation ne peut être de la partie, le choix d’une solution perméable, peut vous faire économiser sur votre projet, en respectant un volet spécifique de la loi ALUR (consultez cet article sur les parkings perméables et la loi ALUR).

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