En effet, le problème des rejets s’est depuis toujours heurté à deux obstacles majeurs : d’une part une forme de déni psychologique — ce qui est rejeté est sale et il est préférable de l’oublier, de l’occulter, le terme même de « rejet » étant caractéristique du statut de l’assainissement dans la société — et d’autre part, il est difficile d’appréhender le véritable impact des rejets sur la qualité du milieu naturel. Le premier exemple de la mesure de cet impact est le lien que fit le mouvement hygiéniste au début du XIXe siècle entre la qualité sanitaire de l’eau et la maladie du choléra [2].

Les techniques de l’eau et de l’assainissement sont fortement marquées, aujourd’hui encore, par cette histoire. Il en résulte deux caractéristiques importantes :

D’autres facteurs ont, plus récemment, joué un rôle prédominant dans le développement technologique du domaine de l’eau et sont dans l’ordre d’apparition :

La présentation d’un certain nombre de technologies nouvelles dans la suite de cet article tente d’illustrer les propos ci-dessus. Bien que la comparaison faite par le mouvement hygiéniste du XIXe siècle, entre la circulation du sang dans l’organisme, reste plus que jamais pertinente, nous distinguerons ici entre la gestion et la distribution de l’eau d’une part, et l’assainissement d’autre part. En effet, dans ces deux domaines, le tempo, la période, les acteurs de l’innovation technique et scientifique, ont été et sont encore essentiellement différents.

Le constat qui est fait aujourd’hui sur la qualité de la ressource est assez peu favorable. Dans son introduction au rapport sur « La politique de préservation de la ressource en eau destinée à la consommation humaine » [8], le Commissaire au Plan retient parmi les points saillants : « la qualité […] des réserves et des ressources, à savoir les nappes phréatiques, se dégrade, suivant un processus à la fois partiellement irréversible et très mal identifié… ». Ce processus de dégradation conduit à l’abandon d’un certain nombre de captages ou de rivières trop pollués [9] et le raccordement sur d’autres ressources de meilleure qualité.

Symétriquement — et l’on en verra quelques exemples dans la suite — bien que les normes de qualité soient de plus en plus sévères, les techniques de traitement d’eau faisant en permanence des progrès considérables, on peut « théoriquement » produire une eau potable à partir d’à peu près n’importe quelle ressource.

Dans ce contexte, on assiste depuis une dizaine d’années à un mouvement de révolte des collectivités et des consommateurs devant la nécessité d’investir de plus en plus lourdement dans des équipements de traitement de l’eau. À la fois, il n’est pas acceptable de laisser dégrader indéfiniment le milieu naturel, et s’agissant d’un service public essentiel, il n’est pas acceptable non plus d’en renchérir le prix sans limite. Cette option se heurte d’ailleurs à des problèmes de contributions dont les solutions sont loin d’être évidentes :

L’alternative prévenir ou traiter demeure au cÅ“ur de la problématique de l’eau potable, mais en France, comme dans la plupart des pays européens, l’urgence rend aujourd’hui nécessaire d’agir sur les deux tableaux : prévenir et traiter.

Si l’on fait le bilan, on peut reprocher à l’ensemble de ces actions un net manque de coordination, avec pour conséquences peu de résultats tangibles.

L’exemple le plus positif est l’opération Ferti-Mieux, lancée en 1991 par le ministère de l’Agriculture et l’Association Nationale pour le Développement Agricole, qui vise à lutter contre les pollutions diffuses par les nitrates par un changement volontaire des pratiques agricoles (modes d’épandage, pratiques culturales…). S’il est difficile d’interpréter véritablement les évolutions de la qualité de l’eau dans les zones concernées, on constate en tout cas une diminution réelle des quantités d’azote épandues (Soyeux, 2001).

Par ailleurs, des opérations de prévention, en partenariat entre des distributeurs de l’eau et les représentants du monde agricole, se mettent en place, pour limiter les pollutions par les nitrates et les pesticides. La limite de ces interventions réside dans le fait qu’elles reposent sur le volontariat. Enfin, notons qu’aujourd’hui il n’existe que des initiatives à l’échelle locale pour limiter l’épandage des pesticides liés à des usages autres qu’agricoles, et en particulier urbains.

D’autres projets consistent à « forcer » la ressource à se dépolluer en reconstituant le processus naturel de filtration des eaux au travers du sol. Ce sont des opérations de filtration sur berges ou de ré-alimentation artificielle des réserves d’eaux souterraines. Ce processus, qui existe à l’état naturel, peut être artificiellement mis en Å“uvre ; les recherches portent alors sur la modélisation des phénomènes de transport de l’eau dans les terrains, le rôle de filtre joué par ceux-ci, mais aussi sur les phénomènes chimiques intervenant dans l’élimination des polluants (Kivimaki et al., 1998).

Enfin, on peut dans de rares cas envisager un traitement direct dans la ressource elle-même (Techniques, Sciences et Méthodes, décembre 1998) : c’est le cas lorsque l’on puise dans un espace limité, une retenue par exemple. Soumis à des rejets d’azote et de phosphore, comme toutes les ressources superficielles, ces bassins sont souvent le siège d’importants développement d’algues. Or, d’une part, les algues perturbent beaucoup les filières de traitement et d’autre part, certaines excrètent des substances toxiques. Pour limiter le développement algal, il est possible de traiter dans le bassin de retenue, en injectant des produits chimiques. Ce type d’action est malheureusement réservé à des cas très exceptionnels.

Certaines de ces mesures font partie des périmètres de protection des captages, rendus obligatoires par la loi sur l’eau, mais dont la mise en place est malheureusement très lente.

Presque simultanément, s’est posé le problème de la formation de sous produits : certains traitements de la filière (en particulier les traitements oxydants, dont la désinfection) forment des sous-produits qui sont indésirables. C’est le cas par exemple des bromates, molécules qui résultent de l’oxydation des bromures naturellement présents dans la ressource. Il en est de même pour les métabolites de pesticides : les pesticides sont, pour un certain nombre d’entre eux, très efficacement éliminés par l’ozone, mais cette élimination se fait par destruction des molécules, au profit de la formation d’autres, dites métabolites, dont on suppose que les effets sur la santé sont les mêmes que ceux des pesticides (Hotelier, 1993).

De très nombreuses technologies des membranes existent, tant en termes de matériau constitutif (minéral, organique) que d’agencement de ce matériau (fibres creuses, membranes plates, à enroulement spiral…), mais dans tous les cas, plus la taille des pores est faible, plus l’énergie à mobiliser pour filtrer une quantité d’eau donnée est importante, et plus les éléments retenus sont de faible dimension. Ces données vont guider le traiteur d’eau dans le choix d’un type de membrane, en fonction du problème rencontré (Buisson et al., 1998).

Technique membranaire	Tailles des pores
Micro-filtration	10-7m
Ultra-filtration	10-8m
Nano-filtration	10-9m
Osmose inverse	10-10m

Les membranes de nanofiltration peuvent se substituer aux traitements de fin de filière, lorsque l’eau est déjà débarrassée de toute trace de pollution visible ; elles permettent d’éliminer beaucoup de micropolluants et de matière organique, et produisent même un adoucissement de l’eau puisque les pores sont suffisamment petits pour éliminer ce qui rend l’eau « calcaire » (Wittmann, 1999).

Initialement réservées au traitement de problèmes spécifiques, les membranes s’utilisent aujourd’hui plus fréquemment et commencent — sur des unités de petite taille — à remplacer les traitements classiques ; on voit ainsi des unités mobiles comportant des modules de membranes, être mises en place pour fournir en urgence de l’eau potable aux populations.

Pour empêcher ce type de pollution, l’objectif du distributeur est donc de maintenir un niveau de désinfection satisfaisant en tout point du réseau, sans introduire des doses de chlore trop importantes au départ de l’usine de traitement. Les travaux des dernières années dans ce domaine ont donc beaucoup porté sur des modélisations hydrauliques des réseaux, capables de prendre en compte l’évolution de substances réactives, comme le chlore, dont on connaît les cinétiques de disparition ou de formation (Jaeger, 2003).

D’autres recherches, plus empiriques, portent sur les goûts générés par le réseau ou par les traitements qui ont été appliqués à l’eau. Il est vrai que l’eau délivrée au robinet est censée être « incolore, inodore et sans saveur » [14], ce que revendiquent aujourd’hui les consommateurs. Si cette exigence n’est pas satisfaite, ils se tournent malheureusement vers l’eau en bouteille, presque cent fois plus chère…

De manière générale et comme cela a été souligné en introduction, les évolutions technologiques des stations d’épuration sont assez similaires à celles des usines d’eau potable. En revanche, le problème principal de ces stations reste l’élimination des boues. Les tensions autour de l’épandage agricole — qui représente aujourd’hui encore la solution pour 60 % des tonnages produits [15] — ont conduit à une augmentation des tonnages éliminés par mise en centre d’enfouissement technique, incinération et au développement de nouvelles techniques, telles que le séchage thermique ou l’oxydation par voie humide.

Avec la perspective de la fermeture des décharges, qui seront désormais réservées aux déchets ultimes, c’est-à-dire non valorisables, de nombreuses recherches portent aujourd’hui sur des procédés permettant de recycler les boues issues des stations d’épuration. Il s’agit de faire subir au matériau un certain nombre de transformations, afin d’en faire un produit possédant des caractéristiques adaptées à une utilisation donnée : les principaux exemples sont le compost et les matériaux de remblai routier. Enfin, de manière plus prospective, on explore d’ores et déjà la possibilité de faire de l’épuration biologique sans production de boues.

Le paradigme de l’assainissement qui avait été formalisé à la fin du XIXe siècle — éloigner les eaux stagnantes le plus loin et le plus vite possible du centre des villes — ne pouvait plus être respecté. En effet, le coût des réseaux à mettre en place a été ressenti comme trop élevé par rapport au service que ces infrastructures pouvaient rendre. Pour résoudre cette contradiction, trois nouvelles approches se sont peu à peu dégagées.

De quoi s’agit-il ? La pluie doit se transformer en un débit d’eau ruisselée rejetée dans le milieu naturel, sans que se produisent des débordements non voulus. Autrement dit, il faut optimiser le fonctionnement du réseau en utilisant au maximum les capacités de stockage disponibles. Cela devient possible à partir du moment où la surface de l’agglomération urbaine devant être protégée devient supérieure à la surface couverte par les orages, causes principales des inondations urbaines. On peut alors envisager de diriger les eaux des parties du réseau qui risquent d’être saturées vers celles qui ne subissent pas l’impact direct de la pluie.

De quoi a t-on besoin ? Un système de gestion automatisée, appelé aussi gestion en temps réel ou gestion technique centralisée, se définit comme un ensemble comprenant des modèles des phénomènes en cause, des systèmes informatiques, des capteurs pour mesurer les paramètres importants, des actionneurs à l’intérieur du réseau, un système de transmission à distance des informations, un central de supervision, et des moyens humains pour faire fonctionner l’ensemble de ces systèmes.

La clé de voûte des systèmes modernes réside dans la prévision de la pluie. Celle-ci a été permise largement par l’utilisation des radars météorologiques, qui donnent une vision spatio-temporelle du phénomène, alors que les pluviomètres classiques ne donnent qu’une mesure ponctuelle. Cependant des modèles de calage doivent être utilisés parce que cette mesure ne donne pas directement les hauteurs de pluie tombées mais la réflexivité des ondes radar par les gouttes d’eau dans le nuage.

D’autres modèles sont utilisés pour représenter la transformation de la pluie en un débit d’eau et le déplacement des hydrogrammes sur le sol et dans le réseau. La plupart des logiciels utilisant ces modèles donnent des résultats en temps différé. Leurs entrées sont alors constituées de pluies synthétiques ou de pluies réelles qui sont déjà survenues. Dans les années qui viennent, des modèles simulant les charges de pollution transitant dans les réseaux et rejetées dans le milieu naturel seront probablement employés.

Depuis une trentaine d’années, les systèmes informatiques ont évidemment beaucoup évolué. Ils permettent aujourd’hui le rapatriement d’une énorme quantité d’informations au centre de supervision et une présentation claire et conviviale à l’opérateur. Les mesures effectuées en continu concernent, outre les hauteurs et les intensités de pluie qui tombent ou qui vont tomber, les hauteurs et les débits d’eau dans les réseaux, la surveillance de la bonne marche des différents appareils ainsi que le positionnement des actionneurs. Ceux-ci sont constitués d’équipements qui permettent de contrôler les valeurs des débits qui transitent dans le réseau et leur cheminement : vannes de différents types, siphons, pompes…

Cependant, comme c’est assez souvent le cas lors du développement de systèmes techniques innovants, les objectifs atteints ne sont pas exactement ceux qui avaient été explicités au début. Le rêve de l’ingénieur : arriver à un fonctionnement entièrement automatique, ne s’est pas réalisé. On ne maîtrise pas de la même manière un process entièrement artificiel et un phénomène aléatoire comme la pluie. Le jeu des possibles est trop grand pour pouvoir être prévu entièrement et le système est trop complexe pour que sa conduite soit laissée entièrement à un opérateur humain. En cas de défaillance, personne n’est prêt à assumer la responsabilité.

On s’oriente donc aujourd’hui vers la définition a priori de scénarios d’événements pour lesquels la structure de fonctionnement du réseau est définie pour assurer le meilleur arbitrage possible entre des objectifs contradictoires comme la minimisation des zones inondées et la minimisation des charges polluantes rejetées. L’objectif premier d’optimisation s’en trouve d’autant plus éloigné. Pendant l’événement, cependant, la main peut à tous moments être reprise par l’opérateur.

Est-ce que l’on peut pourtant dire que d’un point de vue économique, les coûts de maîtrise du ruissellement pluvial urbain ont été abaissés ? Il est difficile de l’affirmer. S’il est clair que les coûts d’investissement du système sont moins lourds que pour la construction d’une grosse canalisation, par contre les coûts d’exploitation sont plus difficiles à estimer. Des moyens humains importants sont en effet mis en Å“uvre avec la présence de spécialistes de domaines nouveaux qui, en revanche, augmentent globalement les capacités de réflexion du service. Enfin, pour améliorer les capacités du système, des ouvrages de stockage sont construits, ce qui nous amène à examiner la deuxième approche nouvelle dont nous avons parlé plus haut.

Rapidement, deux types de bassins ont été définis : les bassins secs qui sont vides en dehors des périodes pluvieuses, et les bassins en eau dont le volume de stockage est constitué par un marnage d’une certaine hauteur au-dessus d’un plan d’eau permanent, et dont la profondeur dépasse 1,5 m. Deux hypothèses sont à la base de la mise en Å“uvre de ce type de technique : la non pollution des eaux pluviales apportées au bassin par le réseau pluvial d’un système d’assainissement séparatif, et la capacité de réserver du foncier pour la construction ce ces équipements. Or, aucune de ces hypothèses n’est aujourd’hui vérifiée.

La pollution des eaux pluviales est aujourd’hui une réalité amplement confirmée par de nombreuses études (Chebbo, 1998) : quand une ville prend son bain, l’eau à évacuer est sale ! Il est d’ailleurs tout à fait curieux de constater que pendant plus de soixante-dix ans, cette évidence a complètement été perdue de vue par les concepteurs de réseaux d’assainissement. Cet oubli a, certes, permis de mettre en Å“uvre les réseaux séparatifs, dont le concept a été imaginé entre les deux guerres, pour pouvoir traiter les eaux usées et diminuer les coûts de construction des réseaux. Cependant, il est clair que l’on est loin d’avoir assuré une maîtrise complète des branchements au réseau, ce qui entraîne qu’une certaine quantité d’eaux usées se retrouve dans les eaux pluviales, y compris dans les zones d’urbanisation nouvelle. Pour faire face à cet état de fait, des systèmes de sédimentation de la pollution ont été construits juste en amont des bassins. Plus généralement, on a essayé de concilier les objectifs de traitement de la pollution et de stockage des eaux pluviales, en dédoublant les bassins, avec une première partie pour le traitement et une partie en aval pour le stockage. Dans le cadre du dimensionnement de ces ouvrages, on trouve ici aussi une idée toute faîte qui perdure bien que des expérimentations aient montré le contraire : la concentration de la charge polluante dans le premier flux d’orage (Bertrand-Krajewsky, 1998).

Une des conditions nécessaires, pour trouver un terrain adapté à la construction de bassins de retenue, est la possibilité de mettre en évidence la nécessité de cet aménagement lors de la planification de l’urbanisation. Alors que ce combat a été aujourd’hui partiellement gagné, d’autres difficultés sont apparues, dues à la concurrence pour l’appropriation de terrains rares en zone urbaine. Des activités, elles aussi consommatrices d’espace sont a priori plus payantes en terme de politique locale que la lutte contre les inondations urbaines. Par ailleurs, il n’est pas toujours très compréhensible qu’un bassin gèle du terrain, alors que son utilité ne sera visible que lors d’événements relativement rares.

Deux réponses très différentes ont été apportées par les techniciens. La première admet que des activités très diverses peuvent être acceptées sur l’espace du bassin de retenue, en dehors des périodes de fonctionnement hydraulique. Un des exemples célèbres en France est le vélodrome de Vitrolles, deuxième en Europe, qui est aussi un bassin sec. Au Japon, des cours d’école peuvent aussi servir de stockages des eaux lors d’événements pluvieux. Ces utilisations multiples doivent être soigneusement préparées avec l’ensemble des partenaires concernés lors de la conception du bassin, et donner lieu à une communication adéquate pour permettre l’appropriation de l’espace par les futurs riverains. La seconde est beaucoup plus traditionnelle et technique, puisqu’elle consiste à enterrer complètement les bassins (Nascimento, 1999).

À partir du moment où l’on accepte de stocker les eaux pluviales dans les zones urbaines, d’autres solutions peuvent être imaginées. C’est ce qui s’est produit à partir des années 1980 où différentes techniques ont été mises en Å“uvre, soit en adaptant ce qui était déjà utilisé dans d’autres domaines : fossés absorbants, puits filtrants, toitures-terrasses, soit en innovant : chaussées à structure réservoir. En fait, tout est possible lorsque l’on réfléchit au stockage des eaux pluviales au moment de la création des bâtiments ou de la réalisation des aménagements urbains.

L’échelle d’application de ces techniques étant très différente, pouvant aller de la parcelle au quartier, il est très difficile de faire une comparaison coûts-avantages avec la construction classique d’un réseau. Si les coûts d’investissement sont a priori moins élevés, nos connaissances sont beaucoup moins sûres en ce qui concerne les coûts de fonctionnement, qui peuvent pour un certain nombre de ces techniques être supportés par le secteur privé et non par le secteur public. Par ailleurs, l’acceptabilité sociale ainsi que la pérennité de fonctionnement de nombreux dispositifs n’ont pas fait l’objet d’études approfondies.

En d’autres termes, l’idée n’est plus uniquement de se protéger contre les inondations, mais de savoir comment on peut éviter les pertes de vie humaine et limiter les dommages, lorsqu’une inondation dont la probabilité d’occurrence n’est pas négligeable survient. Ce type d’approche est appelé gestion du risque. Elle considère en fait que le risque est constitué de deux éléments : l’aléa et la vulnérabilité, et se propose principalement d’intervenir sur le deuxième terme.

Les moyens d’action correspondant à cette approche consistent par exemple à ne pas installer des équipements sensibles (hôpitaux ou centres de la sécurité civile, par exemple), dans des zones où le risque d’inondation est plus grand que dans d’autres endroits. C’est le cas des cuvettes par rapport aux sommets de colline. Cela consiste aussi à ne pas construire de rues dans le sens de la pente quand celle-ci est importante.

L’assainissement pluvial procède alors d’un travail sur la morphologie urbaine et non plus de techniques de génie civil. Les difficultés de l’approche ne sont plus techniques mais institutionnelles, dans la mesure où il s’agit d’accorder des acteurs aux intérêts très différents en vue d’arriver à une solution satisfaisante.

Au-delà des pressions de toutes natures, médiatiques, politiques, émanant de branches professionnelles, il est nécessaire de développer des démarches de hiérarchisation des risques et des problèmes posés. Le domaine de l’eau est plus sensible que les autres, parce qu’il est profondément ancré dans l’inconscient des individus, cela a été dit bien souvent. Il n’en demeure pas moins que la tâche à accomplir pour reconquérir la qualité de la ressource est importante, les moyens de financements limités, il faut donc agir avec méthode en redonnant à chaque problème l’importance qui lui revient dans une perspective de santé publique et de sécurité des populations.

La prise de décision est au cÅ“ur d’un contexte de plus en plus complexe dans tous les domaines de gestion de l’eau (Thomas, 2001). On peut citer à titre d’exemple, l’emploi très fréquent des Systèmes d’Information Géographique. En zone urbaine, ils sont généralement constitués de plusieurs « couches » ou niveaux représentant l’occupation des sols par les différents réseaux (eau potable, assainissement, gaz, électricité, télécommunications…). Le bon fonctionnement de ces systèmes nécessite une mise en commun des informations en provenance des différents services. Si celle-ci représente une utilité indéniable, elle oblige à une coordination des actions qui n’est pas forcément bien perçue par tout le monde.

Dans ces conditions, comment arriver à des solutions satisfaisantes sur le plan technique et qui conviennent à tous les acteurs sociaux concernés ? Au-delà des outils classiques utilisés par les ingénieurs — modélisation et mesures — ces derniers sont à la recherche de dispositifs pragmatiques permettant de maîtriser le processus de décision. L’intégration des aspects politiques, institutionnels, voire sociaux est recherchée à travers des méthodes multicritères et des outils d’encadrement du processus de décision. Peut-on parler alors d’approche naïve ou, au contraire, d’approche cynique permettant aux ingénieurs de garder le contrôle de la prise de décision ? La question reste aujourd’hui posée.