À une époque où de nombreuses municipalités cherchent à contrôler les eaux pluviales urbaines en investissant massivement dans les infrastructures vertes, telles que les étangs de qualité de l'eau, bassins d'infiltration, chaussée poreuse et plantations riveraines - une nouvelle étude suggère que ces efforts coûteux pourraient ne pas avoir beaucoup d'impact.

Les résultats de la recherche sont particulièrement révélateurs car l'intensité des pluies torrentielles augmente, et la gestion des eaux pluviales urbaines est plus importante que jamais, membre de l'équipe de recherche, Jonathan Duncan, professeur adjoint d'hydrologie, Collège des sciences agronomiques, État de Penn.

"Personne ne veut entendre ça, mais nous avons un haut niveau de confiance dans nos données et notre conception expérimentale qui ont réduit la variabilité entre les sous-bassins versants que nous avons étudiés, " il a dit. " Quelques autres études ont suggéré ceci, mais elles n'ont pas été menées avec les données hydrologiques détaillées à l'échelle du bassin versant dont nous disposions. En fin de compte, nous n'avons pu détecter aucune différence dans les débits créés par la gestion des eaux pluviales. »

La recherche était unique car elle a été menée dans le bassin versant de Dead Run dans le comté de Baltimore dans le Maryland, « le bassin versant urbain le plus mesuré au monde, " selon Duncan.

Par conséquent, les chercheurs ont pu examiner deux décennies de données écologiques liées aux débits d'eaux pluviales. "Il y a cinq stations de mesure dans un bassin versant de 6 miles carrés - les autres villes ont de la chance si elles en ont quelques-uns - et il y en a six juste dans ce sous-bassin versant à Baltimore, " dit Duncan. " Alors, cela permet une meilleure compréhension mécaniste de l'hydrologie urbaine."

Pour tirer leurs conclusions, les chercheurs ont analysé la réponse hydrologique (le changement du volume et du moment du ruissellement) en trois petits, sous-bassins versants urbains hautement imperméables aux événements pluvieux « impulsionnels ». Cela leur a permis d'évaluer comment la gestion traditionnelle des eaux pluviales modifie les hydrogrammes urbains, qui sont des graphiques montrant le débit par rapport au temps.

Les bassins versants varient en termes de couverture de gestion des eaux pluviales de 3 % à 61 % et de surfaces imperméables de 45 % à 67 %. Ces surfaces hydrofuges comprennent les toits des bâtiments, routes, autoroutes et parkings. Pour l'étude, les chercheurs ont sélectionné un ensemble d'événements orageux impliquant une seule impulsion de pluie, avec plus de 96 % des précipitations totales délivrées en 60 minutes.

L'équipe de recherche a utilisé des données de précipitations moyennes sur les bassins versants, générés par les radars locaux, pour localiser des "hyétographes" locaux de tempêtes - des représentations graphiques de la distribution de l'intensité des précipitations dans le temps - pour chaque événement dans chaque bassin versant. Cet ajustement, Duncan a souligné, meilleure comparabilité des bassins hydrographiques, car elle compensait l'extrême variabilité de l'intensité des précipitations des tempêtes de courte durée.

Dans des conclusions récemment publiées dans Processus hydrologiques , les chercheurs ont signalé que malgré des différences considérables dans la fraction de bassin versant drainant vers les caractéristiques de gestion des eaux pluviales dans les trois affluents d'amont étudiés, ils n'ont pas trouvé de preuves solides que la gestion des eaux pluviales a entraîné une réduction significative du volume ou du moment des débits de pointe des tempêtes.

La réponse hydrographique pour les trois bassins versants était remarquablement uniforme malgré des contrastes dans la gestion des eaux pluviales, couverture imperméable et modèles spatiaux d'utilisation des terres, ils ont écrit dans le journal.

"Nos résultats apportent plus de preuves aux travaux des chercheurs précédents suggérant que la gestion des eaux pluviales est moins efficace pour réduire le ruissellement urbain qu'on ne le suppose généralement, " a déclaré Duncan. " Dans ces bassins versants, nous pensons que le pourcentage de surfaces imperméables peut avoir une plus grande influence sur le volume de ruissellement que le pourcentage de couverture de gestion des eaux pluviales. »

Duncan a expliqué que, historiquement, les communautés ont utilisé des infrastructures grises - des systèmes de bassins de rétention pour retenir l'eau ainsi que des caniveaux, canalisations et tunnels — pour évacuer les eaux pluviales des lieux de résidence des gens vers les usines de traitement ou les plans d'eau locaux. Mais l'infrastructure grise de nombreuses municipalités à travers le pays vieillit, et sa capacité à gérer de grands volumes d'eaux pluviales diminue.

Pour relever ce défi, de nombreuses collectivités installent des systèmes d'infrastructure verte pour renforcer leur capacité à gérer les eaux pluviales. Les infrastructures vertes absorbent et filtrent les eaux pluviales là où elles tombent. Bien qu'il y ait eu une tendance vers les infrastructures vertes ces dernières années, il comprend encore un faible pourcentage de la superficie totale du bassin hydrographique traitée dans l'étude de Baltimore, la gestion des eaux pluviales étant principalement constituée de bassins de rétention traditionnels.

Le Congrès a promulgué la loi sur l'amélioration des infrastructures de l'eau en 2019, qui définit l'infrastructure verte comme « la gamme de mesures qui utilisent des systèmes de plantes ou de sols, chaussée perméable ou autres surfaces ou substrats perméables, récupération et réutilisation des eaux pluviales, ou aménagement paysager pour stocker, infiltrer, ou évapotransspirer les eaux pluviales et réduire les débits vers les réseaux d'égouts ou vers les eaux de surface.

Les infrastructures vertes ont de nombreux co-bénéfices, comme la séquestration du carbone et la réduction de l'effet d'îlot de chaleur urbain, a noté Duncan. « Alors que la part des infrastructures vertes augmente, plus tôt nous comprendrons s'il est plus efficace pour gérer le ruissellement à l'échelle du bassin versant que les pratiques traditionnelles en matière d'eaux pluviales, le meilleur, " il a dit.