CHAPITRE 21Bassins de rétention et de sédimentation

21.1 INTRODUCTION

Il existe plusieurs types de structures de gestion des eaux pluviales. Elles peuvent avoir commeobjectifs la réduction des débits de crue, la réduction du volume de ruissellement, la réductionde la charge polluante. Ce chapitre présente sommairement quelques structures d’intérêtcomme les bassins secs et humides, les marais artificiels et les cellules de biorétention.

310 BASSINS DE RÉTENTION ET DE SÉDIMENTATION

21.2 EFFICACITÉ

Les structures de gestion des eaux pluviales peuvent permettre la réduction des débits de crue,la réduction du volume de ruissellement, la réduction de la charge polluante (solides totaux,azote, phosphore, bactéries, colliformes, etc.). Le tableau 21.1 présente la réduction qu’attri-bue le NCDENR (2007) pour différentes structures.

Tableau 21.2Valeurs de réduction attribuée à différents types de structures de gestion des eauxpluviales par le NCDENR (2007).

Structure Atténuationde crue

Solidestotaux

Azote Phosphore Colliforme Température

Bassin sec oui 50 % 10 % 10 % moyen moyen

Bassinhumide

oui 85 % 25 % 40 % moyen élevé

Marais oui 85 % 40 % 40 % moyen élevé

Biorétentionsans réserve

possible 85 % 35 % 45 % élevé élevé

Biorétentionavec réserve

possible 85 % 40--60 % 45--60 % élevé élevé

Voie d’eauengazonnée

non 0--35 % 0--20 % 0--20 % faible faible

BASSIN DE RÉTENTION 311

Édition 2015

21.3 BASSIN DE RÉTENTION

Figure 21.1 Schéma d’un bassin de rétention.

Figure 21.2 Bassin de rétention (Ferguson, 1998).

Figure 21.3 Laminage d’une crue par un bassin de rétention (Ferguson, 1998).

312 BASSINS DE RÉTENTION ET DE SÉDIMENTATION

Figure 21.4 Volume de stockage du bassin (Ferguson, 1998).

Figure 21.5 Volume de stockage des bassins (Soil Conservation Service, 1986)

BASSIN DE RÉTENTION 313

Édition 2015

21.3.1 Structures de contrôle

Figure 21.6 Structures de contrôle (Ferguson, 1998).

314 BASSINS DE RÉTENTION ET DE SÉDIMENTATION

21.3.2 Impact hydrologique

Figure 21.7 Impact hydrologique selon la localisation des bassins (Ferguson, 1998).

BASSIN DE SÉDIMENTATION 315

Édition 2015

21.4 BASSIN DE SÉDIMENTATION

La vitesse de sédimentation est selon Loi de Stoke :

[21.1]V =980 (G− 1) D2

30 η

[21.2]T =30 η

980 (G− Gl)LD2

V = vitesse de sédimentation (cm / min)

∆ = diamètre effectif (mm)

η = viscosité de la solution (Poise)

G = densité des particules

L = distance parcourue par la particule entre la surface du liquide et leniveau d’enfoncement de l’hydromètre (cm)

T = temps de sédimentation(min)

Temps de sédimentation des particules

Dimension des particules Temps de sédimentation sur 1 m

Graviers 1 sec

Sable grossier 10 sec

Sable fin 2 min

Limons + 100 min

Argiles + 800 jours

316 BASSINS DE RÉTENTION ET DE SÉDIMENTATION

21.4.1 Bassin sec

Figure 21.8 Dimensionnement d’un bassin sec (Ferguson, 1998).

[21.3]V = Ruissellement pluie de 12 heures − 3 jours

[21.4]Q�h� = Vtsed

[21.5]h =2 hmax

3

BASSIN DE SÉDIMENTATION 317

Édition 2015

21.4.2 Bassin humide

Figure 21.9 Efficacité des bassins humides en fonction du temps de séjour (Ferguson, 1998).

[21.6]Vpiscine = Tsejou Qin

[21.7]Profondeur moyenne = Vsed tsejour

[21.8]Surface =Vpiscine

Profondeur moyenne

Débit moyen = le plus grand débit mensuel

318

Figure 21.10 (Ferguson, 1998).

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Édition 2015

Figure 21.11 Schéma d’un basin humide (NCDENR, 2007).

320

21.5 MARAIS ARTIFICIELS

Les marais artificiels (stormwater wetlands) sont des structures qui essaient de reproduire lecomportement des marais. Les processus en cause sont des processus physique (sédimenta-tion), chimiques, biologiques (activités des bactéries et de plantes) et biochimiques (figure21.12). Lesmarais se différentient des bassins humides par une plus faible profondeur de stoc-kage (30 cm) et une faible épaisseur d’eau dans la zone où poussent les plantes. La figure 21.13présente la vue en coupe d’un marais artificiel.

Figure 21.12 Schéma des processus dans un marais (NCDENR, 2007).

Les marais artificiels pour traiter les eaux pluviales sont composées de cinq zones (Hunt et al.,2007) :

1. zone profonde (deep pool) qui a pour rôle de dissiper l’énergie du ruissellementqui entre, capter les sédiments grossiers et créer une zone anaérobique pour lanitrification. La profondeur doit être supérieure à 45 cm et si possible 90 cm. Ilest recommandé que le marais soit constitué de plusieurs zones profondes répar-ties sur sa surface comme refuge pour les prédateurs des moustiques en périodesde sécheresse et permette leur migration au travers du marais. La piscine à l’en-tré du marais doit occuper de 10 à 15 % de la superficie du marais et l’ensembledes zones profondes de 20 à 25 %.

MARAIS ARTIFICIELS 321

Édition 2015

Figure 21.13Vue en coupe des différentes zones d’unmarais, i) piscine, ii) zone de tran-sition, iii) marécage, iv) inondation temporaire, v) haute (Hunt et al., 2007).

2. zone de transition entre la zone profonde et la zone marécageuse. La pente decette zone zone est inférieure à 1,5:1. L’épaisseur d’eau dans cettes zone est nor-malement de 15 à 22 cm.

3. zone marécageuse (shallow water). Les zones marécageuses doivent créer unchemin de parcours de l’eau entre l’entée et la sortie du marais. L’épaisseur dedesign de l’eau doit être de 5 à 10 cm pour supporter une variété d’espèces végé-tales.

4. zone inondable en période de crue (temporary inundation). Cette zone sera inon-dée en période de crue et elle procure une partie du volume de stockage de lacrue. La zone de stockage est normalement de 30 cm.

5. zone haute. C’est la partie qui fait la transition entre le marais et le paysage envi-ronnant. Elle ne fait pas partie de la surface proprement dite du marais. La pentede cette zone doit être inférieure à 3:1.

Chaque zone a une végétation spécifique. La zone profonde a peu de plantes sauf des plantesflottantes. Les principales zones sont la zone marécageuse et la zone inondée lors des crues.Des espèces appropriées pour chaque zones doivent être choisies et elles peuvent être le succèsou l’échec du marais.

Burchel et al. (2010) présentent les techniques de construction recommandées en Caroline duNord.

322

Figure 21.14 Vue en coupe d’un marais (NCDENR, 2007).

Figure 21.15 Vue en plan d’un marais (NCDENR, 2007).

CELLULES DE RÉTENTION 323

Édition 2015

21.6 CELLULES DE RÉTENTION

Les cellules de biorétention utilisent les plantes et le sol pour enlever les polluants des eauxpluviales en utilisant de mécanismes d’adsorption, filtration, sédimentation, volatilisation,échanges ioniques et la décomposition biologique. De plus, elles offrent une excellente inté-gration avec le paysage. La figure présente une vue en coupe d’une cellule de biorétention. Ilexiste deux type de cellules de biorétention, celle permettant à une nappe de se bâtir dans lacellule (sortie d’évacuation plus haute que le fond) et celle où la sortie d’évacuation se trouveau niveau du fond de la cellule.

Figure 21.16 Schéma d’une cellule de biorétention (NCDENR, 2007).

Figure 21.17 Vue en coupe détaillée d’une cellule de biorétention (NRDENR, 2007).

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Figure 21.18 Vue en plan d’une cellule de biorétention (NCDENR, 2007).

BIBLIOGRAPHIE

BOUCHER, Isabelle. 2010. La gestion durable des eaux de pluie, Guide de bonnes pratiquessur la planification territoriale et le développement durable, ministère des Affaires munici-pales, des Régions et de l’Occupation du territoire, coll. «Planification territoriale et déve-loppement durable», 118 p. [www.mamrot.gouv.qc.ca]

Burchell M. R. , W. F. Hunt, K. L. Bass, J. Wright. 2010. Stormwater Wetland ConstructionGuidance. North Carolina Cooperative Extension Service, (AGW--588--13). En linge:http://www.bae.ncsu.edu/stormwater/Publication--Files/WetlandConstruction2010.pdf

Ferguson, B. K. 1998. Introduction to Stormwater -- Concept -- Purpose -- Design. JohnWiley,Toronto

HuntW. F., M. R. Burchell, J. Wright, K. L. Bass. 2007. StormwaterWetland Design Update:Zones, Vegetation, Soil, and Outlet Guidance. North Carolina Cooperative Extension Ser-vice, (AGW--588--12). En linge: http://www.bae.ncsu.edu/stormwater/Publication--Files/WetlandDesignUpdate2007.pdf

MDDEP/MAMROT, 200?. Guide de gestion des eaux pluviales. téléchargeablehttp://www.mddep.gouv.qc.ca/eau/pluviales/guide.htm. Consulté le 8 décembre 2011.

SCS, 1986. Urban Hydrology for Small Watersheds. Technical Release 55, second edition,Soil Conservation Service, Washington.

NCDENR, 2007. Stormwater Best Management Practices Manual. North Carolina Depart-ment of Environnement and Natural Resource, Raleigh, North Carolina