Stockage de l’eau : une offre diversifiée pour des besoins multiformes

Eau brute, eau potable, eaux usées, eaux pluviales, eaux industrielles…, tous les types d’eau sont stockés pour des raisons et des fonctions très diverses qui n’évoluent que lentement.

Ces dernières années, certains volumes stockés ont cependant eu tendance à diminuer. C’est par exemple le cas des eaux usées industrielles dont les volumes eux-mêmes diminuent fortement, sous l’évolution des différents process de traitement et des progrès accomplis en matière de recyclage et de zéro rejet. À l’inverse, et pour les gros volumes, le stockage des eaux pluviales a progressé rapidement sous l’effet de deux facteurs : la fin de la politique du “tout réseau” qui consistait jadis à rejeter les eaux pluviales hors de la ville, et la récupération de ces eaux pour différents usages qui peut s’avérer économiquement intéressante dès lors que certaines conditions sont réunies. En revanche, pour les petits volumes, le marché de la récupération des eaux pluviales, essentiellement pour les particuliers, n’a pas tenu ses promesses (cf. encadré). Non pas que l’offre n’était pas au rendez-vous, mais du fait de l’absence d’un intérêt économique avéré.

Certains marchés se maintiennent, soutenus par des facteurs d’ordre essentiellement réglementaire. « C’est par exemple le cas, au-delà des ouvrages de tamponnement des eaux pluviales ou encore des réserves incendie » comme le souligne Pascal Morard, directeur Général de Chapsol : les sapeurs-pompiers doivent trouver sur les lieux d’un sinistre moyen et en tout temps, 120 m³ d’eau utilisable en 2 heures. D’autres applications, comme le stockage de l’eau sur les chantiers ou à des fins de nettoyage industriel suivent globalement le contexte économique des secteurs auxquels ils se rattachent.

C’est dire qu’il n’existe pas un marché du stockage de l’eau mais une multitude de micro-marchés capables de répondre à des besoins aussi divers que multiformes.

Inutile donc de rechercher la solution de stockage idéale susceptible de répondre de façon optimale à tous les besoins, elle n’existe pas. Mieux vaut, pour ne pas se tromper, s’attacher à définir une réponse adaptée à ses besoins. Et pour ceci, commencer par identifier tous les paramètres qui y sont associés.

Identifier correctement ses besoins en prenant en compte l’ensemble des paramètres

Eau potable, effluents industriels, boues, digestats…, que doit-on stocker et pour quels volumes ? Sans condamner a priori un stockage à ciel ouvert ou enterré ou encore tel ou tel matériau, la nature du liquide à stocker et les éventuelles exigences de qualité qui y sont associées doivent être mises en relation avec les volumes.

Les bassins à ciel ouvert ou réservoirs terrassés permettent un stockage durable, sans autre limite, en termes de capacité, que celle de l’espace disponible. L’étanchéité de ces bassins et leur couverture est assurée par des géomembranes en PVC, EPDM, PP ou PE développées par Firestone, Renolit, Serge Ferrari, Axter ou encore Aquagéo Etanchéité. Le choix des géomembranes, géotextiles et géogrilles de renforcement est fonction de la nature du liquide stocké, de la taille de l’ouvrage et de sa profondeur. Le stockage de l’eau potable dans ce type d’ouvrages, nécessite de recourir à des matériaux bénéficiant d’une ACS. Pour du stockage à ciel ouvert, certaines géomembranes comme l’Hydronap A de Siplast, Sikaplan WT de Sika ou Alkorplan 35052 et 35152 sans phtalates de Renolit bénéficient d’une ACS attestant que l’eau stockée dans un bassin étanché avec ce type de géomembrane est propre à la consommation humaine. L’ACS ouvre alors la possibilité de stocker des volumes très importants comme Sika vient de le montrer avec la réalisation récente d’un réservoir d’eau potable de 11?000?m² en Corse (45.000 m³). Par extension, l’ACS ouvre aussi d’autres marchés à ce type de géomembranes, par exemple celui des retenues d’altitude qui alimentent les canons à neige et qui sont également utilisées pour stocker de l’eau à destination de la consommation humaine.

Cette exigence, propre à l’eau potable, concerne toutes les solutions de stockage. C’est le cas, pour les volumes importants, des réservoirs boulonnés développés par Apro Industrie, constitués d’éléments préfabriqués en acier et revêtus en usine. Avantage de ce type de solution : elle permet d’adapter le revêtement à la nature du liquide stocké : aciers galvanisés pour les liquides modérément agressifs, aciers revêtus époxy pour les liquides sujets à variation de température, de Ph ou à composition chimique particulière (chlorures, sulfates, H2S, eau déminéralisée…), acier vitrifié pour les applications sévères, aluminium pour les stockages en atmosphère marine ou agressive, ou encore acier inox revêtu d’une membrane ACS pour l’eau potable. Chaque revêtement ayant ses propres propriétés, Apro Industrie est toujours en mesure de proposer la solution la plus adaptée à la problématique de stockage rencontrée. Le montage, rapide, se fait depuis le sol, sans travaux en hauteur, ni recours à la soudure. L’offre, modulaire, se décline en réservoirs (jusqu’à 25.000 m³) ou châteaux d’eau simples et rapides à installer jusqu’à 500 m³ et 25 m de hauteur pour mettre en place une adduction gravitaire.

Les solutions souples, développées par Labaronne Citaf, Citerneo, Pronal ou RCY permettent également de stocker des volumes importants en juxtaposant les réservoirs, ou en optant pour des solutions semi-enterrées. Labaronne Citaf, seul fabricant en souple ayant aujourd’hui des stocks de tissus spécifiques portant la certification ACS, développe ainsi une gamme complète de solutions jusqu’à 2.000 m³ reposant sur des tissus aux caractéristiques techniques spécifiques développés avec des entreprises européennes. Les citernes souples résultent de l’assemblage par soudure de lés de tissus résistants au poinçonnement et composés d’une trame polyester (armature assurant la résistance) enduite de PVC ou PU, avec traitement anti-UV sur les deux faces. Eau brute, eau potable, effluents industriels, engrais… « A chaque nature de liquide correspond un type de tissu, assurant un stockage aussi sûr mais plus économique qu’un réservoir en dur » souligne Benoit Balandras, directeur général de Labaronne Citaf. Avec une durée de vie qui n’a pas grand-chose à envier aux solutions rigides et qui dépasse souvent 15 ans. Parmi les avantages de la solution souple, la facilité en termes de déplacement et la rapidité de mise en œuvre. « Une citerne de 2.000 m³ est transportable sur une simple palette de 3 m de long sur 1,50 m de large, précise Benoit Balandras. Sa mise en œuvre ne nécessite qu’une surface plane, horizontale, et quelques heures suffisent ». Un atout qui s’exporte facilement comme en témoigne une toute dernière installation de 2.000 m³ au Bangladesh et qui explique l’omniprésence de ce type de solution en humanitaire lorsque des situations extrêmes exigent un déploiement rapide, ou, plus classiquement, pour faire face à des situations d’urgence en eau potable ou en eaux usées, typiquement lorsqu’une station d’épuration s’inscrit en défaut. Mais les applications ne se limitent pas à cela. Benoit Balandras cite
« de nombreuses applications plutôt stables en réserves incendies, en stockage agricole (lisiers, purins, boues d’épuration…), de lixiviats et de plus en plus souvent en méthanisation pour le stockage des digestats sur de gros volumes, jusqu’à 10.000 m³ ». Les solutions souples conviennent également aux effluents ou eaux usées, voire corrosives. « Les tissus ont beaucoup évolué, explique Benoit Balandras. On arrive par exemple à conserver les caractéristiques intrinsèques des tissus de - 30 °C à + 70 °C ». Labaronne Citaf travaille avec une quinzaine de références en standard mais peut fournir des tissus très spécifiques, fabriqués sur cahier des charges (résistance mécanique, couleur, etc…).

Seul inconvénient des solutions souples, elles nécessitent une emprise importante, ce qui explique leur forte présence en milieu rural mais qui les rend difficile à utiliser en milieu urbain. Pour compenser ce handicap et fournir des solutions excédant les 2.000 m³, Labaronne Citaf propose l’Ecobag©, une solution de stockage souple fixe, de type pyramide inversée, qui permet d’atteindre jusqu’à 10.000 m³ sur quasiment la même surface qu’une citerne de type oreiller de 2.000 m³. « C’est une solution souple mais qui n’est plus autoportante, explique Benoit Balandras. Grâce à un terrassement en pointe de diamant, les hauteurs de la citerne souple semi-enterrée sont plus importantes que celles d’une citerne souple hors sol traditionnelle. Les efforts se répartissent sur les talus ce qui permet d’augmenter les volumes stockés jusqu’à 10.000 m³ ».

Reste que lorsque le foncier se fait rare, il est plus logique de recourir à des solutions enterrées ou des solutions permettant un usage multifonction des espaces.

Privilégier des solutions permettant un usage multifonction des espaces

L’urbanisation croissante et la multiplication des surfaces imperméabilisées a remis en cause ces dernières décennies la politique du “tout réseau” qui reposait sur un raccordement systématique des eaux pluviales au réseau collectif pour les évacuer hors de l’espace urbain. Du coup, le stockage temporaire ou non, avec ou sans infiltration, aérien ou enterré, est apparu comme l’une des solutions susceptibles de réguler les volumes d’eaux pluviales transitant par le réseau.

C’est sur ce constat que se sont développées des solutions de stockage permettant de favoriser la récupération et le stockage des eaux de pluie à la parcelle. Si le marché domestique n’a pas véritablement décollé faute d’un intérêt économique réel et d’une réglementation très restrictive sur la réutilisation de l’eau collectée, les aménageurs et certains industriels s’y sont intéressés en y voyant trois avantages : répondre à la réglementation sur la régulation des eaux pluviales pour ne pas saturer l’exutoire, en ouvrant la voie à une récupération des eaux de pluie et en s’inscrivant dans une démarche de type HQE. Se sont développées des solutions associant un volume dédié à la rétention et au rejet vers le réseau à débit calibré avec un volume dédié au stockage pour la réutilisation pour des usages variés : nettoyage, réserve incendie, irrigation, etc…. C’est par exemple le cas de la gamme de stockage et rétention des eaux à débit régulé par pompe ou gravitaire Pack’eau développée par Sebico. Les cuves de stockage-rétention, peuvent répondre à toutes les configurations grâce à la sortie des rejets en partie haute. Comme il n’y a pas de mauvais matériaux mais seulement des inadéquations entre les contraintes d’implantations et les réponses apportées, elles sont disponibles en béton, en polyéthylène et en polyester et en plusieurs volumes de 3 à 70 m³. Graf avec sa gamme Platine plus, mais aussi Sotralentz, Simop, Plasteau, Saint-Dizier Environnement et Polyway ont chacun développé des dispositifs analogues pré-équipés et souvent “plug and play”, Pour gommer le caractère aléatoire de la fourniture “eau de pluie”, Simop a développé le principe avec des capacités de stockage en polyester ou en polyéthylène complétées par une unité de contrôle assurant le pompage de l’eau de pluie vers l’utilisation et le basculement vers le réseau lorsque le stockage d’eau de pluie est vide. Charot propose également des cuves métalliques enterrées simple paroi de grande capacité (10 à 120 m³) adaptées à la récupération des eaux de pluie sur les toitures de grandes dimensions comme les hangars agricoles, entreprises, habilitations collectives ou équipements sportifs mais aussi pour d’autres applications comme les réserves incendie ou le stockage d’effluents ou d’engrais liquides.

Ces réservoirs répondent aux normes NF E 86-410 et NF EN 12285-1 pour les réservoirs métalliques enterrés, et couvrent plusieurs points critiques tels que la garantie de l’épaisseur des tôles et des matières utilisées, la certification des procédés de soudage, le dimensionnement des renforts intérieurs permettant de pallier les déformations générées par les contraintes de l’enfouissement et celles de la poussée d’Archimède, et les systèmes d’ancrage. Ces réservoirs sont revêtus d’un revêtement extérieur anti-corrosion, diélectrique de type polyuréthane, qui protège le réservoir des courants vagabonds. 

Cadiou Chaudronnerie Plastique exploite de son côté les qualités du polyéthylène pour la fabrication de cuves de stockage simple ou double enveloppe (1 à 80 m³).  Les cuves simple enveloppe sont destinées au stockage de liquides non corrosifs ou corrosifs si une rétention existe. Les cuves double enveloppe servent au stockage de liquides agressifs comme le chlorure ferrique, la soude, l’acide nitrique, l’acide sulfurique, l’acide chlorhydrique… etc. Cadiou Chaudronnerie Plastique propose également des solutions en polyester pour la réalisation de cuves enterrées à double peau et grands volumes (diamètre 2,5 m à 2,7 m, hauteur 7 m) avec ou sans systèmes de rétention.

Parmi les applications en développement, signalons également, dans le sillage de démarches HQE et BBC, le stockage temporaire en toiture qui s’est également développé ouvrant la voie à des architectures différentes : toitures végétalisées, toitures-terrasses ou stockage en caissons sur des toits en pente (cf. encadré).

Les collectivités, également désireuses de récupérer, réguler et réutiliser les eaux pluviales sont suivi le mouvement ouvrant la voie à la création d’espaces de stockage de grandes capacités.

Des espaces de stockage de grandes capacités

L’urbanisation, le développement de zones d’activités industrielles, commerciales et des infrastructures routières ont entraîné une forte augmentation des surfaces imperméabilisées, augmentant d’autant le ruissellement des eaux. Parallèlement, les exigences réglementaires en matière de protection de l’environnement et de lutte contre les inondations ont rendu obligatoire la mise en place de solutions de rétention, de stockage et de régulation des eaux pluviales. Les systèmes de collecte et de drainage existants, souvent vétustes, n’ont pas pu accepter ces quantités, entraînant débordements et inondations. Les solutions de stockage et de rétention se sont développées. Des solutions aériennes mais plus souvent enterrées « qui permettent d’utiliser le stockage pour revaloriser le foncier en créant une zone de stationnement en lieu et place d’une ancienne lagune par exemple » comme le souligne Pascal Morard chez Chapsol. Souvent modulables, ces solutions savent s’adapter à de nombreuses configurations en accélérant les temps de mise en œuvre et en abaissant le coût global des ouvrages. Des ouvrages préfabriqués, sous la forme de réservoirs cylindriques, horizontaux, cadres, grands volumes proposés par Stradal, Chapsol, ou Bonna Sabla et dont les spécificités géométriques et techniques permettent de s’adapter à toutes les contraintes ou presque. Des ouvrages exploitant souvent les qualités intrinsèques du béton, de 10 m³ à 2.000 m³, voire bien plus, permettant de réguler les flux collectés à débit contrôlé. C’est le cas de la solution Ecobassin®, développée et brevetée par Chapsol, un système modulaire en béton armé avec joint d’étanchéité permettant l’assemblage de plusieurs éléments cadres, préfabriqués, d’ouverture 2 à 6 m et de hauteur libre intérieure de 1,50 à 2,50 m. « Les éléments sont juxtaposés et fixés mécaniquement entre eux afin de former des structures de dimensions très variables sous forme d’une ou plusieurs lignes, répondant ainsi à un grand nombre de projets de stockage, rétention des eaux ou réserves incendie », explique Pascal Morard, directeur général de Chapsol. L’étanchéité est assurée par un joint périphérique caoutchouc pré-scellé en usine lors du coulage béton et mis en compression lors du serrage mécanique des pièces à la pose. « L’efficacité du système a pu être démontrée à multiples reprises, souligne Pascal Morard. Ce système d’assemblage sans emboîtement permet par ailleurs de garantir des poses simples et rapides de l’ordre de 2 à 3 éléments par heure soit 40 à 60 m³/h ». Fort du succès rencontré par l’Ecobassin®, Chapsol a déposé un brevet pour des ouvrages de plus grandes capacités encore plus compétitifs : l’Ecobassin-XL. « Seule structure préfabriquée en cadre monolithique étanche du marché à intégrer des poteaux intermédiaires, l’Ecobassin-XL se distingue de la concurrence par un rendement (volume de stockage/volume de structure) jusqu’à 25 % supérieur à celui des sections traditionnelles » indique Pascal Morard.

Le côté préfabriqué des ouvrages n’exclue pas une mise en œuvre sur mesure. C’est sur ce créneau que s’est spécialisé Cimentub, qui s’attache à associer et combiner différentes fonctionnalités (stockage, décantation, restitution/infiltration) en répondant aux différentes spécificités : volume de stockage, débit, pente, intégration paysagère, étanchéité… etc.

Les solutions enterrées se sont également diversifiées ces dernières années, notamment vers les bassins à ciel ouvert, souvent conçus comme des espaces multi-usages (bassins d’agrément, zones humides, espaces verts, terrains de jeux…), favorisant leur intégration dans la ville et participant à l’amélioration du cadre de vie.

En matière de réservoirs enterrés, l’adaptation de collecteurs de gros diamètres est venue concurrencer les ouvrages préfabriqués.

L’essor des collecteurs grands diamètres

Les collecteurs, de par leur localisation et surtout leur taille, sont des éléments stratégiques en matière de lutte contre les inondations et pas seulement pour évacuer les eaux. De nombreuses collectivités se sont dotées d’outils propres à exploiter les capacités hydrauliques de leur réseau pour stocker les eaux pluviales et les restituer à débit contrôlé postérieurement aux événements pluviaux.

De nouveaux opérateurs, comme par exemple F-Reg, ont développé des applications simples mais efficaces, consistant à utiliser le volume des canalisations qui collectent les eaux de pluie pour ajouter à leur fonction d’évacuation une fonction de stockage. La ville d’Antibes vient, par exemple, de recourir à ce système pour réduire l’impact d’un nouveau trottoir sur les ruissellements. Un régulateur F-Reg, associé à des cadres en béton, a permis de créer 45 m³ de stockage à moindre coût avec une grande facilité de conception et de mise en œuvre. 

Ces capacités de stockage, temporaires, associées aux progrès des techniques de fabrication qui ont permis d’augmenter toujours plus la taille des collecteurs, ont introduit l’idée consistant à utiliser les canalisations grands diamètres pour constituer des systèmes de stockage en ligne ou des bassins de collecte ou de rétention. À la clé, des ouvrages de grandes capacités, rapide à poser, au rapport qualité/coût optimisé, avec en prime, la possibilité de choisir son matériau (acier galvanisé, béton, PRV, PEHD, fonte, etc) pour prendre en compte les contraintes locales : nappes, courants vagabonds, corrosion, etc…. Des ouvrages qui constituent, selon les cas, de systèmes de stockage en ligne, des bassins d’orage ou des réserves d’incendie.

Précurseur sur ce marché, l’acier galvanisé, proposé par Tubosider et Tubao, fabriqué en continu à partir de bobines d’acier pré-galvanisées et profilé selon sa destination, avant d’être équipé des accessoires nécessaires (trou d’homme, piquages, échelles, pompe, régulateur de débit) et pièces spéciales (tés, coudes, fonds…). Les longueurs standards sont de 6 et 12 ml chez Tubosider, jusqu’à 21 ml chez Tubao pour des diamètres allant jusqu’à 3.600 mm. Parmi les avantages de l’acier, une fabrication sur-mesure, légèreté, maniabilité, rapidité d’installation, mise en service simplifiée, caractère visitable, robustesse, empreinte carbone réduite et… son prix. Les volumes peuvent être importants. À Baumes les Dames (25), sur un parking de supermarché, Tubosider a mis en œuvre 2.800 ml de tuyaux Spirel® de diamètre 1200 en 55 lignes pour un stockage de 3.300 m³ pour le stockage des eaux pluviales de ruissellement associé à une fonction de rétention des eaux de crue du Doubs.

À Barjouville (28), sous un parking de supermarché, Tubao a mis en œuvre 4.948 m³ de tuyaux en acier galvanisé en 37 éléments de 3 m de diamètre, pour un stockage des eaux pluviales, une réserve incendie et un bassin d’orage.

Le PRV confère au stockage les avantages inhérents à ce matériau : résistance mécanique, étanchéité, insensibilité à la corrosion. On le trouve donc sur des applications très diverses allant de l’eau potable au stockage d’effluents corrosifs. Il est proposé en France par Amiantit et HOBAS selon deux procédés de fabrication : enroulement filamentaire pour Amiantit, centrifugation pour HOBAS. Son prix, plus élevé que l’acier, est compensé par sa durabilité et sa capacité à s’intégrer dans les environnements sévères. « Il est disponible jusqu’à des diamètres 4.000 mm, souligne Alexandre Lapeyre chez Amiantit. La grande souplesse de production permet également la fabrication de cuves et de spools conçus sur mesure ». Le PRV est employé pour la réalisation de bassins d’orage ou de stockage de grands diamètres situés dans le réseau, qu’il soit unitaire ou séparatif, pour exercer le contrôle des lignes d’assainissement ou pluviales. Le bassin, de capacité variable et extensible, est souvent structuré en trois modules, le collecteur, la tuyauterie et le module de fermeture. Les dispositifs de nettoyage et de curages sont similaires à ceux utilisés en réseau.

HOBAS fournit des ouvrages de stockage fabriqués en systèmes modulaires sur mesure, en suivant les exigences des projets et les préconisations des Maîtres d’ouvrage. Le volume de stockage peut donc être adapté au plus juste du besoin. Les ouvrages sont constitués de segments de tuyaux en PRV centrifugé et peuvent contenir des pièces spéciales et regards de visite, comme à St Saulve (62) sur le site d’Ecovalor ou HOBAS a fourni 72 ml de tuyaux DN 2250, une pièce spéciale en U fabriquée sur mesure et des regards, constituant une cuve de stockage des eaux pluviales de 265 m³. 

Dernier arrivé sur le marché, le polyéthylène haute densité (PEHD) complète l’offre en acier de Tubao qui fabrique la solution Weholite au sein de sa nouvelle usine en Normandie depuis janvier 2017. Il est également proposé par Polieco (SN8) ou encore Polypipe (Hydrotube XL). Ce matériau confère au stockage ses avantages inhérents : résistance mécanique, étanchéité, insensibilité à la corrosion, etc. On le trouve donc sur des applications très diverses, allant du stockage d’eau potable à celui d’effluents corrosifs, en passant par le transport d’eau pluviale ou le tamponnement d’eaux usées. Les buses en PEHD sont devenues le moyen le plus efficace et économique de gérer, diriger et réguler les eaux. Elle constitue une alternative aux buses en béton ou en polyester renforcé de fibre de verre (PRV). Son prix plus élevé que l’acier, est compensé par sa durabilité et sa capacité à s’intégrer dans les environnements sévères. « Il est disponible jusqu’à 3.500 mm de diamètre », souligne Louis Hubau, chef de projet Weholite chez Tubao. Le PEHD est employé pour la réalisation de bassins d’orage ou de stockage de grands diamètres situés dans le réseau, qu’il soit unitaire ou séparatif, pour exercer le contrôle des lignes d’assainissement ou pluviales. Le bassin, de capacité variable et extensible, est souvent structuré en trois modules, le collecteur, la tuyauterie et le module de fermeture. Les dispositifs de nettoyage et curages sont similaires à ceux utilisés en réseau. 

À noter que l’acier et le PEHD peuvent aussi favoriser l’infiltration. Constitué de tuyaux Spirel® perforés, Tubodrain® de Tubosider permet ainsi de collecter et stocker de gros volumes d’eau lors d’événements pluvieux afin de les laisser s’infiltrer dans le sol. Les volumes stockés peuvent atteindre 6,70 m³/ml pour le diamètre 2.900 mm. Ce système a notamment été validé par le Service de l’Eau du Grand Lyon pour assurer l’infiltration des eaux pluviales dans le cadre du Grand Stade de l’Olympique Lyonnais (1.000 m³). Bien que l’infiltration apparaisse comme la meilleure réponse au ruissellement, le choix de cette solution reste dépendant du milieu récepteur.