L’arbre de pluie, le dernier venu des aménagements pour la gestion du ruissellement urbain

Paru dans la revue Transitions, n° 5, 2025 p141-145, Copie auteur

L’arbre de pluie, le dernier venu des aménagements pour la gestion du ruissellement urbain

Martin Seidl

École nationale des ponts et chaussées, LEESU

Hayath Zime Yerima

Doctorante, École nationale des ponts et chaussées, LEESU

Samih Chebbo

Doctorant, Université Libanaise/École nationale des ponts et chaussées, LEESU

[Résumé]

L’article présente l’arbre de pluie, une approche récente pour la gestion des eaux pluviales à la source. Après avoir abordé les enjeux techniques et le contexte francilien, il discute brièvement des avancées scientifiques de laboratoire du LEESU pour répondre à ces enjeux.

[Biographies]

Martin Seidl ingénieur des travaux publics de l’État diplômé de l’université d’agronomie aux Pays-Bas, et docteur de l’Ecole des Ponts et Chaussées, travaille depuis une dizaine d’années comme chercheur sur les solutions fondées sur la nature pour la gestion et traitement des eaux urbaines.

Hayath Zime Yerima

Ingénieure Eau et Environnement de l’Institut 2iE, diplômée du master Systèmes aquatiques et gestion de l’eau (SAGE) de l’Université Paris Cité depuis 2021, ma thèse porte actuellement sur les ouvrages de gestion à la source des eaux pluviales, en particulier l’arbre de pluie pour limiter le ruissellement urbain et favoriser les services écosystémiques des arbres.

Samih Chebbo

Diplômé de l’Université arabe de Beyrouth en ingénierie civile et environnementale et d’un Master recherche en hydrosciences de l’Université Libanaise, mes travaux de thèse portent sur l’évaluation de la performance hydrologique d’infrastructures vertes de type arbre de pluie, dans le cadre de la gestion à la source des eaux pluviales urbaines.

Contexte

L’urbanisation est un phénomène majeur de transformation des espaces naturels en zones construites, conséquence de la croissance démographique. Même si elle est accompagnée par un développement économique, elle modifie, efface de nombreux espaces naturels, et affecte le cycle hydrologique naturel, principalement par l’imperméabilisation du sol (Fini et al., 2017)^[1]. Face à ce problème, diverses formes de compensation ont été mises en œuvre, comme les toitures végétalisées, les revêtements perméables, les jardins ou les arbres de pluie.

[pic 1]

Figure 1. Arbre de pluie de la mini-ville expérimentale Sense-City, 2023.
Photographie : Martin Seidl

Ces solutions fondées sur la nature (SfN), sont de plus en plus incorporées dans les nouveaux aménagements (Jouin, Mlocek, 2020 ; McClymont et al., 2020). La végétation y est présente et offre de multiples services écosystémiques, parmi lesquels la gestion durable du ruissellement, notamment en optimisant les processus de rétention, d’évapotranspiration et d’(in)filtration dans un système maîtrisé (Berland et al., 2017 ; Seidl, Saifane, 2021). Dans le cas d’un arbre de pluie, ce concept se traduit par un arbre d’alignement, dont la fosse est alimentée gravitairement par le ruissellement de la voirie adjacente. L’eau y est stockée temporairement, s’infiltre et se dépollue avant d’être restituée à l’égout, vers la nappe ou vers l’atmosphère par évapotranspiration (EPA, 2013).

En ville, l’arbre, planté principalement en alignement, représente depuis plusieurs siècles un objet incontournable, avec de nombreux guides, chartes de plantation et d’entretien (Percheron, 2022). Les villes françaises possèdent d’ailleurs aujourd’hui un patrimoine arboriforme important, qui doit être partiellement renouvelé chaque année. À Paris, cela correspond par exemple à environ 1 % du stock ou 1 000 arbres à remplacer chaque année, arbres qui pourraient contribuer non seulement à l’embellissement ou au rafraîchissement, mais aussi à la gestion du ruissellement urbain grâce à des aménagements plus ou moins complexes de la voirie.

Dans cet article, nous proposons d’analyser l’évolution de ces systèmes en France et les réponses que la recherche peut y apporter.

Les enjeux de la gestion des eaux pluviales

Dans le monde anglo-saxon, de nombreux systèmes fondés sur des substrats structurants, combinés ou non avec des systèmes de drainage, ont été développés par les municipalités. Ces aménagements, initialement simples, ont été « perfectionnés » par des bureaux d’études, avec différents supports et structures brevetables, allant jusqu’aux systèmes modulaires en plastique à enterrer en profondeur sous la chaussée. Cette démarche d’innovation technologique n’a pas uniquement un but économique. Elle tente aussi de résoudre une des principales équations pour la gestion du ruissellement urbain : maximiser le volume de stockage pour une portance satisfaisant les besoins de la circulation d’un espace urbain.

Regardons le ruissellement de plus près. Pour éviter des inondations en aval, il faut, en amont, ralentir et réduire rapidement l’écoulement urbain par stockage, avant de le restituer au réseau, à la nappe, voire au milieu récepteur. Dans l’espace public urbain, ceci doit se faire sur ou sous la voirie entre les façades des bâtis, principalement en souterrain. On peut donc utiliser les interstices des substrats, du sol urbain, ou construire des volumes additionnels. Pour les arbres de pluies, le stockage peut se faire ainsi sur la surface au pied d’arbre, dans une tranchée remplie de gravier dans sa fosse de plantation, ou dans des substrats de zones souterraines connexes, par exemple en dessous des places de stationnement adjacentes.

La restitution vers la nappe phréatique dépend de la facilité du sous-sol à faire transiter l’eau, c’est-à-dire, de sa perméabilité. Si elle est élevée comme dans une zone alluvionnaire, l’eau va pouvoir s’infiltrer rapidement. Si au contraire elle faiblit, comme dans une zone argileuse, l’eau ne va pas avoir le temps de s’écouler avant la prochaine pluie. Le concepteur sera alors obligé d’évacuer les excès vers le réseau existant, grâce à un système de drainage.

Deux visions s’opposent sur la destination de l’eau retenue. Les gestionnaires du ruissellement aimeraient que l’eau reparte rapidement pour libérer la place de stockage pour la prochaine pluie, tandis que les gestionnaires des espaces verts préfèrent que l’eau reste pour alimenter l’arbre en été. Le changement climatique, avec ses extrêmes plus prononcés, renforce ces tendances. C’est pourquoi de plus en plus des solutions mixtes renforçant le stockage sont développées.

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