LA GESTION DES EAUX À PARIS by Anatole Lange

ENSAPVS

Anatole LANGE MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES 2020 Master 2

Mr. POIRIER Mario Enseignant tuteur

LA GESTION DES EAUX À PARIS

Logo Paris Pluie retravaillé par Anatole LANGE

AVANT PROPOSâ&#x20AC;©

AVANT PROPOS

J’ai choisi de m’intéresser à la gestion des eaux pluviales à la suite d’un séminaire suivi en 2018, dans le cadre de ma première année de master. Il était intitulé Ambiance Urbaine et encadré par Mme Edith Akiki. La question du stockage des eaux de pluie y avait une place importante dans les enseignements. C’est ainsi qu’il nous a été proposé une série de conférences animées par des intervenants extérieurs à l’école. L’une d’entre elles m’a particulièrement marquée. Elle était donnée par Mr. Christian PIEL, un urbaniste et hydrologue. Sa présentation portait sur la question du stockage des eaux de pluie, dans l’optique de retarder leur arrivée sur le réseau d’assainissement, et maximiser leur infiltration dans le sol. Pour ce faire, la majorité de ses propositions portaient sur la création de parcs, aménagés de telle sorte qu’en période de pluie ils font office de bassins de rétention d’eau. Cela passait par un traitement de la topographie du site, afin de concilier les fonctions du loisir et de la gestion des eaux. Par la suite, il nous avait été demandé de créer des projets de réaménagement de cours d’école pour des établissements scolaires parisiens, avec pour référence les cours oasis1 . La proposition que nous avions faite avec mon groupe constatait entre autres à améliorer l’infiltration des eaux pluviales dans un sol qui était alors totalement étanche. Associés à cela, nous avions mis en place des noues végétalisées recouvertes par des filets en partie supérieure permettant la création de zones d’allonge. Au milieu de la cour, nous avions aménagé une piste d’athlétisme et des terrains de sport, ayant une fonction secondaire de rétention d’eau lors des périodes pluvieuses. Dans ce projet, nous retrouvions une des thématiques que j’aborderai dans mon mémoire qu’est la multiplicité des usages.

Projets initiés par la mairie de Paris pour la transformation des cours d’école afin de lutter contre les îlots de chaleur.

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INTRO

Aujourd’hui, l’assainissement représente un défi important dans nos villes. Les réseaux d’eaux usées sont des infrastructures coûteuses, complexes et difficiles à entretenir. L’assainissement traditionnel repose sur le concept du tout-à-l’égout. Les eaux pluviales sont collectées le plus rapidement possible pour ne pas inonder la voie publique, et transportées jusqu’à la station d’épuration en évitant, autant que possible, les déversements au milieu naturel en cours de route. Urbanisation rime avec imperméabilisation. A Paris, 65% des sols sont étanches à l'eau (70% si l'on exclut les bois de Boulogne et de Vincennes). Les eaux pluviales rejoignent donc majoritairement le réseau unitaire puis les stations de traitement des eaux usées, se mélangeant ainsi avec les eaux ménagères et imposant un volume d’eau à traiter très important. Pourtant ces eaux de ruissellement n’auraient pourtant pas forcément nécessité d’être dépolluées si elles avaient pu s’infiltrer directement dans les sols. Et ainsi éviter d’être polluées en entrant en contact avec les eaux usées. Cet ajout d’eau de ruissellement surcharge le réseau. Or, quand le réseau est saturé, il se déverse dans la Seine. Ainsi, en 2013, 2,3 millions de mètres cubes ont été rejetés dans le fleuve, dont 1,9 million de mètres cubes d'eaux pluviales. Or, Paris continue à s'imperméabiliser. La capitale compte encore un potentiel de 900 hectares à aménager, la surface totale de la ville est de 10 500 hectares, et la surface drainée est d'environ 8 000 hectares. De quoi faire grimper le taux d'imperméabilisation de la ville à 80% dans 20 ans, et 90% dans 50 ans, si rien n'est fait. Dans ce scénario, les rejets à la Seine augmenteraient de 56% dans 20 ans et de 109% dans 50 ans2. Avant l’arrivée du réseau titanesque d’égouts au XIXe siècle à Paris, la gestion de l’eau était désordonnée, individuelle, insalubre et déplorable pour le maintien de la qualité de l’eau venant principalement de la Seine. Pour résoudre ce problème qui devenait une question de survie (mouvement hygiéniste suite aux épidémies), la ville de Paris décide de confier la gestion de l’eau à Eugène Belgrand, ingénieur polytechnicien des ponts et chaussées. Le chantier du réseau d’assainissement d’eau exclusivement parisien, allant de Paris aux limites géographiques de l’Ile de France, commence en 1854 et se poursuit encore aujourd’hui. C’est cela qui a conduit à la création d’une "seconde ville" sous la première ayant pour fonction de récupérer ces eaux, désormais considérées comme un déchet. Pendant presque deux siècles, les villes du dessus et du dessous se séparent au fur et à mesure pour mettre en place ce réseau d’eau potable et non potable. La ville du dessus, imperméable, centralise et évacue l’eau le plus rapidement possible vers les égouts, pendant que la ville du dessous se creuse de tuyaux étanches de toutes dimensions. Ces deux villes pensées simultanément commencent à ne communiquer que par

Source : Actu-environnement.com - Paris change d'approche sur la gestion des eaux pluviales – Anne Canto - 28/03/2018

tuyaux, faisant rentrer Paris dans l’ère de la gestion de l’eau par le "tout tuyau" après le "tout à la rue". Une gestion humaine et techniciste de l’eau. " Pour un ingénieur en génie civil, l’eau c’est juste des mètres cubes de nuisances que l’on doit transporter ailleurs dans de grosses canalisations en béton " AMORY LOVINS Aujourd’hui, la politique parisienne va vers une prise en compte de ces problèmes, cherchant à rendre leur porosité aux sols. " Si nous ne faisons rien d'ici 20 ans, en raison de l'urbanisation croissante, les rejets passeront à 4,5 millions de mètres cubes et le réseau débordera dans de nombreux endroits complémentaires lors des fortes pluies " ANNE HIDALGO Cela a poussé la mairie à imposer une réglementation, limitant le débit de fuite, c’est-àdire la quantité d’eau qui est rejetée dans le réseau. Cela oblige donc les créateurs de la ville à prendre en compte le problème et à proposer des solutions de stockage des eaux de pluie afin de retarder leur arrivée dans le réseau. Ainsi, les volumes d'eaux pluviales rejetés à la Seine devraient chuter de 21% dans 20 ans et de 33% dans 50 ans. Ceux envoyés en station d'épuration baisseront également, dans une moindre mesure : -5% d'ici à 50 ans. "L'effet du zonage pluvial sera progressif au fil du renouvellement du tissu urbain à Paris", indique le dossier d'enquête publique. Petit à petit, la ville devrait donc se dé-imperméabiliser3 . Le problème de la gestion de l’eau commence effectivement à être pris en compte dans la ville, mais les solutions traditionnellement proposées sont-elles vraiment suffisantes ou les plus pertinentes ? D’ici 2050, Paris serait-elle capable de se passer de son réseau d’égouts ? Pour répondre à cette question, dans un premier temps je vais présenter la manière dont est géré le réseau d’assainissement en exposant les problèmes qu'il soulève. Dans un second temps, j’exposerais les solutions de traitement possible dans l’optique de le résoudre. Enfin, dans un dernier temps j’explorerais les conséquences que pourrait avoir le passage d’un système d’assainissement centralisé vers un système à l’échelle de la parcelle.

Source : Actu-environnement.com - Paris change d'approche sur la gestion des eaux pluviales – Anne Canto - 28/03/2018

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SOMMAIREâ&#x20AC;©

SOMMAIRE

03 AVANT PROPOS 05 INTRODUCTION 12 Chapitre I - La gestion des eaux pluviales à Paris   13

A) Le réseau d’égout parisien hier et aujourd’hui

B) Le dimensionnement des eaux pluviales

C) Le contexte réglementaire : le plan pluie

29 Chapitre II - Les solutions de traitement 30

A) Les réponses à apporter : solutions traditionnelles

B) Les solutions architecturées

C) Les approches novatrices

49 Chapitre III - Exploration des conséquences d’un système de traitement local 49

A) Les espaces souterrains libérés

B) Les infrastructures de génie civil libérés

C) L’impact sur l’environnement : la Seine libérée

63 CONCLUSION 67 BIBLIOGRAPHIE 70 ANNEXE  10

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CHAPITRE I

CHAPITRE I La gestion des eaux pluviales à Paris

A Paris, lors des fortes pluies les réseaux hydrauliques d’égouts sont surchargés. En effet, ces dernières années, les sols ont été tellement artificialisés qu’ils en sont devenus presque totalement imperméables. Les eaux pluviales sont donc collectées pour être envoyées vers le réseau d’égout. Ces dernières sont ainsi traitées de la même manière que les eaux sales correspondant à la consommation des individus. Cela ajoute une quantité d’eau très importante à traiter, souvent trop pour la capacité des usines de traitement qui entraîne parfois un rejet dans le milieu naturel sans traitement.

A) Le réseau d’égout parisien hier et aujourd’hui La métropole parisienne s’est construite autour du fleuve de la Seine. Sa population dépasse les 11 millions d’habitants4. La densité moyenne de population parisienne atteignant plus de 21 000 hab/km2.5 Première région économique française, elle représente près de 30 % du PIB national6. Cette situation impacte lourdement le fleuve qu’est la Seine. Dans Paris son débit moyen est de 325m3/s, mais celui-ci baisse fortement en été et peut descendre jusqu’à 95m3/s à Austerlitz et 170m3/s à Poissy. D’autre part, la Seine est soumise à de nombreux prélèvements afin d’alimenter en eau les usages industriels et domestiques de la capitale. Les rejets d’eaux usées ont une influence de Paris jusqu’à l’estuaire de la mer du Nord. Leur importance est telle que le cumul des rejets des stations d’épuration de la métropole sont l’un des tout premiers affluents de la Seine7 ! L’assainissement comme on le connaît aujourd’hui, est le fruit d’une longue évolution depuis le XIXe siècle. Cela s’explique par l’explosion démographique due à l’augmentation de l’activité industrielle qu’a vécue Paris à cette époque, impliquant une forte augmentation de la consommation d’eau. Avant cette époque, le traitement de l’eau se fait à l’échelle des immeubles, les parisiens s’approvisionnaient essentiellement via les puits privés, les fontaines publiques et les porteurs d’eau qui montaient aux étages de l’eau de “meilleure” qualité provenant essentiellement des eaux de surface (Seine et Ourcq) et pour une moindre part des eaux de sources (de Belleville, du Pré-Saint-Gervais et de Rungis). L’évacuation des eaux ménagères se fait alors par des fosses septiques fixes ou mobiles, implantées en sous-sol. Cependant, l’évacuation des eaux est mal contrôlée, c’est le règne du "tout à la rue". Les fosses ne sont pas toujours étanches

Données Insee région, Ile-de- France 2009.

Données Insee, Paris 2009

Données Insee région, Ile-de- France 2009

J.P. Tabuchi, C. Paffoni, Contribution du SIAAP à l’amélioration de la qualité de la Seine au cours des 30 dernières années, 2012

L’évacuation L’évacuationdes deseaux eauxménagères ménagèresetetde depluie pluieest estalors alorsmal mal contrôlée contrôlée(c’est (c’estlelerègne règnedu du««tout toutà àlalarue rue»)»)etetles lesfosses fossesfixes fixesou ou mobiles, mobiles,implantées implantéesen ensous-sol, sous-sol,ne nesont sontpas pastoujours toujoursétanches étanches etetmême mêmedébordent. débordent.Leur Leurvidange vidangeest estmalaisée, malaisée,encombre encombre l’espace l’espacepublic publicetetimprègne imprègnelalacapitale capitaledes des««odeurs odeursde deParis Paris»» jugées jugéesde deplus plusen enplus plusintolérables. intolérables.

et débordent fréquemment. Leur vidange est complexe, encombre l’espace public et des Lecroupissement croupissement deseaux eauxdans dansles lescours coursetetles lesrues, rues,lelemélange mélange imprègne la capitale d’odeurs jugées de plus Le en plus intolérables.

Eau Eaupluie pluie

Eau Eaupotable potable

Eau Eauusée usée

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Eau Eauusée usée

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Fosse Fossefixe fixe

Puits Puitspollué pollué

e siècle e siècle L’eau L’eauetetlelebâti, bâti,désordres, désordres,début débutXIX XIX

Figure 1 : L’eau et le bâti, situation courante et désordres, début XIXe siècle - Source APUR 11

Le croupissement des eaux dans les cours et les rues, le mélange des eaux usées à celle des puits créaient des conditions favorables au développement de maladies. Les eaux étaient alors synonymes et vecteur d’insalubrité. Les années 1850 sont marquées par de nombreuses épidémies de choléra et de typhus démontrant un important manque d’hygiène publique et imposent de repenser l’assainissement. C’est notamment pour faire face à cette insalubrité de la ville que la transformation de Paris est élaborée. Tout commence en 1853 avec la nomination d’Haussmann comme préfet de la Seine. En 1856, il confie à l’ingénieur Eugène Belgrand la création de réseau d’adduction d’eau potable et d’un réseau moderne d’égouts. C’est ainsi que n a q u i t u n r é s e a u d ’ e a u x u s é e s . I l e s t b a s é s u r u n système unitaire8 d’écoulement gravitaire visitable rejetant l’ensemble des eaux sans aucun traitement en aval de Paris, au niveau de Clichy. Les matières solides sont, dans un premier temps, exclues du réseau, mais finalement intégrées au réseau à la fin du XIXe siècle. Dans les années 1870, le principe du tout-à-l’égout est imposé à l’ensemble de la ville. Le réseau récolte alors l’ensemble des eaux usées et de ruissellement9 . Un réseau unitaire est un système de collecte des eaux usées, où toutes les eaux transitent par une seule et même canalisation et se mélangent (eaux pluviales et eaux usées ménagères). Une alternative à ce système est le réseau séparatif, où l’eau de pluie et les eaux usées possèdent chacune leur réseau d’évacuation séparé. (cf. schéma en annexe, p. 76) 8

Le réseau d’égout fait alors 400km en 1870 - Source SIAAP

jugées de plus en plus intolérables.

Eau pluie

Eau potable

Eau usée

des villes. Des en plus saines Le croupissement des eaux dans les cours et les rues, le mélange étendus et hié des eaux-vannes à celle des puits étaient autant de conditions La bataille du favorables au développement de maladies. Les eaux étaient récurrence de typhoïde - 188 alors synonymes et vecteur d’insalubrité. e - XXIe de débats sani Le décret-loi d ménagères et p à-l’égout. En 1 dans la capital Eau captive 48 500 immeu e l’être. Ils passe Fuites encore équipé respiration Fuites

du bâti. Situation courante XIX

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Toutes : Charriot de Eau les usée eaux dans les tuyauxVidange odorant premier ennemi du bâti. Pourriture cubique

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porteur La politique de salubrité publique appliquée au XIXe siècle Le chemineme dʼeau Etanchéité canalise et fait disparaître progressivement l’eau de la surface breux désordr 1,50 m. murs et sols 1,50 m. des villes. Des réseaux étanches d’adduction en eaux, de plus étanchéité des en plus saines et abondantes, et d’évacuation, de plus en plus notamment su étendus et hiérarchisés, conquièrent les sous-sols de la ville. circuler et que fixeaura été longue, marquée par la La bataille du tout à Fosse l’égout cheminer. récurrence des épidémies (1832-1835, 1848-1849, 1882 Eau captive Puits pollué typhoïde - 1884 - choléra, 1892 - cholériforme) et jalonnée e - XXI e e - XXIe L’étude des a e e siècle L’eau et le bâti, situation courante, début XIX siècle et lesanitaires, bâti, désordres, début XIX deL’eau débats techniques, économiques et politiques. que 98 % d’en e siècle Eaudu pluie Eau potable Eau uséeSource Le décret-loi de 1852 rend obligatoire le rejetAPUR des eaux Figure 2 : L’eau et le bâti, situation courante et désordres, fin XIX àd’abord nos jours (ancienneté de ménagères et pluviales à l’égout, et la loi de 1894 celui du tout1 des réseaux d’A à-l’égout. En 1880, 70 000 immeubles, sur un total de 80 000 dans la capitale, sont équipés de fosses fixes.ainsi En 1910, près de Pourtant à cette époque la ville est encore relativement poreuse laissant s’infiltrer À Paris, les d Eau captive 48 500 immeubles sont raccordés et 36 500 doivent encore représentent l’eau de pluie dans les sols. Au cours des années, de nombreux matériaux ont pu être l’être. Ils passeront à 60 000 en 1920, alors que 30 % restent d’insalubrité Fuites pour la mise en œuvre des revêtements utilisés des chaussées. Ils étaient choisis en Ville de Paris, encore équipés de fosses.

Eau potable

Eau usée

Eau pluie

Eau captive - XXIe

fonction de leur capacité portante, confort, résistance à l’usure, conditions de mise en Depuis le début du XXe siècle, la canalisation de toutes les œuvre, d’entretien, de coûts… Ils avaient pourtant l’avantage dedes ne pas eaux a largement contribué à l’assainissement villes et a radicalement changé son cycle. être étanches. Ce n’est que plus tard, avec l’essor de l’automobile qu’a commencé la Pourriture cubique quête d’un revêtement imperméable, Lelisse et peu bruyant que se sont cheminement de l’eau dans une ville étanche cause de nomEtanchéité finalement imposés l’asphalte et l’enrobé. breux désordres et la recherche systématique d’une bonne 1,50 m. murs et sols 1,50 m. étanchéité des sols et des murs a conduit à des dégradations notamment sur le bâti parisien. L’eau par essence a besoin de circuler et quels que soient les obstacles elle finit toujours par cheminer.

L’étude des arrêtés d’insalubrité a permis de conclure e R P liésPà des 1 fuites que 98 % d’entre eux étaient de réseaux (ancienneté des colonnes en fonte d’eaux usée et vannes, fuites des 2 réseaux d’AEP…).

À Paris, les désordres dus à des remontées capillaires représentent aujourd’hui 1 %, voire moins, des arrêtés d’insalubrité. Selon le Service technique de l’habitat de la Ville de Paris, les quelques cas connus se situent dans des secteurs où l’on peut trouver des nappes perchées et/ou des sources (Belleville et Montmartre). Ces remontées capillaires e siècle e siècle 1 10 0 1 10 0 1 sont 11 1 le plus souvent constatées XXXX dans les bâtiments édifiés e e e e Évolution Évolution du du quartier quartier du du Temple, Temple, XVIII XVIII - XX - XX siècles siècles sur terrain plein (sans cave) et l’eau ne remonte jamais (sauf spécifiques) au-delà de 1,5 mètre. Dans ces rares cas, les Figure 3 : Évolution du quartier du Temple, XVIIIe - XXe cas siècles Source APUR dégradations sur le bâti touchent donc exclusivement les rezde-chaussée.

Paris, Paris,ville villeperméable perméable? ?

Après quelques dizaines d’années d’exploitation de ces matériaux imperméables, on Si Si la la réforme réforme desdes sols parisiens parisiens a été a été longue, longue, même même si cette si cette mesure déjà les répercussions sur les volumes d’eaux desolspluie rejetés dans les réseaux durée durée estest relative relative auau regard regard dede l’ancienneté l’ancienneté dede la ville. la ville. LesLes resresunitaires imposant un coût d’exploitation important. titutions titutions dede Paris Paris parpar Hoffbauer Hoffbauer enen témoignent. témoignent. Entre Entre nivelnivelR

lement, lement, profils profils et matériaux et matériaux Paris Paris a longtemps a longtemps étéété une une ville ville perméable perméable et et lesles matériaux matériaux dede surface, surface, avant avant d’être d’être dominés dominés 15 parpar l’asphalte l’asphalte et l’enrobé, et l’enrobé, variaient variaient entre entre trottoirs trottoirs et chaussée. et chaussée. CesCes vues vues rappellent rappellent aussi aussi à quel à quel point point cette cette réforme réforme urbaine urbaine a a faitfait l’objet l’objet d’études d’études et et d’expérimentations d’expérimentations tant tant sursur lesles profils profils que que sursur lesles matériaux. matériaux. Capacité Capacité portante, portante, confort, confort, résistance résistance à à l’usure, l’usure, conditions conditions dede mise mise enen œuvre, œuvre, d’entretien, d’entretien, dede coûts… coûts… ontont

secteurs où l’o sources (Bellev sont le plus s sur terrain ple cas spécifique dégradations s de-chaussée.

Dans les années 1875, il y a enfin une prise de conscience sur la nécessité de l’épuration des eaux usées. La ville fait l’acquisition de terrains permettant l’épandage, ces derniers sont alimentés par l’aqueduc d’Achères, construit à cette occasion. Les eaux usées sont épandues sur des terrains achetés par la ville et sont alimentés via l’aqueduc d’Achères, construit à cette occasion.

Figure 4 : Carte des zones d’épandages, 1919 - Source : SIAAP

Figure 5 : Evolution du réseau d’assainissement (1855, 1889, 1926 et 1964) - Source APUR

Un nouveau programme d’assainissement est élaboré en 1929 face à la croissance de la ville et de son agglomération. Il prévoit la mise en place d’une station d’épuration 16

biologique sur le site d’Achères et préconise la création d’un réseau séparatif distinguant les eaux usées des eaux pluviales, dans les zones en cours d’urbanisation. C’est en 1940 que s’achève la première tranche de la station d’épuration d’Achères. Les travaux sont interrompus lors de la 2nd guerre mondiale puis reprennent en 1954 avec la mise en service, de l’émissaire10 Sèvres-Achères permettant d’alimenter l’usine d’Achères. Les capacités d’épuration sont revues à la hausse avec trois tranches de travaux supplémentaires en 1966, 1972 et 1978, ainsi que la construction d’émissaires permettant le transport des effluents. En 1968, les stations de traitement n’ont toujours pas une capacité suffisante afin de couvrir en permanence les volumes d’eau rejetés par la région parisienne dont l’urbanisation ne cesse de croître. Un nouveau programme d’assainissement propose alors d’éclater la zone de collecte unique en trois secteurs, un secteur Achères (déjà existant), un secteur Marne Aval et un secteur Seine Amont. Deux nouvelles usines de traitement sont alors construites à Noisy-le-Grand et Valenton en 1976 et 1982. En 1970, avec la création de la SIAAP11, de nombreuses mesures sont alors prises pour réussir à couvrir totalement le traitement des eaux usées en région parisienne. Cependant malgré la construction de nouvelles usines d’épuration, les capacités ne sont toujours pas suffisantes du fait de l’interminable expansion des zones urbanisées. Une partie de ces eaux sont donc déversées directement dans la Seine sans aucune forme de traitement. A cette même période, plusieurs secteurs de la région connaissent des inondations à une fréquence de plus en plus élevée en raison du développement de l’urbanisation impliquant toujours plus d’imperméabilisation des sols, les réseaux d’évacuation d’eaux de ruissellement étant alors sous dimensionnés. Les réseaux sont alors renforcés et sont créés des bassins de stockage. Dans les années 1980 on se rend compte de la non-durabilité des solutions proposées face à une imperméabilisation des sols toujours plus élevée. C’est alors que quelques solutions alternatives se mettent en place, privilégiant une gestion des eaux de ruissellement à l’échelle de la parcelle. L’objectif est alors de supprimer en 10 ans les rejets d’eaux usées non traitées par temps sec. Les années 1990 sont marquées par plusieurs gros orages et impactent le traitement des eaux usées entraînant une forte mortalité piscicole, on collecte alors 400 tonnes de poissons morts ! Ces événements malheureux, fortement relayés par la presse auront eu

Un émissaire collecte les eaux usées provenant des égouts pour les diriger vers une station d’épuration

Le Syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne est créé pour gérer l’assainissement au sein de la région parisienne (Paris + les 3 départements de la petite couronne + quelques communes extérieures) 11

le mérite de sensibiliser l’opinion publique aux enjeux d’assainissement par temps de pluie et à la préservation des milieux. Des événements du même ordre surviennent de nouveau les années suivantes et même jusqu’en 2003. En 1991, on impose des obligations de collecte des eaux résiduaires incluant les eaux de temps de pluie pour les réseaux unitaires et des normes de qualité pour le rejet des stations d’épuration vers le milieu récepteur.

Figure 6 : Evolution du réseau d’assainissement (1855, 1889, 1926 et 1964) - Source APUR

Aujourd’hui en île de France on trouve 500 stations d’épuration, pour 12 millions d’habitants. En petite couronne parisienne, ce sont 2,5 millions de mètres cubes qui sont épurés chaque jour puis rejetés dans la Seine ou la Marne. Dans Paris, ces eaux usées circulent dans les 2400km de canalisations que gère la SIAAP. Ainsi les égouts de Paris se composent de branchements particuliers pour chaque immeuble (ø < 30cm) ; d’égouts élémentaires, disposés sous chaque rue (1,3 m de large) ; de collecteurs secondaires (3 m de large) ; de collecteurs principaux, disposés sous les boulevards (5/6 m de large) ; d’émissaires, transportant les eaux usées vers les usines d’épuration (distance de 440km, ø 2,50 à 6 m) .

Réseau d’assainissement parisien géré par la SIAAP

Localisation des stations d’épuration en Ile de France

Figure 7 : Le réseau d’assainissement de nos jours - Source APUR et DRIEE

B) Le dimensionnement des eaux pluviales Le point noir dans le réseau d’assainissement, facteur du rejet d’une quantité importante d’eaux usées non traitées dans le milieu naturel (essentiellement la Seine), est la gestion du temps de pluie. En effet lors d’un orage une importante charge supplémentaire d’eau est dirigée vers les canalisations. Une grande partie du réseau étant unitaire, les eaux usées et de ruissellement sont mélangées, ce qui peut occasionner une surcharge du réseau. A titre d’exemple, le débit sortant de Paris est habituellement de 10m3/seconde, dont 1m3 correspond à l’apport des eaux pluviales ; lors d’un épisode orageux ce débit peut atteindre les 100m3/secondes12. Les collecteurs et stations d’épuration n’étant pas en mesure de traiter de tels débits, ce mélange d’eaux usées non traitées et d’eaux de ruissellement est envoyé vers les milieux naturels au moyen de déversoirs d’orage permettant ainsi de soulager le réseau lorsque des épisodes pluvieux trop importants occasionnent une surcharge. A Paris, en 2012 ce sont ainsi 2 117 000 m3 d’eaux non traitées qui ont été rejetés dans la Seine13, c’est l’équivalent de 6 fois le volume de la tour Montparnasse14 . Ces déversements ont lieu par les 45 déversoirs d’orage que compte la ville. On notera également que, ces derniers n’ont pas uniquement lieu lors des épisodes exceptionnels, ils sont également fréquents lors des épisodes pluvieux courants, en effet à Paris 80% des volumes d’eaux pluviales ont pour origine des pluies de moins de 8mm15 . Ils sont d’autant plus marqués pendant la période d’étiage16 de la Seine, au mois de mai et juin. Les conséquences sont alors d’autant plus néfastes pour l’écosystème aquatique17. Outre la surcharge du réseau, les épisodes pluvieux dégradent le fonctionnement des usines. Le dimensionnement d’une station d’épuration dépend à la fois de la quantité d’eaux usées entrantes, de leur nature et de la qualité de rejet que l’on souhaite obtenir. Ainsi les usines sont dimensionnées suivant un certain débit, appelé débit de référence jusque auquel elles sont capables de traiter la pollution des eaux. 12

Données émises par Apur en 2015

APUR, Bilan 2012 de l’auto-surveillance du réseau d’assainissement de Paris

Ainsi lors de l’important orage qui a eu lieu le 14 juillet 2010, ce ne sont pas moins de 41% des volumes d’eau générés sur Paris et sa petite couronne, soit 3 285 422 m3 (Données du Service Technique de l’Eau et de l’Assainissement de la Ville de Paris), à avoir été déversés dans la Seine sans aucune forme de traitement. Sur les 59% restant qui ont pu être traité, 20% n’ont subi qu’un traitement spécifique au temps de pluie. 14

Source : AESN, Note d’orientation relative à la prise en compte de la réduction des volumes d’eaux ruisselés dans le zonage pluvial, 16/04/2014 15

L’étiage est le moment ou le cours d’eau atteint son débit minimal

Chaque année ce sont près de 5% des volumes d’eaux collectés qui sont rejetés dans le milieu naturel sans traitement de dépollution 17

Lors d’un épisode pluvieux, le débit entrant doit être inférieur au débit de référence sans quoi le traitement ne sera pas optimal. En effet un débit trop important fera que les eaux usées ne peuvent rester suffisamment longtemps dans les bassins d’aération pour que les processus d’épuration aient suffisamment lieu. Le réchauffement climatique n’arrange pas non plus les choses, il implique en effet une baisse des débits des cours d’eau en période estivale, ce qui aura pour effet de diminuer la capacité de dilution des rejets en Seine. A l’avenir les effets des déversements seront donc aggravés. Les solutions qui sont couramment proposées ne sont pas d u r a b l e s . L e s d é v e r s e m e n t s e n S e i n e d ’ e a u x n o n t r a i t é e s ont significativement diminué ces derrières années grâce à différents plans de modernisation des déversoirs d’orage, avec des impacts positifs sur la qualité du milieu récepteur à l’échelle locale. Seulement ces systèmes sont aujourd’hui extrêmement complexes et couteux à entretenir18 , la SIAAP qui arrive aujourd’hui au terme d’une politique de modernisation de ses usines est incapable d’accepter les volumes supplémentaires générés par l’accroissement des sols imperméables. C’est pour cette raison que la ville de Paris cherche des solutions de traitement moins couteuses et se dirige vers une gestion plus raisonnée des eaux pluviales en imposant aux nouvelles constructions de limiter la quantité d’eau injectée dans le réseau par temps de pluie. Cela passe par des solutions de stockage et d’infiltration de l’eau à l’échelle de la parcelle.

Figure 8 : Volumes déversés et interceptés par les usines du SIAAP lors de l’orage du 14 juillet 2010 / Flux de polluants rejetés par les usines le 14 juillet 2010 - source : SIAAP

Le budget annuel de la SIAAP s‘élève à 1,3 milliard d‘euros (source dépliant présentation du SIAAP)

Figure 9 : Déversement d’eau unitaire en temps de pluie - Source : APUR

Figure 10 : Pluviométrie et évolution des déversements annuels du réseau unitaire en 2013 Source : APUR

C) Le contexte réglementaire : le plan pluie Ainsi afin de faire face aux problèmes rencontrés sur le réseau, le service de l’assainissement de la Ville de Paris, a entrepris, à partir des années 2000, une politique de modernisation de ses déversoirs d’orage. Dès 2006, des nouvelles règles en matière de protection du milieu naturel ont mené les services techniques de la mairie à réfléchir à un plan de zonage pluvial réglementaire. En 2007, est mené une étude de faisabilité hydraulique d’un zonage pluvial à Paris. À cette époque l’objectif était d’évacuer et de concentrer les eaux le plus loin possible de la ville (imperméabilisation de l’espace public, construction d’importants réseaux...), via les réseaux d’assainissement. Cette étude met en lumière le fait que l’application d’un débit de fuite19 sur l’ensemble du territoire, une technique qui implique le stockage des eaux pluviales pour les restituer à débit limité n’est pas suffisante pour permettre une amélioration significative des déversements en Seine lors d’événements pluvieux. En effet une régulation du débit de fuite (avec un débit de 10L/s/ha20) a un impact positif sur la plupart des zones où se produisent souvent des débordements du réseau unitaire sur le réseau routier. Cependant l’effet est très limité, voire parfois néfaste sur la réduction des déversements en Seine. A l’inverse, un abattement volumique des pluies a toujours un impact positif. C’est ainsi que la mairie Paris vote en mars 2018 le Plan Paris Pluie, il inaugure une nouvelle gestion plus locale des eaux pluviales sur un territoire dont l’assainissement se fait presque uniquement par un réseau unitaire, hérité du XIXe siècle. L’un des principaux objectifs du plan pluie est de gérer l’eau de pluie au plus près de son point de chute. L’infiltration diffuse ou concentrée est alors l’une des premières techniques pour gérer ces eaux. Ainsi sont privilégiés des règles d’abattement volumique des petites pluies ; consistant à empêcher que les eaux de ruissellement ne rejoignent le réseau d’assainissement. Un zonage est mis en place avec des règles d’abattement et de débit de fuite fluctuent en fonction de la capacité d’infiltration des sols. En effet Paris est une ville dont les sous-sols sont traversés par nombre de réseaux de toute nature, il est également constitué d’anciennes carrières de calcaire, de remblais parfois épais et de mauvaise qualité, de gypse ou d’argiles qui rendent certaines zones sensibles à l’infiltration. Enfin il héberge nombre de galeries visitables tels que le réseau Le terme débit de fuite ou débit de rejet correspond au débit de sortie à l’exutoire d’un bassin versant ou d’un volume de stockage artificiel lors d’une pluie. Le débit de fuite est limité par une valeur exprimée en litre/seconde/hectare de bassin versant collecté 19

Source : APUR, 2015

d’assainissement, d’eau potable ou d’eau brute21 et de galeries destinées aux métros et RER. Les mesures à appliquer divergent donc selon la nature des sols et des infrastructures souterraines. Ainsi la capacité d’infiltration pourra varier, suivant que le sol soit composé de remblais, de carrières, de gypse ou d’argile : • La première couche du sous-sol parisien est presque entièrement constituée de remblais très hétérogènes. Dans certaines zones, son épaisseur peut atteindre jusqu’à 25 mètres, comme par exemple la butte Montmartre. Par ailleurs, ils sont aussi propices à des circulations d’eau qui sont, aujourd’hui encore, mal connues. Dans le cadre du zonage pluvial, il est préconisé de ne pas infiltrer dans les remblais de mauvaise qualité dont l’épaisseur est supérieure à 3 mètres. Leur importante présence dans Paris n’a p o u r t a n t p a s e m p ê c h é à l a v i l l e perméable de se développer sur cette couche Figure 11 : Exhaussement du sol à Paris depuis plusieurs siècles (parcs et jardins, (évolution jusqu’à 2012) berges de Seine, voies ferrées...). La possibilité d’une infiltration maîtrisée reste donc un potentiel à explorer et à associer à une connaissance plus fine de ce sol.

Figure 12 : Cartographie des carrières parisiennes

• Sous le remblai, de nombreuses couches géologiques coexistent. Le sous-sol parisien étant exploité depuis le moyen âge pour extraire le calcaire et le gypse nécessaires aux constructions, on y trouve de nombreuses carrières. De nombreux effondrements et des conclusions alarmantes sur l’état du sous-sol parisien ont conduit à la création de l’inspection générale des carrières en 1777. Aujourd’hui bien connues, ces carrières font l’objet de suivis réguliers, de nombreux experts considèrent que ce sont les carrières à ciel ouvert qui sont les plus sensibles à l’infiltration d’eau pluviale.

Eau brute : réseau d’eau de de qualité inférieure au réseau d’eau potable. Il est utilisée pour l’arrosage des espaces verts, le lavage des rues, le curage des égouts… 21

10e

Source : Aurélie LAMÉ, Modélisation hydrogéologique des aquifères de Paris et impacts des aménagements du sous-sol sur les écoulements souterrains, Thèse, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, Paris, 2013

1 500

3 000 Mètres

Carte de l’épaisseur des bancs gypseux dans les Marnes et Caillasses S du gypse antéludien Source : Aurélie LAMÉ, Modélisation hydrogéologique des aquifères de Paris et impacts des aménagements du sous-sol sur les écoulements souterrains, Thèse, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, Paris, 2013

Figure 13 : Epaisseur des bancs gypseux

sont nombreuses. Plus l’épaisseur de gypse est importante plus les risques de dissolution sont probables, les zones cernées de marrons et de violet (voir carte) doivent donc être étudiées au cas par cas. Enfin, infiltrer des eaux ou empêcher l’infiltration sur des sols argileux peut provoquer des phénomènes de gonflement ou de retrait. La présence d’eau dans les sols argileux peut dans certains cas être recherchée et préférée à un risque d’assèchement susceptible d’exposer à des désordres importants (déstabilisation d’ouvrages).

• Le gypse et les argiles sont des couches géologiques qui imposent des mesures de précaution au regard de la possible présence Calcaire de Saint-Ouen épaisseur de gypse d’eau.   d'env. 0,5 m épaisseur de gypse En pouvanteffet être sup. à le 6 m gypse peut être amener à se diluer Marnes et Caillasses épaisseur de gypse dans l’eau. Cela peut conduire à la création comprise entre 0,5 m et 4 m épaisseur de gypse d’une pouvant causer un affaissement comprise entre cavité 4 m et 15 m Limite des Marnes et Caillasses lent ou brutal.   Limite du Calcaire de Saint-Ouen Les quantités et les formes sous lesquelles le gypse se présente sont nombreuses. Plus l’épaisseur de gypse est importante plus fort sont les risques de dissolution.   Les sols argileux sont susceptibles, en cas de modification de l’infiltration d’eau de provoquer des phénomènes de gonflement ou de retrait.

• Les nappes phréatiques influencent elles aussi le potentiel d’infiltration des eaux. Il est envisageable d’infiltrer l’eau de pluie dès lors que la nappe phréatique se situe à plus d’un mètre du fond de l’ouvrage infiltrant ou du sol perméable. C’est la situation la plus courante à Paris. Figure 14 : Profondeur et localisation des nappes phréatiques en 2012

Figure 15 : Occupation du sous-sol

22 Climespace, 23

• Les infrastructures sont un autre point à considérer dans la possibilité d’infiltration d’eau dans les sols. Le sous-sol de Paris est très souvent comparé à un véritable “gruyère” du fait des réseaux sous les trottoirs et la chaussée (RER, Métro, égouts, électricité, gaz, télécom, climespace22 , CPCU23...). L’ensemble de ces infrastructures occupent près de 20 % de l’espace souterrain parisien. Cependant, si les réseaux peuvent rajouter des contraintes à la réalisation d’ouvrages d’infiltration, ceux-ci ne constituent pas, le plus souvent, un facteur rédhibitoire.

est un réseau de climatisation. Il y circule de l'eau glacée, produite par des centrales frigorifiques

Compagnie Parisienne de Chauffage Urbain

Figure 16 : Possibilités d’infiltration des sols de la Ville de Paris - Source : inspection générale des carrières 2013

Figure 17 : Plan de zonage d’assainissement pluvial de la Ville de Paris - Source : Direction de la Propreté l’Eau - avril 2014

Au vu de tous les critères cités ci-dessus, le plan pluie a été élaboré en délimitant des zones d’abattement des petites pluies, jusqu’à la pluie dite 16 mm, correspondant à l’équivalent de 6 mois de pluie sur une durée de 4 heures. Ces zones ont été délimitées en fonction de l’incidence qu’elles ont sur la réduction des déversements en Seine et de la capacité des sols à infiltrer les eaux sans risque. Ainsi pour chaque zone d’abattement24 , l’objectif optimal est la déconnexion complète des eaux pluviales, tandis que l’objectif minimal requiert l’abattement des pluies dites 16mm, 12mm25 , 8mm26 ou 4mm27. Une dernière zone, correspondant principalement au Nord-Est de Paris, délimite les lieux où est mis en place un débit de fuite obligeant le stockage avec restitution au réseau des eaux pluviales jusqu’à la pluie décennale. Ce secteur se superpose à des zones de gypse où l’infiltration concentrée est déconseillée. Sont ainsi préconisés des techniques dites "vertes" comme la végétalisation des toitures, les noues urbaines ou jardins de pluie28. Celles-ci s’opposent aux techniques dites "grises" se référant aux ouvrages de stockage et autres infrastructures hydrauliques lourdes. Ce qui est intéressant avec le plan pluie, c’est que la ville de Paris applique cette réglementation au cas par cas, suivant les particularités à la fois du terrain, et de la ville dans sa globalité, suivant les temporalités du changement climatique, plutôt que de faire des généralités à applique sur tout le territoire. La précision de cette réglementation est porteuse d’espoir. Au XXIe siècle, Paris ne règle plus les problèmes suivant un schéma binaire mais commence à prendre en compte la complexité d’une ville dans la mise en œuvre et l’adaptation des solutions au cas par cas. Malgré cette avancée, le résultat du zonage pluvial se résume à des prescriptions en fonction de la localisation des sites mais ne dit pas réellement comment parvenir aux objectifs visés. Par exemple, la conclusion des perspectives d’évolution du “milieu humain”29 de l’étude menée par le zonage d’assainissement de la ville de Paris est peu précise. Les zones du Plan pluie correspondent à des emprises en amont de points de débordement sur les voies lors d’événements pluvieux exceptionnels. Cette prescription constitue donc, en plus de la limitation des déversements du réseau unitaire en Seine, une mesure de prévention contre le risque inondation. 24

Zones où l’abattement de 1 m3 d’eau pluviale peut réduire jusqu’à 2 m3 les déversements unitaires en Seine pour une pluie décennale. 25

zones de sols "sensibles" où les techniques d’infiltrations sont soumises à la réalisation d’une étude de sol

Zone de gypse

Parcs inondés en période de pluie importante

D’après le Zonage Pluviale il s’agit du domaine du bâti, des activités, l’occupation des sols, la morphologie de la ville, l’aménagement, les équipements et les infrastructures urbaines. 29

En aout 2016, est publié le zonage d'assainissement de la ville de paris, il s’agit d'un rapport environnemental de la mairie de paris30 . Il y est demandé implicitement aux acteurs concernés par la réglementation du Plan Paris Pluie de chercher des solutions. Ce n’est pas à la ville de s’en occuper, c’est un nouveau domaine qui s’ouvre aux urbanistes, paysagiste, architectes et autres acteurs de l’espace urbain. Ainsi que de nouvelles responsabilisées dans la gestion d’une partie des eaux en ville.

Extrait disponible en annexe p.71 (citation n°1)

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CHAPITRE 2â&#x20AC;©

CHAPITRE II Les solutions de traitement

L’imaginaire de l’eau en ville et des désordres qu’elle créée doit évoluer en se dirigeant vers des expérimentations afin de permettre de repenser des cycles de l’eau différents. La perméabilité des sols doit être abordée dans le même esprit. Permettre à l’eau de s’infiltrer, c’est aussi lui permettre de s’évaporer. L’apport de végétation peut renforcer cette évacuation naturelle par évapotranspiration tout en apportant des agréments (plaisir et confort) indéniables pour les riverains. Nombre de copropriétaires sont d’ailleurs prêts à̀ assumer les charges d’entretien que ces espaces plantés peuvent représenter, quand ils ne prennent pas plaisir à jardiner euxmêmes.

Figure 18 : l’eau et le bâti, coupe de principe, demain - Source : APUR

A) Les réponses à apporter : solutions traditionnelles Ainsi au vu des problèmes qui se posent avec le réseau d’assainissement, afin d’y faire face et de stopper les déversements en Seine, les solutions généralement utilisées sont le stockage des eaux pluviales. Seulement, il n’est pas sans causer certains problèmes. En effet, lors des épisodes pluvieux, l’eau de ruissellement, en lessivant les toits et les sols, se chargent de zinc, huiles de vidange, hydrocarbures, métaux lourds, déjections animales... Rejetées directement dans la Seine, elles peuvent entraîner une double pollution : immédiate, en raison des matières organiques biodégradables qui consomment l’oxygène de la rivière nécessaire à la survie des poissons ; diffuse, avec les micropolluants des particules en suspension. Pour faire face à ce problème, ces eaux doivent être traitées avant de pouvoir être rejetées dans le milieu naturel. Seulement comme nous avons pu le voir précédemment, 30

lors des épisodes pluvieux le réseau est surchargé et les usines de traitement sont donc incapables de traiter efficacement le débit que représentent ces eaux. Face à cela, il est nécessaire de stocker ces eaux pour les rediriger, quand la météo est à nouveau clémente, vers l’usine de traitement des eaux. La solution la plus plébiscitée est généralement le bassin de rétention. Ceux-ci peuvent prendre différentes formes, des bassins en sous-sol ou à l’air libre ou encore les toitures stockantes. A Paris, la SIAPP gère 12 équipements de rétention d’eau : 4 tunnels réservoirs et 8 bassins de stockage, permettant une capacité de stockage 900 000 m3 d’eau pluviale31. Le dernier en date, inauguré en 2009 est le Tunnel Ivry Masséna, pour une capacité de 80 000 m3 et s’étendant sur 1,86 km. Il permet de soulager le réseau unitaire lorsqu’il souffre de pressions importantes dans l’optique d’éviter le déversement d’eau unitaire des déversoirs d’orage. Cependant, cet ambitieux projet a rapidement montré ses limites. En effet, il fait face à de grosses difficultés d’exploitation : l’accumulation de “flottants“ implique un curage intensif conduisant à une période de chômage de l’ouvrage 7 mois par an.

Usines de dépollution Usines de prétraitement Tunnels réservoirs Emissaires Bassins de stockage

Figure 19 : Repérage des équipements de rétention d’eau - Source : SIAAP

Une technique de stockage alternative, testée au début des années 1990 sur plusieurs sites parisiens (Avenue de la Porte d’Ivry par exemple). Elle consiste à transformer les chaussées en “bassins”, les rues sont alors constituées par des enrobés poreux disposés sur une couche étanche. L’eau est alors collectée puis renvoyée vers l’égout via les avaloirs positionnés sur le côté de la chaussée. Malheureusement à l’usage, il s’est avéré que ces revêtements se sont vite colmatés les rendant inefficaces. 31

Source : SIAAP

Figure 20 : Exemples de bassins de rétention d’eau - Source : Conférence Christian Piel

Comme on peut le voir sur ces images, ces solutions de rétention d’eau sont peu esthétiques. En outre, elles nécessitent un important suivi afin de pouvoir fonctionner convenablement. Les “flottants” pouvant s’y accumuler nécessitent un curage régulier, réduisant leur période de fonctionnement et par extension leur efficacité. Il devient urgent de réagir et de trouver des solutions différentes afin de traiter ces eaux. Comme le dit Christian PIEL32 , ces bassins de rétention d’eau pluviale utilisent d’importantes surfaces pour, dans la pratique ne servir que très rarement, de l’ordre d’une fois tous les 10 ans pendant 2 ou 3h, impliquant un "gâchis financier énorme". Il parait aberrant de gaspiller de telles surfaces et de continuer à toujours agrandir les bassins et les canalisations. Ainsi pourquoi ne pas redonner ses lettres de noblesse à l’eau, élément primordial à la vie, et arrêter de la traiter comme un déchet. Alors pourquoi ne pas chercher des solutions ayant plusieurs fonctions et ainsi avoir leur place à part entière au cœur de la ville ? Cette multiplicité d’usages permettrait ainsi une réduction des coûts. En effet avec le budget d’un seul équipement, on peut ainsi remplir deux fonctions.

Voir citation n°2 en annexe p.72  Christian Piel est urbaniste et hydologue, il est directeur de l’agence Uraban Water. 32

B) Les solutions architecturées Aujourd’hui, les réseaux d’eaux font face à une efficacité devenant de plus en plus limitée. Ces infrastructures sont fortement onéreuses et difficiles d’entretien. D’autre part, jusqu’ici les eaux usées comme les eaux de ruissellement ont été traitées en tant que des déchets à évacuer le plus loin possible via tout un maillage de tuyaux qui courent sous nos pieds. Cette solution hautement techniciste commence à devenir obsolète du fait de l’agrandissement incessant de la ville, causant une pression toujours plus accrue sur des réseaux, entraînant une pollution des milieux naturels. Continuer avec un tel système impliquerait d’importants travaux fortement onéreux sans régler réellement le problème. Pourtant avec le réchauffement climatique, l’eau va devenir l’une des plus précieuses ressources, alors il serait intéressant de lui redonner la valeur qu’elle mérite en mettant en place des traitements à une échelle locale et en privilégiant la réutilisation, récupération, traitement... Ainsi une approche plus architecturée semble plus que bienvenue. C’est dans ce sens que commence à se diriger la réglementation depuis la mise en place du plan pluie. La réglementation demande désormais de repenser l’aménagement urbain dans l’optique de la gestion des eaux de ruissellement du fait de la saturation des réseaux en période pluviale. Ainsi, pour aménager l’espace urbain dans cette direction, des alternatives commencent à être proposées par des créateurs d’espaces, essentiellement des urbanistes et des paysagistes, les architectes sont jusqu’ici plutôt en retrait sur cette thématique. En effet, les domaines de l’urbanisme comme du paysagisme gèrent principalement l’aménagement du “sol urbain”. Il faut dire que Paris comprend tout de même 12,7 millions de m2 de chaussées et 11,5 millions de m2 de trottoirs, cela représente 20% de la surface de Paris.33 La majorité de ces surfaces sont aujourd’hui étanches. Cette dernière est poussée à son maximum, à tel point que même les joints entre les pavés sont conçus pour être étanches. 4 % 8 % 34 % 24 %

Pavés Erobés Asphalte Béton Divers (dalles, pavés béton…)

30 %

Figure 21 : Matériaux composant les chaussées parisiennes (d’après les données de l’APUR) 33

Source APUR

Ainsi des études commanditées par l’APUR, la Ville de Paris et Eau de Paris proposent un certain nombre de procédés dits "doux" car peu couteux et plus "naturels". Par exemple la mairie de Paris, propose dans un guide34 présentant différentes techniques variant suivant les conditions spécifiques du terrain35 : • Réservoirs stockant l’eau en période de précipitation, puis la rejetant à faible débit dans le réseau : puits d’infiltration, jardin ou place inondable, toiture végétalisée, récupération dans le bâti par des cuves de stockage à ciel ouvert ; • Perméabilité des sols permettant l’infiltration de l’eau dans les couches s o u t e r r a i n e s d u s o l , v o i r j u s q u ’ a u x n a p p e s p h r é a t i q u e s : chaussée drainante, tranchée d’infiltration, fossé ou noue, surface perméable par le choix judicieux du matériau du sol ; • Epuration de l’eau : phytoépuration36;

Figure 22 : Principe d’infiltration couramment admis - Source : APUR 34

Guide d’accompagnement pour l mise en oeuvre du zonage pluvial à Paris, Mairie de Paris

Exemples proposés par l’APUR disponibles en annexe

La phytoépuration est l'épuration par les plantes. Celles-ci peuvent contribuer à épurer ou dépolluer les trois grands milieux que sont l'air, les sols et l'eau. Wikipedia 36

Quant à l’APUR, dans son document “Préservation et valorisation de la ressource en eau brute“37 , elle fait des propositions déjà plus ambitieuses dans l ‘ i n t é g r a t i o n à l’architecture e n c o r r é l a t i o n avec les aménagements urbains. Cette étude a pour but "d’inciter à davantage d’expérimentations"38 , elle propose plusieurs scénarios dans cette optique. Chacun des cas présentés s’inscrit dans un tissu parisien diffèrent (exemple : architecture haussmannienne, ouvrière, moderne...), l’eau y joue plusieurs rôles. En voici quelques exemples : •

Secteur République, au cœur d’un ilot du 10e arrondissement. Ici l’eau de pluie récoltée en toiture chemine à travers de grands tuyaux vers l’intérieur du Porche du Gibus vers une cuve de 7m2 servant à alimenter les WC d’une salle de concert, d’un théâtre et d’un restaurant en sous-sol.

Figure 23 : Réutilisation de l’eau de pluie - Source : APUR

•

Secteur Censier, au cœur du 5e arrondissement. Ici, sont récupérées les eaux de pluie sur 854 m2 de toiture. Cette eau est utilisée afin d’alimenter 530 sanitaires. La cuve en toiture est conçue pour devenir un miroir d’eau lorsqu’elle est pleine. On peut y voir une image qui commence à avoir des connotations poétiques.

Préservation et valorisation de la ressource en eau brute : Une gestion parisienne des eaux pluviales, APUR, septembre 2015

Préservation et valorisation de la ressource en eau brute : Une gestion parisienne des eaux pluviales, APUR, septembre 2015,

Figure 24 : Photomontage du terrain de pétanque su square Jules Ferry par temps sec / pluvieux Source : APUR MAITRISE, VALORISATION DES EAUX EN MILIEU URBAIN On trouve également des solutions de stockage GESTION, des eaux pluviales en toiture, végétalisées ou non. Elles rejettent l’eau avec un débit limité, soit au réseau d’assainissement, soit dans le milieu naturel. GESTION, MAITRISE, VALORISATION DES EAUX EN MILIEU URBAIN

CHRISTIAN PIEL

Figure 25 : Coupe stockage d’eaux pluviales en toiture - Source : Diaporama conférence Christian Piel CHRISTIAN PIEL

M a l g ré u n p ro g rè s d é j à n o n n é g l i g e a b l e , o n re g re tt e q u ’ i l s ’a g i s s e d’aménagements urbains plus ou moins définis, présents principalement dans le domaine du paysagisme et de l’urbanisme et encore peu en architecture. Ces solutions sont pour la plupart des reprises réadaptées, esthétisées, de techniques de l’ingénierie pour la filtration de l’eau. Pour caricaturer les pratiques actuelles, la solution la plus courante est désormais des ingénieurs qui dimensionnent des bassins de rétention sans réelle pensée de la ville. Ils vont simplement demander, par la suite aux paysagistes d’arranger le bassin pour qu’il ait un minimum d’esthétique. 39 C’est là qu’interviennent les métiers du domaine de la conception du sol urbain : les urbanistes et paysagistes ; et ainsi de mettre en place et d’adapter ces solutions de réaménagement de l’espace public. Une solution de plus en plus plébiscitée est celle des “jardins de pluie”. Il s’agit de parcs dont la topographie est aménagée afin de diriger les eaux de ruissellement. Ainsi lorsque le temps est clément, ils peuvent être utilisés normalement par les usagers en tant que lieu de loisirs. Mais lorsque le temps devient pluvieux, il se transforme en bassin de rétention. Par exemple les projets de Christian PIEL, un urbaniste, hydrologue basé à Paris, à la tête de l’agence Urban Water propose des projets allant dans ce sens. On peut citer pour exemple, le projet réalisé par son agence du Parc des Guillaumes à Noisy-le-Sec : Il s’agit d’un parc conçu pour recueillir les eaux pluviales.40 GESTION, MAITRISE, VALORISATION DES EAUX EN MILIEU URBAIN

GESTION, MAITRISE, VALORISATION DES EAUX EN MILIEU URBAIN

ISTIAN PIEL

CHRISTIAN PIEL

Figure 26 : Parc des Guillaumes, évoluant suivant les précipitations - Source : Urban Water

On remarque une conception assez poétique prenant en compte différentes temporalités, faisant varier l‘apparence du parc en fonction des précipitations, mais aussi divers usages : il remplit la même fonction qu’un bassin de rétention d’eau au sens classique du terme, mais en même temps les usagers profitent d’un lieu de vie agréable. 39

D’après citation n°3 de Christian Piel, disponible en annexe p.72

Extrait du descriptif du projet disponible en annexe p.73 (citation n°4)

Bien qu’encourageantes, les solutions présentées plus haut ne sont pas suffisantes pour atteindre les objectifs du zonage pluvial. En effet, elles ne prennent en compte que l’aménagement du sol public, soit seulement un tiers de la ville. Dans l’optique de résultats plus ambitieux, les architectes sont nécessaires. En effet, dans le contexte parisien, une densité de construction importante fait que la plupart des projets de rénovation ou de construction neuve sont de faibles dimensions et donc confiés principalement aux architectes. De plus, bien que le sol urbain soit un important constituant de la ville, il ne représente qu’un tiers de la surface parisienne contre les deux tiers occupés par le bâti. À cette importante proportion de toitures et courts intérieurs peuvent s’ajouter la surface des façades voir même du volume intérieur des bâtiments. Inconsciemment, l’architecte a donc déjà en sa responsabilité la plus grande proportion de la ville. Comme nous avons pu le voir précédemment, la ville de Paris s’est engagée dans une gestion du cycle de l’eau locale, encourageant des projets “verts” proposant d’absorber, retenir voire traiter les eaux pluviales à la source, c’est-à-dire à l’endroit où la pluie tombe. Pour cela, la ville sollicite l’aménagement des sols et toitures en conséquence. Seulement jusqu’ici, l’architecte ne s’est que très peu emparé de cette nouvelle thématique. Bien que les toitures fassent partie du domaine de l’architecte, si on veut vraiment un cycle de l’eau à l’échelle locale, la connexion toiture / sol est impérative. Cela implique une réflexion de l’architecte sur la façade et la volumétrie des bâtiments. D’après Christain PIEL41, l’eau de pluie ne devra plus circuler entre la toiture et les sols par de simples tuyaux, mais à surface découverte : comment fait-on circuler l’eau de manière exposée dans le bâtiment ? Actuellement, peu d’architectes se sont emparés du sujet. Cependant, certains ont tout de même commencé à aborder cette thématique. Par exemple, l’agence Chartier Dalix avec son projet pour le groupe scolaire de la biodiversité propose une façade "colonisable". L’eau de pluie ruisselle sur des blocs de béton disposés de manière à créer des "aspérités" et est ainsi plus propice au développement d’une biodiversité.

" Le projet au départ était bien plus ambitieux [...], sur ce projet-là on a construit une coque en béton qui assure l’étanchéité́ du bâtiment sur laquelle on est venu installer une coque autoporteuse en bloc de béton. Mais au départ chaque bloc assurait l’étanchéité l’un par rapport à̀ l’autre [...] ce n’est pas pour des raisons d’étanchéité car on avait réussi à le faire, c’est pour des raisons de délais [...]. S’il fallait attendre de poser 1500 blocs les uns aux dessus des autres avant de pouvoir faire les espaces intérieurs ils avaient peur de ne pas finir le chantier à temps." Christian Piel

Voir citation n°5 en annexe p.73

Figure 27 : Groupe scolaire de la biodiversité - Source : Chartier Dalix

Comme nous avons pu le voir, à ce jour très peu d’architectes se sont emparés de cette thématique. On peut d’ailleurs se demander si cette réticence des architectes à s’emparer du sujet ne révèle pas une trop grande contrainte à ajouter à l’architecture ? Serait-ce trop utopiste de le faire ? On peut tout de même remarquer que les autres professionnels de l’aménagement de l’espace (urbanistes et paysagistes) ont su se l’approprier. Alors pourquoi pas les architectes ?

C) Les approches novatrices Comme nous avons pu le constater précédemment, la prise en compte des eaux pluviales de manière dite "douce" commence à apparaître doucement dans la conception de la ville. Mais ne pourrions-nous pas aller encore plus loin et en plus de gérer de manière nouvelle les eaux de ruissellement, gérer également suivant une approche différente les eaux usées que nous produisons ? Jusqu’ici après que nous ayons utilisé l’eau à notre robinet, elle est considérée comme étant usée et doit donc être retraitée en suivant un processus d’épuration complexe et coûteux, pourtant, certaines des eaux que nous utilisons pourraient être réutilisées plusieurs fois suivant différents circuits fermés. Par exemple, l’eau que nous utilisons pour prendre notre douche ou pour faire la vaisselle pourrait être utilisée pour la chasse d’eau. L’agence d’architecture SYVIL a commencé à travailler sur l’étude d’une “métropole circulaire”, parmi les thèmes abordés, y intervient la question de la manière de gérer l’eau ainsi que sa réutilisation42 . Ils proposent de concevoir des villes dites circulaires, composées par des circuits courts et interconnectés, à l’inverse de la ville fossile. Cela passe par une confrontation entre les écosystèmes naturels, qui ne produisent pas de déchets, car directement renvoyés dans un cycle qui les transforme à nouveau en ressource ; face au fonctionnement traditionnel de la ville, qui passe de matériaux à détritus, transformant les ressources en déchets, pour au passage faire vivre les hommes. Il s’agirait ainsi de parvenir à boucler ces cycles dans le fonctionnement de la ville. Ainsi ils émettent l’hypothèse que les filières actuelles pourraient être combinées en proposant aux urbanistes, architectes, urbanistes, aménageurs, élus et citoyens reprennent la place souvent gérée par les professions dites techniques. Afin de retrouver une place dans l’aménagement de ces lieux exemptés d’urbanismes, nécessite de reconfigurer les lieux de productions, pour leur redonner une échelle plus centrée à l’échelle humaine et remplissant plusieurs fonctions en même temps. Par exemple, une station d’épuration peut devenir un champ de phytoépuration, créant des paysages qui ne seraient plus commémoratifs d’une nature perdue, mais devenant des paysages de productions et de loisirs. Ainsi appliqué à l’eau, il s’agirait de simplifier les réseaux. Par exemple aujourd’hui l’ensemble du réseau d’adduction a pour vocation de rendre l’eau buvable par l’homme, pourtant seul 1% (source : eau de Paris) de l’eau produite est bue. Pourquoi ne pas proposer en remplacement une logistique basée sur de l’eau en bouteilles consignées

Voir citation n°6 en annexe p.74 : "La métropole circulaire", Agence d’architecture SYVIL - Plus d’information : ici

et ses bâtiments-entrepôts, en complément de citernes d’eau de pluie non potable sur les toits ? En outre, ils proposent de concevoir des bâtiments "polyfilières", qui seraient des lieux multiservices directement pour la population : lieu de collecte locale d’encombrants et centrale d’énergie, toilettes et poubelles organiques productrices de biométhane et d’engrais, réservoirs d’eau producteurs d’énergie hydroélectrique.   Ils questionnent également l’idée de concevoir des bâtiments contenant des qualités d’eaux différenciées, d’eau agricole, d’eau grise, d’eau potable en fonction de l’usage qui lui est destinée.

Figure 28 : La métropole circulaire - Source : SYVIL Architecture du sytème ville

Quelques architectes ont également commencé à engager des projets biomimétiques retraitant les eaux à l’échelle du bâtiment. En effet, les systèmes biologiques se sont développés en boucle fermée et la notion de déchet n’y existe pas : tout est nutriment. Les écosystèmes se régénèrent, sont résilients et fonctionnent à partir de l’énergie solaire. Alors, pourquoi ne pas les imiter pour le fonctionnement de nos bâtiments et de nos villes ? C’est à partir de cette idée que le Berlin Water Competence Centre a réalisé un projet où la gestion des eaux usées a été totalement repensée. Il est équipé de systèmes distincts pour les déchets liquides et solides, avec une séparation à la source au niveau des sanitaires. Ils traitent ensuite ces déchets en mettant en place plusieurs boucles où les eaux grises et les eaux noires sont transformées en engrais et en biogaz au sein même des bâtiments. Les liquides résiduels sont quant à eux sont purifiés dans une zone humide aménagée à l’extérieur. D’un point de vue agronomique, l’urine une fois traitée est aussi efficace que des engrais minéraux43 . Dans cette optique de retraitement des eaux à échelle réduite, un autre exemple sort du lot : il s’agit du projet “Hôtel métropole, depuis 1818” présenté au Pavillon de l’Asenal d’octobre 2019 à janvier 2020. Cette exposition propose d’explorer les perspectives d’évolution des établissements hôteliers à l’heure des nouveaux enjeux climatiques. L’hôtel étant depuis deux siècles le laboratoire de la construction et l’accélérateur de nouvelles pratiques : Premières salles de bains, ascenseurs, climatiseurs, programmes mixtes, préfabrication, informatique… Il s’agit dans cette optique de continuer dans cette lignée d’innovations. Ainsi, entre autres choses, y est présentée une chambre qui pourrait devenir la chambre du futur. Les architectes de l’agence Ciguë y ont conçu une salle de bain vertueuse en matériaux de réemploi qui permet de consommer moins d’eau, rappelant que chaque client utilise en moyenne entre 250 et 300 litres d’eau par nuitée à l’hôtel. Pour ce faire, sont mis en place des procédés de phytoépuration, associée à des technologies telles que l’épuration membranaire44. Ainsi avec cette technique, ils sont capables de recycler les eaux de pluie et les eaux grises dans une optique de bouclage des cycles et de réutilisation. En parallèle grâce à la collecte sélective des eaux jaunes45 et des eaux noires46, ils proposent de valoriser les ressources contenues dans les eaux usées. Ainsi les nutriments, en particulier l’azote et le phosphore sont valorisés

Kompetenzzentrum Wasser Berlin, Sanitation Concepts for Separete Treatement Plus d’information à ce sujet disponibles dans ce document : http://ec.europa.eu/environment/life/project/Projects/ 43

Il s’agit d’un processus d’épuration permettant la filtration de l’eau via des membranes

Eaux récupérant les urines

Eaux récupérant les matières fécales

sous forme d’engrais. L’eau autrefois usée et rejetée au loin devient une ressource de proximité. Ainsi tous ces systèmes mis en valeur permettraient d’après les architectes d’économiser 70% de l’eau habituellement consommée dans une chambre standard. Le tout est contenu dans une surface extrêmement réduite, puisqu’une surface d’environ 5m2 est suffisante pour y placer les deux réservoirs nécessaires à l’alimentation de la chambre en eau : un premier réservoir est destiné à la récupération des eaux de pluie, tandis que le second sert à stocker l’eau rendue potable par les systèmes d’épuration cités plus haut. La baignoire et le lavabo sont quant à eux reliés à un système de pompage et de filtration qui traite et réalimente le circuit fonctionnant en boucle. Enfin, les WC sont connectés à des bacs de collecte permettant la production de biomasse et d’engrais.

Figure 28 : Une chambre pour demain - Source : Pavillon de l’Arsenal et photos personnelles

Po u r a l l e r p l u s l o i n , o n p o u r ra i t é g a l e m e n t i m a g i n e r, e n s ’ i n s p i ra n t d’écosystèmes naturels, une amélioration des solutions de captages, de stockage et de recyclage des eaux jusqu’à créer un bâtiment totalement déconnecté des infrastructures existantes. En effet jusqu’ici le stockage dans les bâtiments est presque toujours fait par des systèmes de citernes rigides, souvent enterrés, au prix d’un bilan carbone élevé. A la manière de certains cactus, possédant des tiges nervurées en forme d’accordéon, et capables d’absorber d’importantes quantités d’eau en se dilatant ; des réservoirs extensibles. Fabriqués dans une membrane légère, ils pourraient être intégrés dans les murs ou dans les éléments paysagers pour récupérer les eaux de pluies quand elles se font rares. En plus de résoudre la partie stockage, cela réduirait également le risque de crue soudaine due au déversement des eaux de pluies en provenance des toits. Comme nous l’avons vu précédemment, des solutions commencent à émerger, permettant d’améliorer significativement notre gestion des eaux, mais cela ne pourra être suffisant pour régler tous nos problèmes si nous ne réduisons pas notre consommation en eau. En effet, en moyenne un parisien consomme chaque jour 120L d’eau potable en moyenne, c’est l’équivalent d’une baignoire. Sur cette consommation, seul 1% est destinée à la boisson. Tandis que 35% sont destinés à l’hygiène et 20% aux sanitaires47 .

Figure 30 : Moyenne journalière de la consommation d’eau potable pour 1 parisien Source : Eau de Paris 47

Source : Eau de Paris

Cette consommation pourrait largement être réduite. Par exemple, d’après les dires de Marillys Macé, directrice du Centre d'Information de l'Eau, "en Europe, notre génération consomme 8 fois plus d'eau que celle de nos grands-parents"48. D’autre part dans les situations d’urgence, où la quantité d’eau potable à disposition est limitée, il est possible de diminuer sa consommation pour atteindre entre 7,5 et 10 L par jour en comblant les besoins nécessaires à boisson et l’alimentation, les pratiques d’hygiène de base et les besoins de base pour la cuisine49.

Figure 31 : Besoins de base en eau pour assurer la survie - Source : OMS / WEDS

Afin d’atteindre de tels chiffres, diamétralement opposés à ceux de la consommation j o u r n a l i è r e d e s p a r i s i e n s ; l a m i s e e n p l a c e d ’ u n e g e s t i o n d e l’eau drastique est nécessaire. Cela implique notamment une méthode d’assainissement nettement moins consommatrice en eau. Par exemple, une chasse d’eau traditionnelle consomme en moyenne 9L par utilisation et peut même monter jusqu’à 18L pour un système de plus de 15 ans. En partant du principe qu’en moyenne un usager, tire la chasse d’eau 4 fois par jour, cela représente 36L par personne et par jour50. Rien qu’en se passant de WC traditionnels au profit de toilettes sèches, c’est 20% d’eau économisée. Bien qu’il soit utopiste de penser que nous pourrions imposer un rationnement de l’eau aux parisiens allant jusqu’à 10L/jour ; avec 120L de consommation journalière, la marge de manœuvre est grande. Si nous commencions déjà par adopter une consommation plus raisonnée, la diminution serait déjà significative. 48

Source : Le Parisien, 22/09/2015, ”Pourquoi ne faut-il pas gaspiller l’eau"

Source : Quelle est la quantité d’eau nécessaire en situation d’urgence, document préparé pour l’OMS par le WEDC Disponible ici : https://www.who.int/water_sanitation_health/ 49

Planetoscope.com

Par ailleurs, en France, 20% de l’eau potable est perdue du fait de fuite des réseaux. Seulement les moyens financiers mis en œuvre pour le remplacement des canalisations ne permettent d’en remplacer que 0,6% chaque année51 . Ainsi, si des projets proposant une gestion de l’eau à l’échelle de la parcelle comme citées plus haut étaient mis en place à grande échelle ; la réduction des linéaires de canalisations que cela induirait permettrait une forte réduction de ce gaspillage. Associé aux propositions de réseaux en boucle fermée et à la possibilité de l’utilisation de qualité d’eau différenciée selon les usages, l’économie ainsi faite serait notoire. Seulement il ne faut pas oublier que la plupart des projets novateurs proposent des traitements naturels, de fait pour qu'ils puissent fonctionner, cela implique une part d’éducation de la population. Premièrement, la capacité de traitement est limitée. Deuxièmement, rejeter des produits toxiques aurait de graves conséquences sur le fonctionnement de ces systèmes.

Source : Le Parisien, 22/09/2015, ”Pourquoi ne faut-il pas gaspiller l’eau"

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CHAPITRE 3

CHAPITRE III Exploration des conséquences d’un système de traitement local

Imaginons que nous arrivions à mettre en place les solutions nécessaires à l’infiltration et à la récupération des eaux pluviales, que nous réduisions notre consommation d’eau, jusqu’à être capable de la traiter directement après l’avoir consommée et ainsi la réutiliser. Nous n’aurions ainsi plus aucun rejet dans le système d’assainissement existant. Ainsi que deviendrait le titanesque réseau qui circule sous nos pieds afin de nous alimenter en eau et rejeter l’eau que nous consommons ? Quels nouveaux usages les stations d’épuration, les bassins d’orage… pourraient remplir ? Alors plus aucuns rejets n’auraient lieu dans le milieu naturel, la Seine redeviendrait poissonneuse. A) Les espaces souterrains libérés Comme expliqué dans ma première partie, dans le sous-sol parisien, rien qu'afin d’évacuer les eaux usées et de ruissellement circulent quelques 2 4 0 0 k m52 d e c a n a l i s a t i o n s . A i n s i d a n s u n m o n d e o ù c e s d e r n i è r e s seraient devenues inutiles pour leur but premier, ne serait-il pas possible de leur attribuer un nouvel usage ? Dans une ville telle que Paris, où la densité et la croissance démographique son telles que trouver un terrain susceptible d’accueillir de nouveaux bâtiments est de plus en plus difficile ; il serait intéressant de donner une seconde vie à cette ville souterraine en y concevant des projets susceptibles d’accueillir des publics pour des usages allant du loisir à l’habitation, en passant par les bureaux. Cela pourrait contribuer à diminuer la surface que les villes grignotent sur les espaces agricoles. " Il faut occuper mieux ce qui existe déjà. Il faut construire la ville sous la ville. " Dominique Perrault Jusqu’ici, en souterrains on trouve presque uniquement une architecture technique et logistique, afin de mieux la dissimuler. Cette ville souterraine est ainsi dédiée aux parkings, zones de stockages, différents réseaux… " Les champs d’application "dessus" et "dessous" sont aujourd’hui séparés, alors qu’ils ne l’étaient pas autant dans la ville du XIXe siècle. Le Paris haussmannien avait développé en harmonie les aménagements en surface et les réseaux en sous-sol. Les villes doivent retrouver cette cohérence. On peut densifier par surélévation, mais aussi par le souterrain. La densification souterraine a l’avantage de ne pas être visible et ne fait pas perdre les espaces de respiration de la ville. Au contraire, elle crée du vide. " Dominique Perrault 52

Source : SIAAP

L’utilisation de ces espaces souterrains en tant qu’espaces de vie se heurte tout de même à des problèmes liés à la perception humaine. " La nature même du sous-sol n’attire pas franchement l’être humain. Les adultes ont peur de l’enfermement, les enfants de l’obscurité. Quiconque souffrant de claustrophobie n’entrera pas facilement dans cet environnement.   Là est le problème. L’homme se sent en danger dans ce milieu qu’il perçoit comme hostile. Trop froid, ou trop chaud, humide, clos, désagréable, autant à l’œil qu’au nez, sombre… sont autant de qualificatifs qui pourraient être employés pour décrire l’ambiance régnant dans une grotte ou une caverne.   Pourtant, ces craintes sont bien souvent psychologiques : les cavités naturelles sont des environnements purs, à l’équilibre climatique évident On y trouve les eaux les plus claires, l’air le plus pur. " Sandra Le Garrec53 Cependant, quelques architectes, passionnés des souterrains ou simplement grands penseurs qui excellent dans l’art de la coupe, ont su imaginer des idées d’aménagements du sous-sol. On peut citer Edouard Utudjian, Paul Maymont ou encore Eugène Hénard. Ces derniers sont les précurseurs en matière de soussol. Leurs travaux les ont menés à chercher comment adapter les souterrains à la vie humaine. " L’architecture souterraine devrait présenter elle aussi des garanties d’hygiène aussi morales que physiques. C’est-à-dire que l’esthétique de l’architecture souterraine devrait rassurer l’occupant en accusant la solidité de la structure et, d’autre part, évoquer la légèreté et l’élancement des constructions en surface pour éviter la claustrophobie. Des maquettes judicieusement placées pourraient remédier au manque de vision des volumes de l’architecture. Enfin, les couleurs joueraient un rôle important en modifiant les ambiances et les proportions des salles. Une ville souterraine a failli être réalisée à Pittsburgh aux Etats-Unis, et, si ce projet a été abandonné, il n’en a pas moins été étudié dans tous ses détails. " Architecture et urbanisme souterrains, Edouard Utudjian Ainsi ils conçoivent des réseaux souterrains interconnectés. C’est le cas par exemple du projet Paris sous Seine, imaginé en 1910 par Paul Maymont. Il propose une ville souterraine qui regroupe des parkings pour plus de 500 000 voitures et qui offrent un accès rapide vers les grands boulevards périphériques.

Auteure d’un mémoire étudiant : "La ville souterraine", 2012

Figure 32 : Le zoning souterrain selon Édouard Utudjian, 1935

Figure 33 : Paul Maymont, Paris sous Seine, 1970

Figure 34 : Eugène Hénard, La ville à étage, 1910

Pour des exemples plus contemporains, on peut s’intéresser à l'architecte Dominique Perrault. Il a beaucoup réfléchi à ce que pourrait être la ville souterraine. Il prône un développement urbain souterrain plutôt que des incursions au coup par coup dans les sous-sols comme cela est fait dans la plupart des projets traditionnels. " A force de tout construire à plat, nous avons perdu la relation physique avec le sol, devenu un élément réservé aux voitures et à la technique. Mais nous venons de la terre et nous ne devons pas en avoir peur. Célébrons nos retrouvailles avec le sol ! (…) Cette ville souterraine, on sait la construire à Osaka ou à Montréal, sans doute à cause du froid. Ici, apprenons à transformer les arrêts de métro en lieux urbains. C’est ce que nous réalisons actuellement à la gare de Naples, en faisant pénétrer la lumière naturelle à 40 m de profondeur. Trop souvent, le réseau souterrain s’est développé en autiste… " Dominique Perrault Ainsi, pour faire face à la rudesse des hivers, la ville de Montréal à créé un réseau enterré, baptisé Centre Eaton. Véritable ville dans la ville, les tunnels et galeries permettent de connecter de nombreux édifices de la ville entre eux. Ces tunnels ont dépassé le stade de circulation, puisqu'ils abritent 12% des commerces du centre-ville de Montréal54 . Cet édifice permet ainsi aux canadiens de sortir de chez eux lors des périodes de grand froid. Des concepts de réhabilitation de réseaux techniques se rapprochant de la proposition de transformation du réseau d’égout parisien faite dans cette partie du mémoire existent. C’est le cas par exemple avec un projet de réhabilitation d’un ancien terminal de tramway new-yorkais fermé depuis 70 ans, grand comme un terrain de football. Ce projet est porté par James Ramsey, ancien ingénieur satellite à la Nasa, et Dan Barash, un ancien employé de chez Google. Ils proposent ainsi de créer la "Lowline" (par opposition à la "High Line"55 ), le premier parc souterrain du monde d’ici 2022 (le projet est actuellement en construction). Il s’agirait : "d’un immense espace communautaire où l’on va faire pousser des arbres et des plantes grâce à une ingénieuse technologie solaire filtrant la lumière naturelle et permettant à la végétation de faire de la photosynthèse malgré la profondeur".56 Ainsi au vu de ces exemples, il parait tout à fait concevable d’imaginer la potentielle transformation du réseau d’égout parisien dans un futur où ils seraient devenus inutiles pour leur but premier.

Source : wikipédia

Promenade plantée bâtie sur un ancien chemin de fer aérien à New York

James Ramsey

Figure 35 : Perspectives - Source : New York City Economic Development Corporation

Figure 36 : Lowline, coupe expliquant le principe d’éclairage naturelle Source : NYCEDC

B) Les infrastructures de génie civil libérés Même si nous arrivions à transformer tout le réseau d’égout, ce ne serait pas suffisant. En effet le traitement des eaux usées ce n’est pas que des tuyaux, il y a également toutes les usines d’épuration qui se trouveraient alors inutiles. De même, une composante clé est le bassin de rétention, au sens traditionnel du terme, c’est-à-dire un simple “trou” dans le sol à ciel ouvert. Bien que nécessaires, la plupart de ceux qui sont déjà existants ne sont pas réputés pour leurs qualités esthétiques. Il pourrait être intéressant d’arriver à combiner leur fonction première en leur ajoutant des fonctions secondaires telle que les loisirs tout en pensant à la dimension esthétique. C’est ce qu’a fait Christian PIEL dans un projet en proposant la transformation d’un bassin de rétention à ciel ouvert. Lors d’épisodes pluvieux, il conserve sa fonction de stockage des eaux pluviales. Tandis que le reste du temps il se transforme en terrains de sports. Pour ce faire, il est équipé d’un bassin enterré dimensionné de manière à pouvoir contenir les moyennes pluies, tandis que, via un système de trop-plein, la partie aménagée, abritant en temps normal les terrains de jeux, est immergée lorsque surviennent des pluies plus importantes. Ainsi dès lors que le premier bassin commence à se déverser dans l’espace principal, une alarme retentit, indiquant aux usagers qu’il est temps d’évacuer les lieux. Le bassin de rétention se retrouve alors rempli d’eau.

Figure 37 : Plan masse avant et après réhabilitation Source : Christian Piel

Figure 38 : Coupes principe de remplissage Source : Christian Piel

Figure 39 : Photographies - Source Christian Piel

Ne pourrait-on pas imaginer le même type de réhabilitation sur les usines d’épuration de la région parisienne ? Si on y réfléchit, la configuration entre un bassin de rétention et une station d’épuration sont relativement similaires. On y retrouve de grands bassins, souvent enterrés mais à ciel ouvert, ne pourrait-on pas y imaginer un aménagement architectural ? D’autant qu’avec l’expansion des zones urbanisées, les usines d’épuration, autrefois implantées à bonne distance des villes, elles se retrouvent désormais presque dans les villes. Ainsi, si nous réfléchissions à les transformer, ce serait l’occasion de les intégrer réellement à la ville. Avec l’approche des Jeux Olympiques dès 2024 à Paris, la ville prévoit la construction d ’ u n c e r t a i n n o m b r e d ’é q u i p e m e n t s s p o r t i f s . A i n s i n e p o u r r a i t - o n pas imaginer transformer les cuves des stations d’épuration, espace traditionnellement assez disgracieux, en terrains sportifs, de la même manière que l’a proposé Christian PIEL dans le projet présenté ci-dessus ? Cependant, il semble que jamais un projet de réhabilitation d’une station d’épuration pour en changer sa fonction n’a été proposé jusqu’ici. Il faut dire que la tendance actuelle va plutôt vers une augmentation des capacités de stations d’épuration. Les réhabilitations que nous constatons aujourd’hui vont donc vers leur agrandissement. On notera tout de même un début de prise en compte de l’impact paysagé.

Figure 40 : Station d’épuration Seine Aval - Source air-image.net

C) L’impact sur l’environnement : la Seine libérée Une fois les infrastructures de traitement à grande échelle disparues, au profit d’installation sur les parcelles ; les sols devenus perméables et des infrastructures dimensionnées selon les besoins de stockage en eau. Ce serait la fin des rejets d’eaux usées dans le milieu naturel. La Seine redeviendrait alors vivable, rendant leur richesse aux écosystèmes naturels qui en dépendent. Ce serait également la possibilité du développement d’une économie liée au fleuve. En effet, la Seine redeviendrait poissonneuse, on pourrait alors y voir la pêche se développer et par extension le développement d’un circuit court. Ainsi on pourrait imaginer voir des étals de poissons pêchés directement dans la Seine côtoyer les bouquinistes sur les quais. On pourrait également imaginer un tourisme se développant autour des activités nautiques dans le fleuve : baignade, canoë, aviron… Jusqu’aux années 1780, la baignade libre en Seine était autorisée. Dans une chronique du 31 juillet 1876, un éditorialiste du Figaro raconte alors : "Au temps du Grand Roi, quand on voulait se baigner, on se mettait tout tranquillement à l'eau, dans le plus simple appareil. (…) Toutefois, il advint que quelques dames se plaignirent de cette licence, et une ordonnance du prévôt de Paris, en date de 1716, défendit de se baigner en Seine sans être suffisamment vêtu." En effet, malgré la possibilité de la baignade en Seine, la propreté de l’eau n’était pourtant pas vraiment au rendez-vous . " Pouah ! C'est une macération de choses mortes que cette rivière immonde où s'abreuve inconsciemment la race la plus raffinée de l'univers (…) 2.021 chiens, 977 chats, 2.257 rats, 507 poulets et canards, 3.066 kilogrammes d'abats de viande, 210 lapins ou lièvres, 10 moutons, 2 poulains, 66 cochons de lait, 5 porcs adultes, 27 oies, 27 dindons, 609 oiseaux divers, 3 renards, 2 veaux, 3 singes, 8 chèvres, 1 serpent, 2 écureuils, 3 porcs épics, 1 perroquet, 130 pigeons ou perdreaux, 3 hérissons, 2 paons, 1 phoque !!! " Emile Gauthier57 Ce n’est qu’en 1783, que les activités de baignade libre dans le fleuve à l’intérieur de Paris intramuros commencent à être régulées. Pourtant ce n’est pas la qualité de l’eau qui motive cette interdiction, mais la décence. A la suite de cette interdiction, apparaissent à la fin du XIXe siècle, les premières "écoles de natation", ces installations, véritables piscines flottantes installées sur la Seine permettent alors de pallier à la réglementation des baignades. Seulement le XIXe siècle apporte également une véritable révolution sanitaire. Comme précisé au début 57

Déclaration d’une journaliste dans un Article du 16 juin 1889 pour Le Figaro

de ce mémoire, les travaux entrepris par HAUSSMANN et BELGRAND dotent Paris d'un réseau d’égouts moderne sur la base du tout à l'égout. La santé devient un enjeu majeur. Cela va à l’encontre de la qualité de l'eau du fleuve, à Paris les eaux de la Seine demeurent hautement contaminées. En 1910, on se réjouit d'un assainissement "qui nous rendra la Seine limpide des beaux jours du canotage, de la baignade en pleine eau, des fritures célèbres des environs de Paris"58. Les chercheurs du laboratoire du Val-de-Grâce préconisent tout de même, dans une interview du 2 août 1921 : " Il sied seulement d'indiquer aux baigneurs les précautions à prendre pendant et après le bain. Il convient d'abord de fermer la bouche en nageant, afin d'avaler le moins possible du bouillon de culture où l'on prend ses ébats. Il faut ensuite, au sortir du bain, se laver soigneusement la bouche, la figure et les mains avec de l'eau de la ville. Il est, en outre, particulièrement recommandé de se faire vacciner contre la typhoïde. " Les progrès de la microbiologie invitent alors à la prudence. Les baigneurs se font alors de plus en plus rares. Effectivement, il paraît un peu démesuré de se faire vacciner pour une simple baignade. Ce n’est qu’en 1923, qu’un arrêté préfectoral interdit totalement de se baigner dans la Seine. Bien que toujours en valeur aujourd’hui, cette réglementation n’a pas empêché les multiples baignades sauvages ou dérogations exceptionnelles tout au long du XXe siècle.

Figure 41 : Photographie de 1935 d’une baignade en Seine - Source : Gaston Paris et Roger-Viollet 58

Armand Yvel, Le Figaro, 10 octobre 1910

De nos jours, la maire de Paris a pour objectif de rendre à la Seine une q u a l i t é s u f fi s a n t e a fi n d e p o u v o i r s ’ y b a i g n e r d ’ i c i à l ’a c c u e i l d e s Jeux Olympiques et Paralympiques dans la capitale en 2024. Cette idée d’amélioration de la qualité de l’eau du fleuve n’est d’ailleurs pas nouvelle. Il semble que cette promesse soit un argument politique de longue date. Déjà en 1988, Jacques Chirac, alors maire de la ville promettait : "Dans cinq ans, on pourra à nouveau se baigner dans la Seine. Et je serai le premier à le faire". Malheureusement, cette promesse n’a jamais été tenue. Bertrand Delanoë59, lui, voyait plutôt la Seine comme une infrastructure servant au transport de marchandises et de passagers que comme un lieu destiné aux loisirs. Il a alors préféré créer des piscines sur la Seine. " C’est un endroit qui sert au transport de marchandises, de passagers. Donc on ne peut pas se baigner dans la Seine et je me suis bien gardé de le promettre. " Bertrand Delanoë, 2004 C'est en 2016 qu’Anne Hidalgo a ressorti le projet des cartons à l’occasion de la candidature de la ville aux Jeux Olympiques 2024. En effet, "toute ville hôte se doit d'avoir un bassin naturel en extérieur pour les épreuves de triathlon et de nage en eau libre. Qui plus est, ce plan d'eau doit respecter des standards de qualité, ce qui n'était pas le cas à Rio de Janeiro, en 2016 : plusieurs athlètes étaient tombés malades après s'y être baignés."60 Cette proposition de rendre sa qualité à l’eau de sa Seine semble réjouir les parisiens. En effet, la ville de Paris a créé en 2017 dans le bassin de la Villette un espace de baignade public. Des activités de loisirs nautiques y sont-elles aussi proposées : pédalo, vélo-pédalo, caravelle, aviron, kayak et kayak-polo. L’ensemble d e c e s att ra c t i o n s s e m b l e n t re n c o n t re r u n g ra n d s u c c è s a u p rè s d e s usagers. La généralisation des activités en eau vive semble alors être la prochaine étape logique dans cette reconquête des voies navigables au profit du loisir.

Figure 42 : Photographie des bassins de la Villette - Source : Paris Zig Zag 59

Maire de Paris de 2001 à 2014

Etienne Jacob pour Le Figaro 26/07/2017, Se baigner dans la seine : rêve ou réalitée ?

Dans le cas de la Seine, on est encore loin de pouvoir proposer ces mêmes activités. Selon Célia Blauel, adjointe chargée de l'environnement et de la politique de l'eau, la qualité de l'eau "s’est considérablement améliorée depuis trente ans (…) Dans les années 70, il n'y avait plus que deux espèces de poissons dans la Seine. Aujourd'hui, on en compte 24 et plus d'une trentaine intramuros". Ainsi la situation a beau s’être améliorée, on n’est pas encore prêt de pouvoir s’y baigner. L’élue l’avoue même à demi-mot : "Vous risquez à minima une belle gastro si vous buvez trop la tasse (…) le fleuve est victime d'une pollution aux Escherichia coli, des entérocoques intestinaux. Ces polluants sont marqueurs de matières fécales"61. Elle précise : "En réalité, si l'on se basait uniquement sur un temps sec, on ne serait pas très loin de tenir l'objectif de baignade. Le sujet, ce sont les orages, qui dégradent la qualité de l'eau. Nous, on veut faire en sorte que cette qualité reste correcte, peu importe le temps. C'est ce qui est arrivé au bassin de la Villette, et on a réussi à rétablir la situation assez rapidement"61. Ainsi en l’état, le budget à débourser par la ville pour la réfection du réseau d’assainissement dans l’optique de l’amélioration de la qualité de l'eau de la Seine à l’horizon 2024 devrait être compris entre 800 millions et 1 milliard d’euros.62 Celui-ci vient s’ajouter au budget annuel de la SIAAP atteignant, comme précisé précédemment 1,3 milliard d’euros. C’est là que l’intérêt de s’extraire du réseau devient intéressant. Ainsi si nous parvenions à mettre tous les bâtiments hors réseau ce budget pourrait s’en voir diminué. Effectivement, les travaux n’interviendraient pas sur le réseau, mais à l’échelle de chaque parcelle. L’objectif de la baignade offre ainsi des perspectives pour de nouveaux usages, dont des activités de loisirs dans une métropole marquée par la rareté de la présence de l’eau visible et la faiblesse de l’offre de sites de baignade et d’activités nautiques.

Célia Blauel, dans un article paru dans Le Figaro le 26/07/2017

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CONCLUSION

De nos jours, la gestion des eaux dans la ville de Paris n’est pas sans poser certains problèmes. Le réseau d’égout qui court sous nos pieds doit supporter des débits toujours plus importants, du fait de l’imperméabilisation et de l’expansion des zones urbanisées. Héritage du XIXe siècle, le réseau est actuellement géré de manière centralisée, avec un fonctionnement hautement techniciste. D’autre part, sa conception a été faite de telle manière, qu’aucune distinction n’est faite entre eaux de ruissellement et eaux réellement usées. De fait lors des périodes de fortes pluies le réseau, surchargé, n’est plus en mesure de gérer convenablement les eaux qui arrivent dans les stations d’épuration. Cela entraîne une pollution des milieux naturels. Le système d’épuration parisien arrive pourtant au terme d’importants travaux de rénovation, malgré un progrès notable dans la quantité de rejets en Seine. Il ne sera pas en mesure de soutenir l’augmentation des quantités d’eau à traiter à l’expansion de la ville. La complexité du fonctionnement du système actuel de traitement des eaux implique qu’un important budget lui soit alloué. En effet, pour fonctionner, la SIAAP coûte tout de même à la collectivité 1,3 milliard d’euros chaque année. Un changement de paradigme commence alors à apparaître, proposant une gestion des eaux pluviales à la source, c’est-à-dire là où elle tombe. Bien qu’étant une première avancée plus que bienvenue, la plupart des solutions qui sont proposées à l’heure actuelle vont plutôt vers une esthétisation des solutions traditionnelles de stockage de l’eau. C’est là que l’architecte doit entrer en jeux et s’approprier cette thématique. Il s’agirait de simplifier le fonctionnement de l’assainissement en ne traitant plus l’eau comme un déchet à envoyer le plus loin possible, mais comme une ressource précieuse à valoriser et recycler. Ainsi la conception d’ouvrages "polyfilières" remplissant à la fois la fonction de la gestion des eaux sous la forme de circuits fermés associés à différents programmes pourrait être une des solutions. Cela permettrait ainsi, à la fois une intégration maximale de l’eau dans l’environnement urbain. Mais aussi une baisse des budgets nécessaires, puisque l’édifice remplirait plusieurs fonctions. Permettant ainsi une mutualisation des coûts en réunissant les budgets alloués aux différents programmes. Cette nouvelle conception des bâtiments permettrait également une économie de surfaces constructibles. Enfin une gestion naturelle, l’adoption de systèmes de phytoépuration par exemple permettrait aux parisiens de retrouver une connexion à la nature, cela serait également aussi une piste intéressante. Ce changement de fonctionnement laisserait vacants de nombreux espaces au-dessus comme au-dessous du sol. La ville étant cruellement en manque d’espace pour accueillir tout les programmes dont elle a besoin du fait de l’augmentation de la population dans la région, il serait intéressant de donner une nouvelle fonction à ces infrastructures (égouts, bassins de rétention d’eau, usines d’épuration…). Par exemple, 64

les équipements nécessaires aux Jeux Olympiques de 2024 ne pourraient-ils pas être installés dans les cuves des stations d’épuration ? Ainsi plutôt que d’aller étendre nos villes sur les terres agricoles, pourquoi ne pas valoriser ces espaces ? Les conséquences de tels bouleversements dans la manière dont se fait aujourd’hui la gestion des eaux à Paris permettraient de rendre ses lettres de noblesse aux milieux naturels. Ainsi la Seine ne serait plus polluée par les déversements d’eaux usées induits par notre société. On pourrait par exemple voir apparaître une nouvelle économie de plaisance autour du fleuve, permettant ainsi aux parisiens de se réattribuer la Seine, sous la condition d’une gestion plus responsable. Dans un futur pas forcément très éloigné, nous pourrions voir des canoës parcourir la Seine, des baigneurs s’y rafraîchir, des pêcheurs vendre le fruit de leur pêche sur les quais… Pour finir, cette thématique, loin d’être épuisée, pourrait se poursuivre sur de nouveaux questionnements : Face à l’appauvrissement des sols, pourrait-on transformer les déchets que sont actuellement les eaux usées en ressource ? Pourrait-on utiliser les eaux pluviales afin de limiter l’îlot de chaleur urbain, de plus en plus problématique avec le réchauffement climatique ? Doit-on plutôt se diriger vers une solution de traitement applicable partout ou au contraire proposer des solutions au cas par cas ? Comment pourrait-on transformer les bâtiments existants, très sensibles aux infiltrations d’eaux, afin qu’ils puissent gérer les eaux usées produites par leurs occupants ? Pourrait-on imaginer rendre visible le circuit de l’eau ?

Enfin, pour clore ce mémoire, je tenais à remercier mes proches pour m’avoir soutenu dans l’écriture. Je remercie également Mr. Mario Poirier pour m’avoir encadré et enfin les personnes qui prendront de leur temps pour lire ce mémoire.

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BIBLIOGRAPHIEâ&#x20AC;©

BIBLIOGRAPHIE

Articles : •

Le Figaro - "Se baigner dans la seine : rêve ou réalité ?" - Etienne Jacob – 26/07/2017

•

Le Figaro - "Se baigner dans la Seine en 2024 : La promesse à 1 milliard d’euros d’Anne Hidalgo" – Etienne Jacob – 18/06/2018

•

Le Figaro - "Quand les Parisiens se baignaient dans la Seine" – Pauline Deydier – 18/08/2017

•

Actu environnement - "Paris change d'approche sur la gestion des eaux pluviales" – Anne Canto - 28/03/2018

•

L’Obs - "La ville souterraine le nouveau terrain de jeu des architectes" - Dorane Vignando - 02/02/2020

•

Le Temps - "Apprenons à construire la ville souterraine" - Yelmarc Roulet - 23/07/2013

•

"Culture du projet urbain et territorial, Coexister" - Marc Armengaud – 01/02/2017

•

Le Parisien - "Pourquoi ne faut-il pas gaspiller l’eau ?" - 22/09/2015

Sites WEB : •

Paris.fr - Le Plan Paris Pluie

•

SIAAP.fr

•

Perraultarchitecture.com

•

Wikipedia.org - Montréal souterrain

•

Wikhydro.developpement-durable.gouv.fr - Réseaux d'alimentation en eau potable et réseau d'égout de la ville de Paris

•

Syvil.eu - Portfolio : La métropole circulaire - Damien Antoni

Mémoires étudiants : •

"Repenser la gestion de l’eau à Paris" - Juliette Morin – 2019

•

"La Ville Souterraine" - Sandra le Garrec – 2012

Ouvrages : •

"Préservation et valorisation de la ressource en eau brute, - Une gestion métropolitaine des eaux pluviales" – APUR - Mars 2015

•

"Préservation et valorisation de la ressource en eau brute, - Une gestion métropolitaine des eaux pluviales" – APUR Septembre 2015

•

"Référentiel pour une gestion à la source des eaux pluviales dans la métropole - Cahier 1 : Pourquoi une gestion à la source des eaux pluviales ?" - APUR - Novembre 2018

•

"Zonage d’assainissement de la Ville de Paris" - Mairie de Paris, Direction de la propreté et de l’eau, Service technique de l’eau et de l’assainissement - Décembre 2016

•

"Guide d’accompagnement pour la mise en oeuvre du zonage pluvial à Paris" – Mairie de Paris - DPE/STEA - Juin 2018

•

"Fiches techniques eau, hygiène, et assainissement en situation d’urgence" - Organisation mondiale de la Santé - Brian Reed et Bob Reed - 2013

•

"Kompetenzzentrum Wasser berlin, Sanitation concepts for separete treatement" - SCST - Ludwig PAWLOWSKI

Conférences : •

Conférence de Christian Piel - Séminaire Ambiance Urbaine encadré par Edith Akiki – Master 1 - ENSAPVS - 2018

Livres : •

"Biomimétisme et architecture" - Michael Pawlyn - rue de l’échiquier - 2016

Expositions : •

Exposition Hotel métropole, depuis 1818 - Pavillon de l’Arsenal - 10/2019 à 01/2020

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ANNEXE

CITATION n°1

"Le bâti parisien, la population et l’économie de la ville sont le fruit d’une longue histoire qui continue de s’écrire aujourd’hui. Globalement, le territoire e s t d e n s é m e n t u r b a n i s é e t p r é s e n t e u n e m o r p h o l o g i e c o m p a c t e et très finement maillée. C e l a l i m i t e à p r i o r i l e s c a p a c i t é s d ’ i n t e r v e n t i o n p a r s o l u t i o n d’infiltration végétalisés sur la trame existante. Réciproquement la densité des activités, de la production économique, du patrimoine bâti et des populations résidentes accroissent la sensibilit des enjeux d’inondation et d’amélioration du cadre de vie et justifie la mobilisation de moyen innovant même s’ils s’avéraient plus couteux à priori (coûts à la hauteur des risques évités). Le territoire devrait aménager plus de 900 hectares dans les 50 prochaines années. Certaines sont en cours de réalisation. Ces opportunités doivent être saisies dès leurs conceptions pour donner au zonage d’assainissement pluvial tout son sens et toute son efficacité́. Hors des opérations d’aménagements, l’organisation du bâti et la morphologie urbaine de la ville de Paris sont d’une grande maturité et souvent protégés par la règlementation. Ces caractéristiques urbaines devraient se maintenir ou évoluer lentement à moyen terme. Les nouveaux secteurs d’aménagements représentent un enjeu important pour le zonage puisqu’ils permettent de mettre en place sur de grandes surfaces des solutions de gestion à la source des eaux pluviales. Les voiries se renouvellent régulièrement soit pour des motifs techniques soit, plus souvent, dans le cadre d’aménagement et d’embellissement des espaces publics de quartier." Citation n°1 : Extrait du zonage d’assainissement de la ville de Paris: rapport environnemental de la Mairie de Paris soumis à enquête publique, août 2016. p.40.

citation n°2 & 3  “L’idée a donc été de dire, que puisque les tuyaux ne sont pas assez grands et bien on doit les agrandir. On s’est rapidement rendu compte que cela allait d e v e n i r t r è s c h e r e t o n a d o n c d é c i d é d e f a i r e d e s b a s s i n s d e r é t e n t i o n p o u r r é c u p é r e r les eaux de pluies. (…) l’eau excédentaire arrive à très haut débit, ils atteignent le premier bassin qui est utilisé́ pour les pluies très fréquentes, tous les mois où tous les deux, trois. (…) Pour une pluie annuelle forte le deuxième bassin sera inondé. (…) et enfin le bassin entier pour la pluie entre 5 et 10 ans. (…) Bon, et pourquoi je parle de ça ? Car vous, qui êtes architectes, ça vous révulse forcément de voir un terrain qui est finalement très technique et qui ne sert à rien d’autre que de stocker des eaux pluviales et donc finalement qui ne sert que très peu. Puisqu’il n’est plein qu’une fois tous les 10 ans, et ça pendant 2h-3h. (…) Il y aussi les bassins enterrés qui sont un peu partout en France. (…) c’est un gaspillage financier énorme. (…) ces bassins sont rendus obligatoires, ce qui veut dire que dès que vous ferez un projet d’environ 1 000 voir 2 000 m2 vous aurez à faire des bassins de rétention. (…) Pour ceux qui n’ont pas écouté, ils feront des bassins de rétention, et pour ceux qui sont sérieux ils feront des choses beaucoup plus riches” Citation n°2 : Extrait de la conférence animée par Christian Piel (Urbaniste, Hydrologue directeur de l’agence Urban Water), dans le cadre Séminaire Ambiance Urbaine encadré par Edith Akiki – Master 1 ENSAPVS - 2018

"On a d’une part des personnes qui font des bassins de rétention d’eau dans des bassins innondés, et puis il y a vous, par ailleurs, qui ne travaillez pas sur l’eau. Vous c’est les architectes, la maîtrise d’œuvre. Et là mon propos c’est de dire travaillons ensembles et voyons. [...] ce sont souvent les techniciens qui s’occupent de ces questions qui n’ont pas du tout votre poésie et votre regard du projet, des personnes qui ont une approche très technique des choses. Si on leur dit bassin de rétention, eux ils calculent leur volume sur Excel et puis sur autocad ils vont dessiner leur bassin pour répondre au problème : un problème une solution. (…) ils ont fait leur bassin sur autocad et ils ont demandé à un paysagiste : est-ce que tu peux paysager la chose ? et le paysagiste a mis des plantes. Bref, ça n’a aucun intérêt mais c’est au moins le premier chalon entre un échange entre l’hydrologue et le paysagiste. [...] Et puis il y aussi les noues, qui sont des fossés végétalisés pas très profond. L’idée est que ça ne prenne pas d’espace supplémentaire puisque c’est un espace vert" Citation n°3 : Extrait de la conférence animée par Christian Piel (Urbaniste, Hydrologue directeur de l’agence Urban Water), dans le cadre Séminaire Ambiance Urbaine encadré par Edith Akiki – Master 1 ENSAPVS - 2018

citation n°4 & 5

“Le parc évoque une rivière, celle-ci s’écoule d’amont en aval sur tout le linéaire disponible du parc. Suivant la pente du site, la rivière verte, d’abord très pentue, s’adoucit dans la partie centrale jusqu’à déboucher en un point bas au nord.   Plutôt traité comme un milieu sec en amont (présence d’un belvédère minéral, de roches, de pierres, de plantes de milieux secs), l’espace se transforme progressivement avec l’intégration de plantes évoquant les milieux humides, jusqu’à découvrir au point bas du site une roselière.   Cette rivière verte crée dans le parc un espace vert central, long, continu, permettant des usages divers, tels que promenade, pique-nique, arrêt pour la lecture, le sport, le jeu. Des lisières « équipées ». Les « berges » entourant la rivière verte servent de tampon, de filtre, entre la ville et la rivière verte. Elles accueillent les usages tels que jeux d’enfants, placettes, jardins familiaux, aire de sport, boulodromes, et créent des polarités. (…) La rivière verte s’anime à chaque pluie, les grands cercles de pierre, éléments forts qui ponctuent la rivière, collectent l’eau pluviale de la ZAC et assurent leur dépollution (phytoremédiation), puis les eaux s’écoulent en thalweg de la rivière. Pour des pluies de forte intensité, les cercles « débordent » dans l’espace vert, qui progressivement se retrouve en eau, sur une hauteur maximum de 40 cm, révélant ainsi la rivière du site.” Citation n°4 : Extrait de la conférence animée par Christian Piel (Urbaniste, Hydrologue directeur de l’agence Urban Water), dans le cadre Séminaire Ambiance Urbaine encadré par Edith Akiki – Master 1 ENSAPVS - 2018

"Il y a tout un tas de sujet qui sont liés à l’eau dans la ville. Et finalement on pourrait penser que le domaine de l’eau relève de l’hydrologie, en réalité il relève de plutôt de l’architecture [...] Il faut voir en quoi la gestion de l’eau prend plein de visages et en quoi on peut avoir une approche plus particulière, qui est peut-être un peu moins technicienne de celle qu’il y a habituellement. [...] L’impact de la ville sur l’eau. [...] Et on s’aperçoit que c’est notre perception à l’eau qui doit changer. » Citation n°5 : Extrait de la conférence animée par Christian Piel (Urbaniste, Hydrologue directeur de l’agence Urban Water), dans le cadre Séminaire Ambiance Urbaine encadré par Edith Akiki – Master 1 ENSAPVS - 2018

CITATION n°6  “La ville « circulaire » est invoquée quand on tente d’allier ville et écologie. Mais la ville transforme aujourd’hui en déchets les ressources qui lui arrivent. Imaginer une ville circulaire, c’est imaginer de nouvelles architectures et de nouveaux paysages à la hauteur de ces enjeux : des paysages de remédiation, de fertilisation, et de production biologiques, des lieux recycleurs et stockeurs comme des recycleries et des consigneries, des dé-centrales locales d’énergie, d’eau, de distribution, des édifices polyfilières et multi-services de proximité(…), des édifices plus diversifiés et s u r - m e s u r e p o u r l e t r a i t e m e n t d e l ’e a u o u d e l ’é n e r g i e , e t l a distribution décarbonnée des marchandises. Voyage prospectif au pays d’un écosystème ville. (…) De marchandise à détritus, d’eau potable à eau usée, de nourriture à ordure, de matériau à décombres, de carburant à polluant, la ville transforme en déchets les ressources qui viennent à elle, pour au passage, faire vivre les hommes. Les écosystèmes naturels, à l’inverse, renvoient leurs propres déchets dans un cycle qui les transforme à nouveau en ressources : d’eau sale à eau saine, de cadavre à engrais, de poussière à matière. L’idée de ville circulaire est l’horizon d’une écologie matérielle humaine qui parviendrait à boucler ces cycles.(…) C’est la conséquence de ces filières sur la ville qu’il s’agit d’identifier et de recombiner pour imaginer une ville circulaire, afin qu’urbanistes, aménageurs, architectes, élus et citoyens se saisissent de ces questions souvent laissées aux professions dites techniques. (…) Retrouver une place dans l’aménagement pour ces lieux exemptés d’urbanisme, c’est commencer par reconfigurer ces lieux de production : plus miniatures, plus multifonctionnels, plus denses, renaturés, plus diversifiés. Réaliser la ville circulaire semble passer par le bouclage, la décentralisation, le raccourcissement, la perméabilisation, et la compatibilité avec la nature, et la diversification des filières matérielles. (…) On peut donc imaginer que les futurs territoires productifs circulaires mettront à profit l’ingénierie environnementale autant que la redécouverte des inventions ancestrales en engendrant des paysages vivants productifs. Ils offriront des services auparavant assurés par des machines ou des bâtiments-machines : de station d’épuration à champ de phytoépuration (…) Ces paysages artificiels ne seraient plus seulement des paysages récréatifs et commémoratifs d’une nature perdue, mais bien des paysages de production et de loisir.(…) Quant à l’eau, si les ouvrages de purification sont essentiels, on peut s’interroger sur la complexité d’un réseau d’adduction qui a vocation à rendre buvable par l’homme l’ensemble de l’eau consommée. Une logistique de l’eau en bouteilles consignées et ses bâtimentsentrepôts, pourrait voir le jour, en complément de citernes d’eau de pluie non potable sur les toits. Les grands déversoirs de rétention pour pallier les inondations sont souvent construits pour corriger une urbanisation qui ne prend pas en compte les eaux de ruissellement. Tamponner les eaux sur place fera apparaître prairies inondables, déversoirs et réservoirs de rétention sur les sites de production, qui auraient alors une double-fonction de défense incendie.”42 Citation n°6 : Extrait "la métropole circulaire" par l’agence d’architecture SYVIL – pour aller plus loin, le document dans son intégralité est disponible ici : http://syvil.eu/portfolio/la-metropole-circulaire/

Le cycle de l’eau, perturbé par l’activité humaine - Source : APUR

Comparaison des stations d’épuration parisiennes suivant leur date de mise en service, débit de référence et débit en temps de pluie - Source : SIAAP

SCHEMA RESEAUX UNIT / SEPARATIFS

Types de réseaux dominants - Source : APUR

Schéma réseau unitaire / réseau séparatif Source : Science & Co

Fonctionnement du système d’assainissement lors de l’orage du 14/07/2010 Source : APUR

1 0 1 0 Évolution du quartier du Temple, XVIIIe - XXe siècles

Paris,

Secteurs soumis aux risques de débordement des réseaux sur voirie lors d'une pluie décennale Source : APUR

Si la réforme durée est rela titutions de P lement, profi perméable e par l’asphalte Ces vues rapp fait l’objet d’é que sur les m l’usure, condi fait l’objet d’é coup de techn Revêtement en pavés sur chaussée en bois…, dal sont avérés de P (chaussée en Carte des chaussées en revêtement pavés à Paris - par exemple) méable, liss Source : APUR matériaux d l’enrobé, qu 0

1 000 Mètres

Aujourd’hui, lions de m² d 20 % de la su La répartition • Pavés 34 % • Enrobé 30 % • Asphalte 24 • Béton 8 % • Divers (dall

Les trottoirs de granit et p P

1 e.

(3) Georges Lefebvre, Voie publique, Paris, Dunod et Vicq éditeurs, 1896, p. 304. (4) Voir à ce sujet le rapport de recherche de Sabine Barles et André Guillerme, Congestion urbaine en France (1800-1970), Paris, METLP/PUCA/LTMU/ ARDU, 1998.

Ouvrages de gestion des eaux pluviales - Source : Mairie 1 de Paris

Pour une larg sous-couche de béton pou pavés engazo module). Les étanches. Pou anciennes qu le cas par exe depuis plus d deur / passag

de toitureP réservoir - Source Christian Piel 11e 20e : état existant:et état proposé

Exemple B

1 e : état existant et état proposé

Photomontage APUR : Avenue Jean Jaures, état existant et état proposé 22

DE URBANISTEN

Rotterdam

1 e : état existant et état proposé

20 Photomontage APUR : Rue Myrha, état existant et état proposé

11e 20e : état existant et état proposé

Photomontage APUR : Boulevard de Charonne, état existant et état proposé

B B

P P

10e 1 e : état existant et état proposé 10e 1 e : état existant et état proposé

Photomontage APUR : Boulevard de la Chapelle, état existant et état proposé

Zac Seguin/Rives de Seine / Boulogne billancourt / Macrolot AEST / Réalisation d’un groupe Scolaire et d’un gymnase A4EC / 02.06 / Dossier mur / DCE

faucon crecerelle

pipistrelles

gobemouche

martinet noir

passereau

hirondelle de fenêtre

hotels à insectes

diagramme - localisation des especes

Les blocs spéciaux : blocs nichoirs

Les blocs standards : blocs droits Les blocs spéciaux : blocs jardinières

Les blocs spéciaux : blocs acrotères

Les blocs standards : blocs courbes

Détails du projet pour le groupe scolaire de la biodiversité - Source : Chartier Dalix Un mur habité pour le Groupe Scolaire de la Biodiversité

ChartierDalix — Systèmes

Le fonctionnement d’une usine d’épuration est très complexe et repose sur des procédés physiques, chimiques et biologiques. L’eau usée s’écoule à travers différentes unités de traitement visant à éliminer certains types de pollution. • Le prétraitement : Le prétraitement consiste à éliminer les matières flottantes, les huiles et graisses et les matières lourdes grâce à des procédés physiques ou physico-chimiques. • Le dégrillage : Le dégrillage consiste à retenir les déchets volumineux grâce à des grilles dont l’espacement des barreaux est de plus en plus étroit. Pour éviter le colmatage, les déchets retenus sur les grilles sont éliminés automatiquement par un peigne monté sur un treuil. Les déchets collectés sont ensuite compactés et envoyés vers une usine d’incinération des ordures ménagères - Le dessablage Le dessablage consiste à éliminer les matières minérales lourdes (graviers, sables) pour protéger les ouvrages et pompes et éviter un ensablement. En diminuant la vitesse d’écoulement, les sables se déposent au fond du bassin où ils sont extraits par raclage. Ces derniers peuvent être valorisés ou évacués en décharge. - Le déshuilage Le déshuilage consiste à éliminer les graisses et huiles pouvant gêner le traitement biologique. Les graisses étant plus légères que l’eau, elles se retrouvent à la surface et sont raclées par un râteau. Le dessablage et le déshuilage peuvent avoir lieu dans le même bassin. Les huiles et graisses retenues peuvent être incinérées. • Le traitement primaire : la décantation Une fois l’étape de prétraitement terminée, les eaux usées subissent une étape de traitement physique, appelé décantation primaire. Elle repose sur l’élimination des matières en suspension (MES) par décantation. Le lent passage de l’eau dans un bassin de décantation permet aux matières en suspension de tomber au fond. Un racleur situé au fond du bassin récupère ce que l’on appelle les boues primaires, qui sont dirigées vers la filière de traitement des boues. La décantation peut parfois être accélérée grâce à l’ajout de réactifs chimiques. Ces réactifs permettent d’agglomérer les particules entre elles. Celles-ci décantent alors plus vite du fait de leur poids plus important. • Le traitement secondaire : l’épuration biologique L’épuration biologique permet l’élimination des substances polluantes dissoutes dans l’eau (pollution carbonée, azotée, phosphorée). Elle repose sur le principe que les eaux usées contiennent naturellement toutes les bactéries impliquées dans les

processus d’épuration. Les bactéries transforment la pollution organique dissoute en gaz et en nouvelles bactéries dites boues secondaires. Pour chaque type de pollution est associée processus biologique, les principales étant l’abattement du carbone, la nitrification, la dénitrification et la déphosphatation. Ces boues sont récupérées et dirigées vers la filière de traitement des boues.Il s’agit pour chaque composé soluble à éliminer de sélectionner les conditions optimales pour le développement de ces bactéries épuratrices : température, concentration d’oxygène, temps de séjour des bactéries dans le bassin, etc.Il existe plusieurs techniques d’épuration biologique. La plus ancienne et la plus répandue est l’épuration par boues activées. Elle est constituée d’un bassin d’aération propice au développement des bactéries épuratrices, et d’un clarificateur (ou bassin de décantation secondaire) effectuant la séparation de l’eau épurée et des boues produites. Une partie de ces boues est renvoyée dans le bassin d’aération, pour maintenir une concentration bactérienne optimale, et l’autre partie est dirigée vers la filière de traitement des boues.Il existe également des techniques dites de culture fixée comme les biofiltres. L’eau ruisselle à travers un matériau filtrant sur lequel se développe une biomasse permettant l’épuration. Il n’y a alors pas besoin de clarification, ce qui rend le procédé plus compact. Ce procédé permet une très bonne épuration des eaux, mais est plus coûteux que l’épuration par boues activées. Il existe d’autres techniques d’épuration biologique comme l’épuration dite mixte pour laquelle la biomasse se développe sur un support naturel ou artificiel de quelques centi- mètres de diamètre circulant librement dans l’eau usée, ou l’épuration par filtres plantés de roseaux, particulièrement adaptés aux zones rurales.À l’issue du traitement secondaire, l’eau épurée est reversée vers le milieu naturel. Certaines stations d’épuration disposent cependant d’un traitement tertiaire, pour une épuration plus poussée. • Le traitement tertiaire : Les eaux usées peuvent parfois faire l’objet d’un traitement complémentaire dans le but d’une réutilisation ou de la protection du milieu récepteur. La désinfection permet d’éliminer les polluants microbiologiques, qui peuvent être néfastes dans le cas où le milieu naturel est un lieu de baignade. Elle consiste souvent en une chloration ou une exposition à des rayons ultraviolets. Au titre du traitement tertiaire on trouve aussi le traitement du phosphore par voie physico-chimique pour atteindre les 80 % de rendement exigés par la DERU. • La filière de traitement et de valorisation des boues : Les boues primaires et secondaires issues de la filière d’épuration de l’eau sont récupérées et subissent plusieurs étapes de traitement pour être valorisées. En général le traitement consiste en une combinaison des procédés suivants :

- Réduction de la teneur en eau des boues par épaississement, déshydratation et -

séchage Stabilisation biologique pour éliminer ou réduire les odeurs Hygiénisation pour éliminer les organismes pathogènes.Il existe différentes filières de valorisation agricole des boues, comme l’épandage sur des terres cultivables ou le compostage mais aussi la valorisation énergétique, en récupérant la chaleur et l’énergie lors de l’incinération ou la production de biogaz. Dans le cas d’un traitement des eaux de temps de pluie, des volumes d’eaux beaucoup plus importants arrivent en station d’épuration. Selon l’importance de la pluie, il n’est alors pas toujours possible de réaliser un traitement biologique optimal des eaux usées. Certaines usines sont équipées d’unités de traitement spécifiques aux temps de pluie, et d’autres modifient le fonctionnement classique pour accepter des volumes supplémentaires. Ce fonctionnement permet l’élimination d’une partie importante de la pollution, mais qui reste inférieure à celle obtenue par temps sec, pouvant poser des problèmes pour le respect du bon état.

Schéma de fonctionnement par temps sec/temps de pluie d’une usine (ex. de Seine Aval) - Source SIAAP

Les grandes étapes de traitement des eaux usées - Source : préservation et valorisation de la ressource en eau brute, - Une gestion métropolitaine des eaux pluviales – APUR - Mars 2015

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Aujourd’hui, les sols de nos villes sont de plus en plus imperméabilisés, perturbant le cycle naturel des eaux. Par conséquent, les eaux de ruissellement sont envoyées dans le réseau d’égout au même titre que les eaux usées ménagères. Ce surplus d’eau perturbe le fonctionnement des usines d’épuration entraînant des déversements d’eaux usées non traitées dans le milieu naturel. Augmenter les capacités du réseau d’assainissement n’est pas envisageable du fait du coût faramineux que cela entraînerait pour la collectivité. Ainsi une solution serait, au lieu de traiter les eaux à l’échelle globale, de les traiter à l’échelle de la parcelle. Ainsi ce mémoire cherchera à démontrer si, d’ici 2050, Paris serait capable de se passer de son réseau d’égouts ? Si tel était le cas, quels serait les impacts que cela engagerait sur le plan architectural ?

Today, the soils of our cities are increasingly waterproofed, disrupting the natural water cycle. As a result, runoff is sent to the sewer system in the same way as domestic wastewater. This excess water disrupts the operation of treatment plants, leading to discharge of untreated wastewater into the natural environment. Increasing the capacity of the sewerage network is not conceivable due to the enormous cost that this would entail for the community. So a solution would be, instead of treating water on a global scale, to treat it on a plot scale. Thus, this thesis will seek to demonstrate if the city of Paris will be able to cope without its sewer system by 2050 ? If so, what would be the architectural impacts?

ENSAPVS

Anatole LANGE MÉMOIRE DE FIN D’ÉTUDES 2020 86 Illustration du Plan Paris Pluie, retravaillé par Anatole LANGE