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Risque d’inondation et urbanisation : composer avec l’eau

Au lendemain d’un nouvel épisode météorologique violent dans le sud de la France, l’heure est aux questionnements : Quel(s) sont les lien(s) entre l’urbanisation et les risques d’inondation ? Le réchauffement climatique est-il un facteur aggravant ? Comment concevoir un urbanisme plus résilient ?

Si dans les années 1970 à 2000 le développement de l’urbanisation en zone inondable témoigne d’un oubli du risque, le début des années 2000 marque un tournant dans l’appréhension du risque. Les crues à répétition corrélées à une prise de conscience collective des enjeux environnementaux, ont laissé apparaitre une nouvelle façon de vivre et le mot d’ordre devient alors « habiter les zones à risques ».

Nous sommes ainsi passé d’une lutte contre l’aléa à une logique de résilience et de « vivre avec ». Ces mutations interviennent alors même que le développement de notre société nécessite davantage de foncier.

Les impacts de l’urbanisation sur le cycle de l’eau

Les conséquences de l’urbanisation sur le cycle de l’eau sont nombreuses. L’une des plus visibles est l’imperméabilisation des sols qui limite l’infiltration de l’eau et qui augmente fortement les volumes d’eau ruisselée.

La deuxième conséquence consiste en un accroissement majeur des vitesses d’écoulement ayant comme origine l’urbanisation du lit majeur du cours d’eau et de ses espaces connexes (marais, zones d’expansion des crues) dont le rôle de régulateur du débit est menacé.

L’urbanisation conduit également à l’aménagement de réseaux de routes et de rues qui, le plus souvent construites en surélévation, viennent se superposer au relief naturel et ainsi modifier considérablement l’écoulement des eaux superficielles.

Enfin, l’artificialisation des rivières (endiguement, élargissement et rectification des cours d’eau) constituent le dernier impact majeur de l’urbanisation sur le cycle de l’eau. Busés, canalisés, cachés, l’eau disparaît progressivement de la vue des citadins qui oublient sa présence et qui deviennent plus vulnérables lorsque celle-ci réapparait.

Par l’accroissement du ruissellement et l’exposition de populations vulnérables, l’urbanisation joue un rôle indéniable dans l’aggravation des risques liés aux inondations.

L’influence du réchauffement climatique sur l’augmentation des risques d’inondation

Le lien de cause à effet entre le réchauffement climatique et les risques d’inondation n’est pas probant. Toutefois le réchauffement climatique aggrave et augmente le nombre de phénomènes météorologiques extrêmes et successifs. En seulement quatre mois, la Frabce est passé d’un épisode de sécheresse très fort à un épisode méditerranéen intense caractérisé par son ampleur, la terre sèche et craquelée étant moins à même d’absorber l’humidité. Le réchauffement climatique augmente la température de la mer qui, favorisant l’évaporation, condu  it à des épisodes de plus en plus marqués.

Risque d’inondation et urbanisation, comment inverser la tendance ?

- L’opération d’aménagement des Rives du Bohrie

A travers ce projet de construction de 1 400 logements situé en zone inondable, les urbanistes ont souhaité améliorer les conditions d’inondation du site. Le quartier est structuré autour de l’eau avec l’étang du Bohrie, le cours d’eau de l’Ostwaldergraben et les zones humides saisonnières et permanentes. L’eau est mise en scène dans les différents espaces naturels (prairies humides, fossés, mares, etc…). Seulement 30% de la surface totale sera urbanisée ce qui facilitera l’infiltration de l’eau dans des sols perméables. Les fossés peu profonds, secs en temps normal, se laisserons envahir d’eau après les pluies. L’eau s’évacuera ensuite vers l’Ostwaldergraben. Les circulations piétonnes, chemins sur digues, pontons d’accès aux berges de l’étang, permettront aux usagers de renouer avec l’eau.

- Un quartier d’habitat social à Saint-Ouen-L’Aumône

Les 90 logements de ce quartier ont été construits sur un terrain inondable et tourbeux. Pour faire face à cette contrainte, les huit bâtiments qui composent le quartier sont sur pilotis et reliés entre eux par des passerelles. En dessous, un jardin semi-aquatique laisse place au terrain naturel et sert au recueil temporaire des eaux de pluie.

Ces deux projets ont été accompagné d’un travail pédagogique pour acculturer les habitants au risque d’inondation.

 

 

S’il est certain que l’urbanisation continuera de se développer en zone inondable, l’enjeu premier réside dans l’adaptabilité des projets d’aménagement et des modes constructifs. Ce changement suppose la mise en place d’une véritable culture du risque par la sensibilisation des habitants, élus et autres acteurs du territoire. C’est aussi réfléchir à ce qui est le plus vulnérable : l’habitat, les activités ou l’homme ?

 

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L'analyse de cycle de vie : comment exploiter les résultats ?

A l'ère du mono voire bi-critère, l'analyse en cycle de Vie (ACV) et ses multiples indicateurs sont presque relégués au second plan sur les projets. Les porteurs de projets comparent aujourd'hui des bâtiments sous l'angle de l'énergie et plus récemment du carbone, sans toujours se soucier des autres impacts tout aussi néfastes pour l'environnement et la santé humaine.

L'ACV répond à cet enjeu en permettant une analyse multicritère sur l’ensemble du cycle de vie.

Identifiant les impacts du berceau à la tombe, elle permet d’estimer les impacts environnementaux, les pollutions émises mais aussi l’utilisation des ressources.

Impacts environnementaux Utilisation des ressources Pollutions
  • Potentiel de réchauffement climatique
  • Potentiel de destruction de la couche d’ozone stratosphérique
  • Potentiel d’acidification du sol et de l’eau
  • Potentiel d’eutrophisation
  • Potentiel de formation d’oxydants photochimiques de l’ozone troposphérique
  • Potentiel de dégradation abiotique des ressources pour les éléments
  • Potentiel de dégradation abiotique des combustibles fossiles
  • Utilisation totale des ressources d’énergie primaire renouvelables (énergie primaire et ressources d’énergie primaire employées en tant que matières premières)
  • Utilisation totale des ressources d’énergie primaire nonrenouvelables (énergie primaire et ressources d’énergie primaire employées en tant que matières premières)
  • Utilisation nette d’eau douce
  • Utilisation totale des ressources d’énergie primaire
  • Utilisation de matières secondaires
  • Utilisation de combustibles secondaires renouvelables et non renouvelables
  • Composants destinés à la réutilisation
  • Matières pour le recyclage
  • Matières pour la récupération d’énergie
  • Énergie fournie à l’extérieur
  • Pollution de l'air
  • Pollution de l'eau Déchets dangereux éliminés
  • Déchets non dangereux éliminés

Mais une fois les indicateurs quantifiés commence le casse-tête...

Que faire de ces multiples résultats avec des unités toutes différentes et pour la plupart peu accessibles ?

L'ACV est une question de comparaison et de compromis

Si pour le carbone les spécialistes sont arrivés à un niveau de maturité leur permettant d’identifier des valeurs de référence et ainsi d’estimer si le bâtiment est vertueux ou un peu moins, nous sommes loin de la même maîtrise pour les autres impacts ! Quelques données permettent de donner des ordres de grandeur mais rien d’officiellement acté comme le carbone.

 

Pour ces autres indicateurs, il est alors conseillé de réaliser une étude de sensibilité. Faute d’identifier si la valeur est haute ou non, cette approche par comparaison permet d’identifier les variantes les moins impactantes et ainsi réduire l’empreinte écologique du projet.

Toutefois aucun matériau n'est parfait ! Si une variante permettra de réduire l'impact sur certains indicateurs, d'autre seront très certainement augmentés.

Interpréter les résultats

Arrive donc régulièrement la question de hiérarchiser les indicateurs. A priori cela permettrait de se concentrer sur les impacts majeurs et de limiter les critères de décision, facilitant ainsi l’interprétation des résultats. Il est cependant délicat de choisir s'il vaut mieux polluer l'eau ou réduire le trou de la couche d'ozone.

C'est toutefois ce que propose la pondération en calculant une note globale, ce qui amène à une valeur unique. Certes utiles à première vue, cette approche perd dans les faits tout son sens. Cette solution basée sur des choix de valeur et non des bases scientifiques est donc controversée.

Une autre approche est la normalisation. L'objectif est de comparer les impacts du projet à des valeurs de référence pour vérifier leur cohérence et leur importance.

La normalisation externe a ainsi recours aux émissions de la zone géographique considérée comme valeurs de référence. Cela permet de mettre en exergue le poids du projet au regard des émissions nationales, européennes ou mondiales. Un certain nombre de scientifiques ont travaillé sur la quantification de ces émissions à différentes échelles. Un consensus n’est pas encore ressorti mais ces facteurs de normalisation sont d’ores et déjà intégrés à des méthodes de calcul (ReCiPe, Impact2002+,…). Ils ne couvrent toutefois pas tous les indicateurs communément utilisés en France sur les projets.

Pour revenir à une unité plus significative pour tout un chacun, ces valeurs de référence peuvent être rapportées à des équivalents personnes. Nous pouvons par exemple identifier qu'un bâtiment représente 340 équivalents habitants pour les émissions carbones et 11 équivalents habitants pour la destruction de la couche d’ozone.

L'information devient alors accessibles à tous et permet de partager les résultats entre les spécialistes et les néophytes !

Sur l’exemple ci-dessous, bâtiment d’environ 200 habitants, on s’aperçoit ainsi que l’eutrophisation et la production de déchets semblent particulièrement élevées. Nos retours d’expérience sur un panel de bâtiments collectifs viennent aider à interpréter ces deux points.

L’eutrophisation est supérieure à nos retours d’expérience et apparaît comme un réel enjeu sur ce projet. Cet indicateur est pour ce cas porté en grande partie par la nature des revêtements de sol. C’est donc sur ce lot qu’il va falloir agir pour optimiser le bâtiment.

Quant aux déchets, ils proviennent principalement de la structure et de l’infrastructure. La production reste inférieure à nos retours d’expérience, ce qui s’explique en partie par la présence d’un seul niveau de sous-sol et de peu de balcons sur ce projet. La production de déchets reste toutefois un enjeu dans le secteur du bâtiment sur lequel il faut travailler.

L’approche par normalisation offre un vrai potentiel pour aider à la lecture des ACV et rentrer dans l’ère du multicritère !

 

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La prise en compte du vent dans la conception architecturale et urbaine pour assurer le confort d’usage

Assurer la sécurité et le confort des piétons et cyclistes, en maîtrisant les effets de vents induits par les constructions de grande hauteur :  C’est l’enjeu auquel souhaite répondre la City de Londres, à travers l’établissement de ses directives pour la prise en compte du vent dans l’acte de construire.

En milieu urbain, le comportement du vent au niveau du sol est fortement corrélé à la forme des constructions.

Au-delà d’une certaine hauteur, les constructions peuvent créer des turbulences au niveau du sol, impactant considérablement le confort des usagers et pouvant aller, dans le pire des cas, jusqu’à renverser les passants et cyclistes. On considère que des nuisances peuvent être observées dès 15 m de hauteur.

Dans un contexte général de densification, la City l’a bien compris, il devient essentiel d’anticiper et se prémunir de ses effets indésirables, pour assurer la qualité et le confort d’usages des espaces extérieurs.

Accompagner la conception des opérations d’aménagement et des immeubles hauts par des modélisations numériques aérauliques permet de travailler itérativement sur les formes urbaines et de concevoir des environnements et bâtis en cohérence avec les usages projetés des espaces publics.

Etude aéraulique - Vizea

Afin de cadrer la méthode des études réalisées, demandées aux promoteurs pour toute construction de 25 à 50 mètres de haut, la ville de Londres présente, dans son guide de bonnes pratiques, les valeurs indicatives à ne pas dépasser au sein de la City. Ces valeurs, à évaluer selon les saisons, sont adaptées au contexte du secteur et définies selon les différents usages des espaces.

 

Ces initiatives montrent l’importance de la prise en compte du contexte aéraulique dans les opérations urbaines, pour développer un cadre de vie favorable aux déplacements doux, piétons comme cyclistes.

S’il convient de les intégrer au sein d’une stratégie globale, prenant en compte d’autres déterminants du confort, tels que l’ensoleillement, la qualité de l’air, la température, le contexte acoustique ou encore la végétalisation, ces mesures relèvent d’un premier cadre de référence, pour penser le microclimat du vent en milieu urbain.

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Arbre et pollution, stratégie et diversification

Un de nos précédents articles traitait de la necessité de la présence des arbres en ville pour lutter contre la pollution tout en évoquant les moyens d’éviter les phénomènes d’allergie par la diversification végétale. Mais il est aussi crucial de bien choisir les espèces à implanter pour ne pas augmenter les emissions polluantes en cas de canicule…

 

Canicule & rafraichissement urbain : les arbres, mais pas n’importe comment !


Pour les urbains, humains ou animaux, les arbres sont de vraies oasis.

Alignés au bord des rues ou peuplant dans les parcs, ils adoucissent le paysage urbain, le renseignent, le complètent et l’emplissent de bruissements et bourdonnements.

La plupart captent des polluants, notamment des particules fines et les oxydes d’azote du trafic automobile. L’été, ils nous offrent une ombre précieuse, beaucoup n’hésitent pas à les comparer à des climatiseurs vivants.

Comme certains humains, certaines espèces (sur)réagissent.

Lors de très fortes vagues de chaleur, les arbres font exactement comme nous : ils transpirent.

Une récente étude publiée dans la revue Environmental Science & Technology par une équipe de chercheurs de l’Université de Berlin constate le rôle amplificateur de certaines espèces dans la pollution urbaine à l’ozone pendant les périodes de fortes chaleurs. Le feuillage est recouvert de pores par lesquels les arbres captent le dioxyde de carbone dans l’air, mais ces pores rejettent aussi d’autres substances (les BVOC pour biogenic volatile organic compound) dont les effets peuvent être impactants sur la qualité de l’air.

Parmi ces BCOV, le plus représenté est l’isoprène, un hydrocarbure très réactif qui transforme les oxydes d’azote présents dans l’atmosphère en ozone. Or l’ozone est un des principaux polluants de l’air de nos villes lors des pics de fort ensoleillement : son impact se fait sentir autant sur la santé humaine (en particulier sur les fonctions respiratoires) que sur les végétaux, dont il altère la croissance.

Attention aux raccourcis…

Selon cette étude, ce ne sont pas les arbres qui polluent, mais bien le trafic automobile : sans les oxydes d’azote, émis notamment par les moteurs diesel, il n’y aurait pas ou peu d’ozone dans l’air de nos villes ! Cependant, la connaissance de ce mécanisme d’amplification de pollution doit guider, dans une certaine mesure, nos choix quant à la juste stratégie à retenir en fonction des endroits où l’on plante en ville !

… et continuons à planter avec justesse et à propos !

 Comme nous le rappelions dans notre précédent article, il existe donc bien des enjeux quant au choix des végétaux présents dans les espaces paysagers urbains : il ne s’agit surtout pas d’arrêter de planter des arbres, mais là encore d’observer ce veil adage : « la bonne plante au bon endroit ».

L’Urban Forest Ecosystems Institute par l’Université d’État de Californie permet de choisir parmi plus d’une centaine d’espèces d’arbres, classées selon leurs propriétés et selon leurs niveaux d’émissions de gaz, les essences les mieux adaptées à chaque situation.

On sera étonné de découvrir que nos grands platanes d’alignements, certains de nos chênes ou de nos saules bien franciliens y sont classés comme fortement émetteurs de BCOV. Fort à parier que, là encore, la solution se retrouvera dans la réflexion en amont de l’acte de planter, et comme souvent, dans la juste diversification végétale.  

 

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Panorama de la biodiversité francilienne par l’Agence Régionale de la Biodiversité et ses partenaires

L’agence régionale de la biodiversité (ARB), l’Institut Paris région et la région Ile-de-France (IDF) nous livraient en juin 2019 un « Panorama de la biodiversité francilienne ». En voici les informations à retenir.

La prise en compte de la biodiversité dans l’activité humaine est récente. Contrairement à la météo ou aux émissions de carbone, nous ne disposons pas à l’heure actuelle d’outils pour mesurer spécifiquement l’évolution de la biodiversité, notamment car les différentes dynamiques en jeux sont complexes. Nous parvenons tout de même aujourd’hui à recenser les espèces et leurs populations, leur évolution dans le temps, et les interactions qui existent entre celles-ci. Nous verrons par la suite que la part d’espèces menacées croît considérablement. Celles-ci sont par ailleurs recensées (par groupes) dans les « listes rouges régionales », en fonction du niveau de menace qui pèse sur elles, et de ses causes. Par ailleurs, en IDF, les espèces menacées ou éteintes sont proportionnellement plus nombreuses que dans d’autres régions, dû à la pression de la métropole sur les milieux naturels.

Les connaissances, mais aussi les impacts de l’activité humaine varient d’un milieu à l’autre, et d’une espèce à l’autre. Par exemple, il y a une meilleure connaissance des oiseaux, des plantes et des grands insectes, que des crustacés, des champignons ou des vers de terre. De même, les milieux à forts enjeux de conservation tels que les forêts sont mieux connus que les milieux urbains. Les résultats selon les groupes d’espèces recensés sur les listes rouges sont alarmants : 25% à 40% des espèces sont menacées. Les plus menacées étant les espèces issues des terres agricoles et des zones humides. Un tiers des espèces de flore sont menacées et les principales causes de cette menace sont la destruction, la dégradation et la simplification des habitats. Viennent s’ajouter à ces pressions les conséquences néfastes du dérèglement climatique.

Le constat actuel en IDF est paradoxal : la surface des espaces naturels augmente, mais la diversité des espèces qui les composent diminue. Les grands responsables de ce phénomène sont l’agriculture et l’urbanisation croissantes. Ce manque de diversité est accentué par une chute de biodiversité. Celle-ci est souvent synonyme non pas toujours d’extinction des espèces, mais plutôt de déclin de leurs populations (jusqu’à 90% dans certains cas). Les espèces dont la population est en déclin sont par ailleurs souvent remplacées par des espèces plus résistantes, pas forcément locales (souvent des espèces annuelles et adaptables – dites généralistes – et des espèces ne dépendant pas des insectes pour leur pollinisation ni trop sensibles aux températures élevées). Ces dernières exercent une pression supplémentaire sur le milieu et induisent une forte concurrence entre les espèces. Pour illustrer cela, l’ARB montre qu’il existe seulement 88% de similitude entre la flore actuelle et celle de 1930. Le schéma ci-dessous illustre l’enjeu de ce cercle vicieux du déclin de la biodiversité sur le territoire.

Comme énoncé précédemment, on distingue différents milieux, pour lesquels les impacts sont variables.

Premièrement, il y a le milieu urbain, qui est par définition peu propice au développement de la faune et de la flore. C’est pourquoi la nature en ville est un enjeu important, d’autant plus pour la région IDF, qui est la région la plus artificialisée de France (22% du territoire est urbain). De la même façon qu’à l’échelle de la région, la nature est présente en ville, mais les espèces y sont peu diversifiées. Nous vivons malheureusement dans une société standardisée, à laquelle même la biodiversité n’échappe pas. Les espèces standardisées représentent en effet 20% de la flore en IDF – pourcentage qui peut aller jusqu’à 60% dans certaines zones (voir ci-dessus les caractéristiques des espèces standardisées). La nature en ville peut par ailleurs prendre différentes formes, et par conséquent avoir une efficacité variable en termes de biodiversité. En effet, les placettes présentent une richesse biologique très faible comparée aux friches urbaines par exemple, qui présentent, avec les parcs, les valeurs écologiques les plus fortes. Or, il a été constaté une diminution de moitié de la surface des friches en 30 ans.

D’autres milieux à enjeux de biodiversité sont les milieux agricoles. En effet, ceux-ci représentent 50% du territoire, bien que cette part diminue face à l’urbanisation croissante. La clé à un milieu agricole hospitalier pour les espèces de faune et de flore est la présence de haies. En effet, celles-ci permettent d’héberger des espèces sauvages et de limiter le recours aux pesticides en favorisant la présence d’insectes auxiliaires. Or, les terres agricoles actuelles tendent à voir disparaître leurs haies. Ce manque de haies traduit la monotonie du paysage agricole, dans lequel manquent également les arbres isolés, les mares, les rigoles, les prairies. Le type de culture assombrie également le paysage de notre région, car la très faible diversité des cultures (principalement de blé, d’orge et de colza) contribue fortement au déclin de la biodiversité. Malgré ces constats alarmants, le recours aux pesticides a augmenté de 28% entre 2009 et 2015 (source : Driaaf 2017, bilan du plan Écophyto), aggravant et accélérant la perte de biodiversité. Bien qu’il soit aujourd’hui prouvé que les mesures environnementales en agriculture bénéficient aux espèces sauvages mais aussi aux cultures, elles sont encore marginales : l’agriculture biologique ne représentait que 2.7% de la surface agricole utile de la région en 2017 (source : GAB Île-de-France : https://www.bioiledefrance.fr). Afin d’atteindre les objectifs fixés par le « pacte agricole de la région Ile-de-France », le rythme de conversion doit être triplé jusqu’en 2022.

Le principal réservoir de biodiversité de la région est la forêt. Malgré le fait que celle-ci représente une surface moindre en IDF (24% contre 31% à l’échelle nationale), elle renferme 66% des réservoirs de biodiversité. La préservation de celle-ci répond donc ç un enjeu majeur d’autant plus qu’une menace croissante pèse sur ce milieu à savoir sa fragmentation par des axes de transport très denses dans la région. Une piste de correction, la continuité écologique a été mise en place avec la Trame Verte et Bleue.

Les milieux aquatiques et humides représentent également un grand enjeu de restauration. En effet, la perte de ces milieux est estimée à 50% en IDF. Une restauration de ces zones est toutefois entamée, grâce notamment à l’efficacité de la loi sur l’eau et des financements apportés par l’Agence de l’eau permettant la restructuration de milieux aquatiques.

Force est de constater que le lien entre l’extinction des espèces et l’aménagement est étroit. Environ 200 espèces sont protégées en France mais des dérogations vis-à-vis de leur protection sont fréquemment accordées au profit de projets d’aménagement. Alors, comment protéger efficacement l’ensemble des espèces ? Nous avons vu précédemment qu’il existe des outils adaptés tels que les lois, mais aussi la création de réserves naturelles régionales ou nationales et d’autres surfaces protégées et/ou contrôlées. Toutefois, ces mesures sont encore trop peu nombreuses et les surfaces trop faibles pour inverser les tendances actuelles. Il faut donc poursuivre la bonne dynamique de retranscrire ces enjeux dans les Plans Locaux d’Urbanisme (PLU), continuer à protéger les milieux humides et accélérer la protection des milieux terrestres. Il s’agit également de rendre les trames vertes et bleues prescriptives dans les SRCE (schémas régionaux de cohérence écologique) et d’enfin atteindre les objectifs d’absence de perte nette de biodiversité dans les projets issus de la loi pour la reconquête de la biodiversité (2016). Les études d’impacts doivent également appliquer l’ERC (éviter-réduire-compenser) à la biodiversité dans son ensemble, et non seulement aux espèces protégées. Ainsi, grâce à des prises de décisions plus fortes dans l’aménagement du territoire, nous pourrons protéger et restaurer efficacement les habitats et les espèces qu’ils abritent, afin de recréer une symbiose au sein de la région IDF.

Téléchargez le rapport complet : http://arb-idf.fr/publication/panorama-de-la-biodiversite-francilienne-2019

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