La ville imperméable est une construction récente. Pendant des siècles, les villes ont partagé leur sol avec la pluie : ruelles en terre, jardins intérieurs, caniveaux à ciel ouvert laissaient l’eau s’infiltrer et s’évaporer. L’urbanisation des XIXe et XXe siècles a tout recouvert - bitume, béton, toitures, parkings - créant des bassins versants artificiels où la pluie ne trouve plus aucune issue vers le sol. Aujourd’hui, en milieu urbain dense, entre 70 et 90 % des précipitations rejoignent le réseau pluvial sans s’infiltrer, contre moins de 20 % sur un sol naturel forestier ou agricole (estimations ministère de la Transition écologique / Cerema). Cette imperméabilisation engendre des inondations plus fréquentes et plus rapides, une saturation des réseaux d’assainissement, un rechargement insuffisant des nappes et une pollution des cours d’eau par le ruissellement de surface. La gestion des eaux pluviales est devenue, à ce titre, un enjeu central de la politique d’assainissement et de traitement des eaux.
Ce que l’imperméabilisation change au cycle de l’eau
Sur un sol naturel, la pluie se répartit entre trois flux : une part s’infiltre dans le sol et recharge les nappes souterraines, une part s’évapotranspire par les plantes et le sol, et une part ruisselle en surface vers les cours d’eau. Selon le type de végétation et la nature du sol, l’infiltration peut absorber de 30 à 60 % des précipitations, et l’évapotranspiration de 30 à 50 %.
En milieu urbain imperméabilisé, ces proportions s’inversent radicalement. L’infiltration tombe à moins de 5 %, l’évapotranspiration à 10-20 %, et le ruissellement de surface capte 70 à 90 % des volumes. Toute cette eau doit être collectée, transportée et, selon le type de réseau, traitée.
| Milieu | Infiltration | Évapotranspiration | Ruissellement |
|---|---|---|---|
| Forêt ou prairie | 30-60 % | 30-50 % | 10-20 % |
| Zone péri-urbaine (jardins, voirie légère) | 15-30 % | 25-35 % | 30-50 % |
| Centre urbain dense (bitume, toitures) | 2-8 % | 10-20 % | 70-90 % |
Source : estimations ordre de grandeur, ministère de la Transition écologique / Cerema.
La vitesse de ruissellement augmente aussi. Sur un bassin versant naturel, l’eau met des heures, voire des jours, à rejoindre un cours d’eau. En ville, les mêmes volumes arrivent en quelques minutes. Ce raccourcissement du temps de concentration est directement responsable des crues dites “flash” qui affectent les zones urbaines après des orages de courte durée mais forte intensité.
Réseaux unitaires et réseaux séparatifs : deux logiques différentes
La France a hérité d’un parc de réseaux d’assainissement majoritairement unitaires dans les villes anciennes : une seule canalisation collecte les eaux usées domestiques et les eaux pluviales. Ce choix, économique lors de la construction, pose un problème récurrent par temps de pluie intense : les volumes afflués dépassent la capacité de la station d’épuration, et les déversoirs d’orage laissent déborder des effluents dilués mais non traités dans les cours d’eau.
Les réseaux séparatifs, construits depuis les années 1970, distinguent les deux flux : une canalisation pour les eaux usées, une pour les eaux pluviales. Ce système réduit les surcharges des stations, mais ne supprime pas les rejets pluviaux polluants : les premières pluies après une période sèche emportent des hydrocarbures, des métaux lourds et des matières en suspension accumulés sur les chaussées.
Selon les données d’Eaufrance, environ 30 à 40 % du linéaire de réseaux urbains français reste de type unitaire, principalement dans les centres historiques. La mise à niveau vers du séparatif est coûteuse (plusieurs centaines d’euros par mètre linéaire) et ne résout pas l’équation du ruissellement : elle le transfère simplement d’un réseau à l’autre.
La gestion à la source : infiltrer avant de collecter
Face aux limites du “tout-réseau”, la doctrine technique a évolué depuis les années 2000 vers ce que les professionnels appellent la gestion des eaux pluviales à la source. Le principe est de retenir, infiltrer ou réutiliser la pluie au plus proche de l’endroit où elle tombe, avant qu’elle n’atteigne le réseau collectif.
Les techniques disponibles sont variées, complémentaires et adaptées à des contextes urbains différents.
Les noues et fossés enherbés sont des dépressions linéaires végétalisées aménagées le long des voiries ou entre les parcelles. Elles ralentissent le ruissellement, filtrent les polluants par le sol et les plantes, et permettent une infiltration partielle ou totale selon la perméabilité du sous-sol. Bien conçues, elles peuvent absorber des pluies de fréquence décennale sans débordement.
Les jardins de pluie et bassins d’infiltration à l’échelle de la parcelle ou d’un îlot reçoivent les eaux de toiture ou de voirie, les stockent temporairement et les laissent s’infiltrer progressivement. Ils peuvent être végétalisés pour augmenter l’évapotranspiration et favoriser la biodiversité locale.
Les toitures végétalisées (toits verts) retiennent par le substrat et les plantes de 30 à 80 % des volumes précipités selon l’épaisseur du substrat et l’intensité de la pluie. Elles réduisent aussi les îlots de chaleur urbains par évapotranspiration, ce qui en fait un outil à co-bénéfices pour l’innovation et la transition du secteur de l’eau.
Les chaussées drainantes et revêtements poreux remplacent le bitume imperméable par des matériaux perméables à l’eau (béton poreux, pavés avec joints enherbés, asphalte drainant). L’eau traverse la chaussée et s’infiltre dans une structure réservoir sous-jacente. Ces techniques conviennent aux parkings, voies secondaires et trottoirs, mais moins aux voiries de fort trafic soumises à une forte pollution.
La récupération des eaux de pluie à l’échelle du bâtiment stocke les eaux de toiture pour des usages non potables (arrosage, nettoyage, alimentation des chasses d’eau). Elle réduit les volumes rejetés au réseau, mais ne représente qu’un levier secondaire à l’échelle d’un bassin versant urbain.
La ville éponge : concept et réalité
Le concept de “ville éponge” (sponge city) est apparu dans les années 2010 en Chine, où des métropoles comme Wuhan ou Shenzhen ont été ravagées par des inondations récurrentes liées à une urbanisation rapide. Il désigne une approche systémique qui vise à restaurer les capacités naturelles d’absorption, de filtration et de restitution de l’eau à l’échelle de la ville tout entière : désimperméabilisation des sols, restauration des zones humides périurbaines, renaturation des cours d’eau, aménagement de corridors bleus et verts.
En France, le concept est repris sous l’appellation de “gestion intégrée des eaux pluviales” ou de “solutions fondées sur la nature” (SFN). L’OFB (Office français de la biodiversité) souligne que les zones humides jouent un rôle de tampon hydraulique irremplaçable : selon la profondeur, la nature du sol et la végétation, un hectare de zone humide peut stocker plusieurs milliers de mètres cubes d’eau, une capacité très variable selon les milieux.
La ville éponge ne vise pas à éliminer les réseaux d’assainissement, mais à en réduire la sollicitation par les événements courants (pluies fréquentes), afin de concentrer la capacité des réseaux sur les événements exceptionnels (pluies de retour décennale ou centennale).
Le cadre réglementaire et les outils de planification
La loi du 8 août 2016 pour la reconquête de la biodiversité a renforcé la responsabilité des maîtres d’ouvrage en matière de gestion des eaux pluviales à la parcelle et introduit des obligations plus strictes en termes de compensation des atteintes aux fonctions naturelles du sol. Certains plans locaux d’urbanisme (PLU) intègrent désormais des coefficients de biotope par surface (CBS), un pourcentage minimum de surfaces perméables ou végétalisées par unité foncière que les communes peuvent adopter comme condition d’obtention du permis de construire.
La loi Climat et Résilience de 2021 a ajouté l’objectif de zéro artificialisation nette (ZAN) : réduire de 50 % le rythme d’artificialisation des sols entre 2021 et 2031 par rapport à la décennie précédente, puis atteindre une consommation nette nulle à l’horizon 2050. Chaque SCoT et PLU doit désormais intégrer une trajectoire de réduction de l’imperméabilisation et, lorsqu’une surface est artificialisée, prévoir une compensation par désimperméabilisation équivalente.
Les Plans de gestion des risques d’inondation (PGRI), établis par bassin versant pour la période 2022-2027 en application de la directive Inondation européenne, définissent les priorités d’action en matière de réduction du ruissellement urbain. Ils s’imposent aux documents d’urbanisme et aux schémas d’aménagement et de gestion des eaux (SAGE), qui traduisent à l’échelle locale les objectifs de la directive cadre sur l’eau.
Du côté des financements, les agences de l’eau cofinancent dans leurs programmes pluriannuels d’intervention les projets de gestion durable des eaux pluviales portés par les collectivités. Le Cerema accompagne les maîtres d’ouvrage dans la conception et l’évaluation de ces projets, avec une bibliothèque de guides techniques disponible en ligne.
Recharge des nappes et enjeux de qualité
La désimperméabilisation des villes présente un bénéfice secondaire rarement mis en avant : la recharge des nappes souterraines. Selon les estimations du BRGM et des agences de l’eau, sur des formations perméables (alluvions, calcaires), l’infiltration des eaux pluviales peut contribuer de façon significative à la recharge locale des aquifères, un appoint non négligeable face aux déficits de recharge observés lors des sécheresses successives.
La qualité des eaux infiltrées est cependant un point de vigilance. Les eaux de voirie, surtout les premières pluies, contiennent des polluants issus de la circulation : hydrocarbures, zinc, plomb, herbicides. Les systèmes d’infiltration doivent donc intégrer une étape de prétraitement (débourbeur, bande végétalisée filtrante, filtre à sable) pour éviter une contamination des nappes, dont la reconquête de la qualité peut prendre des décennies.
Les prescriptions réglementaires sur la qualité des eaux infiltrées sont fixées dans les arrêtés préfectoraux de gestion des eaux pluviales et dans les guides techniques des agences de l’eau. La réglementation qualité de l’eau encadre par ailleurs les seuils d’intervention en cas de contamination détectée dans les captages d’alimentation en eau potable proches de zones d’infiltration.
Vers une planification intégrée à l’échelle des bassins versants
La gestion des eaux pluviales urbaines ne peut être efficace que si elle est coordonnée à l’échelle du bassin versant, et non parcelle par parcelle ou commune par commune. Une noue bien conçue en amont peut être rendue inutile par une imperméabilisation massive en aval qui sature le cours d’eau récepteur. C’est le rôle des SAGE et des collectivités compétentes en gestion des milieux aquatiques et prévention des inondations (GEMAPI), instituées par la loi du 27 janvier 2014.
La GEMAPI oblige les établissements publics de coopération intercommunale (EPCI) à prendre en charge les actions de prévention des inondations et la gestion des cours d’eau et zones humides, avec une taxe affectée plafonnée à 40 euros par habitant et par an. Elle crée un interlocuteur unique pour la gestion intégrée du ruissellement à l’échelle d’un territoire hydrologique cohérent.
Les villes qui ont engagé des démarches structurées (Nantes, Bordeaux, Lyon, Strasbourg) combinent refonte des cahiers des charges pour les nouvelles constructions, programme de désimperméabilisation des voiries les plus exposées, restauration de continuités écologiques et communication auprès des propriétaires privés. Les retours d’expérience montrent que les bénéfices ne se mesurent pas uniquement en volumes stockés, mais aussi en termes de qualité du cadre de vie, de biodiversité urbaine et de résilience aux vagues de chaleur.
La gestion des eaux pluviales en ville illustre ainsi comment le secteur de l’eau articule innovation technique et transformation des politiques d’aménagement pour répondre aux défis climatiques, sans attendre des solutions exclusivement infrastructurelles.