Systèmes enterrés de stockage temporaire des eaux pluviales : types, dimensionnement et mise en œuvre

Qu'est-ce qu'un système souterrain de rétention des eaux pluviales ?

Un système souterrain de rétention des eaux pluviales est une installation souterraine conçue pour capter les eaux pluviales lors d'un orage et les relâcher à un rythme contrôlé afin de minimiser les risques d'inondation en aval. Ces systèmes sont privilégiés lorsque la disponibilité du terrain pose problème ou que les réglementations locales en matière d'utilisation des sols interdisent les dispositifs de stockage des eaux de surface.

Leur fonctionnement est très spécifique : lorsqu'il pleut, l'eau s'écoule dans le système plus rapidement qu'elle n'est libérée. L'exutoire est dimensionné pour évacuer les eaux pluviales à un débit spécifique, égal au débit de ruissellement avant aménagement que le système de drainage en aval a été conçu pour accueillir. Une fois l'orage passé, les eaux pluviales stockées s'écoulent à nouveau dans le réseau pluvial après une période de quelques heures. Le système est alors à nouveau “sec”. C'est en cela que la retenue diffère de la rétention ; avec la rétention, les eaux pluviales sont stockées en permanence dans un bassin, souvent en vue d'une infiltration ou d'une réutilisation. Pour voir comment les systèmes de rétention se situent par rapport à d'autres systèmes similaires, vous pouvez consulter notre site Web sur les systèmes de rétention. bassins de rétention des eaux pluviales Il est utile de lire cette page, car elle traite des systèmes constitués de structures de détention individuelles (réservoirs), ou de nos systèmes de stockage de l'eau. réservoirs d'atténuation qui donne la terminologie alternative de ces systèmes telle qu'elle est utilisée au Royaume-Uni et en Australie.

Fonction principale : Stockage temporaire et libération contrôlée

L'objectif principal d'un système de rétention souterrain est l'atténuation des débits de pointe. Lorsque des surfaces imperméables telles que les toits, les routes et les parkings remplacent la couverture naturelle du sol dans un paysage existant, le débit et le volume des eaux de ruissellement sont beaucoup plus élevés pendant les précipitations. Les systèmes de rétention captent ces pics de ruissellement et les limitent à un taux de libération contrôlé, généralement un orifice ou une plaque de déversement, de manière à empêcher le débit en aval de dépasser la capacité pour laquelle le système a été conçu. Selon la Manuel de qualité des eaux pluviales de CT, La rétention souterraine est une pratique de gestion optimale qui s'est avérée efficace pour la gestion des débits de pointe après aménagement.

Détention ou rétention : Pourquoi c'est important

Les gens utilisent souvent ces termes de manière interchangeable, ce qui est regrettable car l'utilisation d'un terme erroné entraîne généralement l'installation d'un mauvais système. La rétention est la pratique qui consiste à stocker temporairement les eaux pluviales à un débit mesuré, de sorte que le bassin ou le système de rétention soit sec après l'orage. La rétention fait référence au stockage permanent des eaux pluviales, généralement en vue d'une infiltration dans la formation géologique sous-jacente, d'une utilisation dans un système d'irrigation paysager ou d'une autre réutilisation bénéfique, telle que l'approvisionnement en eau d'extinction des incendies ou les eaux de chasse non potables. La plupart des systèmes de gestion des eaux pluviales bassins de rétention pour les sites commerciaux nouveaux ou réaménagés, y compris les systèmes de rétention souterrains, seront conçus et construits comme des installations de rétention car, dans la plupart des cas, les autorités locales imposent le contrôle du débit de rejet, mais pas l'élimination du rejet lui-même.

Types de systèmes de rétention souterrains

Le choix d'un système de rétention souterrain optimal nécessite un examen attentif des matériaux, des conditions de charge, des exigences en matière de stockage et du budget. Le choix d'un système n'est pas simplement une question de coût des matériaux, mais une décision d'ingénierie complexe. Les voûtes en béton, par exemple, peuvent offrir une longévité supérieure mais s'accompagnent de coûts de manutention et d'installation importants, tandis que les systèmes en plastique léger exigent souvent un compactage précis du remblai pour atteindre leur capacité de charge.

Le Manuel de qualité des eaux pluviales de CT classe les différents matériaux utilisés dans la détention souterraine et met en évidence plusieurs caractéristiques et considérations propres à chaque type de matériau. Une chose importante à retenir : L'ASCE a publié en 2024 des conclusions documentant des cas de défaillance de systèmes de rétention souterrains en plastique soumis à des charges de trafic, avertissant que des hypothèses inadéquates en matière d'évaluation des charges ont conduit à des effondrements structurels dans des installations réelles.

Voûtes et ponceaux en béton

Les voûtes et les ponceaux en béton sont les matériaux les plus couramment utilisés pour la rétention souterraine en raison de leur résistance et de leur capacité portante élevée (charge HS-20 et HS-25). Ils ne nécessitent généralement pas de conception structurelle supplémentaire et sont donc le plus souvent choisis pour les projets sous les rues, les aires de stationnement et les zones de chargement. Selon la Association des tuyaux en béton Aux États-Unis et au Canada, les voûtes en béton préfabriqué peuvent avoir une durée de vie supérieure à 75 ans en fonction des spécifications de fabrication et d'essai (c'est-à-dire ASTM C1577 et C1433), mais elles peuvent être difficiles à manœuvrer pendant la construction et ont tendance à avoir les coûts initiaux les plus élevés par pied cube d'entreposage.

Systèmes de tuyaux métalliques ondulés (CMP)

Les systèmes de tuyaux en tôle ondulée sont généralement constitués de sections individuelles de tuyaux en acier galvanisé ou aluminisé d'un diamètre compris entre 36 et 120 pouces. Les sections individuelles sont fabriquées en tant que fût unique, ou reliées à un tuyau collecteur en métal ondulé pour connecter plusieurs fûts individuels ensemble. Les tuyaux en tôle ondulée sont couramment utilisés pour les projets linéaires en raison de la facilité avec laquelle ces tuyaux peuvent être raccordés en ligne droite. Ils présentent également l'avantage d'être relativement économiques par rapport au volume de stockage qu'ils permettent d'atteindre. En fonction du pH du sol, du niveau de la nappe phréatique et d'autres composants chimiques du sol, les systèmes de tuyaux galvanisés ont généralement une durée de vie de 25 à 50 ans avant d'être susceptibles de tomber en panne. Le CMP revêtu de polymère constitue une autre option pour les projets dont les eaux souterraines sont particulièrement agressives pour les matériaux galvanisés. Ces systèmes prolongent cette durée de vie mais ajoutent 15-25% au coût du matériau.

Systèmes de tuyaux PEHD

Les systèmes PEHD sont généralement constitués de tuyaux en polyéthylène d'un diamètre compris entre 12 et 60 pouces. Ils sont reliés entre eux à l'aide de raccords munis de joints afin d'obtenir une grande étanchéité. Ces systèmes sont généralement plus légers à installer que les systèmes CMP en raison de la taille réduite des équipements et des équipes qui peuvent être employées sur ces projets. Le PEHD présente l'avantage inhérent d'être totalement immunisé contre les problèmes liés aux eaux souterraines et a généralement la durée de vie la plus longue, entre 50 et 100 ans, en raison de la nature non corrosive du matériau. La clé de l'utilisation du PEHD est qu'une conception et une construction correctes sont essentielles pour le succès à long terme de ces systèmes. Si le PEHD est choisi pour une application de détention, il faut apporter un soin particulier à la conception de la structure. Ceci est d'autant plus important que les systèmes de canalisations en PEHD ont également fait l'objet d'avertissements récents de la part de l'ASCE concernant l'importance de respecter les exigences minimales en matière de remblayage et d'adhérer à une charge de conception basée sur le type de trafic.

Systèmes de caisses géocellulaires modulaires

Les systèmes géocellulaires sont constitués de modules de casiers polymères très résistants qui sont généralement assemblés sur place et enveloppés d'un tissu géotextile. Le taux de vide élevé de ces systèmes (dans de nombreux cas supérieur à 95%) en fait une technologie idéale pour les projets qui doivent maximiser le volume de stockage des eaux pluviales disponibles dans une excavation minimale. Voici quelques exemples de ces types de systèmes Réservoirs de rétention géocellulaires (Aqua Rainwater) et modules de gestion des eaux pluviales (Aqua Rainwater). La conception modulaire de ces systèmes permet de les installer à l'aide d'équipements capables de manœuvrer dans des espaces restreints sans nécessiter l'utilisation d'équipements de levage lourds. L'une des limites de cette technologie est que la capacité de charge est fonction de la qualité, du grade et de la configuration du matériau de la caisse individuelle et que, par conséquent, les capacités de charge peuvent varier considérablement d'un fabricant à l'autre. Les réservoirs et modules géocellulaires doivent donc être spécifiquement évalués pour une condition de charge afin de soutenir une condition de conception particulière. Les projets qui nécessitent une capacité de charge plus élevée avec une conception de chambre à fond ouvert peuvent avoir besoin d'envisager les éléments suivants systèmes de détention à chambre archaïque qui constituent une solution alternative (AASHTO H-20).

Comment fonctionne le dimensionnement des systèmes de rétention souterrains

La détermination du volume de stockage correct est la tâche d'ingénierie la plus critique dans tout projet de système de détention souterrain. S'il est trop petit, le projet n'est pas conforme au code et aggrave les inondations en aval pendant les tempêtes de conception. S'il est trop grand, le budget est dépassé et on creuse plus que nécessaire. Heureusement, la logique est simple : si vous connaissez les principales données de conception, vous pouvez facilement vérifier que la proposition d'un entrepreneur est réellement adaptée à votre site.

Aux États-Unis, les mandats de rétention des eaux pluviales reposent presque toujours sur un principe de base : le taux de ruissellement après la construction ne doit pas être plus élevé que le taux avant le développement pour une tempête de conception particulière. La loi du Connecticut sur la rétention des eaux pluviales Manuel de qualité des eaux pluviales de CT propose des instructions de conception étape par étape pour calculer ce volume de stockage, depuis la cartographie du bassin versant jusqu'au dimensionnement. Une approche de conception comparable existe dans le Service des eaux de Philadelphie Il précise également une exigence de conception pour le dimensionnement des systèmes de rétention souterrains. Il spécifie également une exigence de conception pour le dimensionnement des systèmes de rétention souterrains : le premier pouce d'eau de ruissellement de chaque surface imperméable doit être géré à partir du site d'aménagement.

Principaux paramètres de dimensionnement

Cinq paramètres spécifiques déterminent le volume nécessaire pour le dimensionnement de la rétention souterraine. Des valeurs fiables pour ces paramètres sont nécessaires avant de commencer les calculs.

En ce qui concerne la façon dont ces paramètres fonctionnent ensemble dans un scénario réel de conception d'eaux pluviales municipales, Manuel des bonnes pratiques de gestion du comté de Hamilton est un excellent exemple de ce qui est nécessaire.

Le cadre de la méthode rationnelle

La méthode rationnelle (Q = CiA) est la méthode la plus courante pour dimensionner les systèmes de rétention des petits et moyens bassins versants aux États-Unis. Le débit de ruissellement (Q) est le résultat du coefficient de ruissellement (C), de l'intensité des précipitations (i) et de la superficie du bassin versant (A). Bien que cette méthode puisse être inexacte pour des bassins versants plus grands ou plus complexes, la plupart des calculs de conception des systèmes de rétention des eaux pluviales commerciaux ou résidentiels l'utilisent comme point de départ par défaut.

Le coefficient de ruissellement définit la part de la pluie qui est ruisselée. Un bassin versant en herbe (avec un sol perméable) peut avoir un coefficient de 0,2 à 0,4. En comparaison, le coefficient d'un site commercial imperméable peut varier de 0,85 à 0,95. C'est la variation du coefficient entre les scénarios de pré-développement et de post-développement qui détermine en fin de compte le stockage nécessaire. Notre article sur Fonctionnement des réservoirs d'atténuation fournit de plus amples informations sur les principes de l'atténuation du débit.

Calcul du volume de stockage

Le stockage requis est calculé en déterminant le volume entre le débit d'entrée de l'hydrogramme après développement et le débit de sortie acceptable pour la durée d'une tempête de conception. En règle générale, les ingénieurs utilisent l'une des méthodes de calcul suivantes :

La méthode simplifiée consiste à prendre la différence entre le pic après développement et le débit maximal de conception, multipliée par la durée de l'orage. Cette méthode donne une estimation très approximative pour les petits projets et aboutit souvent à une durée d'orage insuffisante ou à un bassin versant qui peut présenter plusieurs pics.

La méthode de routage calcule une simulation temporelle du débit entrant et sortant sur la durée d'un orage. Il s'agit d'un processus plus précis, nécessaire pour la plupart des municipalités pour la soumission de la conception finale. Manuel de conception du CSPI présente un certain nombre d'exemples d'application des deux méthodes à des systèmes de détention basés sur des canalisations.

Quand la détention souterraine s'impose : Facteurs réglementaires

Vous serez peut-être surpris d'apprendre qu'à l'heure actuelle, aucune loi fédérale américaine n'impose l'installation de systèmes souterrains de rétention des eaux pluviales pour tous les projets. Il existe cependant un système qui commence au niveau fédéral et se poursuit au niveau des États et au niveau local, qui peut déclencher des exigences en matière d'eaux pluviales et de rétention, si un projet présente certaines caractéristiques. La première étape pour déterminer si vous avez besoin d'un système de rétention souterrain est de comprendre quelles sont les exigences en vigueur dans une localité et comment elles s'appliquent à votre projet.

La loi fédérale sur l'eau (Clean Water Act - CWA) a créé le système national d'élimination des rejets de polluants (National Pollutant Discharge Elimination System - NPDES), qui est à l'origine du système réglementaire américain en matière d'eaux pluviales. Les permis NPDES font partie de la mise en œuvre de la CWA par chaque État et stipulent généralement qu'une municipalité disposant d'un permis MS4 (Municipal Separate Storm Sewer System) doit gérer les eaux pluviales post-construction dans leur décharge MS4 afin d'aider à contrôler le ruissellement de sources non ponctuelles provenant de nouvelles constructions et de redéveloppements. C'est le mécanisme qui détermine les exigences des ordonnances locales sur les eaux pluviales, qui peuvent inclure la rétention souterraine des eaux pluviales.

Exigences fédérales et nationales en matière d'eaux pluviales

Au niveau fédéral, les règles des phases I et II de la CWA sur les eaux pluviales exigent des opérateurs de MS4 qu'ils contrôlent les eaux pluviales post-construction provenant de tout projet de perturbation d'une ou plusieurs acres. Les exigences des États comprennent généralement toutes les exigences relatives à la délivrance des permis NPDES et des permis MS4, ainsi que les normes en vigueur au niveau de l'État. Les normes de l'État peuvent inclure des meilleures pratiques de gestion structurelles telles que des systèmes souterrains de rétention des eaux pluviales (ou d'autres exigences) qui doivent être installées lorsqu'un projet a une surface imperméable supérieure à certaines limites réglementaires de l'État. Un exemple de ces normes est la Manuel de qualité des eaux pluviales de CT (Stormwater Best Management Practices), qui fait de la rétention souterraine des eaux pluviales l'une des meilleures pratiques de gestion des eaux pluviales et énumère des normes de conception spécifiques. De même, en Floride, la District de gestion de l'eau du fleuve St. Johns propose aux collectivités et aux associations de propriétaires des conseils sur ce que pourraient être leurs exigences en matière de systèmes d'eaux pluviales, y compris la rétention souterraine.

Points de déclenchement de l'ordonnance locale

Dans la plupart des cas, il existe une ordonnance spécifique au niveau local qui établit les exigences en matière d'eaux pluviales, y compris la rétention souterraine des eaux pluviales et/ou d'autres exigences. L'ordonnance sur les eaux pluviales d'une municipalité peut dicter de plusieurs façons si un propriétaire doit installer une retenue souterraine des eaux pluviales. En général, il s'agit de seuils de surface imperméable ou de zone de perturbation du site qui requièrent une rétention sur place. Un exemple en est la Service des eaux de Philadelphie Exigences en matière d'eaux pluviales qui comprennent les exigences en matière de rétention souterraine des eaux pluviales pour un développement commercial qui ajoute plus d'une certaine surface imperméable, ainsi que d'autres normes de conception qui comprennent la rétention souterraine des eaux pluviales et la conception des PGO.

Une autre façon pour une ordonnance de dicter la rétention souterraine des eaux pluviales est la quantité de surface imperméable qu'un développement proposé couvrira. En général, il s'agit d'un aménagement commercial avec plus de 5 000 à 10 000 pieds carrés de surface imperméable, d'un réaménagement où la surface imperméable existante augmente au-delà d'un certain pourcentage ou d'un nouvel aménagement où la surface imperméable proposée augmente au-delà d'une certaine superficie. La rétention souterraine des eaux pluviales peut être utilisée spécifiquement lorsqu'un bassin de surface n'est pas envisageable pour le projet, ou lorsqu'il n'y a pas assez d'espace sur le terrain pour construire un bassin de surface, ou encore lorsque le ruissellement des eaux pluviales est autorisé par un réseau d'égouts pluviaux en raison des exigences de retrait d'une nouvelle structure de stationnement ou de l'amélioration d'un réseau d'égouts pluviaux, etc.

Processus d'installation et bonnes pratiques

Une bonne conception d'un système de rétention souterrain peut être totalement anéantie par une installation qui ne respecte pas la conception technique. Une série d'événements, depuis l'excavation initiale jusqu'au compactage final du remblai, peut avoir un effet significatif sur l'intégrité d'une installation de rétention souterraine et sur les performances hydrauliques à long terme du système. Par exemple, la différence entre un système qui fonctionne pendant des décennies et un système qui développe des problèmes au cours des premières années est presque toujours liée au contrôle de la qualité de l'installation.

Les exigences en matière d'installation et les meilleures pratiques pour la détention souterraine sont bien documentées dans divers manuels de BMP, tels que Manuel des bonnes pratiques de gestion du comté de Hamilton. Dans ce cas, les exigences relatives à la couverture minimale, aux spécifications de compactage et aux marges de recul pour les systèmes de rétention souterrains s'appliquent spécifiquement au comté de Hamilton. Des manuels de PGO similaires pour d'autres juridictions sont référencés dans la section des ressources, bien que votre juridiction spécifique puisse avoir des exigences légèrement différentes.

Préparation du site et excavation

Une bonne préparation du site commence avant le début de l'excavation et comprend la vérification que l'emplacement et la taille de l'excavation prévue sont conformes à la conception technique approuvée et que toutes les localisations des services publics ont été effectuées. L'installation correcte des systèmes souterrains de rétention des eaux pluviales est une question très importante qui exige que les pentes et les emplacements des excavations soient conformes aux plans de conception approuvés afin que les pentes du radier de l'entrée et de la sortie du système de rétention soient conformes à la conception, de manière à garantir la bonne performance hydraulique de l'ensemble du système d'évacuation des eaux pluviales.

En outre, un minimum de 12 pouces de plus que l'empreinte du système doit être excavé de tous les côtés pour permettre à l'entrepreneur du système de raccorder les tuyaux, de compacter et de mettre en place le matériau de remblayage. La couche de fondation de l'excavation doit être compactée à une densité minimale spécifiée, généralement 95% Standard Proctor, et doit être vérifiée à l'aide d'une jauge de densité nucléaire ou d'une autre procédure d'essai appropriée, avant la mise en place de tout matériau de remblayage. Il n'est pas acceptable d'installer un système de rétention des eaux pluviales enterré, de le compacter et de le remblayer et d'avoir une flaque d'eau stagnante dans l'excavation une fois l'installation terminée. Le compactage du matériau de remblayage sera compromis s'il est effectué dans un sol humide ou dans l'eau, et il y a un risque important de développement de vides dans le sol autour du système, ce qui peut entraîner un tassement et une défaillance prématurée du système.

Mise en place du système et remblayage

Le matériau d'assise, qui consiste en une pierre concassée propre ou un matériau de remplissage granulaire compacté, constitue une bonne base sur laquelle repose l'installation de retenue des eaux pluviales enterrée. L'épaisseur du matériau d'assise requis varie selon le système. Par exemple, les systèmes de voûtes en béton nécessitent un minimum de 6 pouces de base granulaire compactée et les systèmes de canalisations peuvent varier entre 4 et 12 pouces, en fonction du diamètre de la canalisation et des conditions du sol.

Après avoir placé le système dans l'excavation, il faut le remblayer soigneusement par couches de 6 à 12 pouces et le compacter conformément aux spécifications, en laissant le sol se tasser avant de placer tout matériau de remblai supplémentaire. Le fait de ne pas remblayer et compacter soigneusement le système selon les spécifications est la principale raison pour laquelle les systèmes de détention souterrains se tassent après leur installation. Le fait de placer le système dans l'excavation, puis de déverser le remblai en bloc et de le compacter à la densité spécifiée ne permet pas au sol de se tasser de manière contrôlée et peut déplacer le système au cours du processus d'installation et entraîner la rupture des joints au niveau des raccordements de tuyaux. Cette situation est clairement illustrée dans Service des eaux de Philadelphie spécifications pour l'examen des plans normes pour la rétention souterraine. Pour les systèmes souterrains de gestion des eaux pluviales En utilisant des conceptions modulaires, il est essentiel de suivre les directives de remblayage spécifiques au fabricant, car chaque produit a des mécanismes de transfert de charge différents.

Une fois le système de rétention des eaux pluviales en place, les tuyaux d'entrée et de sortie doivent être raccordés au système de manière à permettre tout tassement mineur sans créer de fissures et provoquer des fuites. Les orifices d'inspection et les trous d'homme doivent s'étendre jusqu'au niveau du sol fini afin de permettre au personnel d'entretien d'y accéder facilement à l'avenir.

Les erreurs d'installation les plus courantes à éviter

Trois des défaillances ou défauts d'installation les plus courants observés dans la performance des systèmes de détention souterrains sont le compactage inadéquat du remblai et la profondeur insuffisante de la couverture. Chacun de ces problèmes peut survenir au cours de l'installation d'un système et être corrigé avant l'achèvement de l'installation. C'est une erreur de supposer qu'un système de rétention enterré fonctionnera bien et pendant de nombreuses années si les techniques d'installation appropriées ne sont pas respectées.

Le défaut d'installation le plus courant pour la rétention souterraine est le compactage inadéquat du matériau de remblai placé autour du système après sa mise en place dans l'excavation. Si le matériau d'assise et de remblai n'est pas compacté en couches comme l'exige la conception, le sol environnant se tassera de manière inégale à l'avenir, plaçant des charges inégales autour et sur la structure de détention, ce qui peut éventuellement causer des dommages ou une défaillance du système de détention des eaux pluviales enterré. Dans le cas des systèmes à base de tuyaux, les charges inégales peuvent entraîner une déformation des tuyaux enterrés en dehors des limites de déformation autorisées. Dans le cas des systèmes géocellulaires modulaires, les charges irrégulières peuvent entraîner une déformation ou une défaillance partielle des modules du casier. Se référer à notre guide du réservoir d'atténuation géocellulaire pour connaître les meilleures pratiques en matière d'installation de systèmes géocellulaires de traitement des eaux pluviales.

La deuxième cause la plus fréquente de défaillance d'un système de rétention des eaux pluviales enterré est que la profondeur de la couverture est insuffisante pour permettre au système d'être correctement installé et de bien fonctionner pendant de nombreuses années. La conception de chaque système enterré de collecte des eaux pluviales comprend une couverture minimale requise au-dessus du système afin d'assurer la capacité de charge du véhicule de conception pour la structure en cours d'installation. Si l'on n'installe pas un système de rétention enterré avec la profondeur de couverture minimale requise, le système aura une profondeur de couverture moindre, ce qui peut entraîner une défaillance prématurée du système en raison d'une charge supérieure à la capacité de conception. Il se peut que le système ne tombe pas en panne, en particulier dans les zones à faible trafic, et qu'il fonctionne pendant des années avant que des problèmes ne commencent à se poser. Cependant, il est important d'installer un système de rétention des eaux pluviales avec la profondeur de couverture minimale requise, comme spécifié, afin de s'assurer que le système fonctionnera comme prévu pendant de nombreuses années avec un minimum d'entretien.

Muller Ingénierie décrit l'effet d'une mauvaise qualité d'installation des systèmes de gestion des eaux pluviales sur la performance à long terme des systèmes de rétention, ainsi que l'entretien et les coûts supplémentaires qui peuvent résulter d'une mauvaise installation.

Facteurs de coût et valeur à long terme

Souvent, les discussions sur les coûts de la rétention souterraine tombent à plat lorsque les coûts des matériaux sont considérés isolément, sans tenir compte de la valeur du terrain récupérée grâce à la rétention souterraine. Un bassin de rétention en surface sur un site de développement commercial de 10 acres peut utiliser jusqu'à 15 000 à 25 000 pieds carrés de surface aménageable. Dans les lotissements commerciaux où le prix du marché des terrains se situe entre $15 et $50 par pied carré, un bassin de rétention pourrait coûter entre $225 000 et $1,25 million en pertes de revenus dues au terrain non aménagé, sans tenir compte des coûts de construction du bassin de surface proprement dit.

C'est la raison, souvent non prise en compte dans les comparaisons de coûts, pour laquelle la détention souterraine peut souvent coûter moins cher que la détention en surface, en raison de la perte de potentiel du bassin de détention en surface. En L'analyse de NAIOP, Dans ce cas, la retenue souterraine est considérée comme un moyen efficace de récupérer la surface qui serait autrement utilisée par un bassin de retenue en surface.

Principaux facteurs de coûts

Le coût d'un réservoir souterrain de rétention des eaux pluviales dépend de cinq facteurs clés qui entraînent de grandes variations dans le coût par gallon ou par pied cube proposé par une entreprise ou un particulier :

Sélection des matériaux Le matériau choisi sera la variable la plus importante dans le coût unitaire du bassin de rétention. La voûte en béton préfabriqué est plus chère par pied cube que les autres matériaux dans son coût unitaire, mais peut nécessiter moins de coûts d'ingénierie et de matériaux associés au remblayage et à d'autres considérations. Le système de tuyaux en PEHD et de casiers géocellulaires est moins cher par pied cube, mais peut nécessiter plus de coûts d'ingénierie et de matériaux associés au remblayage et à d'autres considérations. Le système Manuel de qualité des eaux pluviales de CT indique que le matériau choisi aura une incidence à la fois sur le coût initial et sur les considérations relatives à l'entretien.

Besoin de stockage La quantité de stockage nécessaire est le deuxième facteur le plus important dans le coût des matériaux et de l'installation. Étant donné que des configurations plus complexes des conduites d'entrée et de sortie et des chambres d'inspection plus grandes seront nécessaires pour faire face à l'augmentation du nombre de conduites et du débit, l'augmentation de la capacité de stockage peut également entraîner une augmentation des coûts de construction.

Conditions du site L'emplacement spécifique du site, en particulier les conditions du sol, la profondeur de la nappe phréatique et les lignes de services publics peuvent avoir un impact plus important sur le coût final d'une voûte de rétention que le choix du matériau de stockage. L'excavation dans la roche, les nappes phréatiques élevées qui nécessiteront un assèchement, et le déplacement des services publics peuvent chacun augmenter le coût d'environ 20-40%.

Profondeur de la sépulture Plus la profondeur d'une fosse de rétention souterraine donnée est importante, plus le coût augmente. Cela est dû au fait que plus il faudra creuser le sol pour installer le réservoir et plus il faudra de support pour le faire. Si une couche peu profonde de roche mère existe près de la surface, cela peut également limiter la profondeur de l'installation.

Exigences en matière d'accès En raison de la nécessité d'entretenir le système, il faudra accéder à la voûte souterraine. Cela signifie qu'un plus grand nombre de regards d'accès ou d'orifices d'inspection augmentera le coût global de la construction de la voûte de retenue. La municipalité ou l'agence locale aura des exigences en matière d'accès. Tout compromis sur l'accès requis pendant la construction peut conduire à une situation de mise à niveau coûteuse.

Économie des étangs souterrains et des étangs de surface

En ce qui concerne le coût d'un bassin de surface par rapport à un bassin souterrain, il convient d'examiner le coût de possession de chaque option, plutôt que le simple prix initial. Il est souvent judicieux, d'un point de vue économique, d'opter pour un système souterrain dans les zones urbaines et suburbaines de développement commercial où la valeur du terrain est supérieure à $20 par pied carré. Pour les sites ruraux ou moins développés où le terrain est abondant et l'investissement moins coûteux, un bassin de surface reste un choix économique. GreenRise a des coûts au niveau du projet qui montrent que la décision de construire un ouvrage de rétention souterrain plutôt qu'un étang de surface sera basée sur les conditions et l'économie du site plutôt que sur le seul coût de la construction.

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Exigences en matière d'entretien et d'inspection

Les systèmes de rétention souterrains doivent faire l'objet d'un entretien régulier si l'on veut qu'ils continuent à fonctionner efficacement pendant leur durée de vie de plus de 50 ans. Le manque d'inspection et d'enlèvement des sédiments est la cause la plus fréquente de la perte de stockage de ces systèmes et, en fin de compte, de leur incapacité à fonctionner au niveau de débit autorisé. Après plus de 15 ans de conception et d'entretien de systèmes de rétention des eaux pluviales pour des installations commerciales et municipales, il est clair que les systèmes dotés d'un protocole d'entretien régulier sont les plus susceptibles de fonctionner comme prévu, et que ceux qui ne le sont pas se détériorent généralement au cours des 10 premières années d'exploitation.

Le Manuel de qualité des eaux pluviales de CT États : Les structures souterraines doivent être inspectées chaque année. Si l'accumulation de sédiments a atteint un niveau tel que le volume total de stockage disponible dans la structure s'en trouve réduit, il convient d'enlever l'excès de sédiments. Il ne s'agit pas d'une recommandation facultative. De nombreux permis MS4 exigent la preuve que l'entretien a été effectué.

Calendrier des inspections de routine

Un système souterrain de gestion des eaux pluviales doit être inspecté chaque année. Une inspection visuelle est le moyen le plus simple et le plus économique de contrôler l'état d'une mesure de contrôle des eaux pluviales. Le meilleur moment pour inspecter une installation est après la fin de la saison des pluies et avant le début de la saison suivante. À ce moment-là, les sédiments qui se sont accumulés au cours de la saison humide précédente sont facilement visibles et le système est facilement accessible au personnel d'entretien.

Pour chaque inspection, les éléments suivants doivent être consignés :

• État des structures d'entrée et de sortie
• Toute obstruction des plaques d'orifice et/ou des ouvertures du déversoir
• Profondeur des sédiments en plusieurs points du système
• État et accessibilité des trous d'homme, des orifices d'inspection et de tout autre dispositif d'accès

Muller Ingénierie utilise la liste de contrôle suivante pour tous les rapports d'inspection de routine :

• État structurel
• Profondeur des sédiments
• Fonctionnement et obstruction des entrées/sorties
• Végétation aux points d'inspection et d'accès

Toutes les mesures souterraines de contrôle des eaux pluviales comprenant des canalisations doivent faire l'objet d'inspections par télévision en circuit fermé tous les 3 à 5 ans afin de documenter leur état. Cela est nécessaire car l'état interne du système ne peut pas être évalué efficacement par une inspection visuelle à partir des regards.

En outre, il convient de procéder à une inspection après une tempête supérieure à la tempête de conception décennale. Une inspection dans les 72 heures suivant un tel événement permet d'enlever les débris, d'évaluer les dommages causés aux dispositifs de contrôle des sorties et de gérer les sédiments. Ce dernier point est important car ces événements peuvent mobiliser des débris, endommager les dispositifs de contrôle des sorties ou déposer des volumes de sédiments qui réduisent de manière significative le stockage disponible avant toute saison humide future.

Gestion et nettoyage des sédiments

L'accumulation de sédiments est le problème d'entretien le plus fréquent pour un système de détention souterrain. Chaque orage entraîne une certaine quantité de sédiments dans l'installation sous la forme de particules fines et de matières organiques, qui dans certains cas comprennent des déchets. Au fur et à mesure que ces matières se déposent dans le système de rétention, elles se consolident et réduisent le volume de stockage disponible.

Les méthodes d'élimination des sédiments dépendent généralement du type de système et du type d'accès au système. Pour les systèmes basés sur des canalisations, les camions aspirateurs sont la méthode la plus courante d'élimination des sédiments. Le camion aspirateur est équipé d'un long tuyau flexible qui peut être introduit à l'intérieur du système par un trou d'homme. Les sédiments accumulés sont alors enlevés sous forme liquide. L'entrée en espace confiné par du personnel certifié peut être la seule méthode d'enlèvement des sédiments pour les grandes voûtes en béton ou les installations ne disposant pas d'un accès direct pour un camion vidangeur.

Le stockage géocellulaire présente des défis différents en matière d'entretien. La structure en casiers des systèmes géocellulaires rend souvent le nettoyage par aspiration moins efficace, car les sédiments peuvent se déposer dans l'espace cellulaire qui n'est pas directement accessible depuis la surface. Afin de minimiser la charge sédimentaire, un système modulaire doit toujours comporter une forme de prétraitement en amont du système de rétention, tel qu'un bief de sédiments ou un séparateur hydrodynamique pour capturer la majorité des solides en suspension avant l'entrée du système.

Le Boîte à outils sur les cours d'eau du lac Supérieur fournit des conseils sur la manière d'élaborer un calendrier d'entretien et de gérer les événements d'entretien pour les stockages souterrains. D'après le Aqualisco, La mise en place d'un contrat d'entretien avec un entrepreneur spécialisé dans les eaux pluviales permettra d'assurer des inspections régulières et de minimiser les risques d'accumulation de sédiments qui pourraient compromettre les performances de l'installation.

Questions fréquemment posées sur la rétention souterraine des eaux pluviales

Bien que ce guide traite de la conception générale et de la construction des systèmes de rétention souterrains, il est impossible d'aborder ce sujet sans aborder les questions pratiques souvent soulevées par les ingénieurs, les promoteurs et les propriétaires lorsqu'ils évaluent de tels systèmes pour leurs projets spécifiques. Voici les réponses à certaines des questions les plus courantes que nous recevons au sujet de la rétention souterraine.

Nous avons référencé ces sujets de la même manière dans le reste du guide, en citant les sources du CT Stormwater Quality Manual, du Philadelphia Water Department et de l'analyse des performances du système de l'American Society of Civil Engineers (ASCE). Nous avons également inclus des informations sur l'éventail des exigences entre les différentes juridictions et la recommandation de vérifier les exigences pour votre projet spécifique dans la norme locale appropriée.

À propos de l'auteur

Grayden Du - Directeur des exportations et spécialiste des solutions en matière d'eaux pluviales

Grayden Du dirige l'exécution des projets internationaux chez AQUA RainWater Solutions, spécialisée dans la conception de systèmes de rétention des eaux pluviales souterraines et de systèmes géocellulaires pour des applications commerciales, municipales et résidentielles à travers les États-Unis, l'Australie et le Moyen-Orient.

Domaines d'expertise : Systèmes souterrains de rétention des eaux pluviales - Conception et ingénierie de réservoirs géocellulaires - Conformité au développement à faible impact (LID) - Systèmes de drainage durable (SuDS) - Conception urbaine sensible à l'eau (WSUD)

Références : Certifié ASTM, Testé par SGS, Intertek Vérifié, TRI testé, Marquage CE

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Références

[1] Avertissement : Systèmes souterrains de rétention des eaux pluviales en plastique

[2] Rétention souterraine - Manuel de qualité des eaux pluviales de CT

[3] 4.8 Rétention souterraine - Services de développement

[4] Détention souterraine UgB

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