Évaluation de pratiques améliorées de développement à faible impact pour la gestion des eaux pluviales à un site industriel

Calstone Inc. est une entreprise industrielle de fabrication qui est située dans la région du bassin hydrographique de Highland Creek, à Toronto. Sa propriété de 7 835 m2 se trouve sur un terrain commercial-industriel au sein d’un bassin hydrographique fortement urbanisé (89 % urbain) qui se jette au nord du lac Ontario. Une grande partie du développement de cette zone a été construite avant l’établissement des exigences actuelles sur les pratiques de contrôle de la qualité et de la quantité des eaux pluviales. Les surfaces construites, comme les toits et les chaussées, qui constituent la majeure partie de la surface terrestre, sont imperméables à l’eau, augmentant ainsi le volume et le débit des eaux de ruissellement qui se jettent dans les réseaux d’égouts pluviaux municipaux, puis dans le ruisseau. Cette augmentation des eaux de ruissellement surcharge souvent les systèmes d’égout et cause des inondations et plus d’érosion en aval dans le ruisseau. Les eaux de ruissellement dans les zones urbaines transportent aussi des contaminants, notamment des sédiments, des nutriments, des métaux et des bactéries dans le ruisseau et sur le bord du lac Ontario, dégradant les tampons naturels des écosystèmes et réduisant la qualité de l’eau. Les changements climatiques viendront probablement amplifier ces impacts, car les projections climatiques suggèrent une augmentation de la fréquence et de l’intensité des précipitations extrêmes dans la région du Grand Toronto (RGT). De récents événements ont démontré que ces réseaux d’eau urbains sont de plus en plus sollicités et que ceux-ci sont mal adaptés. Par exemple, une récente évaluation de l’inondation de 2013 à Toronto réalisée par le Bureau d’assurance du Canada a déterminé qu’il s’agissait de l’inondation la plus coûteuse au Canada, avec des milliards de dollars en dommages aux infrastructures, aux édifices et aux maisons. La combinaison de ces risques climatiques avec le développement accru et la croissance soutenue de la population solliciteront davantage ces systèmes d’eau déjà surchargés.

Comprendre et évaluer les impacts

Au cours des cinq mois, de juillet à novembre 2015, les chercheurs du Programme d’évaluation des technologies durables (STEP) ont évalué le rendement de l’approche de développement à faible impact (DFI) pour la gestion des eaux pluviales sur le terrain industriel de Calstone Inc., situé dans une zone très développée de Toronto. Les surfaces imperméables dans les zones développées augmentent le volume et le débit des eaux de ruissellement qui peuvent surcharger les infrastructures vieillissantes des égouts pluviaux municipaux. Cette accumulation d’eau peut entraîner des inondations et des dommages aux actifs naturels et bâtis de la municipalité, aux édifices et aux maisons. Les changements climatiques viendront probablement amplifier ces impacts, car les projections climatiques suggèrent une augmentation de la fréquence et de l’intensité des précipitations extrêmes.

Pour aborder ces enjeux, des contrôles de source d’eaux pluviales ont été mis en œuvre sur le site, dont une citerne d’eau pluviale, trois bassins d’absorption et un système d’irrigation. De l’aide technique a été fournie par Partners in Project Green, un groupe de travail de la Toronto and Region Conservation Authority (TRCA). Le projet a été partiellement financé par des subventions de Jour de la Terre Canada et du ministère de l’Environnement et du Changement climatique de l’Ontario. Les résultats de la surveillance et de l’évaluation du rendement ont démontré la viabilité des approches fondées sur le DFI pour les contrôles de source d’eaux pluviales. Le projet fournit de nombreuses solutions pour les pratiques de gestion des eaux pluviales qui réduisent la vulnérabilité et qui augmentent la résilience des infrastructures municipales d’eaux pluviales aux précipitations extrêmes. Les connaissances acquises lors de l’évaluation de la mise en œuvre de ces systèmes de gestion des eaux pluviales peuvent être utilisées pour éclairer les décisions relatives aux futurs projets de réaménagement dans des contextes similaires de temps froid au Canada.

Déterminer les actions

En 2014, Calstone Inc. a lancé un projet de développement à faible impact (DFI) pour rénover une zone paysagée sous-utilisée afin de réduire le volume d’eaux de ruissellement envoyé de sa propriété aux égouts pluviaux et à Highland Creek.

Les projets d’infrastructure à grande échelle pour améliorer les systèmes d’eau et d’eau usée ont traditionnellement été mis en œuvre par les municipalités dans le but de traiter les questions relatives à la qualité et à la quantité d’eau et de réduire les impacts des précipitations extrêmes. Cependant, ces projets s’accompagnent de longs délais d’exécution et ils sont souvent extrêmement coûteux pour les municipalités déjà à court d’argent. Le projet de DFI de Calstone Inc. offre une solution au niveau des installations dans le secteur privé qui allège le fardeau sur les infrastructures municipales de gestion des eaux pluviales et de traitement de l’eau. Le projet de DFI renforce la résilience climatique en ajoutant aux grands bassins de rétention un réseau distribué reposant sur des pratiques de gestion des eaux pluviales à plus petite échelle en amont et dans l’ensemble du bassin versant pour retenir et traiter les eaux de ruissellement aussi près que possible de leur source. L’amélioration des pratiques de contrôle des sources d’eaux pluviales qui réduisent le volume des eaux de ruissellement sur un terrain contribue à atténuer le stress exercé sur les cours d’eau urbains et les systèmes d’égouts pluviaux municipaux, réalimente les ressources d’eaux souterraines, maintient le débit de base par temps sec et favorise un cycle d’eau plus naturel.

Le projet a fait appel à plusieurs fournisseurs de services partenaires et à l’assistance technique de Partners in Project Green, un groupe de travail de la Toronto and Region Conservation Authority (TRCA). La surveillance et l’évaluation du rendement du projet ont été assurées par le Programme d’évaluation des technologies durables (STEP).

Les plans de rénovation ont été élaborés à partir d’études sur place et d’un processus de conception collaboratif avec des partenaires et des fournisseurs. Avant le début de la construction, des rapports géotechniques ont été consultés pour estimer la profondeur de la nappe phréatique sous la propriété. Des tests ont été réalisés pour déterminer l’épaisseur du revêtement d’asphalte et la perméabilité du sous-sol. Les plans d’expansion, d’amélioration et de maintenance de Calstone Inc. ont été élaborés et révisés par Grounds Covered, XCG Consultants Ltd. et STEP.

Mise en oeuvre

Entre 2014 et 2015, l’installation du système d’eaux pluviales fondé sur le DFI s’est terminée sur la propriété de Calstone Inc. Grâce à des subventions de soutien de Jour de la Terre Canada et du ministère de l’Environnement et du Changement climatique de l’Ontario, les contrôles de source ont été modernisés sur le site, notamment une citerne d’eau de pluie de 9 300 litres et un système d’irrigation afin de fournir une source d’eau pour l’aménagement paysager, une tranchée d’infiltration sur le terrain arrière, trois bassins d’absorption et un bassin décoratif aménagé ainsi qu’une fontaine améliorant les espaces verts pour les employés et les visiteurs. Ensemble, ces caractéristiques déconnectent 4 des 6 égouts de toit (surface de toit de 2 600 m2) des égouts pluviaux municipaux. Les objectifs fixés pour ce projet consistent à capter 100 % des eaux de ruissellement du toit et de contourner environ 1,8 million de litres d’eau pluviale par an, d’accroître l’attrait esthétique des espaces verts et de contribuer à rétablir un cycle d’eau plus naturel à Highland Creek.

Les éléments des pratiques en matière d’eaux pluviales doivent être compacts et adaptables sur des terrains densément développés comme Calstone. La sélection des pratiques de DFI mises en œuvre était basée sur la surface perméable relativement petite qui était disponible, favorisant les approches s’accompagnant de petites empreintes de surface qui maximisent les avantages de la gestion des eaux pluviales, tout en améliorant les espaces verts. Puisque les infrastructures d’eaux pluviales desservant la région de Calstone Inc. vieillissent et ne respectent pas les normes actuelles qui tiennent compte des considérations en matière de changements climatiques, ce système de gestion des eaux pluviales au niveau du terrain est une pratique qui aiderait les municipalités à éviter les coûts d’adaptation plus élevés liés à la modernisation des infrastructures municipales.

Résultats et suivi des progrès

La surveillance et l’évaluation du rendement du projet ont été assurées par STEP. Le rendement des contrôles de source d’eaux pluviales a été évalué grâce à la collecte de données climatiques et géophysiques et à la surveillance continue sur le terrain de la profondeur des précipitations et des niveaux d’eau associés aux pratiques pendant cinq mois, de juillet à novembre 2015. Un pluviomètre à auget basculant a été installé sur le toit et des enregistreurs de niveau d’eau à transducteur de pression ont été installés dans la citerne et dans trois bassins d’absorption. Tous ont été réglés pour enregistrer des relevés à intervalles de 5 minutes. Les données de surveillance ont été utilisées pour évaluer la réduction du volume des eaux de ruissellement, l’eau de pluie utilisée, l’eau municipale conservée, les taux de drainage des bassins d’absorption ainsi que la fréquence et les causes des débordements.

Voici les principaux résultats de l’évaluation STEP :

  • La citerne d’eau de pluie et le système d’irrigation ont réduit le volume des eaux de ruissellement de l’aire de drainage du toit d’environ 64 % au cours de la saison de croissance de 2015.
  • Malgré les écarts par rapport aux normales de précipitations, les quantités mensuelles d’eau de pluie utilisées pour l’irrigation des aménagements paysagers sont demeurées relativement constantes, indiquant que le système d’irrigation a été utilisé de façon routinière.
  • La citerne a débordé neuf fois lorsque les eaux de ruissellement du toit dépassaient la capacité de stockage disponible. Cela suggère la nécessité d’augmenter la capacité de stockage et (ou) d’installer un tuyau de débordement.
  • La tranchée d’infiltration et les trois bassins d’absorption ont réduit le volume des eaux de ruissellement de leurs zones de drainage combinées d’environ 89 % au cours de la période d’évaluation de juillet à novembre.

L’évaluation de STEP a démontré la viabilité des approches de DFI pour les contrôles de source d’eau pluviale dans le contexte climatique de la région du Grand Toronto.

Prochaine(s) étape(s)

L’évaluation de STEP a permis de formuler plusieurs recommandations en matière de recherche et de conception :

  • Pour assurer la réduction des eaux de ruissellement toute l’année dans les climats froids comme l’Ontario, les éléments des pratiques d’infiltration des eaux pluviales doivent être installés sous la ligne de gel.
  • Lorsqu’il est possible d’utiliser l’eau de pluie toute l’année, des citernes devraient être installées sous terre ou dans le cadre des systèmes de collecte d’eaux pluviales intégrés aux bâtiments.
  • Pour améliorer la performance du drainage, les éléments des pratiques d’infiltration des eaux pluviales doivent être conçus de manière à être continus ou connectés.
  • Une sortie de débordement supplémentaire devrait être ajoutée à la citerne pour éviter tout débordement sur les terrains voisins.
  • La tranchée d’infiltration aurait dû comprendre des canalisations et un puits de surveillance sur le tuyau perforé pour assurer le suivi des niveaux d’eau et le rendement de drainage au fil du temps.
  • Pour déconnecter les deux drains de toit restants du raccordement direct à l’égout pluvial municipal, il est recommandé de les diriger vers une tranchée d’infiltration souterraine.
  • Des recherches sont nécessaires afin de mieux comprendre les avantages de cette approche tout au long de l’année ainsi que ses limites saisonnières.
  • Des études supplémentaires sur le rendement à long terme des bassins d’absorption sont nécessaires pour produire de meilleures données sur la performance au fil du temps, les besoins d’entretien et la durée de vie.
  • D’autres recherches sont nécessaires pour identifier les types de sol, de couverture, de pratiques d’entretien et de végétation les mieux adaptés aux fonctions de contrôle des eaux de ruissellement, et pour déterminer l’influence des différentes options sur l’entretien à long terme.
  • Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre l’influence du sol et de la couverture végétale, des types de végétation et des processus microbiens associés au maintien de l’infiltration dans les éléments des pratiques d’infiltration des eaux pluviales.

Ressources

Lien vers l’étude de cas complète