Vers une ville perméable ?

Qu’est-ce que la perméabilité des sols ?

La perméabilité du sol correspond à sa capacité à transmettre l'eau et l'air. Cette propriété est fortement influencée par la texture et la structure du sol. Elle détermine comment l'eau (ou d'autres liquides) et l'air peuvent se déplacer à travers le sol. Par exemple, lors de précipitations ou d'une irrigation, l'eau s'infiltre très rapidement dans les sols à forte perméabilité, tandis qu'elle progresse beaucoup plus lentement dans les sols à faible perméabilité. La perméabilité est généralement représentée par le coefficient “k”, qui mesure le volume d'eau (en mètres cubes) pouvant traverser une surface de sol donnée (en mètres carrés) par seconde (exprimé en m/s) (Aquaportail, 2022). Une ville perméable désigne une ville qui favorise l'infiltration de l'eau de pluie dans les sols plutôt que son écoulement rapide vers les réseaux d'évacuation ou les cours d'eau. Cette approche permet de réduire les risques d'inondation, de recharger les nappes phréatiques, de diminuer les îlots de chaleur urbains et d'améliorer la qualité de vie des habitants. Contrairement à une ville très imperméable, où les surfaces sont dominées par des matériaux comme le béton et l'asphalte, une ville perméable utilise des infrastructures et des aménagements permettant de gérer l'eau de manière plus naturelle et durable. Voici quelques caractéristiques d’une ville perméable.

Pourquoi désimperméabiliser ?

La désimperméabilisation des sols consiste à réduire ou éliminer les surfaces imperméables, telles que le béton ou l'asphalte, et à les remplacer par des matériaux perméables permettant ainsi une infiltration naturelle de l'eau dans le sol. Cette approche est cruciale pour la gestion durable des eaux pluviales, en particulier dans les zones urbaines où la ressource en eau va être fortement impactée par les pratiques d'imperméabilisation des sols. On observe par exemple que :

  • Dans les zones très imperméabilisées (75 - 100 %), le cycle hydrologique naturel se voit modifié en raison d’une forte quantité d’eau qui ruisselle, pouvant atteindre 55 % du volume d'eau de pluie, avec une faible infiltration n’atteignant que 15% (Chocat, 2015).
  • L'imperméabilisation engendre des problèmes liés au ruissellement accru, et notamment des inondations en raison d’une surcharge des réseaux d'assainissement, provoquant l'érosion des sols et une pollution des cours d'eau (TechnEau, 2024).
  • Les milieux naturels sont davantage contaminés, notamment lors de fortes pluies où les eaux de ruissellement transportent divers polluants urbains (hydrocarbures, particules fines, déchets), contaminant ainsi les écosystèmes (La Fabrique de la Cité, 2024).
  • Les infrastructures en place ne sont pas optimisées pour traiter des quantités d’eau aussi grandes, notamment les systèmes d'assainissement traditionnels, comme le tout-à-l'égout, qui sont souvent insuffisants pour gérer les volumes croissants d'eau lors d'événements pluvieux extrêmes (C.I.EAU, 2020).

De plus, dans les environnements fortement urbanisés, l'imperméabilisation des sols empêche l'eau de pluie de s'infiltrer, provoquant des risques accrus d'inondations et causant des enjeux environnementaux et sociaux importants. (Métropole de Lyon, 2024). On observe alors une multiplicité d’enjeux liés à cette ressource dans un contexte d’imperméabilisation des sols.

Des enjeux environnementaux

  • L’imperméabilisation des sols augmente les risques d’inondation par le manque d’infiltration naturelle de l’eau.
  • Les eaux se chargent en polluants (hydrocarbures, métaux lourds, pesticides, plastiques, etc.) lorsqu’elles ruissellent sur les surfaces imperméables vers les cours d’eau et les nappes phréatiques, contribuant à leur contamination.
  • La recharge des nappes phréatiques est réduite car l’eau ne s’infiltre pas correctement dans les sols, ce qui peut entraîner des pénuries d’eau en période de sécheresse.
  • L’imperméabilisation des sols détruit les habitats naturels et limite les espaces où la faune et la flore peuvent s’épanouir. Cela entraîne une fragmentation des habitats, rendant difficile la survie et la circulation des espèces en milieu urbain.
  • L’imperméabilisation des sols limite le rôle de puits de carbone des sols et de la végétation, contribuant indirectement à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre.
  • Les sols imperméabilisés réduisent les services écosystémiques fournis par les sols vivants, comme le stockage du carbone ou la filtration de l’eau.

Des enjeux sociaux

  • L’imperméabilisation des sols peut entraîner des conséquences sur la santé des populations par les impacts sur l’environnement cité précédemment.
  • Les surfaces imperméables absorbent et emmagasinent la chaleur du soleil, augmentant les températures dans les villes par rapport aux zones rurales environnantes. Cela contribue aux îlots de chaleur urbains, avec des impacts sur la santé des habitants, notamment lors des vagues de chaleur.
  • Bienfaits

Exemple de désimperméabilisation (Requalification du boulevard Garibaldi à Lyon)

La requalification urbaine du boulevard Garibaldi, initiée par la Métropole de Lyon (Cerema, 2020), illustre parfaitement les bénéfices de la désimperméabilisation. Ce projet visait à réduire la place de la voiture au profit des modes de transport doux et des aménagements paysagers intégrant une gestion alternative des eaux pluviales. Les objectifs principaux de ce projet était d’intégrer des modes de transports doux (piste cyclable à double sens, voie de bus, large trottoir), d’améliorer le cadre de vie des habitants, de réutiliser les eaux pluviales pour l’arrosage et le nettoyage, d’infiltrer les eaux pluviales via des noues (fossés enherbés et plantés) et de lutter contre les îlots de chaleur urbains.

Les différents aménagements réalisés

  • Plantations sur la promenade : Elles permettent de réintroduire la biodiversité tout en récupérant l’eau de pluie.
  • Création d’un bassin enterré : Ce bassin de rétention collecte les eaux pluviales pour l’arrosage en période de sécheresse et le nettoyage de la voirie.
  • Noues végétalisées : Ces fossés favorisent l’infiltration naturelle de l’eau, contribuant à la recharge des nappes phréatiques.
  • Réduction des températures locales : Grâce à l’ombrage et à l’évapotranspiration des arbres plantés, une baisse de température ressentie de 0 °C à 2 °C a été constatée dans les zones réaménagées, comparées aux parties non végétalisées.

Les bienfaits constatés

  • Gestion durable de l’eau : Réutilisation de l’eau pluviale et meilleure infiltration, limitant le gaspillage et les risques d’inondation.
  • Renforcement de la biodiversité : Les sols vivants créés offrent une source de nourriture et d’eau pour la végétation, favorisant le développement des racines et des micro-organismes.
  • Amélioration du cadre de vie : Une promenade plus agréable, ombragée et adaptée aux mobilités douces.
  • Réduction des coûts : Le bassin de rétention est une solution moins coûteuse et plus respectueuse de la biodiversité comparée aux systèmes unitaires classiques.

Le projet de requalification du boulevard Garibaldi nous montre alors comment une démarche de désimperméabilisation peut transformer un espace urbain en répondant simultanément aux enjeux environnementaux, sociaux et économiques. Grâce à des solutions parfois simples et peu onéreuses, comme la mise en place de noues végétalisées et des bassins de rétention, ce projet combine à la fois une gestion durable des eaux pluviales et une nette amélioration de la qualité de vie des habitants, permettant de proposer un plan viable pour transformer les surfaces imperméables dans un contexte de transition écologique.

La désimperméabilisation symbole d’un levier pour changer les consciences et repenser la ville

La désimperméabilisation des sols constitue un levier incontournable pour repenser l’aménagement urbain. Elle vise à restaurer les fonctions naturelles des sols et à restaurer leur capacité à gérer l'eau, à soutenir la biodiversité et à réduire les effets des îlots de chaleur urbains. Elle permet également de répondre aux enjeux environnementaux qui deviennent de plus en plus préoccupants dans le contexte de changements climatiques, comme recharger les nappes phréatiques pour limiter l'impact des sécheresses, et améliorer la santé des populations. Ce processus s’appuie sur des approches combinant des dimensions écologiques, sociales et techniques.

Les sols urbains jouent un rôle central dans les projets de renaturation. Selon Vidal-Beaudet et Schwartz (2022), les sols urbains peuvent être réhabilités même après avoir été altérés par l’urbanisation, afin de jouer un rôle clé dans la gestion des eaux pluviales et la réduction des îlots de chaleur. La gestion pédologique des sols, c'est-à-dire leur structure, leur compactage et leur biodiversité microbienne, est essentielle pour maximiser leur potentiel écologique. Les actions visant à améliorer la structure du sol et à restaurer sa biodiversité favorisent une meilleure infiltration de l’eau et renforcent le rôle du sol comme réservoir hydrique, contribuant ainsi à la gestion durable des ressources en eau.

La désimperméabilisation des sols urbains ne se limite donc pas à une simple gestion technique des eaux pluviales : elle représente un véritable enjeu sociétal, contribuant à créer des villes plus durables, résilientes et respectueuses de leur environnement.

Score de perméabilité

Présentation du score de perméabilité

Afin de visualiser les surfaces imperméables au sein de la métropole de Lyon, nous avons élaboré un score permettant d’évaluer la capacité des surfaces urbaines à infiltrer l’eau de pluie dans le sol. Cet outil vise à identifier les zones prioritaires pour des actions de désimperméabilisation. L’outil propose deux niveaux de zoom qui permet de visualiser le phénomène à plusieurs échelles.

Comment est construit le score de perméabilité ?

Le score prend en compte plusieurs paramètres clés :

Schéma de ville perméable

L'association du facteur de revêtement du sol, avec celui de la topographie, permet une meilleure compréhension des dynamiques hydrologiques à différentes échelles, en intégrant à la fois la nature des surfaces et leurs caractéristiques physiques. Cela permet de renforcer la précision et la crédibilité du score de perméabilité, en identifiant plus efficacement les zones prioritaires pour la désimperméabilisation à toutes les échelles d’analyse.

Méthodologie : calcul du score de perméabilité

Notre méthodologie vise à attribuer un score de perméabilité à chaque surface urbaine de la métropole de Lyon. Ce score est calculé à deux niveaux :

1. Score de perméabilité à l’échelle des parcelles (granularité la plus fine)

Cette étape attribue un score de perméabilité détaillé à chaque surface en fonction de son occupation, de sa nature et de sa capacité à permettre l'infiltration des eaux pluviales. Une attention particulière est portée aux routes, qui ne sont pas incluses directement dans Urban Atlas, mais qui sont ajoutées via des outils de traitement géographique pour garantir une représentation complète des surfaces imperméables.

Étape 1 : Ajout des couches nécessaires

Étape 2 : Intégration des routes

Étape 3 : Attribution d’un score à chaque type de surface

Étape 4 : Visualisation et symbologie

2. Score de perméabilité à l’échelle des sections cadastrales

Cette analyse agrégée permet d’évaluer la perméabilité à l’échelle des sections cadastrales, en pondérant les scores obtenus au niveau des surfaces. Cette méthode multiscalaire permet de représenter efficacement la perméabilité à l’échelle des quartiers ou des secteurs plus larges, tout en conservant une cohérence avec les analyses menées.

Étape 1 : Intersection entre sections cadastrales et Urban Atlas

Étape 2 : Préparation des données

Étape 3 : Pondération des scores de perméabilité

Étape 4 : Agrégation des scores par section cadastrale

Étape 5 : Visualisation et symbologie

Pour élaborer une méthodologie sur la topographie, en excluant les pentes inférieures à 5%, l’approche sera similaire à celle de l’occupation du sol, mais elle se concentrera sur les paramètres topographiques, principalement les pentes et les zones de rétention d’eau, afin d’évaluer la perméabilité des surfaces. Voici comment construire cette méthodologie en tenant compte uniquement des données topographiques :

Méthodologie : Calcul de la topographie

La pente du terrain influence l’écoulement des eaux, les zones inclinées favorisant davantage le ruissellement au détriment de l’infiltration. Vous trouverez ci-dessous un tableau récapitulatif du score attribué aux pentes :

tableau_score_pente

Constitution du score de perméabilité final

Une fois ces deux facteurs calculés et cartographiés, l’étape suivante consiste à les agréger pour obtenir un score global de perméabilité. Cette agrégation s’appuie sur une pondération qui reflète l’importance relative de chaque facteur :

Le score global est calculé pour chaque parcelle en pondérant les scores individuels par la surface de la parcelle, ce qui permet une représentation cohérente des capacités d’infiltration à l’échelle de la parcelle. Cette méthode prend en compte les proportions des différents types de surfaces et leur influence respective sur l’infiltration de l’eau. Le score global ainsi obtenu peut être cartographié afin de visualiser les zones prioritaires pour des actions de désimperméabilisation, tout en fournissant une base solide pour des analyses ou comparaisons à des échelles plus larges, comme celles des quartiers ou des secteurs urbains. Il reflète la capacité d’une parcelle à infiltrer l’eau de pluie, mettant en évidence les problématiques d’écoulement liées aux types d’occupation du sol et à leur inclinaison. Cette approche permet ainsi d’identifier des zones prioritaires à désimperméabiliser en entrant dans le détail de chaque espace.

Prioriser les actions

Les bassins récepteurs

Rétention d’eau

La déperméabilisation réduit le risque d'inondation en améliorant l'infiltration de l'eau dans les sols. Ces bassins, conçus pour gérer le ruissellement des eaux pluviales, bénéficient de sols perméables qui ralentissent et filtrent les eaux avant leur évacuation. Cela renforce leur efficacité et limite les risques liés aux fortes précipitations.

La pollution des sols

Pollution de l’eau

La pollution des sols doit être prise en compte lors des projets de déperméabilisation, car les pluies peuvent remobiliser les polluants présents. Ces contaminants risquent alors d’être transférés vers d’autres milieux, comme les nappes phréatiques ou les cours d’eau. Une analyse préalable des sites industriels est essentielle pour limiter ces impacts.

Les îlots de chaleur

Îlot de chaleur

Les surfaces imperméables absorbent et stockent la chaleur, accentuant le phénomène d’îlots de chaleur urbains. La déperméabilisation permet de limiter cet effet en favorisant l’évaporation et l’absorption des eaux pluviales par le sol. Prioriser ces interventions dans les zones surchauffées améliore le confort thermique en milieu urbain.

Densité d'espaces verts

Végétalisation

L’accès aux espaces verts est un enjeu majeur pour le bien-être des habitants et la biodiversité. Certaines zones manquent de ces aménagements, ce qui limite leurs bénéfices écologiques et sociaux. La déperméabilisation peut transformer des surfaces imperméables en espaces végétalisés, offrant de nouveaux lieux de détente et de rafraîchissement.

Notre équipe

Présentation de l’équipe et du projet

Ce projet a vu le jour grâce à une collaboration entre les Masters 2 Géonum et SENTINELLES des universités Lyon 2 et Lyon 3.

Il a pour objectif de concevoir un outil d’aide à la décision et de sensibilisation pour la désimperméabilisation des sols urbains dans la Métropole de Lyon. Ce travail s’inscrit dans une démarche de durabilité et de résilience urbaine, en réponse aux enjeux climatiques croissants tels que les inondations et les îlots de chaleur urbains.

L'outil développé permettra aux gestionnaires de la Métropole de Lyon et aux urbanistes de mieux cibler les interventions à réaliser en matière de gestion des sols urbains. Il apportera également aux citoyens et aux différents acteurs locaux les informations nécessaires pour mieux comprendre l'importance de la désimperméabilisation et les bénéfices à long terme sur l’environnement. En somme, ce projet vise à accompagner les acteurs publics dans leurs décisions d’aménagement, tout en sensibilisant la population aux enjeux écologiques locaux.

Étudiants impliqués dans le projet

L’équipe se compose de six étudiants, répartis entre les deux masters, qui ont travaillé de manière collaborative tout au long du projet. Les étudiants de Géonum se sont concentrés sur la géomatique et l’analyse spatiale, tandis que ceux de SENTINELLES ont apporté leur expertise en gestion environnementale et en gestion de projet :

Étudiants de Géonum :

  • GENTAZ Lily
  • MOUSTAID Myriam
  • OBRIOT Anatole

Étudiants de SENTINELLES :

  • BERNARD Mathilde
  • CHARBONNET Nicolas
  • LEPERA-DUMOLLARD Aloïs

Encadrants et commanditaires

  • M. Gilles Gesquière : Chercheur au LIRIS
  • Mme. Natacha Salmeron : UX designer & géomaticienne chez Exo-Dev
  • M. Nicolas Sapay : Data Scientist, Métropole de Lyon
  • M. Anthony Angelot : Directeur de projet, Métropole de Lyon

La désimperméabilisation dans le Grand Lyon

Informations

Détails sur la perméabilité et l'impact urbain.

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Comment utiliser la carte ?

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