Impact du ruissellement sur la qualité des cours d’eau

Une étude du milieu récepteur des effluents, issus du drainage agricole ou des stations d’épuration, permet d’apprécier le niveau de qualité admissible pour les rejets en fonction de la sensibilité du cours d’eau en tenant compte :

· des objectifs de qualité ;

· des débits d’étiage ;

· de l’état physique, biologique et écologique du milieu.

1. Les obligations communales et les aides financières

Selon l’article L372.3 du Code des Communes, celles-ci et leurs groupements délimitent, après enquête publique :

· Les zones où des mesures doivent être prises pour limiter l’imperméabilisation des sols et assurer la maîtrise du débit et de l’écoulement des eaux pluviales et de ruissellement ;

· Les zones où il est nécessaire de prévoir des installations pour assurer la collecte, le stockage éventuel et, tant que de besoin, le traitement des eaux pluviales et de ruissellement lorsque la pollution qu’elles apportent au milieu aquatique risque de nuire gravement à l’efficacité des dispositifs d’assainissement.

La politique votée par les Conseillers Généraux de Seine Maritime en décembre 1997 s’oriente vers l’assistance technique et financière des communes. Plusieurs études globales de bassins versants, qui ont permis d’identifier les causes des inondations, sont en voie d’achèvement sur l’ensemble du département, financées par le Conseil Général, en partenariat avec l’Agence de l’Eau, l’Etat et les communes.

Dans la mesure où ces études n’avaient que pour vocation de définir des options générales, le Conseil Général s’engage maintenant à financer fortement les études de définitions des travaux (70 à 80 % maximum, toutes aides publiques confondues) qui doivent être entreprises. Le Conseil Général propose aux acteurs regroupés de chaque bassin la signature d’une convention générale à l’échelle du bassin, qui définit les objectifs, les moyens à mettre en oeuvre et les calendriers de réalisation, sur une période de 3 à 5 ans et des contrats particuliers avec chaque maître d’ouvrage identifié pour lui garantir le financement pluriannuel des travaux projetés, lorsqu’il n’existe pas de structure intercommunale.

Le Conseil Général marque sa volonté d’aboutir rapidement et de soutenir tous les bassins versants en augmentant les crédits disponibles au titre de la gestion des ruissellements et de la lutte contre les inondations. En 1998, un crédit de 20 MF a été voté contre 10 MF en 1997. Les aides attribuées par le Conseil Général dans le cadre du contrat de bassin sont détaillées en ANNEXE 3.

L’Agence de l’Eau Seine Normandie finance elle spécifiquement la préservation des milieux aquatiques et zones humides, dans le cadre de son 7ème plan :

2. Les différents types de pollution

Traditionnellement on distingue les effets immédiats (matières oxydables et MES), ou de chocs, observés dans les heures qui suivent l’évènement pluvieux (qui lui sont manifestement imputables et se traduisent usuellement par des mortalités piscicoles importantes) et les effets différés, associés à des paramètres (métaux lourds, hydrocarbures, pesticides, micro-organismes) dont l’action résutle de l’accumulation de polluants sur de longues périodes et réduisent la qualité du milieu.

Selon une autre approche, on peut différencier des paramètres incontournables, groupe comprenant l’essentiel des éléments explicatifs des fonctionnements (et dysfonctionnements) écologiques qui devront être systématiquement mesurés ou évalués et des paramètres accidentels, c’est-à-dire dont l’incidence peut être considérable en un point mais pas généralisable à l’ensemble de l’aire d’étude. L’ensemble de ces paramètres est rappelé en ANNEXE 4.

Selon l’OCDE, les charges polluantes apportées au milieu récepteur par les eaux de ruissellement sont du même ordre de grandeur que celles rejetées par le réseau d’eaux usées après traitement, voire nettement plus élevées pour les micro-polluants (métaux lourds notamment). De plus les masses entraînées en quelques heures par des évènements pluvieux importants peuvent être considérables et tout à fait dommageables pour les cours d’eau récepteurs.

Pour pouvoir effectuer des comparaisons avec les eaux résiduaires, et avoir recours à des méthodes analytiques bien maîtrisées et normalisées, les indicateurs, ou paramètres qualitatifs, utilisés sont :

· les matières en suspension (MES) ;

· la matière organique (DBO5 et DCO) ;

· les éléments physico-chimiques ;

· la bactériologie ;

· l’hydrobiologie.

qui sont les éléments polluants classiquement suivis.

On peut distinguer 3 sources principales :

· la pollution « naturelle », liée aux surfaces non urbanisées ; elle est essentiellement due au phénomène d’érosion et au cycle naturel de la végétation. Les polluants issus des surfaces non urbanisées sont surtout des particules minérales, de la matière organique et des composés physico-chimiques.

· la pollution liée aux activités humaines et concentrée sur les surfaces imperméabilisées. On peut distinguer parmi celles-ci les retombées sèches, les apports liés aux eaux de pluie des caractéristiques physico-chimiques des précipitations elles-mêmes (dégradation des façades, dissolution de certains éléments métalliques comme le zinc des toitures et des glissières de sécurité dues à l’acidité des pluies).

Le lessivage des surfaces imperméabilisées consstitue certainement le phénomène essentiel. S’il n’est pas possible de dresser une liste exhaustive des sources potentielles de la pollution de ces surfaces, on peut identifier la principale, la circulation automobile. A la circulation automobile se rattachent en effet non seulement la production directe par les véhicules (échappement, usure des pneumatiques, des garnitures de freins, dégradation des peintures et enduits, pertes d’huiles et d’essence ...) mais également la dégradation des revêtements (chaussée, signalisation horizontale) accélérée en hiver par l’utilisation de produits de déglaçage (sel, cable, cendres).

Les déjections animales, le rejet direct de produits divers dans les caniveaux ou les avaloirs, les chantiers sont également d’importantes sources de pollution. (CHOCAT B., 1992 in « Techniques alternatives en assainissement pluvial »).

La pollution apportée par le ruissellement se distingue nettement de celle liée aux eaux résiduaires par quatre caractéristiques essentielles :

· c’est tout d’abord une pollution diffuse, répartie sur l’ensemble de la surface du bassin versant, même si l’on peut supposer l’existence de lieux de stockage préférentiels (caniveau, réseau) ;

· son transfert vers le milieu récepteur est intermittent et lié à un phénomène de nature aléatoire ;

· elle est extrêmement variable au cours du temps, aussi bien d’un événement pluvieux à l’autre qu’au cours d’un même événement ;

·les matières véhiculées par les eaux de ruissellement sont majoritairement minérales, leur fraction organique moyenne est de l’ordre de 30 %.

La qualité des eaux pluviales est déterminée aussi bien par la nature des polluants que par leur concentration. Elle est donc autant fonction de l’origine des pollutions, des facteurs amenant leur accumulation et leur entraînement que la pluviométrie.

Les facteurs provoquant l’accumulation de la pollution en surface sont (CHOCAT B., SEGUIN D. et al, 1982) :

· le mode d’occupation des sols, selon que le site est résidentiel ou commercial, la pollution peut ainsi varier de 5 à 35 kg par jour ;

· les paramètres locaux, tels que la fréquence de nettoyage de rues, le déverglaçage ;

· la durée de temps sec, les périodes de temps sec séparant les événements pluvieux favorisent l’accumulation de la pollution sur les surfaces de ruissellement, qui seront lessivées par les eaux de pluie ;

· les autres facteurs, comme la rugosité des surfaces, la situation géographique, l’importance du trafic automobile, les conditions climatiques.

Ceux qui influencent l’entraînement des polluants sont (même source) :

· la pluie, sa durée, son volume, son intensité moyenne, son débit moyen ou maximal ;

· les autres facteurs, la rugosité des revêtements, le coefficient d’imperméabilisation, les caractéristiques topographiques, qui modifient les caractéristiques du ruissellement et la granulométrie des dépôts.

Une étude de CHEBBO G. (1992, in « Techniques alternatives en assainissement pluvial ») précise que l’événement annuel le plus pénalisant rejette entre 8 et 12 % du volume annuel, représente entre 10 et 15 % de la DBO5 annuelle et entre 10 et 15 % de la DCO et de la masse de MES.

Dans cette même étude, CHEBBO G. a comparé des concentrations (mg.1-1) de polluants sur des effluents de temps sec et des effluents de temps de pluie, que l’on représente dans le tableau suivant :

On remarque que :

· la charge polluante des effluents d’orage transitant par le réseau unitaire est comparable à celle d’un effluent de temps sec, et se révèle même supérieurs pour les MES, 340 mg;1-1 contre 300 mg.1-1 respectivement, ce qui montre l’impact des épisodes pluvieux sur la qualité du milieu récepteur. Les pluies sont en effet souvent suivies de l’apparition de turbidité dans les milieux aquatiques ;

· l’existence d’un réseau séparatif limite la teneur en polluants de l’eau pluviale ;

· la teneur en plomb est multipliée par un facteur 50 dans un effluent d’orage par rapport à un effluent de temps sec. L’origine du plomb et le phénomène de lessivage des surfaces de circulation par les pluies sont ainsi mis en évidence.

3. Un exemple d’étude qualitative, sur les Rus de Pouilly, d’Andy et la Ruis d’Anglo

Le syndicat intercommunal d’adduction d’eau potable et d’étude d’assainissement de Crisenoy-Chamdeuil-Fouju est une structure dont la vocation première est la fourniture d’eau potable aux habitants des trois communes la constituant.La compétence « étude d’assainissement » est un complément qui ne concerne, comme son intitulé le précise, que les phases d’analyse des problèmes existants, la réalisation des travaux étant dévolue à chacune des municipalités.

Les Rus d’Andy et de Pouilly et la Ruis d’Anglo sont des fossés creusés par l’homme à des fins agricoles. Ils marquent les principaux talwegs des communes de Crisenoy, Champdeuil et Fouju. Le syndicat regroupant les 3 communes a commandé un schéma directeur d’assainissement, dont la phase 6 est une analyse de la qualité des cours d’eau précipités. Un état de la qualité de l’eau a été dressé pour l’ensemble du linéaire des fossés. Il s’agit d’une synthèse des informations que nous avons pu recueillir sur le terrain (mesures mhysico-chimiques et relevés floristiques) et des analyses des prélèvements effectués le 22 juillet 1998.

3.1 Analyse de la qualité du milieu

Lors de différentes sorties sur le terrain, nous avons parcouru les linéaires des cours d’eau et recensé diverses informations :

· état général des cours d’eau, berges, envasement, végétation ;

· arrivées de canalisations dans leurs lits, drains agricoles, eaux pluviales de l’autoroute A5 et de la ligne de TGV qui les surplombent ;

· ouvrages hydrauliques, tels que les franchissements de l’A5 et du TGV et les obstacles à l’écoulement (embâcles).

Une cartographie au 10 000è a ensuite été réalisée sur DESIGNER. Nous avons repris les éléments marquants relevés sur le terrain, sur tout le linéraire des cours d’eau (5 planches) et établi un document de synthèse concernant l’occupation du sol. (Figure 7). Les principaux aménagements hydrauliques sont mentionnés, certains sont même schématisés .

Une analyse de la qualité du milieu a été pratiquée, grâce à des prélèvements et dosages des paramètres mhysico-chimiques. Les conclusions que nous en avons tiré constituent l’essentiel du chapitre portant sur la qualité du mileu du rapport. Ainsi le Ru de Pouilly, deux prélèvements distants d’environ 500 m ont été effectués dans le lit mineur.

L’échantillon amont a été prélevé au niveau de l’ouvrage figurant le début du Ru (busé jusque là), constitué d’un mur de béton percé d’un drain agricole (diamètre 500 mm) et de l’exutoire de la buse (diamètre 800 mm) véhiculant les eaux du Ru et de la station de traitement des eaux usées de la commune de Champdeuil (510 branchements). Il est représentatif de la qualité de l’effluent quittant la station, car le trajet busé, bien que long d’environ 1 km n’offre pas les conditions nécessaires à une épuration par le mileu.

L’échantillon aval est significatif d’un effluent sur lequel a pu s’exercer l’action épuratrice de l’écosystème aquatique constitué par le Ru de Pouilly. L’analyse des échantillons a donné les résultats suivants :

N.B : Les classes de qualité indiquées sont celles utilisées par la DIREN (voir ANNEXE 5; Grilles de qualité) lors du classement des cours d’eau, toutefois le protocole expérimental n’ayant rien à voir (on a effectué une détermination ponctuelle de la qualité) nos résultats ne sont donnés qu’à titre indicatif.

Globalement, les eaux du Ru de Pouilly sont de bonne qualité, ou passable, sauf pour les paramètres phosphore et phosphate dont les teneurs sont très élevées.

Les variations de la concentration en NTK (ensemble des formes réduites organiques et ammoniacales de l’azote) et de NO2 provoquent un déclassement du Ru pour le paramètre azote (de la classe 1A vers la classe 1B). Comme le mileu n’est pas propice à la formation de NTK et NO2 par réduction de NO3, l’augmentation de la teneur de ces éléments montre qu’il existe une contamination entre les deux points de prélèvement (probablement par un drain agricole, alimenté même par temps sec par l’eau d’irrigation).

Les valeurs de DCO, inférieures au seuil de 30 mg.1-1 du domaine d’application de la norme AFNOR, ne sont données qu’à titre indicatif : la différence de concentration (3mg.1-1) entre ces deux prélèvements ponctuels est à considérer avec circonspection. La DCO comme la DBO5 sont faibles, ce qui révèle un bon rendement épuratoire de la station de Champdeuil, sous réserve que cela ne trahisse pas la présence d’un inhibiteur de croissance des micro-organismes.

La forte augmentation (6 à 26 mg.1-1) de la qualité de MES est certainement due à l’érosion des berges, dont on avait remarqué la fragilité sur le terrain.

3.2 Propositions d’aménagment

Les paramètres les plus pénalisants pour la qualité des cours d’eau étant la turbidité et la présence d’intrants agricoles, l’effort soit porter sur la diminution de l’impact du travail des terrains riverains sur les rus. On propose une intervention en 3 points :

· remodeler les berges, dont le profil excessivement pentu est une des raison de leur fragilité ;

· restaurer, par fascinage par exemple, les sites trop dégradés ;

· créer des zones enherbées entre les parcelles cultivées et les rus.

L’engagement est le point principal de l’aménagement, car l’éloignement ainsi provoqué des zones traitées et cultivées par rapport aux cours d’eau entraîne une diminution des risques de contamination directe par dérive de pulvérisation au moment de l’application des produits et d’effondrement de la berge sous le poids des engins agricoles.

(*) extrait de:

JEAN A. (1998) - L'assainissement en milieu rural: les schémas directeurs d'assainissement avec volet pluvial. Mém. D.E.S.S., univ. Picardie Jules Verne, 50 p. + annexes.