Selon une étude publiée dans Nature, le phénomène connu sous le nom de « volatilité hydroclimatique » décrit des changements soudains et extrêmes entre des périodes de sécheresse prolongées et des conditions humides intenses. Ces fluctuations entraînent des « coups de fouet météorologiques », tels que des pluies torrentielles qui déclenchent des crues soudaines dévastatrices, un phénomène de plus en plus fréquent en raison de l’augmentation des températures mondiales due au changement climatique induit par l’homme.

Les scientifiques ont documenté des changements significatifs dans les régimes de précipitations au cours des dernières décennies. Alors que les précipitations annuelles totales sont restées relativement stables ou ont légèrement augmenté dans de nombreuses régions, les épisodes de pluie sont de plus en plus courts mais nettement plus intenses. Ce changement se traduit par une diminution globale du nombre de jours de pluie, mais par des averses plus fortes et plus concentrées lorsque la pluie se produit, ce qui aggrave les risques d’inondation.

Le potentiel destructeur de ces événements météorologiques extrêmes a été mis en évidence à Valence, en Espagne, le 29 octobre 2024, lorsque des inondations catastrophiques ont vu 1 000 mètres cubes d’eau par seconde déferler sur la région. La catastrophe a fait 224 victimes et a causé de graves dommages matériels et économiques.

S’il est quasiment impossible de prévenir totalement de tels événements, l’ingénierie a depuis longtemps fourni des solutions pour en atténuer l’impact. Parmi elles, les bassins d’orage se distinguent comme un mécanisme de défense essentiel contre les inondations catastrophiques.

Comment fonctionnent les réservoirs d’eaux pluviales ?

Un bassin d’orage est une structure souterraine massive en béton conçue pour empêcher les eaux de pluie de submerger le réseau d’égouts lors de fortes précipitations.

Son fonctionnement est à la fois simple et efficace. Lors d’orages intenses, les bassins d’orage retiennent temporairement l’excès d’eau de ruissellement, puis libèrent progressivement l’eau stockée, empêchant ainsi les stations d’épuration des eaux usées de dépasser leur capacité maximale.

Pour qu’un bassin d’orage soit efficace, sa capacité de stockage doit être suffisante pour gérer des précipitations à un débit de 10 litres par seconde et par hectare pendant au moins 20 minutes. Ce niveau de précipitations peut entraîner des débris de rue, des sédiments et des polluants dans les systèmes de drainage qui, sans intervention appropriée, se déverseraient directement dans les cours d’eau.

Avant d’entrer dans les réservoirs, les eaux pluviales passent par des systèmes de filtration qui capturent les polluants tels que les déversements de carburant ou d’huile, les mégots de cigarettes, les feuilles, la terre, les déchets plastiques, les bouteilles, les canettes et même les déchets animaux. Ce processus permet d’éviter la contamination des rivières, des lacs et des autres plans d’eau naturels.

Protéger les rivières et la qualité de l’eau

Les bassins d’orage jouent un rôle essentiel dans la gestion des grands volumes d’eau provenant des cours d’eau naturels et des eaux de ruissellement urbaines, en régulant leur rejet dans le réseau d’assainissement de manière contrôlée. Cela permet non seulement de réduire les risques d’inondation, mais aussi d’empêcher les rejets pollués d’atteindre les rivières et autres plans d’eau, garantissant ainsi la durabilité environnementale et la qualité de l’eau.

Pour que les bassins d’orage remplissent efficacement leur double fonction, ils doivent être placés de manière stratégique dans le réseau de drainage, en particulier à proximité des points de rejet où l’eau est rejetée dans l’environnement. Leur régulation interne du débit est également essentielle : les vannes vortex gèrent les faibles débits, tandis que les vannes contrôlent les débits élevés lors d’événements météorologiques extrêmes.

En outre, des facteurs opérationnels clés doivent être pris en compte : le réservoir sera-t-il vidé par gravité, à l’aide de pompes ou d’un système hybride ? Quelle méthode de nettoyage sera mise en œuvre (manuelle ou automatique) ? Des technologies de surveillance et de contrôle à distance seront-elles intégrées pour optimiser l’efficacité et la maintenance ?

Madrid possède le plus grand bassin d’essais au monde

Les villes dotées d’infrastructures de pointe seront mieux équipées pour faire face aux inondations provoquées par le changement climatique, y compris aux phénomènes météorologiques extrêmes.

L’Espagne s’est positionnée à l’avant-garde de la gestion des eaux pluviales, avec 470 bassins d’orage dans des villes telles que Séville, Valence, Alicante et Bilbao. Cependant, la Communauté de Madrid se distingue non seulement par l’un des réseaux de bassins d’orage les plus étendus au monde, mais aussi par le plus grand bassin d’orage de la planète.

Située à Arroyofresno, cette installation de 35 000 m² atteint une profondeur de 22 mètres. Le collecteur d’eau a été construit à l’aide d’un tunnelier, d’un diamètre intérieur de 6,70 mètres et d’une longueur de 3 kilomètres. Construit sous un terrain de golf, le réservoir peut contenir jusqu’à 400 000 m³ d’eau, soit huit fois le volume de l’emblématique étang du Retiro, où les touristes font du bateau à rames dans le parc le plus célèbre de la ville.

Ensemble, le réservoir d’Arroyofresno et le réservoir d’orage de Butarque, également situés à Madrid, stockent et redistribuent environ 8 hectomètres cubes d’eau de pluie par an, réduisant ainsi considérablement le risque d’inondation urbaine.

Tokyo : un système sophistiqué pour contenir l’eau

Le système de drainage très perfectionné de Tokyo sert de modèle aux villes qui luttent contre les inondations. Au cœur de ce système se trouve son immense réservoir d’orage, un élément clé du canal de décharge souterrain extérieur de la zone métropolitaine (MAOUDC).

Ce vaste réseau de tunnels et de chambres cylindriques, qui s’étend sur 6,3 kilomètres et se trouve à 50 mètres sous la surface, joue un rôle crucial dans la protection du nord de Tokyo contre les inondations graves.

Reconnu comme le plus grand système de dérivation d’eau souterraine au monde, le projet a nécessité un investissement de plus de 2 milliards de dollars. Cependant, son impact a été remarquable, réduisant de 90 % les dommages causés aux habitations par les inondations.

Au-delà de sa prouesse technique, l’installation est également devenue une attraction touristique inattendue, offrant des visites guidées à travers ses immenses tunnels et ses voûtes souterraines impressionnantes.

Londres et le défi d’exploiter la Tamise

Londres a adopté une approche différente pour faire face aux tempêtes et aux inondations de la Tamise. La barrière de la Tamise, un système de 10 énormes portes en acier – chacune aussi large que l’ouverture du Tower Bridge – sert de défense contre les inondations, protégeant une zone de 125 kilomètres carrés.

Cependant, avec une élévation prévue du niveau de la mer d’environ un mètre d’ici 2100 et des tempêtes de plus en plus intenses, les autorités londoniennes prévoient déjà des mesures supplémentaires. Il s’agit notamment de rehausser les murs de soutènement d’un demi-mètre et de construire des réservoirs en aval pour stocker les eaux de crue excédentaires, afin d’assurer une protection à long terme de la ville.

Vers des villes éponges

Les bassins d’orage sont une solution rentable, à faible impact et bénéfique pour l’environnement pour gérer les excès d’eau des systèmes de drainage urbains. Cependant, leur entretien est exigeant en raison de l’humidité élevée, des gaz corrosifs et de l’accumulation de boues, ce qui les rend sujets à des difficultés opérationnelles.

Par exemple, dans le bassin d’orage de Butarque à Madrid, de grandes quantités de fibres et de chiffons ont obstrué les pompes de drainage, entraînant des dysfonctionnements. Pour y remédier, le système BioCut Vogelsang a été mis en place : un broyeur conçu pour déchiqueter les déchets et protéger les pompes et l’ensemble de l’infrastructure contre les blocages et les dommages.

Alors que les villes cherchent des solutions durables à long terme, le concept de villes éponges prend de l’ampleur. Ces zones urbaines intègrent des infrastructures naturelles pour absorber l’excès d’eau grâce à des jardins de pluie, des systèmes de biorétention et des parcs inondables. L’un des exemples les plus ambitieux se trouve à Wuhan, en Chine, connue comme la ville aux cent lacs, qui a développé 389 projets de villes éponges sur 38,5 kilomètres carrés.

La Chine est à l’avant-garde de ce mouvement, avec plus de 640 projets de villes-éponges dans 250 municipalités depuis 2015. L’objectif final est que, d’ici 2030, 70 % des eaux de pluie dans ces villes soient absorbées plutôt que de s’accumuler dans les rues. Comme le déclare judicieusement Kongjian Yu, architecte paysagiste et professeur à l’université de Pékin : « On ne peut pas lutter contre l’eau, il faut s’y adapter ».