# Biodépollution de sols industriels contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques. Dans : Du milieu naturel à la ville : vers une gestion durable du péri-urbain

Christian Mougin

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Christian Mougin. Biodépollution de sols industriels contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques. Dans : Du milieu naturel à la ville : vers une gestion durable du péri-urbain. Du milieu naturel à la ville : vers une gestion durable du péri-urbain, Presses des Ponts et Chaussées, 140 p., 2001, 2-85978-338-5. hal-01600248

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# Du milieu naturel à la ville : vers une gestion durable du péri-urbain : actes des dixièmes Journées du Diplôme d'Etudes Approfondies Sciences et techniques de l'environnement, organisées les 20 et 21 mai 1999, à Paris

Bruno Tassin, Daniel Thevenot

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## ► To cite this version:

Bruno Tassin, Daniel Thevenot. Du milieu naturel à la ville : vers une gestion durable du péri-urbain : actes des dixièmes Journées du Diplôme d'Etudes Approfondies Sciences et techniques de l'environnement, organisées les 20 et 21 mai 1999, à Paris. Journées du Diplôme d'Etudes Approfondies Sciences et techniques de l'environnement, May 1999, Paris, France. Presses de l'École nationale des ponts et chaussées, pp.138, 2000, Actes des Journées du Diplôme d'Etudes Approfondies en Sciences et techniques de l'environnement, 2-85978-338-5.

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Sous la direction de
Bruno TASSIN et Daniel THÉVENOT

DU MILIEU NATUREL
À LA VILLE :
VERS UNE GESTION
DURABLE
DU PÉRI-URBAIN

Actes des dixièmes journées du Diplôme d'Études Approfondies
Sciences et techniques de l'environnement
organisées les 20 et 21 mai 1999, à Paris

UNIVERSITÉ
PARIS
VAL de
MARNE

FACULTÉ
de
SCIENCES
ET TECHNOLOGIE

ÉCOLE NATIONALE
DES PONTS ET CHAUSSEES

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ENGREF

Presses de l'école nationale des Ponts et chaussées
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Le code de la propriété intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit expressément la photocopie à usage collectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique s'est généralisée, notamment dans l'enseignement, provoquant une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement est aujourd'hui menacée. Nous rappelons donc que toute reproduction, partielle ou totale, du présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, est interdite sans autorisation de l'auteur, de son éditeur ou du Centre français d'exploitation du droit de copie (CFC, 20 rue des Grands-Augustins, 75006 Paris).

© 2000

ISBN 2-85978-338-5

Presses de l'école nationale des Ponts et chaussées

28, rue des Saints-Pères
75007 Paris
# Avant-propos

L'extension des franges péri-urbaines constitue, au tournant du millénaire, le mode de développement de la ville. À proximité des grands centres urbains, depuis les petits villages qui les environnent et qui constituent des points de nucléation, l'espace urbanisé s'accroît, amenant non seulement une modification de l'occupation des sols et des modes de vie des populations, mais aussi l'émergence de nouveaux paysages d'alternance de zones urbaines et agricoles.

L'aménagement durable de ces zones, puis leur gestion posent de nombreux problèmes économiques, socioculturels et environnementaux. Sans prétendre les traiter tous, cet ouvrage qui reprend les textes des communications des dixièmes journées du DEA « Sciences et techniques de l'environnement » les aborde au travers de quatre thématiques :

* La thématique « aménagement » propose des éléments de réflexion sur les campagnes urbaines, puis une synthèse de l'urbanisation en région parisienne depuis le développement des villes nouvelles et ses conséquences sur l'environnement. Dans une seconde partie, elle donne des éclairages techniques, pouvant être transposés à d'autres domaines, sur la gestion des eaux pluviales en milieu péri-urbain et ses difficultés propres.

* La thématique « dynamique des polluants » donne trois éclairages, relatifs à l'air, à l'eau et aux sols agricoles, des conséquences de cette juxtaposition entre zones urbaines et zones agricoles. Cette partie montre, en particulier, la complexité des approches qui doivent être mises en œuvre sur ces milieux hétérogènes et étendus pour obtenir des informations fiables et exploitables.

* Le problème de la réhabilitation des sols pollués est particulièrement important dans le cas des zones péri-urbaines. D'anciens sites industriels, éloignés des anciens centres urbains, deviennent aujourd'hui des sites propices à l'extension de la cité. Toutefois, la pollution qu'ils peuvent contenir doit être évaluée et éventuellement traitée. De nouvelles techniques, comme la bio-rémédiation ou la cryo-dépollution, sont présentées.
• Enfin, la gestion durable du péri-urbain est abordée au travers de deux points de vue. Le premier a trait à la gestion des boues de station d'épuration. Il met bien en évidence la nécessité d'une approche globale des problèmes d'environnement et l'importance de la négociation multi-acteurs. Le second élargit et resitue le développement péri-urbain dans le cadre d'une nouvelle organisation urbaine. Il appelle à la mise en place d'une régulation publique pour remédier à la fragilité inacceptable de cette ville émergente, aux plans environnemental, social et économique.

En abordant à la fois des problématiques de gestion du péri-urbain et des questions plus techniques, en s'intéressant à la qualité de l'air, de l'eau et des sols, cet ouvrage permet une approche multidisciplinaire et inhabituelle du milieu péri-urbain.

Nous tenons à remercier l'université Paris XII-Val-de-Marne, l'École nationale des ponts et chaussées, l'École nationale du génie rural et des eaux et des forêts, les écoles doctorales « Sciences physiques, chimie et ingénierie » et celle des « Grandes Écoles du vivant », ainsi que l'Agence de l'eau Seine-Normandie pour leur soutien, qui a permis la réalisation de ces journées et l'édition du présent ouvrage.

B. TASSIN et D. THÉVENOT
# Sommaire

<table><tr><td>Avant-propos</td><td>3</td></tr></table>

## Aménagement, occupation du sol, paysage

<table><tr><td>Entre paysages urbains et paysages ruraux, les campagnes urbaines</td><td>9</td></tr><tr><td>Pierre DONADIEU</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>L'extension urbaine et ses implications environnementales en Ile-de-France</td><td>19</td></tr><tr><td>Raymond DELAVIGNE</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>Modélisation pluie-débit en milieu péri-urbain : adaptation du modèle GR4 au cas des bassins péri-urbains</td><td>37</td></tr><tr><td>Yasmina RAKEM, Nilo DE OLIVEIRA NASCIMENTO</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>Aménagement et choix de projet en assainissement : cas du milieu péri-urbain</td><td>47</td></tr><tr><td>Géraldine RUSCASSIER-CHADIRAT, Pauline BUTEL, Jean-Claude DEUTSCH</td><td></td></tr></table>

## Dynamique des polluants en milieu péri-urbain

<table><tr><td>Pollution en milieu péri-urbain : le projet ESQUIF</td><td>59</td></tr><tr><td>Daniel MARTIN</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>Utilisation et transfert de produits phytosanitaires dans les bassins versants semi-urbanisés</td><td>73</td></tr><tr><td>H. GUIVARC'H, F. FARRUGIA, J.-M. MOUCHEL</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>Évolution de la capacité d'échange d'un sol soumis à des épandages de boues de stations d'épuration</td><td>87</td></tr><tr><td>V. RÉVEILLÉ, J.-A. PÉTARD, R. MOREAU, E. GARNIER-SILLAM</td><td></td></tr></table>

## Réhabilitation des sols contaminés

<table><tr><td>Application du froid artificiel à la dépuration d'un sol contaminé par des métaux lourds</td><td>103</td></tr><tr><td>Guillaume GAY, Aza AZOUNI</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>Biodépollution de sols industriels contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques</td><td>111</td></tr><tr><td>Christian MOugin</td><td></td></tr></table>

## Développement durable des milieux péri-urbains

<table><tr><td>Gestion durable de l'épandage agricole des boues de station d'épuration d'eaux usées urbaines</td><td>121</td></tr><tr><td>M. TERCE, R. CHAUSSOD, M. LINERES</td><td></td></tr></table>

<table><tr><td>Pourquoi le péri-urbain diffus ? Forme urbaine durable ?</td><td>131</td></tr><tr><td>Marc SAUVEZ</td><td></td></tr></table>
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# AMÉNAGEMENT, OCCUPATION DU SOL, PAYSAGE
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ENTRE PAYSAGES URBAINS ET PAYSAGES
RURAUX, LES CAMPAGNES URBAINES

Pierre Donadieu, Laboratoire de Recherche sur l'Agriculture Urbaine,
Ecole Nationale Supérieure du Paysage, 4 rue Hardy, 78009 Versailles.
Tél : 01.39.24.62.33. Fax : 01.39.24.62.47. Adele : vers-ensp-nts@calva.net

Résumé

Entre les centres urbains et les territoires ruraux, la périurbanisation engendre de nouveaux territoires partagés entre les pratiques urbaines et les activités agricoles et forestières. Deux processus sont en cause. Le premier est celui de l'extension des espaces urbanisés autour des petites comme des grandes villes, en relation directe avec les migrations quotidiennes des habitants entre lieux de travail, de loisirs et d'habitat. Le second phénomène, corrélatif du premier, est la régression de l'espace agricole au profit de l'espace construit, mais aussi de l'espace des parcs et jardins publics. Ce phénomène ordinaire se traduit par l'extension autour des agglomérations d'un tissu urbain plus ou moins dense, coupé d'espaces de nature plus ou moins fermement protégés par la loi selon les pays : les espaces boisés et agricoles ainsi que les milieux aquatiques.

En réalité l'urbanisation des campagnes, fondée sur la distinction ordinaire entre la ville et l'espace rural, masque un autre phénomène plus complexe, observable en particulier dans les pays nord européens, celui de la disjonction entre le rapport esthétique et symbolique -nous dirons paysager- à l'espace agricole et le rapport économique que la société entretient avec la campagne. En effet, nous montrerons à la suite d'autres auteurs<fnref n="1" /> que la généralisation de la culture urbaine dans les campagnes d'une part, et l'extension de l'agro-industrie d'autre part, amènent les sociétés habitantes à accorder à certaines formes agricoles des valeurs paysagères indépendantes de leur fonctionnement économique. Erigées en spectacles séduisants, ces formes, sur lesquelles se porte l'attention du public, peuvent être isolées de leur contexte économique habituel comme sources de paysages à la manière des scènes de jardin. Citées ou réinterprétées dans ces mêmes jardins, elles évoquent réellement et symboliquement des scènes de campagnes et de forêts et créent ainsi les inépuisables nuances de l'idée de nature.

Devenue culturellement plus urbaines, certaines campagnes périurbaines ne sont pas pour autant devenues des agglomérations denses et compactes. Au contraire, avec l'aide des pouvoirs publics, les habitants ont parfois su établir avec leurs espaces agricoles des rapports dits paysagers et ont pu conserver pour la qualité de leur cadre de vie, sinon l'intégralité des espaces agricoles, du moins les éléments qui en portent le sens esthétique et symbolique. En ce sens les habitants de ces campagnes urbaines, adaptées à la demande résidentielle et de loisirs des citadins, ont établi avec leurs espaces agricoles des rapports appréciés de coopération à la place de l'exclusion habituelle. Devenues ainsi des parties de ville, ces campagnes y jouent plus ou moins le rôle de parcs publics, dans la mesure où elles s'y prêtent et ont été aménagées à cet effet.

<footnote n="1">¹ Notamment les sociologues Marcel Jollivet, Bertrand Hervieu et Jean Viard.</footnote>
# 1. L'urbanisation de la culture rurale

“Depuis 1915-1920, (...), on assiste à la mort lente, ou du moins à la décrépitude de la “civilisation rurale”” (Leroy-Ladurie, 1976). Connu, le phénomène d'exode rural et de désertification des campagnes a été maintes fois décrit par les historiens comme par les sociologues et les géographes<fnref n="2" />. Mais il a pratiquement cessé. Depuis une vingtaine d'années, après avoir été vidées de leur main-d'œuvre par les technologies industrielles et agricoles, les campagnes françaises se sont repeuplées grâce à la migration des citadins vers l'espace rural exsangue (Kayser, 1993). Dans la vaste conurbation qui couvre le Bénélux, la France du Nord et l'Allemagne du Nord-Ouest, l'espace agricole est aujourd'hui si proche des agglomérations, qu'il n'existe plus dans ces territoires que des citadins -dont des agriculteurs-habitant la campagne ou les centres urbains denses. En Belgique et aux Pays-Bas, l'opposition spatiale et sociale entre l'espace rural et l'espace urbain s'est considérablement atténuée.

A contrario, Marcel Jollivet (1997) note que dans les autres pays européens l'opposition entre villes et campagnes reste lisible, mais que le contenu de l'idée de ruralité change. Dans la plupart des pays, il s'agit de l'espace agricole, mais par opposition à la ville riche, confortable et attractive, elle peut encore renvoyer au sous-développement et à la pauvreté. En revanche, dans tous les pays, l'idée de rural renvoie à celle de nature, tout particulièrement en Grande-Bretagne et en Allemagne, mais aussi en France où le sociologue signale l'intérêt croissant des citadins pour un rural " rénové et embelli " qui s'adapte de plus en plus à des pratiques de loisirs (chasse, pêche, ski ou promenade) et résidentielles.

La ruralité agricole a progressivement laissé la place à une ruralité "urbaine", peuplée d'habitants de culture citadine qui ont de plus en plus perdu la mémoire des pratiques agricoles et rurales traditionnelles, mais les ont remplacées par une vision idyllique de celles-ci. Autrefois réservée à une élite cultivée artistique, intellectuelle et bourgeoise, l'attention accordée à la qualité des paysages et du cadre d'habitat s'est étendue à une grande partie de la société très mobile et disponible pour des activités de loisirs et de tourisme. En s'intéressant autant à la gastronomie et à la beauté des paysages qu'à la conservation de la faune et de la flore, le tourisme rural est devenu un tourisme vert tenté autant par d'authentiques produits des terroirs que par les espaces protégés des sites, des conservatoires, des réserves naturelles et des parcs nationaux et régionaux.

Grâce à leurs migrations régulières vers la campagne, pendant les vacances ou chaque fin de semaine, non seulement les citadins ont transformé celle-ci en objet de leurs désirs de paysage et de nature, mais la culture urbaine a rejoint les habitants aux champs. Par les médias d'abord, qui apportent quotidiennement un flot d'images du monde ; par les moyens de locomotion qui ont rompu définitivement l'isolement des sociétés rurales ; par l'arrivée dans les villages et les bourgs des services ordinairement liés aux centres urbains : les banques, les assurances, les services médicaux et sportifs ou les spectacles, qui eux-mêmes attirent de nouveaux habitants et de nouvelles entreprises. Cette évolution culturelle transforme l'idée même de ville, car il n'est plus possible d'appeler campagnes agricoles les territoires de communes urbaines, dont souvent moins de la moitié des surfaces sont restées agricoles et boisées. Qualifiés d'espaces naturels par les habitants comme par les urbanistes, elles peuvent être désignées comme des paysages attractifs pour les loisirs et la résidence. En proposant d'appeler campagnes urbaines ces territoires -en général périurbains- où le tissu urbain s'étend en s'accompagnant de la naturalisation -voire de la mise en paysage- de l'espace rural, nous ferons apparaître, sous l'angle du rapport entre ville et nature, ce que d'autres

<footnote n="2">² Notamment : Henri Mendras, *La fin des paysans*, 1970</footnote>
auteurs, sociologues ou urbanistes, ont appelé "ville émergente" ou "métapole" (Dubois-Taine & Chalas, 1997; Ascher, 1995).

## 2. Disjonction du rural et de l'agricole

La mort de la civilisation paysanne qui a accompagné la modernisation de l'agriculture soumet aujourd'hui la notion de ruralité à de rudes épreuves en Europe. En Grèce, en Espagne et au Portugal, le débat social et politique n'accorde que peu d'importance au monde rural<fnref n="3" />. En revanche, au moment où la Politique agricole commune (PAC) remet en cause les agricultures traditionnelles, l'Allemagne manifeste un fort intérêt pour la conservation de ses "paysages culturels" ; de la même manière que la France qui avance le rôle décisif de ses agriculteurs pour maintenir ses paysages agricoles, ou comme la Grande-Bretagne qui a depuis longtemps confié à l'agriculture le soin de reproduire les précieux paysages identitaires de sa countryside.

Si l'on met à part le cas des pays de l'Europe du Sud, où à part quelques exceptions -en Toscane par exemple- la culture du paysage semble peu développée, la plupart des campagnes des pays du Nord ne sont plus seulement agricoles et font l'objet d'une demande sociale de nature et de paysage. Parfois même la population agricole, comme en Ile-de-France, devient très minoritaire par rapport aux autres habitants. Dans ce cas, le plus souvent soigneusement cultivées, les campagnes sont habitées par des populations de mentalités et de pratiques citadines. Dans d'autres cas -comme dans certains parcs naturels régionaux du Midi de la France- les agriculteurs qui tirent leurs revenus du travail de la terre se sont raréfiés, sans que, grâce aux autres résidents et à l'effort des pouvoirs publics, les signes et les fonctions économiques de la campagne disparaissent.

L'agriculture abandonne donc la ruralité de deux façons. Soit l'effectif des agriculteurs diminue, grâce à l'intensification des facteurs de production -plus de capital technique et financier- et s'accompagne alors de paysages de type agro-industriels : céréales, oléo-protéagineux, élevages laitiers, maraîchage, viticulture ou arboriculture par exemple. Soit le nombre des exploitants s'affaiblit en s'accompagnant de déprise agricole, d'extension des boisements et d'extensification de l'usage des terres (agrandissement des exploitations), mais aussi -nous le verrons plus loin- de formes variables d'agricultures de plaisance liées aux usages résidentiels du territoire et des espaces naturels.

Dans les deux cas, campagnes agro-industrielles ou de plaisance, la population citadine, permanente ou temporaire, devenue dominante, recompose le tissu social, prend le pouvoir municipal et fait valoir ses projets relatifs à la qualité du cadre de vie et à celle des eaux, à la maîtrise des risques naturels, l'organisation des loisirs sportifs et culturels, et d'une manière générale à l'animation de la commune et des services publics à rendre aux habitants. L'univers rural se réorganise à partir de valeurs issues des villes ; il se périurbanise par l'arrivée d'activités et de populations non agricoles aux besoins spécifiques : golfs, autoroutes, hôtelleries, supermarchés, centres sportifs ; par la création également d'emplois qui se déplacent vers les périphéries urbaines où s'installent de nouvelles centralités.

Non seulement la campagne se périurbanise -se suburbanise ou se rurbanise (Bauer & Roux, 1976) - mais l'agriculture quitte l'univers rural traditionnel en s'industrialisant. En faisant cela en Grande-Bretagne, écrit Marcel Jollivet, "elle devient par-là tout bonnement indigne de la

<footnote n="3">³ Jollivet, op. cit. pp 355-356</footnote>
nation"<fnref n="4" />. En effet, en devenant des entreprises agricoles, les fermes produisent des formes rurales qui ne sont plus identifiées par les habitants comme des paysages de campagne. Les élevages hors-sol, les cultures sous serres ou sous tunnels de plastique, comme les immenses étendues de céréales ou de colza, appartiennent pour le public à l'univers spatial de l'économie industrielle. Ces paysages, qui ne possèdent pas les aménités et le charme pittoresque attendus de la nature rurale, suscitent souvent l'indifférence voire la répulsion. De plus, ces entreprises sont suspectées par l'opinion publique d'empoisonner l'eau, les sols - voire l'air- par des rejets toxiques dans l'environnement. En dépit des efforts faits par les pouvoirs publics pour promouvoir une agriculture plus propre, notamment biologique, les habitants qui sont aussi des consommateurs expriment la plus grande défiance pour les espaces agricoles intensifs, comme pour les produits végétaux et animaux qui en sont issus. Enfin, leur aversion pour les campagnes agro-industrielles est aggravée par l'utilisation de ces espaces pour de nombreuses activités non agricoles, les unes à caractère forestier (reboisement), les autres industriel (extraction de matériaux par exemple) ou urbaines (lotissements, infrastructures de transport).

Délaissée par l'agriculture entrepreneuriale et réinvestie par des utilisations urbaines, la ruralité ne disparaît pas, contre toute attente, mais se reconstitue sous les formes de la nature et du paysage, en liaison directe avec la demande habitante et l'action des pouvoirs publics.

### 3. Naturalisation du rural

Engendrées par l'industrie et les villes comme par l'agriculture intensive et la sylviculture, les perturbations des systèmes naturels et des paysages ont amené les pouvoirs publics à faire appel à ce que M. Jollivet appelle "la doctrine environnementaliste planétaire"<fnref n="5" /> qui s'est développée à partir des idées de l'écologie scientifique et militante. Issues de la bioéconomie anglo-américaine, l'écologie organiciste<fnref n="6" />, qui a forgé le "nouvel âge écologique" américain des années 70 et préparé les recherches sur la biodiversité, a inspiré les politiques de protection de la nature et de l'environnement dans la plupart des pays occidentaux.

En France, celles-ci ont permis la délimitation de territoires ruraux protégés ou réglementés comme les parcs nationaux (2,6% de la surface du territoire national), les réserves naturelles (0,15%), les parcs naturels régionaux (9,2%) ou les arrêtés de biotope (0,2%), auquel il faut ajouter les zones ND des POS (13%)<fnref n="7" /> et les propriétés des conservatoires nationaux et régionaux. Si on tient compte de l'ensemble des mesures prises pour limiter les rejets polluants de l'agriculture comme les plans de développement rural (PDD), les labels Fertimieux et les "OGAF-environnement et paysage", c'est une partie croissante de l'espace rural qui est concernée par un processus de mise en sécurité des milieux vivants et des habitants pris en charge par l'Etat et les pouvoirs européens. Il se déroule au nom de la conservation des ressources naturelles de l'environnement et, à ce titre, peut être considéré comme un mouvement de naturalisation de l'environnement rural.

Dans certains cas où des milieux naturels et des espèces rares étaient menacés ou en voie d'extinction, les usages destructeurs ont été interdits, et des barrières réelles ou parfois symboliques ont été souvent érigées entre les espaces de nature protégée et la société.

<footnote n="4">⁴ Op. cit. p. 361.</footnote>

<footnote n="5">⁵ Op. cit. p. 363.</footnote>

<footnote n="6">⁶ Donald Worster (Les pionniers de l'écologie, Sang de la Terre, 1992) évoque les figures de Thienemann, Tansley, Transeau et surtout Odum.</footnote>

<footnote n="7">⁷ Chiffres de 1996</footnote>
présumée nocive. Dans ces enceintes sanctuarisées, la gestion des milieux et des populations a été confiée à des scientifiques garants du maintien des équilibres naturels identifiés<fnref n="8" />. Dans d'autres cas, comme ceux des parcs naturels régionaux ou des zones protégées (ND) des POS, les activités humaines, agricoles ou d'habitat y sont admises, mais encadrées par des textes réglementaires qui contrôlent, limitent ou interdisent des processus jugés destructeurs de milieux naturels, (déboisement, enrésinement, drainage de milieux humides, érosion, incendie, rejets toxiques, urbanisation, etc.).

Suspectes d'atteinte à la sécurité publique et à l'intégrité de ce qui est désigné par l'opinion - par les scientifiques naturalistes en particulier - comme patrimoine naturel, les formes intensives d'agriculture sont disqualifiées par les prescriptions environnementalistes qui leur préfèrent les formes extensives ou traditionnelles ; pourtant la faible rentabilité de ces dernières les rend peu désirables aux yeux des agriculteurs et obligent alors les pouvoirs publics à subventionner les productions non rentables, dans la mesure où elles sont aussi productrices de biens et de services de nature d'intérêt général<fnref n="9" />. C'est le cas par exemple des primes versées aux éleveurs des marais pour ne pas labourer leurs prairies, y limiter les apports d'engrais azotés et ménager la reproduction des oiseaux migrateurs (Donadieu, 1996). Entre aussi dans ces pratiques naturalisantes, la replantation des haies bocagères détruites par les remembrements ou supprimées par les agriculteurs qui n'en ont plus l'usage. Plus généralement le retour de la nature voit aussi, au nom de la préservation de la biodiversité, celui des races domestiques et des variétés végétales traditionnelles dans les conservatoires développés dans les parcs naturels régionaux : pommiers à cidre en Normandie ou vaches maraîchines dans les marais de l'Ouest, sans oublier les bovins importés d'Ecosse ou les chevaux de Camargue pour entretenir les prairies des réserves naturelles.

Observons que ces processus sociaux, qui prennent en charge la reproduction de la nature vivante, concernent autant des milieux cultivés intensivement et extensivement que des milieux boisés ou aquatiques mis en valeur ou non ; selon les cas et surtout selon les acteurs sociaux en cause, ils s'isolent des finalités économiques ou de loisirs comme dans les réserves ou bien les admettent. En réhabilitant des formes de nature que le progrès scientifique et technique avait discréditées, les acteurs concernés prennent acte de la demande sociale des habitants qui expriment un projet de vie à la campagne, volontaire et non résigné. Toutefois ce désir ne peut être réduit à des préoccupations hygiénistes et de conservation du patrimoine naturel, il exprime aussi le souhait d'une réinvention ou d'une reconduction des rapports esthétiques et symboliques que la société entretient avec son milieu de vie.

## 4. Mise en paysage de la ruralité<fnref n="10" />

Sans les formes culturelles du paysage qui permettent d'apprécier le spectacle des campagnes, celles-ci restent des images muettes ou interprétables en fonction de modèles non artistiques, notamment scientifiques, techniques, économiques ou vernaculaires. Les premiers donnent

<footnote n="8">⁸ La notion écologique d'équilibre naturel reste controversée dans la mesure où elle est héritée des théories de l'écologie dynamique énoncée par l'américain Frederic Clements au début du XXe siècle ; elle suppose l'existence d'un état stable idéal, le climax. Cette notion a été ensuite remise en cause par l'Anglais A.G. Tansley qui n'admettait pas cet état idéal de nature primitive disparu depuis longtemps en Grande-Bretagne, puis par l'Américain J. Malin qui en 1953 proposait d'abandonner les concepts de climax et d'équilibre jugés conventionnels et mythiques (D. Worster, op. cit., p. 266). Le débat reste entier aujourd'hui pour les scientifiques spécialistes d'écologie de la restauration des milieux naturels travaillant en Europe.</footnote>

<footnote n="9">⁹ Toutefois ces aides peuvent aller aussi à l'agriculture intensive pour limiter les nuisances environnementales comme cela s'est produit aux Pays-Bas dans les régions horticoles.</footnote>

<footnote n="10">¹⁰ P. Donadieu, *Campagnes urbaines*, Actes Sud/ENSP, 1998.</footnote>
accès à des émotions et au plaisir esthétique, les seconds à des jugements éthiques rapportés à l'intérêt individuel ou collectif, ou bien à des interprétations liées à l'histoire sociale des lieux.

Si on admet que le rapport au paysage rural du point de vue des habitants est surtout un processus de production d'images, il est possible d'analyser comment celui-ci se construit notamment dans les territoires que nous avons appelés des campagnes urbaines. Les formes agricoles qui sont présentes sont produites, soit en fonction des marchés agro-alimentaires et du bois, c'est le phénomène le plus habituel, soit en fonction d'une demande sociale de biens et de services collectifs de nature et de paysage ; cette dernière ne se concrétise pas par un échange avec des prix convenus, comme sur un marché normal, car elle est prise en charge par les pouvoirs publics qui pallient ainsi les conséquences non souhaitées des pratiques privées, voire publiques. Or l'utilité des biens paysagers et environnementaux n'est pas ou peu reconnue par les acteurs économiques qui n'ont pas intérêt à les produire puisqu'ils ne sont pas -ou pas assez- rémunérés en général. Aussi, les lieux de la production des aménités ont-ils tendance à se différencier des autres. Dans les campagnes périurbaines se produit ainsi une seconde disjonction différente de celle observée entre ruralité et agriculture ; elle sépare les formes agricoles économiques de celles à usages paysagers, c'est-à-dire esthétiques et symboliques. Ce processus avait déjà été précédé par celui de la production des sites protégés et des monuments historiques fondée sur des lois -notamment en France celles de 1913 et de 1930.

Autour des villes, en effet, l'espace agricole qui produit des biens agroalimentaires pour les marchés est soumis à un processus social de mise en paysage ; les regards du public qualifient certains spectacles et en disqualifient d'autres en fonction des modèles d'appréciation des images propres à chacun au sein de sa culture et de son milieu social. Par ailleurs le rapport des producteurs d'espaces agricoles à la ville est variable. Certaines formes d'agricultures, dites rurales, comme les cultures céréalières ou les élevages laitiers n'entretiennent pas ou peu de relations avec les villes qui gênent plutôt les producteurs et créent des handicaps économiques douloureusement ressentis. Ces exploitations n'ont pas souhaité la proximité urbaine, mais ont été rejointes par l'extension des agglomérations qui créent entre champs, prairies, immeubles et lotissements un voisinage fait de rejets, d'indifférence ou plus rarement de sympathies.

En revanche, d'autres formes agricoles dites périurbaines comme les cultures maraîchères, la floriculture, les pépinières et les vergers sont tournées vers les villes, proches ou lointaines où sont situés les consommateurs de produits frais. Héritières des ceintures horticoles urbaines du XIXe siècle, elles doivent affronter les crises engendrées par la concurrence internationale. Pour cela, elles se diversifient, recherchent des marchés de proximité, ouvrent des cueillettes directes de fruits et de légumes, accueillent des groupes scolaires à des fins pédagogiques, et parfois installent des gîtes d'étapes et des tables d'hôtes pour accueillir les visiteurs. Elles complètent donc leur revenu agricole avec d'autres ressources liées soit aux concentrations urbaines (double activité), soit aux marchés du tourisme et du loisir. Leur intérêt pour la qualité des paysages, de l'environnement et de l'architecture est clairement exprimé, mais toutes ne sont pas distinguées également par le regard sélectif des visiteurs et des habitants.

Inscrits depuis l'Antiquité dans le goût occidental pour les belles campagnes idylliques<fnref n="11" />, certains tableaux ruraux présentent des garanties de séduction ; ils offrent au regard les combinaisons pittoresques des bosquets, des haies, des prairies, des rivières et des troupeaux sur des reliefs légèrement vallonnés ; chaque région y imprime sa marque identitaire : en

<footnote n="11">¹¹ "Le terme de mes désirs était un bien de campagne d'une étendue modeste, où j'aurais eu un jardin ; près de la maison une source intarissable, et avec cela un petit bosquet", Horace, *Satires*, livre II, cité par M. Baridon, *Les jardins*, Paris, R. Laffont, 1998, p. 182.</footnote>
Normandie des pommiers en fleurs et des chaumières délicatement restaurées, aux Pays-Bas des canaux, des moulins à vent et des tulipes en fleurs, dans les Cotswolds anglaises le charme désuet de l'architecture rurale et en Toscane les formes emblématiques des cyprès, des pins, des vignes et des fascinantes villas. Mais le goût contemporain pour la nature dirige aussi les visiteurs vers des lieux non cultivés ou considérés comme sauvages, vers les côtes rocheuses, les forêts, les vastes étendues des Causses, les arrière-pays boisés des littoraux méditerranéens et les régions de marais comme la Camargue et le Marais poitevin.

Cependant le goût des paysages ruraux pittoresques, même renouvelé aujourd'hui par celui des espaces sauvages et d'aventure est par nature sélectif ; bien des espaces agricoles jugés indignes s'attirent les foudres des esthètes et la vindicte des protecteurs de paysage ; bien des territoires de céréales, de serres de légumes et de fleurs ou de peupleraies ne suscitent que méfiance ou indifférence. Ceux-là seront d'ailleurs les plus prompts à céder à la convoitise immobilière, alors que les autres, vergers, vignes ou prairies combinées avec des champs de céréales ou de colza, adoptés par les riverains et parfois classés par des procédures administratives, tendent à s'inscrire dans l'éternité fragile des règlements de protection ; alors que leur pérennité ne dépend que des prix et quotas agricoles fixés par la PAC, des aides des pouvoirs publics ou de l'instabilité chronique ou périodique des autres marchés. Ces contradictions amènent alors la société à éloigner les contingences économiques de la production des paysages ruraux que les goûts du public valorisent.

Une première étape, celle de l'agriculture de plaisance, (hobby farming) consiste à produire des biens agricoles ou horticoles en privilégiant le plaisir sur le revenu. Ce que font tous ceux qui cultivent des céréales, des vignes, des vergers ou des jardins ou bien élèvent des animaux en vendant leurs usages, leurs produits ou en les consommant, mais en restant disposés à payer le déficit de ces productions ou leur coût en totalité<fnref n="12" />. Ce projet suppose d'autres revenus souvent principaux. Il concerne des groupes sociaux à fort capital culturel, très sensibles aux charmes du paysage de leurs lieux de résidence principale ou secondaire et disposés à les produire si leur environnement d'habitat ne les apporte pas. Il semble possible de placer aussi dans cette catégorie d'amateurs de nature et de paysage les adeptes des jardins familiaux, de niveau culturel plus modeste et plus sensibles au lien social que créent ces jardins dont ils apprécient les ambiances et les utilités. Peut-être pourrait-on l'étendre à l'ensemble des Français qui jardinent, soit une personne sur deux !

Dans une deuxième étape, la rupture ultime avec l'économie de rente est atteinte quand, dans un espace fait pour le plaisir et l'agrément, la préoccupation de rentabilité économique disparaît ou s'atténue ; c'est le cas des parcs et jardins publics et de la plupart des forêts publiques périurbaines. Dans les parcs publics, il est en effet facile de retrouver des structures empruntées au paysage rural. Par exemple le bocage, le verger et le marais du parc du Sausset en Seine-Saint-Denis, ou les vignes du parc Georges Brassens et du parc de Bercy à Paris qui ont été créés par des architectes-paysagistes. Le bocage a perdu ses prairies et ses élevages et le marais ne produit plus que des oiseaux, mais les vignes ne sont pas stériles ; celle de Montmartre, emblème de l'identité de la commune libre éponyme comme celle de Suresnes permettent de fabriquer des vins qui trouvent acheteurs. En pénétrant dans l'enceinte des jardins et parcs publics, les formes agricoles citées dans la composition deviennent les structures du jardin en tissant pour le visiteur des liens imaginaires avec leur campagne rurale d'origine. Mais elles peuvent aussi faire l'objet d'une interprétation qui ne les présentent pas sous une forme littérale. Ainsi conçue, la troisième nature du jardin établit des liens

<footnote n="12">¹² Les exemples les plus connus sont les élevages liés aux sports équestres ou aux animaux de compagnies (ânes, poneys) et l'entretien des vergers des résidences secondaires ou principales notamment dans les régions méditerranéennes</footnote>
symboliques avec les natures sauvages et rurales de référence<fnref n="13" /> : les pelouses et les gazons avec les prairies bucoliques, les haies avec les bocages, les bosquets avec les boisements, le labyrinthe avec la forêt, la grotte avec les cavernes, les canaux avec les rivières, les bassins avec les étangs, la volière avec les oiseaux sauvages, les fontaines avec les sources, etc....

Les campagnes urbaines se présentent comme le théâtre permanent de ces processus de mise en paysage et en jardin qui s'adressent à tout ou partie du territoire. Ils en distinguent des fractions qualifiées qui sont autant de repères pour les pratiques sociales qui y prêtent attention. Il existe en effet bien d'autres manières d'établir des relations avec un espace d'habitat -sur un mode utilitaire ou érudit par exemple - que d'en faire un paysage, mais les différentes manières d'habiter la campagne excluent rarement aujourd'hui l'idée de la qualité sensible des lieux fréquentés, du moins dans les sociétés qui cultivent l'art du paysage<fnref n="14" />.

## Conclusion

En rapprochant les deux processus décrits : la disjonction entre ruralité agricole traditionnelle et agriculture industrielle qui se fuient mutuellement, et celle entre paysage et économie qui tendent à s'ignorer, il est possible de mettre en évidence un phénomène important, la reconstruction de la ruralité sur des bases prioritairement écologiques -la naturalisation- et paysagères -le paysagement. Cette transformation offre des stades variables en Europe. En Grande-Bretagne, l'idylle paysagère ruraliste qui faisait consensus national, présente des fissures, alors qu'elle est quasi inexistante dans les pays de l'Europe du Sud. En France, l'intérêt que portent les citadins à la campagne et l'intérêt que lui porte l'Etat<fnref n="15" /> témoignent de transformations en cours encore peu visibles, en particulier avec les seules approches sociologique et politique.

En empruntant au monde urbain ses regards, ses pratiques résidentielles et de loisirs, son art d'habiter la campagne, les sociétés habitant ou fréquentant l'espace non urbain construisent de nouvelles ruralités hybrides que nous avons appelées campagnes urbaines. Elles peuvent, peut-être, être interprétées comme les infrastructures vertes des " métapoles " décrites par F. Ascher ou de la " métapole " de G. Dubois-Taine et Y. Chalas. En ce sens les parcs naturels régionaux périurbains sont de bons exemples de campagnes urbaines, territoires conçus pour produire un milieu de vie conforme, d'une part aux attendus du ministère de l'environnement, d'autre part des élus locaux et des associations d'habitants et d'usagers.

Enfin, dans cette ruralité postindustrielle en recomposition, les agriculteurs européens occupent une position centrale de producteurs de biens et de services, non seulement agricoles mais aussi naturalistes, environnementalistes et paysagers. En dépit des incitations de l'Etat, il ne semble pas, au moins en France, qu'ils aient su anticiper leur nouvelle identité et leur rôle essentiel dans la société du troisième millénaire. Non seulement les campagnes sont déjà ou deviennent urbaines, mais l'agriculture y est souhaitée sous la forme de vastes théâtres dont les réalités modernes doivent être montrées aux citadins en tenant compte de leurs attentes. Cette construction de nouveaux rapports sociaux à la ville, à la nature et aux paysages ruraux est en cours aujourd'hui. Elle devrait être pensée à l'échelle de nouveaux territoires dont l'organisation, la gestion et la planification auront à emprunter autant à l'art du paysage qu'à celui des jardins.

<footnote n="13">¹³ Je me réfère ici à la *terza natura* de Jacopo Bonfadio (M. Baridon, *Les jardins*, Paris, Robert Laffont, 1998, p. 637 ; cf également J.D. Hunt, *L'art du jardin et son histoire*, Paris, O. Jacob, 1996).</footnote>

<footnote n="14">¹⁴ Berque A., *Les raisons du paysage*, Paris, Hazan, 1995.</footnote>

<footnote n="15">¹⁵ Jollivet M., op. cit. pp. 119-120.</footnote>
Bibliographie

Ascher F., (1995). *Métapolis, ou l'avenir des villes*. O. Jacob

Bauer G., Roux J.M., (1976). *La Rurbanisation ou la Ville éparpillée*, Paris, Seuil,

Berque A., (1995). *Les raisons du paysage*, Paris, Hazan

Donadieu P. (s.l.d.), (1996). *Paysages de marais*, Paris, J.P. de Monza

Donadieu P., (1998). *Campagnes urbaines*, Actes Sud/ENSP

Dubois-Taine G., Y. Chalas Y. (s.l.d.) (1997). *La Ville émergente*. L'Aube

Jollivet M., (1997), in *Vers un rural postindustriel*, 1997, L'Harmattan

Kayser B. (s.l.d.), (1993). *Naissance de nouvelles campagnes*, Datar/éd. de l'Aube, La Tour d'Aigues

Leroy-Ladurie E., (1976). Article : *Civilisation rurale*, in *Encyclopedia Universalis*
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# L'EXTENSION URBAINE ET SES IMPLICATIONS ENVIRONNEMENTALES EN ILE-DE-FRANCE

Raymond Delavigne I.A.U.R.I.F. Directeur d'études Environnement
15, rue Falguière, 75740 Paris cedex 15,
Tél : 01 53 85 53 85, Fax : 01 53 85 77 74

> « Le développement urbain durable n'est pas une façon supplémentaire de penser la ville, c'est une façon fondamentale de repenser la ville ». Francis Beaucire

## 1. Naissance de l'idée de parti d'urbanisation discontinue et du concept d'espace ouvert : ZNE, PNR...

Un état des lieux, vu surtout sous l'angle spatial est assez bien reflété par l'actuel schéma directeur régional. Ce dernier est l'héritier de plusieurs schémas antérieurs qui ont marqué une progression de la prise en compte de l'environnement dans l'aménagement, depuis les années 60. Il couvre toute la région et tous les espaces et il se réfère à une organisation volontairement discontinue de la croissance urbaine. L'organisation de la non-construction n'est plus absente et constitue un premier pas nécessaire à un aménagement plus global.

Ce résultat correspond à une très longue maturation dont il n'est pas inutile de retracer le déroulement.

Dans l'euphorie des Trente Glorieuses débutantes, les nombreux projets de villes nouvelles de la région parisienne se fixèrent comme objectif impérieux, de canaliser la croissance urbaine. « Mettez-moi de l'ordre dans ce m'... » aurait dit le général de Gaulle à Paul Delouvrier. Aussi le schéma directeur d'aménagement urbain de 1965 succéda, après bien des tractations, au PADOG en accouchant de cinq villes nouvelles qui focalisèrent toutes les attentions et une bonne partie des moyens.

Le Parti d'urbanisation discontinue, gagnait ainsi ses premières lettres de noblesse chez les aménageurs mais, curieusement, le principe d'une concentration volontaire de la croissance urbaine dans certains sites choisis n'entraînait pas, corrélativement, une politique active vis-à-vis de l'espace non construit et destiné à le rester. Le SDAU de 1965 restait en effet, désespérément muet sur tout ce qui concernait l'espace ouvert, pas un mot sur l'agriculture régionale alors qu'elle était déjà une des plus efficiente du monde. On ne trouvait que quelques phrases sur le rôle des forêts dans la récréation de plein air. La spécificité des vallées et des milieux aquatiques, les gisements de matériaux, les richesses naturelles et les paysages étaient ignorés, pour la bonne raison que ce SDAU n'avait pas de caractère réellement régional : il se concentrait sur l'agglomération centrale dont il organisait l'expansion géographique avec l'exutoire canalisé des villes nouvelles, ce qui était tout à fait nécessaire mais bien insuffisant.

Inquiet de ces oublis majeurs qui se produisent malheureusement lorsque de grands desseins - et c'était le cas de cet effort sans précédent des villes nouvelles aveuglent les décideurs. Le ministère de l'Agriculture, sous la pression notamment des chambres d'agriculture, mit sur
pied une mission spéciale en 1969 : la Mission d'étude et d'aménagement rural (MEAR) dirigée par Bernard Latarjet.

Celle-ci fit le tour de l'aménagement des grandes métropoles, singulièrement sous l'angle de la planification, et mit en évidence le retard conceptuel français en matière de schémas directeurs. Ceci peut paraître paradoxal, car si on avait emprunté aux anglais leur politique de «new towns», démarrée dès 1943, en revanche celle de la «green belt» Londonienne était demeurée ignorée quoique encore plus ancienne, puisque les prémices en remontent à la fin du XIXe siècle !

La MEAR livra, courant 1971, un dossier de référence, très bien fait, intitulé «Éléments pour un schéma directeur d'aménagement rural de la région parisienne». A la faveur d'un changement de personnes, la MEAR et l'IAURP (devenu l'IAURIF) purent s'associer dans un programme d'études commun baptisé «trame verte» en vue de «marier» le SDAU de 1965 et les propositions de la MEAR qui, entre temps, avaient été approuvées par les élus du District. Le préfet régnant, Maurice Doublet, créa avec beaucoup de discernement un «groupe régional inter services» qui produisit, courant 1973, des «Propositions pour une politique régionale des zones de discontinuité» assorties d'une cartographie détaillée.

Celles-ci venaient en quelque sorte se «caler» dans le moule du SDAU qu'elles complétaient pour tout ce qui concernait la politique des espaces ouverts, entre et sur les fameux axes d'urbanisation. A la demande du préfet de Région, ces propositions furent soumises aux trois ministres concernés en priorité, ceux de l'Équipement, de l'Agriculture et de l'Environnement. Ces deux derniers acquiescèrent immédiatement, celui de l'Équipement fit la sourde oreille malgré deux rappels. Le ministre de l'Environnement de l'époque, qui était aussi le premier dans l'histoire, Robert Poujade, se saisit alors de l'idée et lança au cours d'une conférence de presse particulière la politique et le terme, nouveaux, des Zones Naturelles d'Equilibre (ZNE). (Nous avions eu, avec la MEAR, moins d'une demi-journée pour leur trouver un nom !).

Les choses s'accélérèrent. Le CIANE (Comité interministériel pour la nature et l'environnement) du 17 décembre 1973, stipula qu'un Livre vert expérimental devrait être rédigé pour la Plaine de Versailles, sur l'initiative du préfet de la Région Parisienne, en collaboration avec les collectivités locales et les organismes intéressés. L'IAURP et plus précisément la division de l'Espace ouvert, en fut naturellement chargé avec l'appui d'un groupe de travail inter services ad hoc. Le but de ce groupe était double : donner la définition, le contenu des ZNE ainsi qu'une stratégie qui en découlerait ; élaborer un document méthodologique didactique pouvant servir de support aux autres livres verts à venir pour chacune des cinq ZNE.

Le dernier chapitre de ce document allait proposer un cadre institutionnel, sous la forme d'une charte inspirée, sans y faire référence, de la formule des Parcs naturels régionaux, née six ans plus tôt loin de la région parisienne. Dans le contexte parisien, il était en effet prématuré d'en parler car pour la quasi-totalité des responsables décideurs, administratifs ou élus, la formule des PNR connotait une initiative, certes sympathique mais à réserver aux pays... en voie de dépeuplement ! Nés le plus souvent du sursaut de fortes personnalités locales du monde associatif mais aussi quelquefois relayés par des élus éclairés, ces projets de PNR étaient plutôt mal vus des structures administratives, politiques, traditionnelles et a fortiori par celles de la région parisienne qui vivaient avec intensité les Trente Glorieuses, aux antipodes des inquiétudes qui se faisaient jour dans le reste du pays.
C'était l'époque cependant, où, avec la MEAR, l'IAURP extrapolait les rythmes de croissance de l'urbanisation hors villes nouvelles et constatait qu'à ce rythme, la Plaine de Versailles ou la vallée de Chevreuse seraient totalement urbanisées en «tache d'huile» dans les années 1980. Les opérations de «chalandonnettes» demeurent aujourd'hui les témoins et le symbole de ces années d'excès.

Les idées de ZNE et de PNR s'inscrivent dans ce contexte historique. Les ZNE ont permis, en tant que «catégorie» d'aménagement, une relative maîtrise de l'espace ; les PNR ont apporté et apportent maintenant et complémentairement, les véritables outils de gestion à long terme, adaptés au nouveau contexte né de la décentralisation, par le rôle dévolu aux élus locaux, tant au stade de la création de la structure que de la gestion ultérieure.

## 1.1 L'acquis des Zones naturelles d'équilibre

La réflexion menée aux niveaux régional et gouvernemental sur les problèmes des espaces naturels et ruraux de l'île-de-France situés au contact de l'urbanisation, donnait progressivement naissance à la politique des ZNE.

Les prémices d'une politique globale de protection de vastes territoires entrèrent en application avec la mise en œuvre de la politique des Zones naturelles d'équilibre créées par la circulaire du Premier ministre, Jacques Chirac, le 24 avril 1975. Elle se basait sur les principes définis par le Livre vert expérimental relatif à la Plaine de Versailles. Elle ouvrait la voie à la réalisation de quatre autres projets de Livres verts et à la nomination de cinq chargés de mission sur le terrain. Ces dossiers se révélèrent très utiles dans le processus de révision du SDAU de 1965. C'est ainsi que le décret interministériel du 1er juillet 1976 portant approbation du nouveau SDAURIF, reconnaissait formellement les ZNE dont les principes et les limites étaient repris par l'État. Le Conseil régional en faisait aussi, de son côté, une option d'aménagement fondamentale, le 31 janvier 1978.

A l'échelle régionale, ces ZNE jouèrent un rôle important en induisant une politique de mise en valeur des espaces ouverts, entre et aux alentours des villes nouvelles, en vue de maintenir l'organisation discontinue de la croissance urbaine souhaitée par les SDAU successifs.

Elles préconisaient une action réglementaire conduisant à un contrôle strict de l'expansion urbaine et une action incitatrice visant à valoriser les différentes fonctions de l'espace.

Cette dernière s'est traduite par la politique des contrats régionaux et ruraux que lança la Région en concertation avec les départements et les communes, ce qui rendit crédible la volonté de limiter l'urbanisation. Ces contrats permirent d'intervenir sur certains aspects jadis négligés comme la protection du patrimoine architectural vernaculaire, la restauration de monuments, de bâtiments publics, l'amélioration de la qualité des eaux... et plus généralement tout ce qui concerne le développement local.

La politique des ZNE a certainement contribué à écarter le spectre de l'urbanisation diffuse et du «mitage» des espaces ouverts. Aujourd'hui, si la limitation de l'urbanisation dans l'espace rural et la protection des espaces naturels font partie intégrante du Schéma directeur, c'est pour une bonne part grâce à la politique des ZNE.

## 1.2 Des Zones Naturelles d'Equilibre aux Parcs Naturels Régionaux
La notion de Parc Naturel Régional a été définie fin septembre 1966 à Lurs-en-Provence dans
le cadre de «Journées nationales d'études» dont la Documentation Française publia en son
temps le copieux compte-rendu de plus de deux cents pages.

C'est le Président de la République qui institua officiellement les PNR par son décret
n° 67 158 du 1er mars 1967 Une circulaire interministérielle d'information sur les PNR fut
publiée le 1er juin de la même année, ainsi que la première carte des 17 PNR à l'étude ou en
cours de réalisation pour deux d'entre eux, la Camargue et Saint-Amand, aux deux extrémités
du territoire français. Cette carte indicatrice offrait d'ailleurs un caractère tout à fait
prémonitoire car elle faisait figurer en son centre, une «zone de recherche du bassin parisien»,
preuve que les promoteurs du concept de PNR n'écartaient pas a priori la région parisienne -
on ne parlait pas encore de l'Ile-de-France - de leur champ géographique d'application
eventuelle.

D'ailleurs, qui se souvient que dès février 1966, l'IAURP avait proposé la création d'un
premier PNR dans la région forestière d'Armainvilliers-Crécy en Seine-et-Marne, sur 20 000
ha ?

Une nouvelle note d'information officielle gouvernementale du 29 mars 1968 précisait bien
quelle était la philosophie des PNR :

Réconciliation de l'homme avec la nature, fin d'une séparation artificielle entre gens des
villes et gens des campagnes, le Parc naturel régional apparaît comme l'expression d'un
nouvel art de vie : citadins et ruraux s'unissent pour aménager, protéger, équiper ensemble
un vaste territoire, une contrée entière.

On ne parlait pas encore à cette époque d'écosystème de la région urbaine mais les idées de
globalité et de cohérence faisaient leur chemin dans les esprits. Le recrutement des futurs
directeurs de PNR refléta aussi les idées de pluralité et de diversité. Il y avait sur les quatorze
stagiaires du «cycle d'études et de formation des responsables de PNR» - encore une idée
neuve - huit fonctionnaires fournis par trois ministères et un géologue, deux lieutenants au
long cours, un officier, un cinéaste et un directeur commercial. Ils visitèrent en caravane
itinérante, seize pays étrangers et les principales régions françaises.

En région parisienne, Zones de discontinuité régionales puis Zones naturelles d'équilibre d'un
côté et idées de PNR de l'autre, durent mener, sur le plan administratif, leurs chemins propres
pendant assez longtemps.

L'idée d'un Parc naturel régional était agitée dès 1964 par le Comité de sauvegarde de la vallée
de Chevreuse que présidait Philippe Saint-Marc. Elle était relayée par des élus locaux, dont le
président Claude Dumont, puis par l'Union des amis du parc créée en 1981 par Dominique
Julien-Labruyère.

Parallèlement, une association des Amis du Vexin, travaillant à une proposition de parc
naturel, s'était constituée en 1967. On en parla beaucoup puis le conflit avec l'établissement
public de la ville nouvelle de Cergy-Pontoise devint si âpre par ministre interposé (M.
d'Ornano chaud partisan du projet) que le Vexin fut tenu à l'écart de la politique des ZNE à ses
débuts. La ville nouvelle souhaitait en effet développer à terme une "urbanisation en grappe"
dans le Vexin autour d'un moyen de transport en site propre. Les partisans du Parc ne
désarmèrent pas, mais il fallut attendre de nombreuses années avant de pouvoir «refaire» le
handicap subi au départ.

Ceux qui vécurent ces combats savent combien les hommes et les institutions dans leur quasi-
totalité leur étaient hostiles, invoquant des raisons fortes toutes meilleures les unes que les
autres, pour rejeter l'innovation que constituaient les Parcs. La création du PNR de la Haute Vallée de Chevreuse est jalonnée d'une série de votes favorables et unanimes des communes en nombre croissant à chaque fois, 1970, 1972, 1977 puis celui du Conseil général des Yvelines en 1978 et enfin la décision du Conseil régional en 1979 de mettre à l'étude ce PNR recouvrant une partie de la ZNE du Hurepoix. L'IAURIF fut chargé de la réalisation de l'étude de faisabilité et une charte fut élaborée par les élus réunis en plusieurs commissions. L'étude proposait un périmètre large et un périmètre restreint de première phase. La charte, soumis aux communes, emporta l'adhésion de 19 d'entre elles. Le Conseil général approuva le projet en 1983 et transmit celui-ci à l'État qui donna son accord définitif en 1985.

Après 10 ans de fonctionnement de sa charte, le Parc a eu 2 ans pour la réviser et la mettre en conformité avec les nouvelles dispositions de la loi de 1993 qui a fait des Parcs naturels régionaux des institutions de plein exercice en matière d'aménagement urbain. La nouvelle charte a été approuvée en 1999.

Aujourd'hui, deux nouveaux parcs ont été créés dans le Vexin français en 1995 et dans le Gâtinais français en 1999. Le projet à l'étude des Trois Forêts pourrait avoir un caractère interrégional. Quant au projet de PNR des Boucles de la Marne et de l'Ourcq il s'est vu écarté du statut de PNR en 1998.

## 1.3 Nécessité d'inventer une formule urbaine et périurbaine inspirée de celles des PNR

Ainsi, il semble que l'exception des débuts soit devenue la normalité. Il ne faudrait pas cependant que la formule des PNR se dévoie et devienne la panacée dès lors que des problèmes de développement local se posent. En effet, de nombreux secteurs périurbains ont subi les effets de l'urbanisation mal maîtrisée et ne peuvent espérer acquérir le statut de PNR. C'est ainsi d'ailleurs la raison pour laquelle le projet de PNR des Boucles de la Marne et de l'Ourcq n'a pu voir le jour.

L'aspiration à plus de qualité ne devrait cependant pas être déçue. C'est pourquoi, il est nécessaire d'imaginer de nouvelles formules, mieux adaptées à la réhabilitation et à la reconquête des milieux naturels périurbains, c'est-à-dire à la «renaturalisation» de l'espace selon l'échelle des grands paysages.

Une fois de plus, l'exemple pourrait venir des anglais. Ils nous ouvrent actuellement la voie avec leurs projets de «community forest», en cours de réalisation depuis plusieurs années.

Ce concept, intraduisible littéralement, porte en germe quelques idées précieuses pour notre propre avenir régional si l'on veut bien admettre que la formule des PNR ne pourra continuer de s'appliquer toujours et partout et que les moyens resteront limités.

Il y a nécessité d'inventer une formule urbaine / périurbaine qui s'inspirerait des principes qui on fait le succès des PNR ainsi que des réalisations anglaises, néerlandaises et allemandes en cours de développement. Pour cela quelques idées simples peuvent être mises en avant.

### Le rôle de la végétation

La première idée est celle du boisement de réhabilitation d'espaces dénaturés par les activités industrielles abandonnées et les anciennes carrières plus ou moins bien réaménagées. Ces programmes de plantations feraient la part belle à l'accueil du public et à la renaturalisation des milieux, notamment aquatiques, la biodiversité serait accrue et l'impact paysager créerait une image indispensable et plus positive des lieux.

### L'association volontaire
La seconde idée est celle d'une association volontaire des populations locales, notamment des jeunes, à la réalisation et à la prise en charge de ces espaces. En Angleterre par exemple, les institutions nationales de la « Countryside Commission» et la «Forestry Commission» portent temporairement et officiellement les projets et elles leur donnent une réelle dimension sociale, en intégrant de plus en plus, sur la base du volontariat, les personnes plus ou moins aidées individuellement par la société qui habituellement ne se préoccupe pas de leur insertion.

## La solidarité urbaine / rurale

La troisième idée consiste à "solidariser" une partie urbaine et un arrière-pays resté plus ouvert dans une réelle complémentarité territoriale. L'eau se révèle être le meilleur fil conducteur et le bassin versant cet espace de solidarité et de rassemblement volontaire des communes autour d'un projet fédérateur, du fait de sa prégnance physique les projets des Boucles de la Marne et de l'Oursq et celui de la Renaissance de la Bièvre remise à ciel ouvert pourraient s'inscrire dans cette perspective.

## 2. Le Plan Vert Régional : un document de référence hiérarchisé et cohérent spatialement, mais non officiel

C'est le **Plan Vert Régional**, quoique sans existence officielle, qui reste porteur de la réflexion sur une organisation hiérarchisée et cohérente des grands espaces fondamentaux de la région. Il incarne la pérennité de principes que le schéma directeur s'est efforcé de traduire en fonction de l'état de la législation, laquelle est susceptible d'évoluer. L'élaboration en cours du "schéma des services des espaces naturels et ruraux" en témoigne et ce plan vert y contribue majoritairement.

Les quatre espaces fondamentaux du plan vert correspondent à des problématiques différentes mais articulées entre elles.

* La « trame verte d'agglomération » en zone centrale se caractérise surtout par des problèmes d'urbanisme conventionnels et elle pose aussi des problèmes de gestion des pollutions et des nuisances qui se répercutent sur le reste de la région. Les derniers espaces naturels interstitiels doivent y être jalousement préservés. L'intérêt d'une approche écosystémique sera aussi de mettre l'accent sur les interrelations et les interdépendances nécessaires dans le cadre régional et inter-régional ; car si puissante soit-elle, cette agglomération est, par certains aspects, un colosse aux pieds d'argile.

* La « ceinture verte », comprise entre les rayons dix et trente kilomètres à partir du centre de Paris, constitue un enjeu majeur de l'aménagement régional. Cet espace mi-rural mi-urbain met à l'épreuve la capacité des aménageurs à organiser l'espace d'une manière pérenne, en s'appuyant sur les seules activités capables de gérer les grands paysages c'est à dire les différentes formes d'agriculture et les forêts, tout en sachant la fragilité économique de celles-ci dans un contexte périurbain.

* Les premières expériences enseignent que la maîtrise de la non-construction passe par des formes d'institutionalisation de ces zones, notamment la reconnaissance et la contractualisation des collectivités locales. (Cf le plateau de Saclay par exemple).

* La « couronne rurale » est certes rurale, agricole et forestière mais elle est aussi urbaine et champ d'expansion de la croissance urbaine, si bien que les problèmes portent d'abord sur l'organisation du réseau des villes et ensuite sur la « facilitation » des activités agricoles et forestières confrontées de plus en plus au marché mondial.
Parallèlement les espaces naturels et singulièrement les zones humides doivent y :

* faire l'objet d'une politique volontariste qui reste pour une bonne part à inventer ;

* Enfin les « vallées et liaisons vertes » mettent l'accent sur les interrelations entre ces différents types d'espaces majeurs. L'originalité physique des vallées est reconnue en tant qu'espace de communication et de liaison aussi bien physique que naturelle ou visuelle et également d'organisation des grands paysages et de diversité tout court. Il y a donc lieu de se référer à cet acquis car il sous-tend jusqu'à un certain point le schéma directeur et il a structuré déjà certaines des politiques régionales : les espaces verts publics, les acquisitions de forêts régionales, les premières acquisitions de terres agricoles destinées à le rester, les contrats de rivières propres, les parcs naturels régionaux, les contrats de nappe, les circulations douces et les bases de plein air et de loisirs, les espaces naturels sensibles en liaison avec les départements... et prochainement aussi les contrats territoriaux d'exploitation.

## 3. Le Paysage : un faux problème ? La conséquence d'un bon aménagement

Nous vivons aujourd'hui une évolution intéressante des conceptions sur le paysage. On est passé d'une approche qui le considérait comme un tableau - et le terme de paysage évoque à l'origine une peinture, dont la beauté se fonde sur des critères subjectifs - à des approches globales, fondamentalement différentes. On a commencé depuis vingt ou vingt cinq ans, à introduire de l'environnement dans le paysage et, depuis peu, on parle d'économie du paysage.

### 3.1 Environnement et Paysage

La notion de paysage se conçoit de plus en plus sur la base de critères écologiques objectifs, faisant référence à la notion de système. La région urbaine fonctionne comme un écosystème et sa dynamique est comparable au métabolisme de tout être vivant, du moins en termes spatiaux. Le schéma présenté ici montre ce qui sous-tend objectivement la prise en compte du paysage, comme s'il était donné par surcroît, comme la conséquence d'un bon aménagement.

Les Zones Naturelles d'Equilibre (ZNE)évoquées ci-dessus, illustrent ce processus. Il s'agit bien d'un début d'approche globale, puisqu'elles ont fait partie du Schéma Directeur Régional, (SDAURIF) de 1976. Avec les ZNE, la préoccupation d'un aménagement équilibré de l'espace était primordiale. Elles étaient le contrepoint nécessaire aux Villes Nouvelles. À la concentration urbaine répondait le maintien volontaire d'un espace rural créant une discontinuité, source d'une diversité plus grande. Le premier SDAU de 1976 avait ignoré l'espace ouvert. Il restait "urbano-centré" jusqu'à la caricature, limitant son horizon aux villes nouvelles. Ce sont les ZNE, puis les Parcs Naturels Régionaux, qui ont donné une connotation positive à l'espace ouvert périurbain et au grand paysage régional, ouvrant ainsi la voie aux études paysagères et non l'inverse.

Si le SDAURIF n'avait pas intégré et promu la politique des ZNE, de nombreux espaces périurbains majeurs auraient disparu rapidement, comme le montre l'exemple de la plaine de Versailles. On peut s'en rendre compte au vu des extrapolations de la tendance au laisser-faire qui prévalait précédemment. Aux abords de la ville nouvelle de Saint-Quentin-en-Yvelines, l'urbanisation "en tache d'huile" aurait tout submergé, s'il n'y avait pas eu cette approche globale et cette reconnaissance de la gestion gratuite des paysages par les agriculteurs.
D'intervention paysagère à proprement parler, il n'y en a point eu : on voit bien qu'il s'agit d'un pseudo-concept qui n'a pas d'opérationalité "per se".

Un autre exemple qui montre comment l'introduction de l'environnement dans le paysage a permis de donner à cette notion une consistance, c'est celui du paysage urbain du "pluvial": le paysage créé par les dispositifs de contrôle du ruissellement pluvial en milieu urbain. Les villes nouvelles, lui doivent une partie de leur réussite. Il est le résultat de longues bagarres entre ingénieurs "hard" - partisans de l'évacuation instantanée des flux, donc de collecteurs surdimensionnés, coûteux et d'un usage exceptionnel, et ingénieurs "soft" - promoteurs d'alternatives économiques et écologiques à usages multiples, comme les bassins de rétention engazonnés, ne nécessitant que des collecteurs de taille réduite. Ainsi, lors des premiers beaux jours, il n'est pas rare de voir, en traversant les villes nouvelles, le public prenant des bains de soleil dans des équipements qui ont été d'abord prévus pour régler économiquement les problèmes d'assainissement pluvial de la ville nouvelle ! C'est un bon exemple d'écologie d'aménagement, de prise en compte et de valorisation du paysage, qui fonctionne maintenant depuis plus de vingt ans. Il ne viendrait plus à l'idée de personne de le décrier, et pourtant la lutte a été dure. C'est bien en définitive le paysage qui est sorti vainqueur de cet affrontement, mais les raisons économiques n'y sont pas étrangères non plus.

## 3.2 Economie et Paysage

Cette introduction de l'environnement dans le paysage, pour lui conférer une certaine rationalité, débouche maintenant sur la nécessité d'y mettre aussi de l'économie.

En 1965, dans un numéro spécial de la revue "Science et Avenir" sur le paysage, j'avais écrit que "la considération de l'économie du paysage commençait à devenir une nécessité, née de la régression qualitative du milieu de vie urbain". Pourquoi ?

Jusqu'à une date récente, le paysage, comme l'eau et comme un certain nombre d'autres biens, était ce que les économistes appellent un "bien gratuit". Il n'entrait donc pas dans une approche économique, puisque l'économie par définition gère la rareté.

Cependant, comme pour toutes les ressources non ou peu renouvelables, on a pu observer que les paysages subissaient des atteintes de plus en plus irrémédiables. Le paysage devenait un bien rare, voire un bien payant. S'ajoute à cela le conflit inévitable entre le paysage, bien gratuit qu'on s'approprie individuellement, et la nécessité d'assurer la pérennité de ce même paysage en tant que bien collectif.

Le paysage est effectivement un bien collectif qui nécessite d'être pris en compte : il s'agit, comme disent les économistes, "d'internaliser" le coût de sa dégradation ou de sa destruction, ce que ne fait encore jamais le calcul économique ou la comptabilité nationale. C'est pourtant ce que tentait de faire le programme de comptabilité patrimoniale, lancé dans les années 70 et jamais appliqué encore.

Est-ce à dire que rien n'évolue ? Je ne le pense pas : par exemple, l'émergence d'une prise en compte de l'agriculture urbaine relève de ce mouvement "d'intemalisation". On est en train de la découvrir en France, avec retard par rapport à la Grande-Bretagne, aux Pays-Bas, à la Suisse et à l'Allemagne. Dans ces pays, on nous cite des contrats qui ont déjà été passés avec des agriculteurs producteurs de paysage, parce que la collectivité a reconnu leurs services irremplaçables dans la production et la gestion des paysages. La rémunération correspondante compensait souvent un manque à gagner lié à la conservation de structures inadaptées à une économie de marché, mais de grande valeur écologique et paysagère.
En Grande-Bretagne, on a ainsi crée des "country-parks" (parcs de campagne), où les paysages sont entretenus par des agriculteurs, et où les visiteurs disposent d'équipements légers d'accueil, facilitant la pénétration organisée de l'espace.

En France, on commence seulement à découvrir ces possibilités, et c'est tout le mérite d'une approche plus globale de la réalité. En effet, lorsqu'on met en parallèle l'économie rurale et l'économie urbaine, on découvre vite le grand intérêt économique du plus marginal des agriculteurs périurbains, du petit paysan qui gère un fond de vallée avec des technologies dites périmées - ou plutôt gérait, car il a presque totalement disparu, n'arrivant plus à vivre de son travail. Or il générait un paysage extrêmement intéressant, très apprécié non seulement des citadins mais aussi des naturalistes, des écologues et finalement de toute la société moderne. Car il gérait sa dizaine d'hectares en "bon père de famille, ce qui en langage à la mode s'appelle maintenant "développement durable" !

Le boom de l'agriculture biologique ou mieux "organique" doit aussi être resitué dans cette perspective portée par l'évolution de la Société.

Or selon un strict point de vue urbain, il faudrait, pour répondre à la demande sociale de campagne recréer ex-nihilo des parcs périurbains, une sorte de campagne artificielle, avec des coûts d'investissement considérables, et des coûts d'entretien à la seule charge de la collectivité qui par ailleurs supporte plus ou moins bien les coûts économique et social du chômage.

Autrement dit, du point de vue de la société globale, la productivité du plus marginal des petits agriculteurs est incomparablement plus élevée que la mise à disposition d'équipements collectifs artificiels qui par ailleurs ne concernent que des espaces très limités, et profitent gratuitement des grands paysages ambiants, agricoles ou forestiers. On voit sur cet exemple l'intérêt évident qu'il y aurait à développer une comptabilité nationale en termes patrimoniaux pour mieux fonder les choix de société !

L'enjeu est donc bien économique et vaut qu'on s'y arrête. Ne vaut-il pas mieux en effet aller vers un développement de type contractuel (les contrats territoriaux d'exploitation), qui font appel au sens de la responsabilité des acteurs et qui reconnaîtront la qualité des services rendus dans leur globalité paysagère et écologique ? Il faut donc imaginer au plus vite des systèmes de rémunération de ces services. Je dis bien "rémunération", par le biais d'un contrat entre deux parties.

Et je ne parle pas de subvention, assimilable à une aumône. Ce ne sont donc pas des subventions qu'il faut donner mais des services qu'il faut reconnaître et rémunérer en conséquence. C'est bien ce que les schémas des services des espaces naturels et ruraux de la loi Voynet se proposent de faire. Il s'agit là d'un champ d'application important à l'échelle de la région qui s'ouvre ainsi avec la mise en œuvre des CTE, et les retombées économiques et sociales pourraient être considérables si une réelle volonté se manifestait dans les prochaines années. Or il ne semble pas, comme malheureusement toujours en pareil cas que les représentants des organisations professionnelles agricoles aient bien perçu les enjeux.

## 4. Une nécessité : l'approche écosystémique de l'aménagement régional

En matière d'urbanisme, les considérations d'environnement ne font plus sourire les spécialistes et les responsables décideurs. Elles sont désormais, malgré la persistance du
chômage, et la montée des problèmes de sécurité, au centre des débats car c'est sur ce terrain que la population réagit intuitivement et qu'elle se mobilise et se mobilisera de plus en plus pour survivre et vivre. L'enjeu est devenu important singulièrement en Ile-de-France puisque l'échiquier politique a été bouleversé et que les institutions et les pratiques en sont affectées. Des politiques sont réorientées comme celle des déchets et bientôt de l'assainissement.

Cependant il faut compter avec l'inertie des mentalités et des structures et avec l'insuffisance des connaissances dans ce vaste et nouveau domaine. En conséquence, la politique actuelle d'environnement apparaît encore trop souvent moins aux yeux des aménageurs et des décideurs comme un objectif à atteindre qu'une contrainte supplémentaire jugée inopportune et de surcroît perturbatrice des habitudes intellectuelles et des pratiques admises. La chose est particulièrement vraie pour les tenants des lobbies, les "routiers", les "promoteurs" mais aussi les agriculteurs productivistes.

Si les informations spectaculaires et alarmantes et les catastrophes écologiques brutales ou "rampantes" contribuent à accélérer et généraliser la prise en conscience indispensable, celles-ci ne suscitent pas nécessairement l'apparition d'un nouvel état d'esprit qui transformerait irréversiblement les modes quotidiens de penser et d'agir et éviterait de voir surgir un jour peut être des situations de paniques urbaines..

La raison de cette incompréhension provient du fait que rien ne peut changer sans développer une manière différente de voir les choses, même les plus traditionnelles c'est-à-dire que l'adhésion individuelle conditionne l'efficacité environnementale. Cet état d'esprit caractériserait au mieux une politique de l'environnement dans toute sa généralité. Celle-ci ne peut pas ne pas avoir de conséquences sur le plan politique, mais la venue à maturité s'avère longue et difficile. La chose est d'autant plus difficile qu'on continue de traiter de la ville sans méthode scientifique ; le mot "ville" étant devenu lui-même sémantiquement très flou.

Plusieurs disciplines s'y intéressent, avec leurs moyens et leurs concepts traditionnels, mais il n'existe encore aucun corps de principes communs, admis de tous. La réflexion sur l'aménagement urbain, ressemble plus à une foire aux idées qu'à une construction réfléchie et progressive.

Il n'est pas étonnant, dans ces conditions, que "la ville" et non la "région urbaine" constitue toujours en France, le référentiel de base, conduisant à ce partage du territoire et des compétences dénoncé ci-dessus.

Les "taux de fuite" des citadins observés en fin de semaine et pour les vacances devraient cependant donner à réfléchir sur les insuffisances et la soi-disant autonomie du milieu urbain.

A cette conception urbano-centrée, il convient de substituer une prise en compte de l'environnement basée sur une démarche nécessairement écosystémique. Or, le concept d'écosystème conserve pour la quasi-totalité les décideurs et préparateurs de décision un caractère insolite faute, essentiellement, de n'avoir jamais été intégré aux programmes de formation générale.

De quoi s'agit-il ?

Considérons d'un côté un territoire ou mieux, le milieu de vie d'une communauté qui en tire parti pour son existence : Vous avez schématiquement ce qu'on appelle un "biotope" et sa "biocénose" associée, plantes, animaux et êtres humains, le tout lié ensemble par de multiples relations, dont l'étude constitue l'essence même de l'écologie en tant que science.

C'est donc en raisonnant par analogie sur un modèle biologique que l'on est conduit à parler d'écosystème urbain ou mieux, d'écosystème de la région urbaine. Ceci permet de faire
remarquer à nouveau que l'approche habituelle des "urbanistes", et aménageurs opposant structurellement ville et campagne et isolant artificiellement l'une de l'autre, est erronée car elle exclut les interrelations de toutes sortes entre territoires, milieux et populations, différentes mais complémentaires (figure 1).

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 1 : La ville considérée comme un écosystème urbain</figcaption></figure>

Dans la réalité, la ville, l'agglomération ou la conurbation n'est en effet qu'une sorte de sous-écosystème tronqué, incapable de vivre par lui-même sur son territoire mais au contraire tributaire pour sa survie et son fonctionnement quotidien d'un territoire beaucoup plus vaste qu'elle domine, qu'elle exploite, qu'elle parasite. C'est cette zone de solidarité forcée, ce bassin vital qui constitue ce qu'on convient d'appeler une région urbaine. Elle est composée de zones bâties de toutes sortes, mais aussi de champs, de forêts, de superficies en eau et de milieux naturels non cultivés.

C'est pourquoi, un Schéma Directeur d'Aménagement et d'Urbanisme Régional doit considérer effectivement la région dans toute sa globalité et sa diversité construite et non construite. Ensuite, un tel SDAU ne peut être seulement spatial car il doit être soucieux de prendre en compte les processus d'évolution et de gestion dont la projection spatiale ne constitue qu'un des attributs.

Jusqu'à maintenant les politiques de l'énergie n'ont par exemple pas été prises en considération. Ce ne sera désormais plus possible très longtemps.
Connaître ces processus, c'est aussi se donner les moyens d'agir et d'orienter cette évolution dans un sens utile et souhaitable pour le bon fonctionnement de l'écosystème.

Autrement dit, plutôt que de viser la seule planification spatiale par la voie réglementaire du droit des sols fonctionnant par autorisation et refus, il peut être plus efficace de songer également à agir sur les processus relationnels selon qu'ils génèrent ou non des usages désirables ou non du sol. Par exemple, préconiser l'assainissement autonome en zone extérieure d'habitat dispersé serait de nature à mieux prendre en considération l'environnement en induisant une forme d'urbanisation adaptée et répondant à une pluralité souhaitable de modes de vie. Telles sont aussi les mesures agri-environnementales visant à valoriser des utilités pour la Société qui soient basées sur de bonnes pratiques agronomiques.

Il est nécessaire de revenir sur l'analogie de la région urbaine en tant qu'écosystème en développant l'image d'un organisme vivant (l'agglomération urbaine) liée par de multiples relations à un territoire plus vaste, celui de la région.

Cette image fait appel au métabolisme des êtres vivants.

Comme tout être vivant, l'agglomération dans son ensemble a besoin de respirer, de manger et de boire pour se maintenir et se développer. En retour, elle va expirer un air vicié et produire des excréments liquides et solides. Avec cette simple métaphore, il est aisé de caractériser le fonctionnement d'un écosystème urbain, d'en identifier les principales composantes d'un point de vue opérationnel et d'en tirer les conséquences en vue d'en optimiser le fonctionnement grâce à une bonne planification. Et l'énergie devrait être aussi considérée dans ce schéma.

Ainsi, l'agglomération ne produit nullement l'air qu'elle respire. Il provient d'un territoire beaucoup plus vaste qui, dans la région, correspond aux parties végétalisées, c'est à dire pour l'essentiel les forêts.

L'air vicié que l'agglomération rejette ne s'épure que dans le territoire extérieur à l'agglomération. L'agglomération n'a aucune autonomie dans ce domaine, la lutte contre la pollution atmosphérique ne génère pas d'oxygène et la présence des zones vertes urbaines, si utiles soient-elles, agissent au mieux-sur la dynamique des masses d'air urbaines, favorisant la sédimentation des poussières, empêchant ou réduisant les situations d'inversion de température.

L'agglomération consomme des denrées alimentaires et des matériaux solides pour son entretien et, a fortiori, son développement en principe, elle ne produit rien de tout cela, cherchant cependant mais pour des raisons de coût à s'approvisionner au plus près.

Prévoir de conserver et gérer ces ressources renouvelables (denrées alimentaires, nappes d'eaux souterraines, forêts.) ou non renouvelables (matériaux de sous-sol, énergie fossile) constituent autant de volets d'un bon Schéma Directeur au même titre que la résorption des déchets solides, ordures ménagères, déchets industriels inertes et toxiques, fonction qui, il y a peu, était spontanément et involontairement assurée en dernier ressort par les espaces ouverts périurbains, y compris les superficies en eau.

Le sens du progrès est donc parfaitement clair ; par analogie de fonctionnement de tout écosystème qui se maintient, il faudrait boucler au plus court tous les cycles, ce qui implique d'abord de les appréhender correctement en termes d'aménagement : cycle de l'eau, cycle des matériaux et déchets, cycle du sol...

Il y a des unités spatiales fonctionnelles capables de mieux structurer les actions de planification également et qui constituent des réalités écologiques intangibles. A côté des bassins et sous-bassins versants ; on peut citer les gisements, les nappes souterraines, les
structures géologiques réservoirs, les zones humides et bassins d'épandage de crues, les massifs forestiers, les grandes zones de productions agricoles...

Ces entités fonctionnelles, et il y en a d'autres, comme les bassins aériens ou les grandes coupures vertes urbaines et les coulées vertes artificielles, devraient faire partie du processus de planification comme autant d'organes concourant à la vie de l'organisme / région urbaine.

En définitive, une approche écosystémique n'a rien de mystérieux, car c'est celle de la vie, à la fois unique et complexe. Elle s'oppose à la simplification en tâche d'huile (le tout béton) qui induit le tout à l'égout, le tout incinération... le tout monotone dans tous les domaines.

## 5. Privilégier la voie contractuelle en s'appuyant sur des entités spatiales ayant une réelle signification écologique

Le constat que l'on est amené à faire à partir d'une approche écosystémique est une certaine impuissance de l'Etat à prendre en compte l'environnement, dans la mesure où l'Etat est parcellisé, cloisonné entre des administrations souvent rivales gérées par des corps et des codes juridiques différents: codes rural, de l'urbanisme, de l'environnement, des mines, de l'eau, du bruit, etc...

Cela se traduit par des affrontements inutiles. Parmi certains excès on peut dénoncer les conceptions trop "mécaniciennes" de certains services pour lesquels la biologie, l'écologie, les sciences humaines, ne comptent guère et qui privilégient systématiquement le physico-chimique.

C'est une des richesses des collectivités territoriales que de devoir par la force des choses, privilégier la voie contractuelle puisque cela suppose qu'on se mette autour d'une table, que l'on discute et que l'on dégage un minimum de consensus sur un diagnostic et sur un programme. Ceci va dans le sens d'une participation accrue des différents acteurs et d'une adhésion plus grande aux objectifs. Au contraire, la voie réglementaire, traditionnelle, s'impose d'une manière autoritaire sans aucune "internalisation" des finalités par le public. Dans le domaine de l'environnement cela entraîne une certaine déresponsabilisation. C'est ce qui s'est passé avec le tout à l'égout, pour lequel le citoyen ne se préoccupe plus de ce qu'il rejette et c'est aussi vrai dans le domaine des déchets avec "le tout incinération" qui collecte et brûle n'importe quoi. Il est clair, que l'on n'ira pas dans le sens d'un développement durable si l'on continue à brûler la matière organique dans une région qui a abandonné l'élevage. La réhabilitation du compostage s'inscrit dans cette perspective.

Pour prendre un contre exemple qui fit l'objet d'un "battage" médiatique important à l'époque, l'opération "Seine Propre" n'avait d'environnementale que le nom. En fait, elle conduisait à poursuivre la concentration des effluents à l'aval de Paris, transportant des eaux usées sur de longues distances, ne solutionnant pas les problèmes de pollution résiduelle en Seine aval, ni ceux générés par le ruissellement pluvial dû à l'imperméabilisation non contrôlée des sols urbains. C'est comme cela que des responsables politiques sont abusés et font des promesses intempestives comme de se baigner dans la Seine.... en 1989 !

Pareille démarche ignorait la réalité écologique du bassin ou sous-bassin versant, qui déborde les clivages administratifs et se "cale" sur le fil de l'eau, tout en valorisant une autre voie qui est celle de la solidarité spatiale et de la contractualisation.

La prise en compte des bassins versants en Île-de-France a débouché sur les opérations contractuelles des "Rivières propres". Ce sont des projets intégrés allant de l'étude de
diagnostic au programme de travail chiffré et à son financement correspondant, avec affichage public des résultats et comité de pilotage se réunissant périodiquement. Le cas de l'opération "Marne Pollution Zéro", a constitué le prototype de ces opérations qui sont actuellement au nombre d'une quinzaine sur un total d'une cinquantaine de rivières.

Un second exemple porte sur les contrats régionaux "terres vives». Les collectivités locales se regroupent dans des ensembles géographiques en vue de la collecte et du traitement des déchets ménagers et assimilés.

L'engagement contractuel entraîne des obligations de résultats en matière de recyclage, répondant ainsi au souhait du public de voir la collective sélective se développer. Mais c'est sans compter sur l'inertie des structures orientées antérieurement vers le tout incinération, ce qui faisait fi du problème des rejets atmosphériques, dont la dioxine. Les investissements nécessaires pour "normaliser" cette situation sous la pression du public risquent maintenant de rigidifier la situation en modernisant et reconstruisant à grands frais les incinérateurs sans que des solutions alternatives soient réellement étudiées et mises en œuvre rapidement.

Dans d'autres domaines de l'environnement, les politiques restent encore à définir et à mettre en pratique. C'est le cas par exemple des matériaux du sous-sol. L'Ile-de-France exploite neuf matériaux et exerce des pressions fortes sur les régions voisines, notamment pour les granulats, il en résulte de plus en plus de difficultés et même des situations de blocage à l'ouverture de nouvelles carrières. En terme, d'écosystème urbain, il n'est pas concevable d'arrêter toute exploitation sachant que les matériaux sont une absolue nécessité pour le bon fonctionnement du métabolisme urbain. On peut certes, mieux les utiliser, pratiquer des recyclages et des substitutions partielles en faisant appel au bois et à l'argile par exemple; il reste qu'une part de la consommation demeure incompressible. Mais plutôt que de se préoccuper de carrières comme le font actuellement les services administratifs compétents à travers une approche de type réglementaire, il serait plus efficace de raisonner sur la base des gisements dans leur dimension géographique en tant que ressources non renouvelables à planifier. Il faudrait avoir une politique de développement durable dans ce domaine qui soit basée sur une démarche multicritères, reconnaissant l'intérêt économique du gisement et aussi celui des "valeurs qui comptent", qu'elles soient naturelles (la faune, la flore...) ou culturelles (paysages, sites et monuments)... qu'il faudrait impérativement protéger, dans le cadre d'un plan de gisement.

Car, à tout prendre, la carrière n'est qu'un épiphénomène temporaire dans l'occupation du sol. Bien localisée, elle peut être une excellente occasion d'un aménagement qui viserait à accroître la diversité de milieux physiques souvent banals. Malgré une loi nouvelle sur les carrières, il reste des progrès à faire car les cartes départementales des carrières demeurent très en deçà de ce que devrait être une approche environnementale faisant sa place au développement durable. Le foncier ne devrait plus par exemple constituer un obstacle quand il y va de l'intérêt général.

Dans le domaine forestier, il y aurait aussi à considérer la réalité forestière c'est à dire le massif forestier et sa zone ou périmètre de protection en tant qu'écosystème. En effet, un massif forestier dont on laisse construire les franges est irrémédiablement condamné à régresser dans les 10, 20 ou 50 ans à venir si l'on ne ménage pas une zone tampon autour de ce massif pour absorber et neutraliser les différentes pressions et agressions urbaines. Que se passe-t-il dans la réalité actuellement ? Les Plans d'occupation des sols des communes riveraines essaient tous de tirer parti de ce voisinage enrichissant. Ce faisant, l'absence de concertation entraîne aussi une absence de préoccupation globale, d'organisation des échanges, entre milieux forestiers et milieux urbains quand il ne s'agit pas de grignoter une
partie du massif sous prétexte d'équipements publics au nom de la qualité du milieu ! Les documents d'urbanisme sont inadaptés ou cloisonnés. Il faudrait disposer d'un schéma d'aménagement forestier pluri-communal qui soit intégré à l'urbanisme ou que le schéma d'urbanisme s'intègre au schéma d'aménagement forestier du massif considéré.

L'instauration par le dernier schéma directeur régional d'une marge de reculement de 50 m autour des massifs forestiers de plus de 500 ha constitue un premier pas mais son application n'est pas sans poser problème, aussi elle ne progresse guère.

Je ne parlerai pas des zones humides, elles sont à peine prises en compte encore dans l'aménagement alors qu'elles jouent un rôle extrêmement important dans le domaine de l'environnement, à différents points de vue et qu'elles sont partout en régression rapide. Ce ne sont pas les ZNIEFF toutes seules, qui n'ont aucune valeur réglementaire, qui permettront de prendre en compte efficacement ces zones humides, ni non plus les projets européens NATURA 2000 qui en France ont souffert d'une approche entièrement étatique.

Le schéma de services des espaces naturels et ruraux en cours d'élaboration ouvre une perspective nouvelle intéressante qui pourrait se combiner avec l'application des contrats territoriaux d'exploitation pour préserver et gérer les grandes et petites zones humides. C'est quand même la première fois que l'Etat intègre cette préoccupation à l'aménagement du territoire.

Un autre domaine qui commence à faire l'objet, de démarches intégrées, concerne les aquifères ou nappes réservoirs servant à l'alimentation en eau. On a déjà des exemples régionaux intéressants comme le contrat de la nappe d'Alsace. Seuls, des projets de contrats de nappes permettront d'avoir une gestion intégrée de celles-ci. Ces projets sont forcément contractuels car ils nécessitent l'adhésion de tous les acteurs utilisateurs agriculteurs, industriels, distributeurs divers...La réglementation et la police des eaux ne peuvent à el'es seules faire "une politique de gestion". Une telle démarche est commencée pour le secteur Est de la région correspondant à la nappe réservoir dite des calcaires de Champigny, située principalement en Seine-et-Marne. Ce premier contrat de nappe dans la région a été signé le 1er juillet 1997. Il intéresse 213 communes, le département, la Région, l'Agence de l'eau, les industriels, les agriculteurs et les associations. Il vise à gérer au quotidien cette ressource renouvelable en évitant les surexploitations dommageables afin d'assurer la pérennité de son fonctionnement dans l'intérêt des différentes parties prenantes.

# 6. Les outils techniques et institutionnels

## 6.1 Des outils techniques modernes existent et se développent

On trouve par exemple en Ile-de-France :

* Le SIGR (Système d'Information Géographique Régional) qui comporte plus de 80 "couches" d'informations thématiques et de bases de données spécialisées, numérisées au 1/5 000ème sur l'ensemble de la Région (12 000 km2), parmi lesquelles l'inventaire de l'occupation du sol (le "M.O.S") en 110 postes de légende réalisé tous les quatre ans par interprétation stéréoscopique de photographies aériennes, la population par îlots de recensement INSEE, les espaces verts et boisés publics, les stations d'épuration, les gisements et carrières, les sites et monuments protégés, le bruit routier, les pics de
pollution atmosphérique, les retombées de métaux lourds les déchets, les sols potentiellement pollués, etc....

* La **télédétection aéroportée et satellitale** pour lesquelles l'IAURIF a une grande expérience de mise en œuvre dans les domaines de l'occupation du sol, de l'aménagement et de l'environnement, en France et à l'étranger.

* Les SIGE : **Systèmes d'Information et de Gestion Environnementale**, qui combinant des données de plusieurs sources, intégrées à un SIG, constitueront progressivement des outils de gestion, par exemple dans les domaines des déchets, de l'eau, de l'assainissement, des espaces verts publics...

* La **télématique appliquée à l'environnement**, dont le développement facilitera la circulation des connaissances permettant l'information rapide des différents acteurs et leur participation accrue à la gestion de leurs milieux de vie. Après les systèmes bibliographiques informatisés (URBAMET et ECOTHEK), ce sont de nouveaux outils de communication électronique comme l'INTERNET qui font irruption et qu'il faut prendre en compte.

## 6.2 - Des outils institutionnels existent à l'échelon régional

* L'IAURIF (Institut d'Aménagement et d'Urbanisme de la Région d'Ile-de-France), qui joue le rôle d'une super-agence d'urbanisme, à la fois mémoire régionale, structure d'études et force de propositions au service du Conseil Régional et de la Région d'Ile-de-France.

### Les Agences du Conseil Régional

* L'A.E.V. (Agence des Espaces Verts), en charge de la mise en œuvre de la politique régionale, telle qu'elle s'est exprimée dans le Plan Vert Régional.

* L'A.R.E.N.E (Agence de l'Environnement et des Energies Nouvelles) qui pilote notamment les actions de promotion du Développement Durable dans la Région.

* Les Agence de l'Etat-

* L'A.E.S.N. (Agence de l'Eau Seine-Normandie) et sa délégation régionale Ile-de-France.- l'A.D.E.M.E. (Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie) et délégation régionale d'Ile-de-France.

* Les **Observatoires spécialisés mixtes Etat, Région** : Ils reçoivent notamment l'appui technique de l'IAURIF pour la mise en œuvre, la collecte, le traitement, l'exploitation et la diffusion des informations nécessaires au développement des politiques régionales. La mise au point d'indicateurs synthétiques de suivi et de résultats, fait partie de leurs objectifs premiers. Les outils techniques mentionnés ci-dessus sont au cœur de ce processus. Les observatoires associent très directement les services de l'Etat et d'autres collectivités locales, ainsi que les associations et il serait souhaitable qu'ils constituent des équipes techniques mixtes permanentes comme ce fût le cas de l'ORDIF par le passé. (O.R.D.I.F : Observatoire Régional des Déchets d'Ile-de-France ; O.R.P.I.F : Observatoire des Rivières Propres d'Ile-de-France ; O.R.S. : Observatoire Régional de la Santé ; AIRPARIF ; Bruit (en projet) ; Milieux naturels (en projet)).

* Les **Parcs Naturels Régionaux et autres** : P.N.R. de la Haute Vallée de Chevreuse ; P.N.R. du Vexin Français ; PNR du Gâtinais Français ; le projet des Boucles de la Marne
et de l'Ourecq, entité pour laquelle une charte est à élaborer ; les Trois-Forêts, ce dernier
commun avec la Région Picardie ; la Bièvre, rivière d'Ile-de-France, pour laquelle un
processus de concertation est engagé à l'échelle du bassin versant.

Les PNR constituent de véritables laboratoires de terrain où aménagement et environnement se concilient dans une forte volonté de développement local mais on a vu qu'outil comparable reste à inventer pour les espaces urbain / périurbain.

7. Conclusion

Il est nécessaire de faire appel à un référentiel écosystémique : "L'écosystème de la région urbaine" pour une plus grande cohérence et une meilleure coopération (partenariats), qui soient basées sur des unités de gestion significatives ("sous-écosystèmes"), par exemple :

* des bassins versants fins (plus de 600 en Région Ile-de-France), pour gérer efficacement le cycle de l'eau, notamment dans les documents d'urbanisme, SDAU et POS ;

* des secteurs de drainage ou de collecte, bien identifiés pour appliquer le principe de proximité, en matière d'assainissement ou de déchets.

* des gisements de matériaux (9 types exploités en RIF), qui sont des ressources non renouvelables et indispensables, à ne pas gaspiller.

* des aquifères (5 nappes d'eau souterraines), dont la pérennité n'est pas assurable sur la seule base des règles administratives de prélèvement !

* des massifs forestiers et leurs zones - tampons, indispensables à leur survie, ainsi que le prévoit le Schéma Directeur.

* des zones de production agricole ou horticole, avec une superficie critique suffisante...

* des zones humides et des vallées dont l'existence et l'originalité doivent être affirmées.

* des coulées vertes,

* des itinéraires de circulation douce : à pied, à bicyclette, à cheval, ...

* des aires de desserte d'équipements collectifs.

* des habitats d'espèces animales ou végétales rares et menacées.

* etc.

Ces unités doivent servir de plus en plus de base à une planification spatiale qui s'affranchirait des limites administratives grâce à des bases de données géocodées (S.I.G.), mais qui serait cohérente avec les documents d'urbanisme.

Les contrats régionaux de "Rivières Propres", relayés par les S.A.G.E (Schémas d'Aménagement des Eaux), ou les contrats de nappe, constituent les premiers exemples de gestion écologiquement fondée. Les gisements de matériaux, les massifs forestiers, les zones humides pourraient suivre. Les outils institutionnels: (Agences, Observatoires...) et les outils techniques (SIGR, SIGE, Télématique environnementale,...) offrent ainsi la possibilité de mettre en œuvre le grand objectif sociétal du Développement Durable, pour lequel une volonté politique a commencé de s'exprimer depuis plusieurs années.

Le bien-être ou la santé de la population se trouve désormais au carrefour d'une triple exigence, pour laquelle il n'y a pas d'alternative possible : L'environnement doit être vivable pour la population ; le développement économique doit être viable pour celle-ci également et durable pour l'environnement. C'est le défi qu'il faut relever pour les générations futures.
The 1990s were a period of economic growth and development in the United States. The country experienced a period of strong economic growth from 1990 to 1992, which was followed by a period of slow economic growth from 1992 to 1997. The period from 1997 to 2000 was also slow economic growth. The period from 2000 to 2008 was also slow economic growth. The period from 2008 to 2013 was also slow economic growth. The period from 2013 to 2016 was also slow economic growth. The period from 2016 to 2019 was also slow economic growth. The period from 2019 to 2023 was also slow economic growth.
MODELISATION PLUIE-DEBIT EN MILIEU
PERI-URBAIN : ADAPTATION DU MODELE GR4
AU CAS DES BASSINS PERI-URBAINS

Yasmina RAKEM, Xiaoliu YANG, Nilo de Oliveira NASCIMENTO
CEREVE(ENPC-ENGREF-UPVM), 6 et 8 avenue Blaise Pascal, Cité Descartes,
Champs sur Marne, 77455 Marne la Vallée Cedex
Tél: 01.64.15.30 - Fax : 01.64.37.64 Adresse électronique :
yasmina@cereve.enpc.fr

Résumé

En l'absence de méthodes adaptées permettant de prendre en compte les crues provenant des bassins péri-urbains dans les réseaux pluviaux d'assainissement urbains, l'adaptation d'un modèle pluie-débit conceptuel conçu pour des bassins ruraux peut constituer une première approche pour le développement d'une méthode adéquate. Ce présent article consiste à passer en revue les travaux effectués permettant cette adaptation ainsi que les problèmes rencontrés et les solutions proposées à cet effet.

# 1. Introduction

Dans cet article, nous allons aborder le problème de l'estimation des crues provenant des bassins versants naturels ou agricoles situés à l'amont de bassins versants urbanisés et dont les débits d'eau pluviale parviennent aux réseaux d'assainissement. L'estimation fiable de ce type de débit est importante lors du dimensionnement de réseaux d'assainissement ou de techniques alternatives telles que les bassins de retenue, d'où la nécessité de développer une méthodologie.

Cependant, le développement de cette méthodologie doit faire face à un certain nombre de difficultés particulières au problème posé. D'une part, les bassins en question, dits péri-urbains, sont en général de petits bassins versants au caractère intermittent, pour lesquels des séries de données hydrologiques, telles que les données de hauteur de pluie et d'évaporation, mais surtout de débits, sont très rares. D'autre part, malgré leur caractère en partie rural, ces bassins doivent être traités dans une perspective d'hydrologie urbaine. Cela signifie que l'on est intéressé par le développement de méthodes d'estimation de crue à un pas de temps de l'ordre de quelques heures à quelques minutes, compatibles avec les besoins de simulation en hydrologie urbaine.

Loumagne et Michel (1990), ont constaté l'inexistence de méthodes réellement adaptées pour prendre en compte les ruissellements des bassins naturels qui se trouvent à l'amont des bassins urbains. Ils ont proposé l'utilisation de la méthode SOCOSE (ministère de l'Agriculture, 1980) comme une première approche au problème. Dans la conclusion de leur travail, ils suggèrent que l'étude d'un modèle conceptuel simple mis au point pour des bassins ruraux puisse donner des bases pour le développement de la méthode en question. L'objectif est d'intégrer ce
modèle simple dans un modèle pluie-débit urbain, pour générer les hydrogrammes sur des zones péri-urbaines situées à l'amont des bassins versants.

Quelques travaux ont été effectués permettant d'adapter le modèle conceptuel GR4, développé au CEMAGREF et au CEREVE à une telle application (Yang & Nascimento, 1993; Cernessson, 1993). L'application de ce modèle à des bassins péri-urbains est confrontée à trois types de problèmes.

* Le modèle GR4 étant initialement construit au pas de temps journalier, il faut vérifier son comportement à un pas de temps plus fin (quelques heures à quelques minutes), adapté à la modélisation en milieu urbain.

* De plus, il fonctionne en continu alors que les modèles pluie-débit urbains sont généralement des modèles par évènements. Il convient de l'adapter à un fonctionnement par événements.

* Enfin, il est fréquent que les petits bassins naturels à l'amont des régions urbanisées soient des bassins versants non jaugés (dépourvus de données hydrométriques). Dans le cas de ces bassins il n'est pas possible de déterminer les paramètres du modèle par calage, il faut pouvoir les expliquer en fonction des variables physiques et géormophologiques des bassins versants afin de les estimer.

## 2. Présentation du modèle

Le modèle GR4 est composé de deux fonctions : la fonction de production qui permet de déterminer la proportion de pluie réelle destinée à l'écoulement et la fonction de transfert qui transforme cette proportion de pluie en écoulement.

### 2.1 Fonction de production

Cette partie du modèle est représentée par un réservoir appelé réservoir sol (figure 1), soumis à deux entrées, la pluie brute (P) et l'évaporation potentielle (E). Cette dernière est déterminée à partir de la formule de Penman au pas de temps décadaire (Viessmann et al., 1989). Les valeurs décadaires sont désagrégées en données journalières (Edijatno, 1991).

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 1 Représentation schématique de la fonction de production du modèle GR4</figcaption></figure>
Le modèle prévoit une neutralisation entre ces deux entrées, de manière qu'il n'en reste qu'une seule. La pluie (Pn) appelée pluie nette ou l'évaporation (En) appelée évaporation nette. Une partie de la pluie nette, lorsqu'elle est différente de zéro, contribue au remplissage du réservoir sol et détermine la proportion de la pluie stockée dans le sol. La pluie restante Pr constitue la proportion d'eau qui va être ruisselée. Lorsque l'évaporation est supérieure à la pluie, une partie de l'évaporation nette En notée Er agit sur le réservoir qui subit des pertes qui lui sont proportionnelles. Ce réservoir sol est caractérisé par sa capacité maximale de stockage A et son stock S. L'état initial de ce réservoir est noté S0.

## 2.2 Fonction de transfert

Cette partie du modèle est représentée principalement par un réservoir et deux hydrogrammes unitaires (figure 2). Pr est divisée en deux parties pour suivre deux cheminements différents avant de rejoindre l'exutoire du bassin versant. Une grande partie de Pr est destinée à l'alimentation du second réservoir (réservoir de routage) après avoir subi un décalage dans le temps, et contribue à l'écoulement direct. La seconde partie, après avoir subi un décalage similaire, est dérivée directement vers l'exutoire.

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 2 Représentation schématique de la fonction de transfert du modèle GR4</figcaption></figure>
Le décalage dans le temps est assuré par un premier hydrogramme *h* dans le cas de l'écoulement direct. *h* est caractérisé par sa durée *C*. Le réservoir de routage est représenté par sa capacité maximale *B* et son état *R*, $R_0$ étant l'état initial.

Le deuxième hydrogramme *g* qui transforme la deuxième partie de l'écoulement est caractérisé par sa durée 2C.

Dans le cas du modèle GR4, le bassin versant n'est pas considéré comme une entité close. Il est soumis à des échanges avec l'extérieur. Ces échanges sont introduits à l'entrée du réservoir de routage et à la sortie du deuxième hydrogramme. Ils sont déterminés en fonction de *D*. Les variables *A*, *B*, *C* et *D* sont les paramètres du modèle.

Afin d'homogénéiser les grandeurs des paramètres du modèle entre elles, ans le calage et la comparaison des résultats, il est plus intéressant de travailler avec les transformées logarithmiques de ces mêmes paramètres.

## 3. Adaptation du modèle GR4 au contexte péri-urbain

Comme nous l'avons déjà cité au dessus, l'application de ce modèle au cas des bassins péri-urbains pose quelques difficultés.

### 3.1 Le changement du pas de temps de modélisation du modèle

A priori, lorsqu'on parle de changement de pas de temps on suppose que cela conduit systématiquement au changement de la structure du modèle. Il reste important de vérifier le comportement du modèle face à des données hydrologiques de pas de temps inférieur à la journée.

Yang et Nascimento (1993) ont validé la version horaire du modèle sur 3 bassins versants : Butheil et Melarchez de l'Orgeval et Blosseville, de surfaces respectives 104, 7 et 3.5 km². Ils ont montré que l'on pouvait s'affranchir de l'évaporation. Ce qui permet la simplification de la fonction de production du modèle.

Une démarche complète de validation du modèle au pas de temps horaire, aurait pu être faite en utilisant la méthode du partage de l'échantillon de données (deux sous-séries, une pour le calage et une autre pour la validation). Cette méthode de validation demande des séries de données longues. Malheureusement, dans le cas des petits bassins péri-urbains ces données restent indisponibles. Toutefois, comme le modèle, dans sa version journalière, a prouvé sa robustesse lors des validations, on suppose que si la qualité du calage de la version horaire est satisfaisante, alors il en est de même pour la phase de validation (Yang, 1993).

Le modèle au pas de temps horaire donnant de bonnes performances, il n'est pas nécessaire d'intervenir au niveau de son architecture (Yang, 1993 ; Cernesson, 1993), même si les tests ont été faits sur un nombre de bassins versants plus faible que dans le cas de la version journalière et si les séries utilisées n'étaient pas très longues.

### 3.2 Estimation a priori des paramètres

La phase la plus critique dans la conception d'un modèle pluie-débit, quel que soit son type, est la difficulté de son extension à des bassins non jaugés. Le problème n'est pas uniquement dû au caractère empirique ou conceptuel du modèle car même les bassins physiques (basés sur une description physique du bassin et du cycle de l'eau) rencontrent ces problèmes à cause du
caractère complexe des phénomènes intervenant dans le cycle hydrologique. Comme il est rare de trouver des bassins versants péri-urbains jaugés, et que donc l'estimation des valeurs des paramètres du modèle par le calage en utilisant des séries de données hydrologiques n'est pas toujours possible, il faut tenter d'estimer les paramètres au travers d'autres méthodes.

Yang et Nascimento ont essayé de construire un processus d'estimation des paramètres du modèle à partir de 121 bassins versants répartis sur toute la France, bassins qui ont été utilisés pour la construction et la validation de la version journalière (Yang & Nascimento, 1993). Le tableau (3) donne les valeurs moyennes des paramètres du modèle obtenues sur ces bassins.

Dans le cas du paramètre A, les recherches effectuées ont montré que pour les bassins pour lesquels le modèle fonctionne correctement c'est à dire où les critères de qualité sont satisfaisants (donc débits correctement simulés) si on fixe la valeur du log(A) entre 5.6 et 6 au lieu de la déterminer par calage la qualité des résultats est peu sensible (Nascimento, 1995 ; Rakem1995).

<table><caption>Tableau 1: Statistique des paramètres entre 121 bassins (Yang et Nascimento 1993)</caption><thead><tr><th></th><th>log(A)</th><th>log(B)</th><th>log(C - 0.5)</th><th>log(D)</th></tr></thead><tbody><tr><td>moyenne</td><td>5.67</td><td>4.28</td><td>0.17</td><td>0.02</td></tr><tr><td>écart-type</td><td>0.65</td><td>1.03</td><td>0.45</td><td>0.41</td></tr></tbody></table>

Dans le cas des paramètres B, C et D, Yang et Nascimento (1993) ont essayé de les prédéterminer à partir de 3 bassins versants intermittents (cités ci-dessus : Butheil et Melarchez de l'Orgeval et Blosseville) et en utilisant des données horaires. Le manque de données horaires n'a pas permis de prendre un plus grand échantillon de bassins.

Ils proposent de déterminer les paramètres B et C à partir d'une moyenne géométrique établie sur les paramètres obtenus dans le cas des trois bassins versants intermittents étudiés.

$$P_{moy} = \prod_{i=1}^{3} \frac{P_i^{1/3}}{(sup_i)}$$

avec $P_{moy}$ : le paramètre moyen ; $i$ : le numéro du bassin, $sup_i$ : la superficie (km²) du bassin $i$ et $P_i$ est le paramètre du bassin $i$.

Le paramètre D permettant de boucler le bilan en eau, son estimation est déterminée simplement à partir de la moyenne arithmétique de ce paramètre obtenu sur les trois bassins versants considérés.

Les valeurs proposée pour la détermination des crues par Yang et Nascimento (1993) sont montrées dans le tableau (2).

<table><thead><tr><th>log(A)</th><th>log(B)</th><th>log(C - 0.5)</th><th>log(D)</th></tr></thead><tbody><tr><td>5.60</td><td>1.88</td><td>0.28</td><td>0.00</td></tr></tbody></table>

<caption>Tableau 2: Valeurs des paramètres pour l'estimation des crues (Yang et Nascimento 1993)</caption>
Cernesson (1993) a choisi dans le cas de son étude sur l'estimation des crues sur le bassin du Réal Collobrier les valeurs médianes des paramètres obtenues en calant la version horaire du modèle à un sous bassin du Réal Collobrier. Elle a par la suite validé cette approche sur quatre autres sous-bassins du même bassin versant. Son choix s'est orientée vers les médianes à la place des moyennes pour s'affranchir de l'influence des valeurs extrêmes. Elle prend des valeurs différentes pour chaque saison (tableau 2).

<table><caption>Tableau 3: Valeur des paramètres choisis par Cernesson (1993) pour l'estimation des crues</caption><thead><tr><th></th><th>hiver</th><th>été</th><th>automne</th></tr></thead><tbody><tr><td>log(A)</td><td>6.</td><td>6.62</td><td>6.00</td></tr><tr><td>log(B)</td><td>5.24</td><td>2.81</td><td>3.84</td></tr><tr><td>log(C - 0.5)</td><td>1.51</td><td>0.85</td><td>1.27</td></tr></tbody></table>

Ces résultats sont proposés pour des bassins versants de petite taille.

L'estimation a priori des paramètres du modèle sur des bases statistiques peut poser quelques problèmes. En effet, le modèle GR4 présente quelques problèmes d'adaptation sur un certain nombre de bassins versants. Son inadéquation sur ces bassins nécessite une étude plus détaillée pour déterminer le champ d'application du modèle c'est à dire les bassins versants dont la transformation pluie-débit est susceptible d'être bien représentée par le modèle avant de l'appliquer aux bassins non jaugés. Il est nécessaire de savoir à l'avance si la transformation pluie-débit du bassin non jaugé sur lequel les études vont être faites pourra être bien représentée par le modèle GR4.

L'estimation a priori des paramètres doit tenir compte du type de bassin car même si on a du mal à trouver des relations explicites entre les paramètres et les caractéristiques des bassins versants, on les voit qualitativement au travers des applications déjà effectuées sur le modèle. De plus il faut tenir compte des variations saisonnières. Comme l'a montré Cernesson, ces dernières influencent les valeurs susceptibles d'être prises par les paramètres du modèle.

## 3.3 Initialisation du système

Le modèle GR4 fonctionne en continu, mais les modèles pluie-débit urbains sont généralement des modèles par évènements.

Le passage d'un fonctionnement en continu vers un fonctionnement par événement pose le problème de l'initialisation du système pour chaque événement simulé.

Dans le cas de la version journalière du modèle GR4, l'état du système est caractérisé par le niveau du réservoir sol ($S_0$) et celui du réservoir de routage ($R_0$), ou plus précisément par les rapports $S_0/A$ et $R_0/B$ et les précipitations antécédentes en cours de convolution par les deux hydrogrammes unitaires qui composent le modèle. Dans le fonctionnement en continu (version originale du modèle), le rapport $S_0/A$ est initialement obtenu par calage. On peut aussi quand les séries de données disponibles pour le calage du modèle sont assez longues,
utiliser une année pour le démarrage, c'est à dire une année pour laquelle on ne prend pas en compte les erreurs du modèle d'une façon à réduire l'impact d'un état initial $S_0/A$ inadéquat sur les données suivantes.

Si l'on démarre le système pendant une période d'étiage, il n'y aura pas de précipitations antérieures en cours de convolution et le rapport $R_0/B$ pourra être calculé à partir de la valeur initiale du débit à la sortie du système.

Dans le cas de la version horaire du modèle, si l'on procède par évènements, une première partie plus au moins longue de l'épisode devra être utilisée dans le seul but de trouver par tâtonnement l'état initial du bassin versant. Dans ces conditions nous considérons que la prévision doit disposer d'une longue série antérieure pour pouvoir fonctionner correctement. Une possibilité éventuelle est de faire fonctionner le modèle à un pas de temps assez grand hors des périodes de crues et de recourir au pas de temps plus fin à l'occasion d'une crue. Il reste toujours le problème de la disponibilité d'un échantillon de données. De plus cette technique n'est pas adaptée à un fonctionnement du modèle dans le cas des bassins versants non jaugés.

L'initialisation du système influe énormément sur la qualité des simulations. Il est clair qu'il faut pouvoir initialiser correctement le système, afin de ne pas biaiser les résultats recherchés. Il faut donc essayer de développer une méthodologie assez robuste pour faire face à ce problème.

Yang et Nascimento (1993) proposent une initialisation du système sur des bases statistiques. Dans le cas de leur étude sur 8 bassins versants intermittents, ils constatent qu'il existe une même saisonnalité pour S/A et R/B (figure 3). En été (juin-septembre), ces paramètres sont assez faibles et assez importants pour les autres saisons et que les coefficients de variation sont assez faibles en saison humide. Ils suggèrent d'appliquer les moyennes de S/A et R/B (tableau 4).

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 3 : Exemple de variation mensuelle de S/A et de R/B pour le bassin versant Vair à Soulouse</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 4 : Rapports S/A et R/B moyens (Yang et Nascimento (1993))</caption><tr><td>Mois</td><td>01</td><td>02</td><td>03</td><td>04</td><td>05</td><td>06</td><td>07</td><td>08</td><td>09</td><td>10</td><td>11</td><td>12</td></tr><tr><td>S/A (%)</td><td>57</td><td>67</td><td>64</td><td>57</td><td>41</td><td>24</td><td>8</td><td>6</td><td>12</td><td>28</td><td>51</td><td>65</td></tr><tr><td>R/B (%)</td><td>55</td><td>64</td><td>61</td><td>59</td><td>53</td><td>47</td><td>40</td><td>36</td><td>37</td><td>48</td><td>60</td><td>66</td></tr></table>

Cernesson pour son étude sur des sous bassins du Réal Collobrier a essayé de tenir compte des variations saisonnières de S/A et R/B. Elle part de l'hypothèse que S/A est une variable
aléatoire que l'on générera lors de la simulation d'évènements pluie-débit par un tirage aléatoire dans sa loi de probabilité. Cette loi n'est conditionnée par aucune variable du modèle puisqu'elle a démontré l'indépendance entre S/A et la pluie totale d'une part et les paramètres du modèle d'autres part. La loi de distribution théorique de S/A est déterminée par ajustement statistique. La loi retenue est la loi de WEIBULL dont les paramètres sont estimés par la méthode des moments.

Pour une fréquence donnée γ :

$$ \frac{S_0}{A} = \beta(1 - \log(1 - \gamma))^{1/\alpha} $$

Les valeurs des coefficients α et β sont déterminées en simulant sur un certains nombres de situations.

Par souci de simplification, la hauteur $R_0/B$ est considérée liée à l'état initial $S_0/A$ (tableau 5). Cernesson le démontre par l'analyse des coefficients de corrélations. Elle trouve que cette liaison est assez marquée pour l'hiver.

$$ Q_0 = 7 \left[ \frac{S_0}{A} \right]^{4.6} $$

$$ Q_0 = 0.1 - 0.01 \frac{S_0}{A} $$

$$ Q_0 = 2 \left[ \frac{S_0}{A} \right]^{6} $$

<caption>Tableau 5: Exemple de relations entre $Q_0$ et $S_0/A$ (Cernesson 1993)</caption>

Les travaux effectués sur l'initialisation du système restent tout de même à compléter. Cernesson (1993) a vérifié ses résultats sur des bassins de mêmes types que celui qui a permis de déterminer ces relations. Les résultats de Yang et Nascimento (1993) ne restent que des propositions à valider sur un nombre de bassins versants représentatif. Une des solutions qui pourrait être développée et testée dans le cas de cette phase d'adaptation du modèle aux bassins péri-urbains est l'utilisation de la notion d'humidité du sol pour initialiser le système.

Il est clair que la capacité d'absorption du sol est conditionnée par son humidité. Certes l'humidité du sol reste une donnée rare ou difficilement disponible, mais il existe dans la littérature d'autres manières de quantifier cette humidité en utilisant des indices représentatifs dont le calcul est basé sur les précipitations antérieures tombées au cours de la période précédent le moment du calcul (Jaton, 1982).

On peut montrer quelques exemples tirés dans la littérature et il en existe d'autre qui ont fait leur preuve dans le calcul de la pluie ruisselée.

Une des formes d'indices la plus simple est l'indice de précipitations antérieures IPAᵢ (pour le jour i) correspond à la hauteur de pluie (P) de cinq jours précédents la crue.
$$IP A_i = \sum_{j=1}^{5} P_{i-j}$$

Un autre exemple qui repose sur le principe de base suivant : le taux d'épuisement en humidité d'un sol est proportionnel au stockage ; en d'autres termes l'humidité du sol décroît de façon logarithmique avec le temps au cours des périodes sans précipitations.

$$IPA_t=IPA_0K^t$$

avec : $IPA_0$ = valeur initiale de l'indice de précipitations antécédentes ; $IPA_t$ = valeur de l'indice t jours plus tard et K = facteur de récession variant généralement entre 0.85 et 0.98.

Le paramètre k est variable d'un bassin à un autre, ainsi que d'une saison à l'autre pour un même bassin.

L'idée est donc de construire un indice d'humidité propre au modèle, en fonction des précipitations antérieures, de le relier par des méthodes statistiques ou empiriques à $S_0/A$ en tenant compte de la nature du bassin et de la variation saisonnière et de relier $R_0/B$ à $S_0/A$ par des méthodes de régressions comme l'a fait Cernesson.

## 4. Conclusion

La bonne performance présentée par le modèle GR4 au pas de temps journalier et l'existence d'une nouvelle version du modèle plus robuste mise au point récemment au CEREVE (Rakem, 1999) permettent d'envisager avec optimisme son emploi à un faible pas de temps dans le cadre de son application pour la simulation des débits des petits bassins versants naturels ou agricoles situés à l'amont des régions urbanisées pour le dimensionnement des réseaux pluviaux d'assainissement. Toutefois, il reste à poursuive les études pour développer des méthodologies plus robustes pour la résolution des problèmes rencontrés et cités précédemment. Pour le faire, il s'avère nécessaire de constituer un échantillon de bassins versants péri-urbains assez étendu, pour lequel seraient disponibles des données hydrologiques de bonne qualité et pour des périodes assez longues.
Références

Cernesson, F (1993). Modèle simple de prédétermination des crues de fréquences courantes à rare sur petits bassins versants méditerranéens. Thèse de Doctorat, Université de Montpellier II.

Edijatno (1991). Mise au point d'un modèle élémentaire pluie-débit au pas de temps journalier. Thèse de Doctorat, Université Louis Pasteur de Strasbourg, ENITRTS, CEMAGREF, Antony.

Jaton, JF (1982). Contribution à l'étude des relations pluies-débits dans les petits bassins versants ruraux. Thèse de Doctorat, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.

Loumagne, C & Michel, C (1990). Etude des apports par ruissellement des zones mixtes urbaines et rurales : adaptation de la méthode Socose. Rapport technique, CERGRENE.

Nascimento, N (1995). Appréciation à l'aide d'un modèle empirique des effets d'actions anthropiques sur la relation pluie-débit à l'échelle d'un bassin versant. Thèse de Doctorat, ENPC, CERGRENE.

Rakem, Y (1995). Etude de l'influence de la répartition spatiale des précipitations sur les critères de calage d'un modèle pluie-débit (GR4J). Mémoire de DEA. ENGREF. Université Paris Val de Marne. ENPC. CERGRENE.

Rakem, Y (1999). Analyse critique et reformulation mathématique d'un modèle empirique pluie-débit (GR4J). Thèse de Doctorat, ENPC, CEREVE.

Viessman, W.JR, Lewis, G.L & Knapp, J.W (1989). Introduction to hydrology. Harper and Row, publishers, New York.

Yang, X (1993). Mise au point d'une méthode d'utilisation d'un modèle pluie-débit conceptuel pour la prévision des crues en temps réel. Thèse de Doctorat, ENPC, CERGRENE.

Yang, X & Nascimento, N (1993). Etude des apports par ruissellement des zones péri-urbaines : Adaptation d'un modèle conceptuel global (GR3) à l'estimation des crues des petits bassins versants naturels ou agricoles. Rapport technique, ENPC-CERGRENE-ENGREF.
AMENAGEMENT ET CHOIX DE PROJET
EN ASSAINISSEMENT
CAS DU MILIEU PERIURBAIN

Géraldine Ruscassier-Chadirat¹,², Pauline Butel¹, Jean-Claude Deutsch¹

¹Cereve, 6 et 8 av. Blaise Pascal, 77455 Marne la Vallée Cedex 2
Tél : 01.64.15.36.25. Fax : 01.64.15.37.64.

²Lyonnaise des Eaux (CTIA), 91 rue Paulin, 33029 Bordeaux Cedex
Tél : 01.57.57.24.42. Fax : 01.57.57.24.37.

Résumé

Les techniques alternatives en assainissement pluvial sont mises en place à partir des années 1950 pour répondre aux nouveaux problèmes d'assainissement posés par l'urbanisation galopante des villes après la 2ème Guerre Mondiale. La plus ancienne de ces techniques consiste à implanter des bassins de retenue plutôt que de renforcer les collecteurs. Cette communication présente une étude exhaustive des bassins implantés dans le département de Seine-Saint-Denis depuis les années 1970. Cette situation est ensuite comparée à celle d'autres collectivités. L'analyse met en évidence des éléments apportant une aide aux techniciens pour prendre en compte les facteurs de pérennisation des ouvrages dès le stade de la conception des projets.

# 1. L'assainissement en milieu périurbain

## 1.1 Contexte

Les fondements de l'assainissement en France remontent au XIXème siècle, période à laquelle la technique du « tout à l'égout » est utilisée à Paris, puis dans les autres grandes villes. Ce système consiste à évacuer toutes les eaux souillées de la ville par une canalisation souterraine et apporte à cette époque une solution aux problèmes d'hygiène dans les villes (Dupuy et al., 1982).

Mais à la fin de la seconde guerre mondiale, cette technique trouve ses limites. En effet, les années 1950 voient l'urbanisation des villes s'accélérer. Les cités se développent d'une part à l'intérieur des centres villes traditionnels (augmentant ainsi le pourcentage de surfaces revêtues), et d'autre part en périphérie, où des surfaces considérables sont imperméabilisées, nécessitant le développement de réseaux de collecte secondaires. Ces derniers sont alors souvent simplement reliés aux réseaux d'assainissement existants, ramenant ainsi les eaux pluviales vers les centres anciens. Par temps de pluie, le système d'assainissement est donc rapidement saturé, notamment dans les quartiers les plus anciens, provoquant des inondations et une détérioration de la qualité des milieux récepteurs (Eurydice 92, 1997).
Dans ce contexte, un renforcement généralisé des réseaux existants aurait conduit à une situation impossible pour les raisons suivantes :

* Les coûts sont très importants et dépassent les moyens des collectivités ;

* Les nuisances engendrées par une réfection des canalisations sont très importantes (perturbation de la circulation en centre ville notamment) ;

* L'urbanisation se poursuivant, de nouvelles saturations à moyen terme semblent inévitables.

Une nouvelle stratégie d'assainissement s'est donc développée. Elle consiste à contrôler les flux à l'exutoire des zones nouvellement urbanisées. Ainsi naissent les techniques alternatives au renforcement des réseaux. Les bassins de retenue des eaux pluviales se développent, puis les chaussées à structure réservoir, les espaces publics inondables... On conçoit même des techniques alternatives à la construction du réseau pluvial, basées sur l'infiltration des eaux de ruissellement dans le sol : bassins d'infiltration, noues...

Les premières techniques alternatives mises en œuvre sont les bassins de retenue des eaux pluviales. Leur reconnaissance officielle s'effectue par l'insertion d'un chapitre consacré à leur conception dans l'Instruction Technique 77/284 INT, dont la publication scelle le changement de paradigme de l'assainissement. Le principe d'évacuation rapide des eaux de toute nature loin des villes laisse ainsi place à un concept de gestion des flux hydrauliques.

## 1.2 Questions de recherche

Les techniques de stockage bouleversent les pratiques des techniciens de l'assainissement. En effet, elles vont à l'encontre du principe d'évacuation rapide des eaux qui a prévalu jusqu'alors. De plus, elles font réapparaître en surface les chemins d'écoulement des eaux pluviales, qui avaient disparu dans les réseaux souterrains. Enfin, certaines techniques mobilisent des surfaces importantes de terrain, qu'il faut réserver dès les études amont d'urbanisation (Azzout et al., 1994).

Tous ces éléments sont autant de raisons qui peuvent constituer des obstacles à leur mise en œuvre.

Les zones périurbaines sont le lieu privilégié d'implantation des techniques alternatives. En effet, elles doivent permettre de limiter l'impact de ces zones sur le fonctionnement de l'ensemble du système d'assainissement de l'agglomération. Dans ce cadre, certains bassins sont construits après urbanisation, pour éviter de nouvelles inondations (fonction curative), d'autres prévoient les volumes de retenue à effectuer avant même que l'imperméabilisation des sols n'ait lieu (fonction préventive).

Cependant, la pression sur le foncier est très forte dans ces espaces voués à l'urbanisation, ce qui rend difficile la mobilisation de terrains pour les ouvrages. Les aménageurs ont donc imaginé des solutions très variées pour gérer cette pression sur l'espace :

* Construction de bassins souterrains, pour éviter la mobilisation de terrains en surface ;

* Stockage des eaux de pluies chez chaque propriétaire, de sorte à réduire le ruissellement à la source, et à intégrer les ouvrages sur chaque parcelle privée ;

* Stockage dans de grands bassins gérés par la collectivité, qui associe le stockage à un autre usage (le plus souvent récreatif) ; ...
Les solutions techniques issues de ces principes sont naturellement très variées. Mais il est
important de noter que nombreuses sont celles pour lesquelles les gestionnaires rencontrent
des problèmes : dégradation de clôtures de certains bassins à ciel ouvert, manque d'entretien
de nombreux ouvrages... Les collectivités locales se demandent quelles stratégies mettre en
œuvre pour assurer la pérennité des techniques alternatives, et expriment un besoin d'outils
pour les aider dans cette prise de décision.

Notre travail apporte des éléments de réponse à ces questions, en ce qui concerne les bassins
de retenue des eaux pluviales. C'est en effet la plus ancienne des techniques alternatives, pour
laquelle le retour d'expérience est suffisant pour faire une analyse des problèmes rencontrés
par les gestionnaires, identifier leurs origines, et déterminer les éléments clés à prendre en
compte au moment de la conception pour les éviter. Les problèmes rencontrés dépendant à
priori très fortement du type d'ouvrage, il a paru nécessaire de réaliser une typologie des
ouvrages, sur laquelle notre analyse a pu s'appuyer.

## 2. Proposition de typologie

Butel (1998) répertorie différentes typologies dans la littérature concernant les bassins de retenue. Celles-ci différencient les ouvrages selon leur apparence (enterré, à ciel ouvert, en béton, aménagé en espace vert...), leur place dans le système d'assainissement (amont/aval), ou encore leur objectif (préventif/curatif). Si ces typologies constituent une aide à la caractérisation des principes de conception des bassins de retenue, elles ne permettent pourtant pas de faire une analyse de leur fonctionnement réel, car elles sont basées sur des critères « projetés », et ne font pas référence à l'état actuel des aménagements. C'est la raison pour laquelle nous avons tenté la définition d'une nouvelle typologie, construite à partir de critères de fonctionnement « réel » des ouvrages.

### 2.1 Méthodologie

Le Conseil Général de Seine-Saint-Denis, et plus particulièrement sa Direction de l'Eau et de l'Assainissement (DEA 93), a initié une campagne de recensement exhaustif de tous les bassins situés sur le département, qu'ils soient publics ou privés. 134 bassins, construits entre 1972 et 1996 ont ainsi été répertoriés dans un catalogue. A ces bassins, s'ajoutent 16 bassins gérés directement par le département. La base de données constituée par les 150 bassins contient non seulement les caractéristiques ayant présidé à leur conception, mais également des indications sur leur état actuel, et les problèmes de gestion qu'ils présentent. Elle a donc été choisie comme base de travail pour constituer les groupes de bassins formant la typologie.

Pour cela, l'objectif est de former des groupes, de façon à ce que les individus d'un groupe soient le plus proche possible les uns des autres, et que les individus de deux groupes différents aient les caractéristiques les plus éloignées. L'outil choisi pour y parvenir est l'Analyse Factorielle des Composantes Multiples (AFCM), appliquée aux éléments caractéristiques de tous les bassins. Pour appliquer l'AFCM, des classes ont été définies pour chaque variable (à l'aide de tris croisés). Le Tableau 1 répertorie les caractéristiques prises en compte pour l'AFCM, ainsi que les classes définies. Les paramètres concernant l'intégration des bassins dépendant très fortement du fait qu'ils sont enterrés ou à ciel ouvert, nous avons défini des variables spécifiques pour chaque type, qui sont répertoriées dans la deuxième partie du Tableau 1.
<table><caption>Tableau 1 : Liste des variables et de leurs modalités.</caption><thead><tr><th colspan="2">Tous les bassins</th></tr></thead><tbody><tr><td>Propriétaire :</td><td>Réseau aval :</td></tr><tr><td>1- Privé</td><td>1- Séparatif</td></tr><tr><td>2- Commune</td><td>2- Unitaire</td></tr><tr><td>Type :</td><td>Ancienneté du BR :</td></tr><tr><td>1- Canalisation surdimensionnée enterrée</td><td>1- A&lt; 7 ans</td></tr><tr><td>2- Bassin sec enterré</td><td>2- A&gt; 7 ans</td></tr><tr><td>3- Bassin sec à ciel ouvert revêtu</td><td>Surface du BV drainée :</td></tr><tr><td>4- Bassin sec à ciel ouvert engazonné</td><td>1- S&lt; 2 hectares</td></tr><tr><td>5- Bassin sec enterré en matériau poreux</td><td>2- S&gt; 2 hectares</td></tr><tr><td>6- Bassin en eau paysager</td><td>Coef. d'imperméabilisation du BV :</td></tr><tr><td>Type regroupé :</td><td>1- Ci&lt; 0,7</td></tr><tr><td>1- Enterré</td><td>2- Ci&gt; 0,7</td></tr><tr><td>2- A ciel ouvert</td><td>Entretien effectué :</td></tr><tr><td>Volume :</td><td>1- Non</td></tr><tr><td>1- V&lt; 300 m³</td><td>2- Oui</td></tr><tr><td>2- 300 m³ &lt; V &lt; 700 m³</td><td>3- Inconnu</td></tr><tr><td>3- 700 m³ &lt; V &lt; 2 000 m³</td><td>Coûts d'investissement (valeur 95) :</td></tr><tr><td>4- V &gt; 2 000 m³</td><td>1- C&lt; 300 kF</td></tr><tr><td>Réseau amont :</td><td>2- 300 kF &lt; C &lt; 1 000 kF</td></tr><tr><td>1- Séparatif</td><td>3- C&gt; 1 000 kF</td></tr><tr><td>2- Unitaire</td><td></td></tr><tr><th colspan="2">Bassins à ciel ouvert</th></tr><tr><td>Accès au public :</td><td>Occupation du sol au dessus de l'ouvrage :</td></tr><tr><td>1- Fermé</td><td>1- Bâtiment</td></tr><tr><td>2- Ouvert</td><td>2- Cour</td></tr><tr><td>Intégration au tissu urbain :</td><td>3- Espace vert</td></tr><tr><td>1- Oui</td><td>4- Parking</td></tr><tr><td>2- Non</td><td>5- Voie piétonne</td></tr><tr><td>Demande pour une meilleure intégration :</td><td>6- Voiries et voies ferrées</td></tr><tr><td>1- Oui</td><td></td></tr><tr><td>2- Non</td><td></td></tr></tbody></table>

## 2.2 Les groupes mis en évidence

L'analyse statistique permet de mettre en évidence 6 groupes.

### Bassins départementaux

Ils se caractérisent par de grands volumes (959 000 m³ pour 16 bassins) et sont souvent organisés en plusieurs caissons combinant ainsi plusieurs types d'ouvrages. Les premiers bassins n'ont pas fait l'objet de mesures de valorisation, et sont clôturés ; mais devant la demande des riverains, dans des zones d'habitat très dense, leur ouverture au public et leur intégration (en y associant un usage récréatif par exemple) sont à l'ordre du jour.
## Grands bassins à ciel ouvert non intégrés

Ce sont des bassins secs, qui appartiennent le plus souvent à des propriétaires privés et qui datent de plus de 7 ans. Leur volume est supérieur à 2 000 m³, et représente en moyenne 500 m³/ha imp. ; le bassin versant drainé est supérieur à 2 hectares. Ils ont tous coûté plus de 300 000 F, soit en moyenne 600 F/m³ de stockage. Ils sont fermés au public, non valorisés et non intégrés mais aucune demande n'est formulée par le public pour améliorer l'intégration. Ils sont situés en périphérie du département, où la densité moyenne est faible (4 000 habitants par km²) et où il reste des zones non construites.

## Petits bassins à ciel ouvert non intégrés

Ce sont des bassins secs, dont le volume est inférieur à 300 m³, et représente en moyenne 400 m³/ha imp. ; le bassin versant drainé est inférieur à 2 hectares. Ils ont coûté moins de 300 000 F, soit en moyenne 1 900 F/m³ de stockage, mais ce coût présente de très fortes variations. Ils ne sont pas valorisés ni intégrés, mais aucune demande n'est formulée par le public pour améliorer l'intégration, sûrement parce qu'ils sont situés à l'abri des regards. Les communes où ils sont situés ont une densité de population très variable.

## Bassins moyens à ciel ouvert non intégrés (Photo 1)

Ce sont essentiellement des bassins secs engazonnés, appartenant à des propriétaires privés le plus souvent, et datant de plus de 7 ans. Leur volume est compris entre 300 et 2 000 m³, et correspond à 400 m³/ha imp. en moyenne ; le bassin versant drainé est supérieur à 2 hectares. Le coût est en moyenne de 1 000 F/m³ de stockage. Ils sont fermés au public, non entretenus, non valorisés et non intégrés mais une forte demande sociale existe pour améliorer l'intégration. La densité moyenne de population est de 5 000 habitants par km².

## « Beaux » bassins à ciel ouvert (Photo 2)

Ils sont en eau ou à sec, et bénéficient d'un aménagement paysager. Le plus souvent, ils appartiennent à la commune et datent de plus de 7 ans. Le volume est en moyenne de 600 m³/ha imp. et le bassin versant drainé est supérieur à 2 hectares. Ils ont coûté plus de 1 000 000 F et en moyenne 900 F/m³ de stockage. Ils sont entretenus, ouverts au public, valorisés et bien intégrés (aucune demande n'est formulée par le public pour améliorer l'intégration). La densité moyenne de population dans les zones où ils sont implantés est de 5 000 habitants par km².

## Bassins enterrés

Ils appartiennent à des propriétaires privés en général. Le volume de la grande majorité de ces bassins est inférieur à 700 m³, et en moyenne de 200 m³/ha imp. Le coût est en moyenne de 2 700 F/m³ de stockage. Ils ont le plus souvent le réseau unitaire comme exutoire. La densité moyenne de population est assez forte : 7 000 habitants par km². Le public ne semble s'intéresser qu'aux ouvrages visibles, les remarques concernant les bassins enterrés, sont donc uniquement en rapport avec d'éventuelles nuisances olfactives dues à un mauvais entretien.

Deux variables apparaissent déterminantes pour la formation des groupes : le propriétaire et la taille des bassins. En effet, l'entretien d'un bassin à ciel ouvert valorisé est plus facile à réaliser par une commune, qui emploi déjà du personnel dédié aux espaces publics et aux espaces verts, que par un propriétaire privé, qui doit généralement faire appel à un prestataire extérieur. De ce fait, les choix concernant le type d'ouvrage dépendent du propriétaire, et du personnel dont il dispose. Par ailleurs, la taille des bassins à ciel ouvert apparaît comme un critère important quant à la perception par le voisinage. Il semble en effet difficile de cacher
un bassin à ciel ouvert de plus de 300 m³. Les riverains ont alors tendance à le considérer comme « inutile » et formulent une corrélation entre la densité de population de la commune et le type de bassin. Cela révèle l'influence de la pression urbaine sur les choix effectués pour le type de bassin (enterré ou à ciel ouvert), mais également sur la demande des riverains pour la valorisation de l'ouvrage (dans le cas des bassins à ciel ouvert).

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Photo 1 : Bassin de Vaucanson I à Montfermeil (DEA 93)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Photo 2 : Bassin du parc J. Duclos au Blanc-Mesnil (DEA 93)</figcaption></figure>

## 2.3 Bilan des réalisations sur deux sites

La situation de la Seine-Saint-Denis en proche banlieue parisienne en fait un cas particulier, notamment du point de vue de la pression sur l'espace urbain. Nous avons donc comparé les résultats issus de l'analyse statistique aux situations de deux autres collectivités qui bénéficient également d'un retour d'expérience important en matière d'ouvrages de stockage : la Communauté Urbaine de Bordeaux (CUB) et le Syndicat d'Agglomération Nouvelle (SAN) du Val Maubuée.

Les bassins à ciel ouvert sont nombreux à Bordeaux, où la pression sur l'espace urbain est relativement faible. Deux types d'ouvrages ont été réalisés dans cette collectivité : des grands bassins à fonction curative gérés par la CUB et des techniques compensatoires à fonction préventive gérés par les propriétaires. Un bilan dressé par le CETE du Sud-Ouest et les services techniques de la CUB (1996) montre que les réalisations privées ne sont pas satisfaisantes, à cause de défauts de conception et de gestion, et à cause d'une mauvaise intégration paysagère. Un guide de conception a donc été publié par la CUB (1996) et chaque dossier est instruit en fonction des éléments donnés dans ce guide.

Dans les villes nouvelles, et en particulier au SAN du Val Maubuée, de grands bassins ont été construits de façon préventive, avant même l'urbanisation, et en tenant compte du coefficient d'imperméabilisation de la zone à long terme (sur la base des Plans d'Occupation des Sols). Ces bassins participent à la structuration du paysage des villes nouvelles, la plupart d'entre eux étant des bassins en eau intégrés aux espaces verts et boisés. Ils sont bien perçus par les riverains, qui apprécient les « coulées vertes » dans l'espace urbain. Ils sont parfois même victimes de leur succès : les pêcheurs souhaiteraient que l'eau des bassins soit de meilleure qualité ! Cependant, le SAN rencontre certains problèmes. Les mauvais branchements (eaux usées rejetées dans le réseau pluvial) apportent une pollution et des odeurs qui gênent les promeneurs, mais surtout, les sédiments apportés par les eaux de ruissellement s'accumulent
dans les bassins et leur élimination pose problème car ils ne peuvent plus être mis en décharge à terme.

## 3. Comment pérenniser les ouvrages ?

L'analyse précédente met en évidence que la pérennité des ouvrages est assurée par une bonne intégration de ces derniers dans leur contexte local. Ainsi, nous proposons dans la suite deux approches qui apportent une aide au maître d'ouvrage pour assurer l'intégration des bassins de stockage dans leur contexte urbain, environnemental, économique et social. Ces deux approches interviennent à des stades différents des études : d'une part, au commencement des études, pour la conception du projet, et d'autre part au moment où un choix doit être fait entre les différentes variables proposées.

### 3.1 Aide à la conception des bassins de retenue

L'analyse des problèmes rencontrés par les opérateurs de systèmes d'assainissement en ce qui concerne les bassins de retenue a permis de mettre en évidence les éléments qu'il est important de prendre en compte dès le début des études, afin d'éviter les défauts de conception et les problèmes de gestion, et d'assurer une bonne intégration des ouvrages. Ainsi une vingtaine de critères a été définie. Ils peuvent être rangés en 6 catégories.

#### Contraintes de sites

L'évaluation des contraintes de site concerne non seulement le réseau d'assainissement (topographie, type, nature des effluents collectés, débit admissible à l'aval...), mais également le contexte physique (hydrogéologie, occupation du sous-sol, présence d'autres réseaux...) et la disponibilité du site d'implantation (propriétaire...).

#### Contraintes de gestion et d'exploitation

L'évaluation de la capacité du futur gestionnaire de l'ouvrage en ce qui concerne l'entretien (personnel et matériel) doit être évaluée, et éventuellement des conventions avec des services compétents (publics ou privés) doivent être étudiées. Le devenir des sous-produits doit faire l'objet d'une étude, et une filière d'élimination doit être proposée.

#### Choix techniques et technologiques

Les choix techniques portent sur la définition de la capacité de l'ouvrage (liée au choix de la période de retour) et sur la gestion des apports excédentaires. Il est également important de se prononcer sur l'intérêt d'intégrer l'ouvrage dans un système de gestion en temps réel, ou au contraire d'en assurer un fonctionnement rustique. De plus, l'opportunité d'effectuer un traitement des effluents dans l'ouvrage est étudiée.

#### Contexte social et politique

Le type d'urbanisation et les attentes de la population en terme d'infrastructures de loisir et d'espaces publics sont des critères essentiels à une bonne insertion des ouvrages à ciel ouvert. La culture environnementale de la population aura également une influence sur l'acceptation de l'ouvrage par les riverains. Enfin, l'identification des nuisances potentielles dues à la construction, au fonctionnement et à l'entretien du bassin est indispensable pour évaluer l'impact sur le proche voisinage.
Contraintes juridiques

Plusieurs aspects juridiques doivent être examinés, tels que les modalités d'intervention sur
les propriétés privées pour l'entretien, les possibilités de construction d'un ouvrage enterré
public sous un bâtiment privé, ou plus classiquement les questions de responsabilité des
collectivités dans le cadre des espaces publics inondables.

Contexte économique

L'influence de la réalisation sur le budget doit être évaluée, non seulement pour ce qui est de l'impact de l'investissement, mais également en ce qui concerne les frais d'exploitation.

La prise en compte de chacun de ces éléments n'est pas indispensable pour tous les ouvrages, il appartient au maître d'ouvrage de se poser la question de la pertinence de chaque critère en regard de l'environnement du projet. Cependant, en utilisant la liste proposée comme une « check-list », le maître d'ouvrage s'assure de ne pas oublier un aspect important du problème, susceptible de mettre en cause la pérennité du projet.

3.2 Aide au choix de variante

A l'issue de l'étape de conception d'un projet, le maître d'ouvrage se trouve souvent en
situation de choisir entre plusieurs variantes, proposées par l'homme d'étude. Plusieurs outils
méthodologiques peuvent alors être mobilisés pour l'aider à faire un choix. La plupart de ces
méthode d'aide à la décision ont été étudiées dans le cadre de notre travail de recherche
(Ruscassier & Deutsch, 1998). Pour ce qui est du choix de variantes, il apparaît que les
approches du type multicritère sont particulièrement bien adaptées.

Pour illustrer notre propos, nous nous appuyons sur un cas réel d'utilisation de l'analyse multicritère pour choisir le site d'implantation d'un bassin de retenue départemental au Blanc Mesnil, en Seine Saint Denis. Pour cet ouvrage, 4 sites étaient envisagés, et la DEA 93 a proposé une analyse multicritère aux élus pour comparer les variantes. Cette démarche tente de refléter les intérêts de l'ensemble des acteurs concernés par le projet :

* les services de la DEA (gestion en temps réel, travaux neufs, qualité des eaux...), futur gestionnaire de l'ouvrage.
* les élus du Conseil Général et de la Commune.
* les habitants de la Commune, notamment ceux qui subissent actuellement des inondations.

Les performances de chaque variante étant différentes suivant l'aspect envisagé, une liste de
critères de comparaison a été établie. Puis l'importance relative de ces critères a été définie
par l'attribution d'une pondération. Enfin, chaque variante a reçu une note sur 5 pour chaque
critère, la meilleure obtenant 5, et la note des suivantes diminuant d'un point à chaque rang.

Les critères choisis sont relatifs aux performances hydrauliques, à l'environnement du projet, à la faisabilité, et aux coûts. La pondération reflète une volonté de préserver un certain équilibre entre les familles de critères, mais en donnant tout de même une légère prépondérance aux performances et à l'environnement du projet (Tableau 2). Bien entendu, l'importance relative de chaque critère n'est pas la même pour tous les projets de bassins de retenue. Il appartient à chaque maître d'ouvrage d'adapter l'analyse multicritère au contexte local. Par exemple, lorsque les projets offrent des capacités de stockage équivalentes, les aspects de flexibilité, de fiabilité et d'intégration au tissu urbain prennent une importance plus grande.
Dans le cas du bassin du Blanc-Mesnil, l'utilisation de l'analyse multicritère permet en fin de compte d'atteindre deux objectifs. En premier lieu, la DEA 93 s'est servie de l'analyse multicritère comme d'un outil synthétique de présentation des atouts et des points faibles de chaque variante. Cela lui a permis de mettre à la disposition des élus du Conseil Général les éléments sociaux, techniques et économiques issus de l'étude de chacune des variantes. En second lieu, les élus ont utilisé l'analyse multicritère comme support de présentation des quatre variantes aux habitants de la commune. Cela montre les possibilités de l'analyse multicritère pour faciliter le débat public, en explicitant chacun des aspects du projet. Ainsi, les élus possèdent de nouveaux outils leur permettant d'asseoir leurs décisions.

<table><caption>Tableau 2 : Analyse multicritère réalisée par la DEA 93 pour l'étude d'un bassin de retenue.</caption><thead><tr><th>Critère</th><th></th><th>Poids</th><th>A</th><th>B</th><th>C</th><th>D</th></tr></thead><tbody><tr><td>Réponse au besoin hydraulique</td><td>Performances</td><td>10 %</td><td>5</td><td>2</td><td>3</td><td>4</td></tr><tr><td>Rendement hydraulique</td><td>30 %</td><td>10 %</td><td>5</td><td>2</td><td>4</td><td>3</td></tr><tr><td>Fiabilité</td><td></td><td>10 %</td><td>5</td><td>3</td><td>2</td><td>4</td></tr><tr><td>Impact visuel</td><td>Environnement</td><td>15 %</td><td>2</td><td>4</td><td>5</td><td>3</td></tr><tr><td>Moindre besoin d'ouvrages complémentaires (communaux)</td><td>30 %</td><td>10 %</td><td>5</td><td>2</td><td>4</td><td>3</td></tr><tr><td>Impact d'exploitation</td><td></td><td>5 %</td><td>2</td><td>3</td><td>5</td><td>4</td></tr><tr><td>Disponibilité immédiate du site</td><td>Faisabilité</td><td>15 %</td><td>3</td><td>5</td><td>2</td><td>4</td></tr><tr><td>Contraintes de réalisation</td><td>20 %</td><td>5 %</td><td>3</td><td>4</td><td>2</td><td>5</td></tr><tr><td>Investissement (F/m³ utile)</td><td>Coûts HT</td><td>15 %</td><td>4</td><td>5</td><td>2</td><td>3</td></tr><tr><td>Fonctionnement</td><td>20 %</td><td>5 %</td><td>4</td><td>5</td><td>2</td><td>3</td></tr><tr><td>Note</td><td></td><td></td><td>76 %</td><td>72 %</td><td>62 %</td><td>70 %</td></tr></tbody></table>

## 4. Conclusion et perspectives

L'analyse des réalisations de bassins de retenue construits ces 30 dernières années permet de mettre en évidence l'importance des études de conception des ouvrages, non seulement pour leur intégration dans le système d'assainissement, mais également pour assurer une bonne gestion des ouvrages et une intégration réussie dans le tissu urbain. C'est la raison pour laquelle nous proposons des outils d'aide à la décision pour cette étape.

Ces outils sont utilisables directement par les acteurs concernés par la construction d'un bassin de retenue et sont faciles à mettre en œuvre, ce qui doit favoriser leur appropriation. En effet, ils ne mettent pas en œuvre des méthodes complexes de calcul qui pourraient donner l'impression aux acteurs d'être dessaisis de la décision. Au contraire, ils offrent un support pour la négociation entre les partenaires du projet, adaptable à chaque cas particulier, et qui permet d'expliciter les intérêts de tous les acteurs concernés par l'ouvrage.

En ce sens, ces outils constituent une contribution à la rationalisation de l'ensemble du processus d'élaboration des systèmes d'assainissement. En effet, la conception et le choix de projet est une des étapes clés d'un processus plus large, qui consiste à élaborer et mettre en
œuvre des programmes pluriannuels d'assainissement (au sens du décret du 3 juin 1994). L'étude de ce processus de décision et la proposition d'une méthodologie d'aide à son déroulement font actuellement l'objet d'une thèse (Ruscassier-Chadirat, 2000). Ce travail, basé sur des études de cas, s'attache également à évaluer la méthodologie proposée sur des cas réels, avec les acteurs impliqués dans le processus de décision.

## Remerciements

Les auteurs tiennent à remercier la Direction de l'Eau et de l'Assainissement du Conseil Général de Seine Saint Denis, pour l'ensemble des informations mises à disposition, et la société Lyonnaise des Eaux, qui finance le programme de recherche en cours.

## Bibliographie

Azzout Y., Barraud S., Cres J.-N., Alfakih E. (1994). *Techniques alternatives en assainissement pluvial. Choix, conception, réalisation et entretien*. Lavoisier Tec et Doc, Paris, 372p.

Butel P. (1998). *Critères de choix pour l'implantation et la conception de bassins de retenue*. Mémoire de fin d'études du DEA-STE, juin 1998.

Conseil Général de la Seine Saint Denis (1994). *Les bassins de retenue de 10 à 10 000 m³ en Seine Saint Denis*. Catalogue.

CUB (1996). *Les solutions compensatoires d'assainissement pluvial sur la Communauté Urbaine de Bordeaux*. Guide de réalisation. Juin 1996, 91p.

Décret n°94-469 (1994). Décret du 3 juin 1994 relatif à la collecte et au traitement des eaux usées mentionnées aux articles L. 372-1-1 et L. 372-3 du Code des communes. Journal Officiel de la République Française, 08/06/1994.

Dupuy G., Knaebel G. (1982). *Assainir la ville hier et aujourd'hui*. Dunod, Collection les pratiques de l'espace, 92 p.

Eurydice 92 (1997). *Encyclopédie de l'hydrologie urbaine et de l'assainissement*. Ouvrage collectif coordonné par B. Chocat, Lavoisier Tec et Doc, Paris, 1124p.

Ministère de la culture et de l'environnement, Ministère de l'équipement et de l'aménagement du territoire, Ministère de l'agriculture, Ministère de la santé et de la sécurité sociale (1977). *Instruction Technique relative aux réseaux d'assainissement des agglomérations*. IT 77/284 INT, Imprimerie Nationale, Paris, 62 p. + annexes.

Ruscassier G., Deutsch J.-C. (1998). Rationalisation du processus de décision dans l'élaboration des systèmes d'assainissement. *Proceedings of 1st international conference on new information technologies in decision making in civil engineering*, October 11-13, Montréal, Canada, Vol. 2, pp. 1107-1118.

Ruscassier-Chadirat G. *Élaboration des systèmes d'assainissement. Le processus de décision*. Thèse en cours au Cereve, ENPC, spécialité sciences et techniques de l'environnement.
# DYNAMIQUE DES POLLUANTS EN MILIEU PÉRI-URBAIN
<figure><img src="image_15.png" /></figure>
# POLLUTION EN MILIEU PERIURBAIN: LE PROJET ESQUIF

Daniel MARTIN (CNRS/LSCE)

## 1. Introduction

Le grand public est maintenant sensibilisé aux problèmes environnementaux à l'échelle des villes ou des régions et qui ont émergé ces dernières années. Citons par exemple « les pluies acides » des années 80, le plomb des essences, l'accident de Tchernobyl et plus récemment les pointes de concentration d'ozone qui ont conduit les pouvoirs publics à prendre des décisions spectaculaires comme la limitation du trafic urbain. C'est dans ce contexte que la récente Loi sur l'Air et l'Utilisation Rationnelle de l'Energie (LAURE) de décembre 1996 a conduit les pouvoirs publics à renforcer le développement des réseaux de surveillance de la pollution atmosphérique en milieu urbain ainsi que les outils nécessaires à la prévision des épisodes de pollution. Pour leur effet sur la santé, les polluants actuellement ainsi « surveillés » sont l'ozone (O3), le dioxyde d'azote (NO2), le dioxyde de soufre (SO2), et les particules solides (PS) ou aérosols. Le tableau 1 résume les relations entre seuils d'alerte actuellement en vigueur pour lesquelles une information au public est obligatoire.

<table><caption>Tableau 1 : Seuils d'alerte en µg/m³ (voir l'annexe 1 pour la conversion en ppbv)</caption><thead><tr><td>Niveau d'alerte</td><td>Seuil</td><td>NO2</td><td>O3</td><td>SO2</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>Les services administratifs et techniques sont alertés</td><td>200</td><td>130</td><td>200</td></tr><tr><td>2</td><td>La population est informée</td><td>300</td><td>180</td><td>350</td></tr><tr><td>3</td><td>ALERTE</td><td>400</td><td>360</td><td>600</td></tr></tbody></table>

Les activités anthropiques sont associées à l'émission de particules et de gaz traces dans la couche limite atmosphérique (0-2 km). Le SO2 est principalement émis par les centrales électriques et le chauffage au charbon, NO2 par le trafic routier. Ce sont des polluants primaires. L'ozone n'est pas émis directement mais est produit dans l'atmosphère à la suite de réactions chimiques et sous l'influence du rayonnement solaire. C'est un polluant dit secondaire dont les précurseurs sont les oxydes d'azote (NO et NO2) et les composés organiques volatiles (VOC pour la dénomination anglo-saxonnne de Volatile Organic Compounds). De plus, ces différents gaz conduisent respectivement à la formation d'aérosols secondaires de sulfates, de nitrates et carbonés.

Par ailleurs, il est maintenant établi que la concentration d'ozone a augmenté d'un facteur 5 depuis 150 ans environ (CRAS, 1993). Les premières mesures connues ont été réalisées à la fin du siècle dernier au Parc Montsouris à Paris, au Pic du Midi et à Montecalieri en Italie pour l'hémisphère nord et en Uruguay et en Argentine pour l'hémisphère sud. L'ensemble de ces observations montre un niveau moyen d'ozone de l'ordre de 10 ppbv. Aujourd'hui, le rapport de mélange moyen d'O3 dans l'hémisphère nord est de 40 à 50 ppbv environ. Nous distinguerons trois régions de l'atmosphère pour lesquelles l'ozone joue un rôle fondamentale. La couche limite pouvant atteindre 2 km d'altitude, la troposphère libre jusqu'à 10 km d'altitude environ et la stratosphère au-dessus. Les mécanismes photochimiques de production
d'ozone sont complexes et mettent en jeu différents mécanismes physiques, chimiques, radiatifs. Parce que les vitesses de réactions chimiques dépendent des concentrations, le couplage entre ces différents processus est capital et est, in fine, la réelle difficulté à résoudre en fonction des différentes échelles de temps et d'espace que l'on aura à considérer. Par exemple, on peut dire schématiquement que les risques de niveau 2 dus à l'ozone augmentent dans le milieu urbain et péri-urbain quand il fait chaud, que le vent est faible, que l'atmosphère est stable et qu'il y a un fort ensoleillement. Pour comprendre la succession de réactions chimiques qui sont dépendantes du milieu considéré, nous allons d'abord décrire les processus en milieu propre (par exemple au dessus de la mer) qui sont à priori plus simples.

## 1.1. Formation d'ozone

### En milieu « propre »

Dans la troposphère libre et dans la couche limite, la seule façon de produire de l'ozone est de photodissocier le NO2 pour produire un atome d'oxygène qui va réagir avec l'oxygène de l'air et produire une molécule d'O3. C'est la séquence de réactions R1 et R2 :

$$ \bullet \ R1 \ NO_2 + hv \rightarrow O(^3P) + NO \quad \lambda < 420 \ nm $$

$$ \bullet \ R2 \ O(^3P) + O_2 \rightarrow O_3 $$

Parallèlement d'autres réactions mettant en jeu l'ozone et le monoxyde de carbone (CO) vont avoir lieu.

$$ \bullet \ R3 \ O_3 + hv \rightarrow O(^1D) + O_2 \quad \lambda < 310 \ nm $$

$$ \bullet \ R4 \ O(^1D) + H_2O \rightarrow 2OH $$

$$ \bullet \ R5 \ CO + OH \rightarrow H + CO_2 $$

$$ \bullet \ R5b \ H + O_2 + M \rightarrow HO_2 + M $$

Selon le milieu considéré, le CO jouera le rôle de précurseur d'O3 ou de destruction d'O3. Il y a compétition entre

$$ \bullet \ R6 \ HO_2 + O_3 \rightarrow OH + 2O_2 $$

et

$$ \bullet \ R7 \ HO_2 + NO \rightarrow OH + NO_2 $$

En atmosphère marine, les niveaux de NO seront faibles et c'est la réaction R6 qui sera prédominante et l'ozone sera détruit. Le bilan net sera via R5+R5b + R6:

$$ \bullet \ Bilan net \ CO + O_3 \rightarrow O_2 + CO_2 $$

En milieu rural, c'est la réaction R7 qui prédomine et qui conduit à la formation d'ozone via R1+ R5 +R5b +R7.

$$ \bullet \ Bilan net \ CO + 2O_2 + hv \rightarrow O_3 + CO_2 $$

Comme le rapport des constantes de vitesse des réactions R6 et R7 est de l'ordre de 4000, on voit que le seuil d'aiguillage est atteint quand $[O3]/[NO] \approx 4000$. Autrement dit, si $O_3 \approx 10-30$ ppbv en milieu marin, alors la concentration de NO $\approx 2.5-7.5$ pptv ($10^{-12}$) est la valeur critique entre destruction et production d'O3.
## Formation d'ozone en milieu péri-urbain

En milieu urbain où les concentrations sont très différentes (voir tableau 2), la chaîne de réactions chimiques sera beaucoup plus complexe et fera intervenir les VOC.

<table><caption>Tableau 2: Concentrations caractéristiques de quelques régions types</caption><thead><tr><th>Régions</th><th>Ozone (ppb)</th><th>NOx (ppb)</th><th>Equivalent Propylène (ppbC)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Marine</td><td>20-40</td><td>1-5 10<sup>-2</sup></td><td>1-2</td></tr><tr><td>Forêt tropicale</td><td>20-40</td><td>10<sup>-2</sup>-10<sup>-1</sup></td><td>10-100</td></tr><tr><td>Rurale</td><td>50-120</td><td>5 10<sup>-1</sup>-5</td><td>30-100</td></tr><tr><td>Urbaine et suburbaine</td><td>100-400</td><td>50-5 10<sup>2</sup></td><td>50-200</td></tr></tbody></table>

Un autre aiguillage va intervenir entre
d'une part

$$ \bullet \ R_8 HO + NO_x \rightarrow HNO_3 $$

et d'autre part

$$ \bullet \ R_9 HO + VOC \rightarrow RO_2 + H_2O $$

qui va conduire à la formation de NO2

$$ \bullet \ R_{10} \ RO_2 + NO + O_2 \rightarrow + NO2 + HO2 + CARBONYL $$

et via R1 conduit au bilan net à

$$ \bullet \ Bilan net: COV. \rightarrow 2O_3 + CARBONYL $$

Selon la valeur du rapport [VOC]/[NOx] ≈ 5.5, il y aura production ou destruction d'ozone. Cela signifie que selon l'endroit considéré, les mesures à prendre en matière de régulation de trafic routier, par exemple, ne seront pas les mêmes. Cela met en évidence le rôle crucial du rapport VOC/NOx. On peut alors définir des « régimes chimiques », c'est à dire « limités en NOx » ou « limités en VOC ». Selon le couple NOx, COV. Une diminution des NOx peut conduire à une production d'ozone, ce qui est l'inverse de l'effet recherché! (Seinfeld & Pandis, 1998).

La figure 1 montre l'évolution diurne de O3 et de NO2 pendant ESQUIF 98 observée rue d'Ulm à Paris. On observe l'anticorrélation entre O3 et NO2. La jour les réactions R1 et R2 ont lieu. La nuit, NO2 n'est plus photodissocié et de plus O3 est consommé par titration via la réaction R10.

$$ \bullet \ R_{10} \ NO + O_3 \rightarrow NO_2 + O_2 $$

## 2. Le projet ESQUIF

Le projet ESQUIF est un projet de recherche sur 3 ans (1998-2000) proposé par l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) et le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) en partenariat avec Méteo France et Le Laboratoire d'Aérologie
(LA). Le projet ESQUIF implique des collaborations avec plusieurs laboratoires de recherche et organismes travaillant dans des domaines similaires ou connexes :

* AIRPARIF,

* Laboratoire de modélisation statistique et stochastique d'Orsay,

* Université de Jülich,

* Université de Cologne,

* Université de Californie (UCLA, Département des sciences atmosphériques).

Il est soutenu par le MATE, l'ADEME, le CNRS/PNCA, le CEA/DSM, ELF et la région ILE de FRANCE

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 1 : Evolution de la concentration d'ozone et de NO2 pendant la POI 2 d'ESQUIF 98. (Courtesy R. Vautard)</figcaption></figure>

## 2.1. Objectifs

Ses objectifs principaux sont :

1. Comprendre les processus qui contrôlent la production d'O3 en Ile de France

2. Développer et mettre en oeuvre une hiérarchie de modèles numériques

3. Constituer une banque de données 3D

Dans sa mise en oeuvre, le projet ESQUIF s'articule en 4 sous projets qui concernent :

* l'étude du rôle des processus dynamiques et physico-chimiques dans la qualité de l'air urbaine,

* l'étude du rôle des émissions dans la qualité de l'air urbaine et la détermination des sources par modélisation inverse,

* l'étude de l'interaction entre l'agglomération et l'échelle continentale,

* la prévision des pics de pollution en région parisienne.
## 2.2. Méthodologie

La méthodologie se fonde à la fois sur un dispositif expérimental et sur des modèles de simulation numérique. Les deux aspects sont complémentaires et interactifs, les observations permettant de mieux contraindre les modèles et les modèles permettant de mieux interpréter les observations.

Le dispositif expérimental a pour objet de compléter les observations effectuées en routine, tant sur les concentrations de polluants par le réseau AIRPARIF que sur les paramètres météorologiques par METEO-FRANCE. Ce dispositif vise en particulier à mieux documenter la variabilité spatiale et temporelle des paramètres conduisant aux épisodes de pollution, et à ajouter des mesures de paramètres de la couche limite urbaine encore mal connus, tels que :

* la distribution des aérosols dont l'importance est à la fois directe du fait de leur caractère potentiellement toxique, et indirecte par leur effet sur le rayonnement et donc la pollution photo-oxydante,

* la distribution spatio-temporelle des vents et de la turbulence sur l'agglomération, qui favorisent (ou non) la dispersion des polluants. Cette distribution diffère de celle observée à l'extérieur de l'agglomération, car le forçage météorologique au sol y est fondamentalement différent.

Ce dispositif expérimental comporte des mesures effectuées en permanence et des mesures intensives lors d'alertes à la pollution. Il inclut ainsi :

des mesures aéroportées :

* vols en cas d'alerte, pour mieux documenter la structure tridimensionnelle des champs de polluants,

* vols de routine (tous les 10-15 jours) pour mesurer des concentrations rurales de fond,

* vols d'étude de la production photochimique d'ozone,

des mesures fixes au sol, disposées sur 3 sites : un site urbain (Ecole Normale Supérieure et/ou Jussieu) et deux sites péri-urbains : Créteil (UP12) et Palaiseau/Saclay (site instrumental de l'IPSL à l'Ecole Polytechnique/CEA Saclay). Elles incluent :

* des mesures de la dynamique atmosphérique par lidar,

* des mesures de polluants, notamment d'hydrocarbures, par spectrométrie DOAS,

* des mesures de rayonnement et de taux de photolyse,

* des mesures du contenu en aérosols.

des mesures mobiles au sol à partir de stations mobiles (MILEAGE) ou de voitures, pour mieux cartographier les distributions de polluants.

Les modèles de simulation numérique développés doivent répondre aux principales questions scientifiques aujourd'hui posées sur :

* le rôle des émissions de polluants dans la formation d'épisodes de pollution,

* le rôle des conditions météorologiques,

* le rôle de l'advection de masses d'air continentales potentiellement chargées en polluants arrivant sur l'agglomération
* le rôle des émissions de polluants à l'échelle régionale et/ou continentale.

* la prévisibilité des épisodes de pollution, à un ou plusieurs jours d'échéance.

L'utilisation des modèles au cours du projet ESQUIF sera fondée sur trois approches complémentaires :

* une modélisation détaillée tridimensionnelle, par l'utilisation des modèles AZUR et MESO-NH (étude des épisodes ponctuels) et, à plus grande échelle du modèle de chimie-transport LMD-Z,

* une modélisation simplifiée, permettant d'effectuer des simulations sur des saisons entières, et donc d'examiner le rôle des différents processus de façon statistique, aux échelles urbaines et continentales (modèle CHIMERE).

* une modélisation prédictive (modèle CHIMERE, réseau de neurones).

Le projet s'appuie sur une hiérarchie de modèles permettant de résoudre les différentes échelles, de l'échelle locale à l'échelle continentale. En particulier, la version chimique du modèle LMD-Z sera utilisée pour définir les conditions aux limites de l'agglomération et étudier le transport à grande distance. De plus, les modèles seront utilisés pour effectuer de nombreux tests de sensibilité, afin de préciser l'importance relative des différentes variables et processus (émissions, transformations chimiques, dynamique, rayonnement).

# 3. Résultats préliminaires de la campagne ESQUIF98

La campagne ESQUIF 98 a eu lieu du 15 juin au 15 août 1998. Deux épisodes de pollution ont été documentés lors de deux périodes d'observation intensives (POI) : le 25-26 juillet et du 7 au 9 août 1998. Ne sont présentés ci-après que quelques résultats préliminaires de la POI2.

## 3.1. Structure thermique verticale

Les échanges verticaux entre la couche limite et la troposphère libre sont l'un des paramètres qu'il est nécessaire de contrôler lors d'épisodes de pollution. La figure 2 représente l'évolution temporelle des profils verticaux de la température potentielle pendant la POI2 obtenue à partir des radio sondages effectués par Météo France, toutes les 3heures à Trappes au S-W de Paris. Elle montre l'évolution de la couche limite et celle de la couche résiduelle. La hauteur de la couche limite est maximum l'après-midi vers 16h et minimum la nuit. On observe également sur cette figure l'existence d'une deuxième couche qui apparaît la nuit. C'est la couche « résiduelle » ; c'est là que sont stockés les polluants émis la veille. Cette couche agit comme un réservoir de NOx, VOC, ou O3.

Etre capable de modéliser et donc de prévoir l'évolution des hauteurs de couche limite et de couche résiduelle sont un des défis des projets actuels d'étude de la pollution urbaine.

## 3.2. Structure chimique verticale

Les profils de concentration d'O3 réalisés pendant la campagne montrent une structure aussi complexe. La figure 3 illustre cette complexité. Les profils réalisés à la verticale des quatre points cardinaux à 50 km environ autour de Paris (Beauvais au N, Dreux à l'W, Pihiviers au S
et La Ferté Gauché à l'E) sont très différents les uns des autres. Celui réalisé à l'est de Paris est particulièrement complexe. Il apparaît plusieurs couches d'ozone qui ne sont pas expliquées. Sont elles dues à des différences d'advection de couches plus ou moins riches en ozone ? De telles structures sont aujourd'hui impossible à modéliser. Nous savons que l'air que nous respirons dépend, entre autre, de ce qui a pu être émis la veille et qui se retrouve dans la couche résiduelle et qui peut provenir d'ailleurs.

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Figure 2 : Evolution temporelle des profils de température potentielle mettant en évidence l'évolution diurne de la couche limite et de la couche résiduelle du 7 au 9 août 1998. (Courtesy L. Menut, 1998)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Figure 3 : Profils d'ozone mesurés par avion autour de Paris le 8 août 1998. (Courtesy M. André et D. Martin, 1998)</figcaption></figure>

### 3.3. Pollution locale et pollution continentale

Une des questions les plus importantes posées dans le projet ESQUIF est l'estimation de la part respective entre la production locale d'ozone et celle qui est importée depuis les régions voisines. L'analyse des mesures aéroportées réalisées pendant la POI 2 apporte des éléments de réponse qualitatifs et que nous espérons pouvoir quantifier dans les mois qui viennent. Elle montre en particulier que les deux contributions peuvent être présentes simultanément.
La figure 4 représente la trajectoire du vol Merlin effectué le 7 août entre 13 et 15h. Elle montre des concentrations d'O3 au NE de Paris de l'ordre de 60 à 75 ppbv et au SW de Paris, sous le vent, des concentrations très élevées de l'ordre de 90 à 110 ppbv. De plus, on observe au sud de Paris une augmentation d'O3 légèrement inférieure à 10 ppbv/h alors que au nord, la concentration d'O3 évolue faiblement. La trajectographie des masses d'air (figure 5) indique que l'origine des masses d'air est ouest et que les masses d'air ont survolé les jours précédents des régions à priori peu émettrices de précurseurs. Il est donc fortement probable que les pics d'ozone observés au sud de Paris proviennent directement de la région parisienne ce jour là.

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Figure 4 : Concentration d'ozone mesurée au 5ème tour du vol Merlin le 7 août, l'après midi à 450m environ autour de Paris. Les flèches représentent le vecteur vent. L'évolution de l'ozone à chaque passage est donnée dans les carrés en fonction de l'heure TU.</figcaption></figure>

ARPEGE Backplume 98/08/07/12h

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>Figure 5 : Trajectographie des masses d'air arrivant à Paris le 7 août 1998. Les « rétropanaches sont calculés à partir des analyses météorologiques du modèle ARPEGE de Météo-France. Ils représentent 50 trajectoires en arrière, avec tirage aléatoire de l'altitude durant la période convective, entre 0 et 1500m</figcaption></figure>
La situation évolue pendant les deux jours suivants. Les mesures d'O3 effectuées par le Merlin le 9 août montrent toujours des maximums d'O3 au sud de la région parisienne (figure 6) mais cette fois-ci les rétrotrajectoires indiquent une origine des masses d'air en provenance de l'ouest de l'Allemagne, le Bénélux et l'Angleterre (Figure 6) et qui sont des régions productrices de précurseurs. L'ozone observé en région parisienne aurait alors une origine continentale et pas seulement locale.

<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>Figure 6: Concentration d'ozone mesurée par le Melin de Météo-France le 9 août 1998 et rétrotrajectoires associées (voir légende de la figure 5). Courtesy R. Vautard, M. André et D. Martin, 1998.</figcaption></figure>

## 3.4. Prévisibilité

Le projet ESQUIF prévoit la mise en œuvre de différents modèles de niveaux de sophistication très différents. Nous examinerons seulement la qualité des prévisions réalisées avec le modèle CHIMERE développé au CNRS/LMD par R. Vautard.

Le modèle est simple car il ne comporte de 10 boîtes représentant les 5 départements administratifs de la région Ile de France, et permettant de décrire la couche de surface et la couche résiduelle. Il est basé sur les émissions annuelles fournies par les organismes CITEPA et GENEMIS, un modèle photochimique et est forcé par les prévisions météorologiques du Centre Européen.

Les résultats de ce modèle confronté aux observations de l'expérience ESQUIF sont donnés dans la figure 7. Elle montre une assez bonne qualité de la prévision de l'évolution de l'ozone en région parisienne. Les points sensibles portent sur l'initialisation du modèle et sur la qualité des prévision météorologiques. Quelles valeurs de concentrations faut-il prendre à l'instant $t=0$ et aux limites du modèle ? Il est évident par ailleurs que si le vent, la couverture nuageuse ou la température sont mal prévus, la prévision de la concentration d'O3 sera fausse.
Paris Area - Simulated IOP2

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Figure 7: Comparaison des mesures d'ozone au sol à Paris du réseau AIRPARIF et des prévisions effectuées par le modèle CHIMERE du - au 14 août 1998.</figcaption></figure>

(Courtesy R. Vautard, M. Beckmann et E. Gilibert, 1998)

4. Les aérosols

A côté des effets nocifs sur la santé humaine, les aérosols ont un rôle essentiel mais mal connu sur la chimie atmosphérique. En effet, l'aérosol urbain sous ses formes physiques, chimiques, optiques et les relations entre chacun de ces termes ne sont pas suffisamment connues pour pouvoir évaluer leur rôle radiatif et chimique dans les situations de moyenne ou forte pollution. A proximité des grandes agglomérations où la circulation automobile est intense, l'aérosol est principalement formé de particules submicroniques contenant principalement des sulfates, du carbone organique et du carbone suie.

Les sulfates et le carbone organique particulaire possèdent des capacités essentiellement diffusantes de la lumière solaire (effet d'albédo), alors que le carbone-suie est la seule composante du système ayant des propriétés absorbantes marquées (effet de corps noir). L'abondance du carbone suie dans les mélanges d'aérosols est très variable (5-30 %) et dépend principalement du type de combustion. A ce titre, il est certain que la détermination de cette proportion est essentielle, car c'est d'elle que dépendra le comportement radiatif du mélange d'aérosols. Il a été montré récemment qu'en milieu urbain et suburbain le rôle des aérosols troposphériques sur les taux de photolyse des espèces-clés (NO₂, HCHO, O₃, ...) était très important. En effet, des simulations de transfert radiatif en atmosphère diffusante et absorbante ont conduit à des différences sur la vitesse de formation de l'ozone qui peuvent atteindre 50 %, en fonction de la présence d'aérosols. Ces résultats ont été obtenus sur des cas
idéalisés et n'ont pu être jusqu'à présent validés faute de données expérimentales pertinentes. Compte tenu de l'importance potentielle de ce facteur sur la qualité des simulations issues des modèles chimie-transport, il apparaît absolument indispensable de documenter, représenter et valider cette interaction.

Le projet ESQUIF cherche donc à satisfaire aux principaux objectifs scientifiques associés à l'étude des processus radiatifs des aérosols et qui sont:

* La validation des taux de photolyse utilisés dans les modèles photochimiques ;

* L'étude du rôle des aérosols de différents types (sulfates, aérosols organiques, suie, poussières minérales, sur les calculs radiatifs effectués par les modèles, en particulier sur la modélisation des taux de photolyse.

* La constitution d'une base de données à partir des caractéristiques des aérosols (composition chimique, indice de réfraction, structure verticale, ...), de leurs propriétés radiatives (flux actinique, taux d'échauffement, ...) et des conditions météorologiques.

La campagne de l'été 98 était une campagne préparatoire par rapport aux objectifs, l'été 99 devrait permettre la réalisation d'un ensemble de mesures cohérent et qui devrait permettre de répondre à la plupart de ces objectifs. Nous illustrerons les propos ci-dessus en ne présentant que trois résultats significatifs

## Le carbone suie comme traceur de la source « transport routier »

La figure 8 représente l'évolution temporelle des concentrations en carbone suie pendant la POI de l'été 1998 observée au sol à Gif sur Yvette (91). On peut distinguer les départ en vacances du 1 et 2 août ainsi que l'augmentation du trafic routier les veilles de week end. La mesure de l'aérosol carboné constitue donc un bon moyen de marquer les émissions du trafic routier et par là de quantifier cette source.

### Corrélation aérosols/O3

La figure 9 montre la forte corrélation ($R^2$ ≈ 0.70) entre l'ozone et le nombre d'aérosols observée lors du vol Merlin du 9 août à 7h du matin. On observe que cette corrélation est différente pour la portion de vol effectué entre Charleville et Dieppe de celle effectuée entre Le Mans et Saumur en Auxois. Ces corrélations montrent que les aérosols et l'ozone ont la même origine et que celle ci est différente pour les portions au nord de Paris de celles au sud. Les pentes traduisent indirectement un taux de dilution. Si les aérosols et l'ozone ont la même origine, les aérosols « vieillissent » plus vite. Cela signifie que l'ozone continue à se former alors que les aérosols ne sont plus produits. Dans ce cas, il constituent un traceur et si leur source est mesurée, alors on pourrait évaluer la quantité d'ozone produite par la même région source.

### Constante de photolyse

La figure 10 montre les variations importantes des taux de photolyse de NO2 mesurés rue d'Ulm à Paris pendant la POI 2. On observe que l'atténuation la plus importante est observée le 11 août (30%) et qu'il correspond au maximum d'ozone observé et qu'il s'agit d'un jour où des nuages stratiformes élevés sont présents. Cet exemple paradoxal illustre notre méconnaissance des processus qui lient le rayonnement, la chimie, et la dynamique atmosphérique.
<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>Figure 8 : Evolution temporelle des aérosols carbonés pendant la POI 2.
(Courtesy H. Cachier et P. Chazette, 1998)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure 9 : Corrélation de l'ozone et des aérosols observée lors du vol Merlin le 9 août 1998 (voir la légende de la figure 7). Les deux droites sont calculées pour les portions de vol effectuées au N et au S de la région parisienne. (Courtesy D. Martin, P. Chazette et M. André, 1998)</figcaption></figure>
J(NO2) at ENS during the ESQUIF PO12

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

Figure 10: Evolution temporelle des constantes de photolyse de NO2 (voir texte, réaction R1). (Courtesy R. Vautard, 1998)

**5. Conclusion**

Le projet ESQUIF prévoit l'étude des sources, des VOC, des NOX, et des aérosols grâce à :

* l'utilisation des traceurs comme CO, CO2 et isotopes, ou le carbone suie d'une part et grâce au développement de

* modèles inverses. Parmi les ETUDES DE PROCESSUS, la formation de NO2 la nuit ou pendant l'hiver, ainsi que le rôle des diènes seront abordés pendant la prochaine campagne d'hiver programmée en 2000. Le rôle des AEROSOLS notamment sur les constantes de photolyse et leurs interactions avec chimie (O3, NOx, NMHC) restent à approfondir.
Bibliographie

CRAS Compte Rendu à l'Académie des Sciences, *Ozone et propriétés oxydantes de la troposphère*, rapport n°30, Ed. Lavoisier Paris, octobre 1993.

Seinfeld J., S. Pandis, *Atmospheric Chemistry and Physics*, ed. J. Wiley et Sons, New York, 1998)

ANNEXE 1 : Conversion ppbv/µg/m³

Rapport de mélange d'un composé i en ppbv= = $\frac{8.314T}{PM_i} 10^{-3}*$ Concentration du composé i en
µg/m³

où

* T est la température de l'air en °K,

* P est la pression atmosphérique en Pa et

* Mᵢ est la masse molaire du composé i en g.

ex : à T=298°K et P= 1.013 10⁵ Pa (1 atm), les facteurs de conversion pour O3, NO2 et SO2 sont respectivement en ppbv

<table><thead><tr><th></th><th>O3</th><th>NO2</th><th>SO2</th></tr></thead><tbody><tr><td>1 µg/m³=</td><td>0.51</td><td>0.38</td><td>0.53</td></tr></tbody></table>
UTILISATION ET TRANSFERT DE PRODUITS
PHYTOSANITAIRES DANS LES BASSINS VERSANTS
SEMI-URBANISES

H. Guivarc'h, F. Farrugia et J.M. Mouchel, CEREVE (ENPC-ENGREF-UPVM),
6 et 8 av. Blaise Pascal Cité Descartes, 77455 Marne la Vallée cedex 2.

Tél : 01.64.15.37.55. Fax : 01.64.15.37.64. email : guivarch@cereve.enpc.fr

J. Doré et F. Bailly, Direction des Services de l'Eau et de l'Assainissement,
Service Qualité des Eaux - Pollution E.A. 08, Parc d'activité des Petits Carreaux,
2 av. des violettes, 94385 Bonneuil sur Marne Cedex

Tél : 01.49.56.88.34. Fax : 01.49.56.88.30

Résumé

Un suivi des utilisations d'herbicides dans 2 bassins versants semi-urbains est effectué, accompagné d'une campagne de prélèvements en rivière en 6 points. Les usages urbains en herbicides excèdent les traitements agricoles dans ces bassins versants et les coefficients de transfert des produits utilisés en ville sont supérieurs. La matière active la plus couramment utilisée en milieu urbain (diuron) est de loin le contaminant le plus important dans les 2 rivières. Les usages des particuliers représentent 60 % de l'ensemble des usages urbains. La concentration mesurée maximale en diuron atteint 20 µg.l⁻¹, alors que la moyenne est de 5 µg.l⁻¹. Il est clair que les utilisations d'herbicides en région semi-urbaine peuvent fortement menacer la production en eau potable, les normes CEE n'étant que de 0.1 µg.l⁻¹.

# 1. Introduction

Les produits phytosanitaires sont essentiellement utilisés dans l'agriculture. Leur transport à partir des parcelles agricoles vers les rivières a été évalué (Lafrance et al., 1997, Gruessner et Watzin, 1995, Squillace and Thurman, 1992) et le niveau de contamination des cours d'eau au cours d'une année a été décrit dans de nombreuses études (Kolpin et al., 1996, Tisseau et al., 1998). Seuls quelques suivis montrent la contamination de cours d'eau en zone urbaine (Kimbrough et Litke, 1996). La faible utilisation non agricole souvent négligée jusqu'à présent peut provoquer des impacts locaux importants du fait de l'imperméabilisation des sols en zone urbaine et de la sous-estimation par certains applicateurs des dangers liés à ces substances. Parmi ces usages, l'utilisation de ces produits par les particuliers est peu connue alors que des concentrations élevées de ces mêmes produits ont pu être détectées dans des effluents de station d'épuration (Nitschke et Schussler, 1998).
En région parisienne où se mêlent grandes cultures céréalières, zones péri-urbaines et zones urbaines denses, des pressions polluantes par des produits phytosanitaires de natures différentes s'exercent sur les cours d'eau.

Afin d'évaluer l'influence respective des différentes composantes de l'usage du sol, l'étude
entreprise comporte donc une enquête sur l'ensemble des usages de produits phytosanitaires dans
les bassins versants de deux rivières : le Morbras et le Réveillon. L'évaluation de la contamination
de ces cours d'eau par des substances fréquemment utilisées, permettra d'estimer le coefficient de
transfert des produits phytosanitaires en fonction des matières actives et des quantités utilisées.
Cette étude nous montre que les régions urbanisées peuvent représenter un risque réel de
pollution par les herbicides pour la production en eau potable.

2. Matériels et méthodes

2.1 Le choix des sites

Cette étude a été menée sur deux bassins versants de deux rivières de la région parisienne (France) : le Morbras et le Réveillon. La première est un affluent de la Marne alors que la seconde est un affluent de l'Yerres puis de la Seine. Leur superficie (respectivement 55 km² et 99 km²) est intéressante car elle permet de mener une enquête exhaustive assez tout en rassemblant la plupart des usages urbains. De plus, l'orientation de ces bassins versants est caractérisée par un gradient d'urbanisation d'amont en aval (Figure 1). Ainsi, sur chaque cours d'eau, nous avons délimité 3 sous bassins : un bassin amont à dominante agricole, un bassin intermédiaire comprenant des villes de taille moyenne et un bassin aval très urbanisé. Les rivières sont échantillonnées à l'aval de chaque sous-bassin (Figure 1, Tableau 2). Les stations intermédiaires n'ont pas été suivies sur toute la durée de l'étude.

2.2 L'enquête

Les apports doivent être estimés sur toute la zone d'étude. Les principaux utilisateurs identifiés sont les communes, les DDE et sociétés autoroutières, la SNCF, les parcs et châteaux privés, l'ONF, les golfs et les particuliers. Les informations ont été recueillies par courrier et contact téléphonique sauf dans le cas des particuliers. Pour la plupart des types d'organismes, nous avons obtenu des réponses d'environ 2/3 des enquêtés. Nous avons ainsi pu évaluer les quantités achetées et les divers produits utilisés sur les 3 ans précédant l'enquête. L'extrapolation des données manquantes est réalisée pour chaque commune en se basant sur le mode d'occupation des sols cartographié par l'IAURIF (IAURIF, 1994). L'utilisation de désherbants par les particuliers a été estimée à partir d'entretiens directs effectués en surfaces de distribution. Un échantillon de 50 foyers seulement a répondu au questionnaire, la plupart d'entre eux vivant en maison particulière. Toutes les informations sont totalisées à l'échelle dé la commune. Cette enquête a été menée pendant une période de 6 mois en 1998.
<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>Figure 1. Carte des bassins versants : le Morbras (au nord) et le Réveillon (au sud). Les numéros correspondent aux sous bassins dont chaque exutoire est échantillonné. Cette carte provient d'un SIG réalisé par l'IAURIF (IAURIF, 1994).</figcaption></figure>

## 2.3 Le suivi expérimental

Les prélèvements sont effectués en continu par des préleveurs automatiques sur les 6 sites et intégrés pendant une semaine. Le suivi est réalisé d'avril à juillet, c'est à dire à la période réputée d'utilisation maximale. Ayant constaté la présence de matières plastiques (relargage de N-butylbenzene-sulfonilamide gênant le dosage des phénylurées et en particulier du diuron), nous avons dans un deuxième temps inversé la position entre la pompe et le flacon de prélèvement et isolé hermétiquement le système d'aspiration afin de créer le vide. Le tuyau servant au prélèvement est téflonné et un flacon en verre de 10 litres permet la récupération de l'eau brute pendant une semaine.

La conservation des échantillons sur une semaine est assurée par l'ajout dans le flacon de 50 ml de dichlorométhane, qui permet d'avoir un effet biocide et également de commencer la première phase d'extraction. Une légère couche d'eau d'Evian (eau minérale reconnue sans traces de polluants) est ajoutée sur le dichlorométhane afin de limiter son évaporation en début d'échantillonnage.

Les tests de conservation sont effectués sur 2 échantillons d'eau de rivière sans ajout de pesticides (Tableau 1). Les résultats montrent un problème pour les acides phénoxyacétiques dans la 1ère série (eau du Réveillon), mais les résultats de la 2ème série (eau du Morbras) sont satisfaisants.

## 2.4 Méthodes analytiques

Les analyses ont été confiées au laboratoire d'analyses de la Lyonnaise des Eaux : le CIRSEE. Plusieurs méthodes ont dû être appliquées afin de doser les différents produits recherchés. Pour cela, chaque échantillon a été divisé en trois parties et les analyses suivantes effectuées :
Les S-triazines (l'atrazine, la simazine, la terbuthylazine, la déséthylatrazine (ou DEA) et la déisopropylatrazine(ou DIA)) ainsi que l'isoproturon sont extraits 3 fois par agitation avec du dichlorométhane et le dosage après concentration de l'échantillon est réalisé par GC-MS,

les acides phénoxy-acétiques (le 2,4 D, le 2,4 DB, le mécoprop et le 2,4 MCPA) sont dosés de la même façon que les triazines mais subissent en plus une méthylation,

les urées substituées (le diuron et le néburon) sont détectées en HPLC après une SPE (Solid Phase Extraction).

<table><caption>Tableau 1. Résultat des tests de conservation avec de l'eau naturelle du Réveillon et du Morbras sans ajout de pesticides.</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">Eau du Réveillon</th><th colspan="2">Eau du Morbras</th></tr><tr><th>Initial</th><th>7 jours avec<br>CH<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub></th><th>Initial</th><th>7 jours avec<br>CH<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub></th></tr></thead><tbody><tr><td>Atrazine</td><td>0.08</td><td>0.07</td><td>0.13</td><td>0.13</td></tr><tr><td>Simazine</td><td>0.05</td><td>0.05</td><td>0.05</td><td>0.06</td></tr><tr><td>Desethylatrazine</td><td>0.05</td><td>0.05</td><td>0.09</td><td>0.09</td></tr><tr><td>Isoproturon</td><td>0.04</td><td>0.04</td><td>&lt;0.05</td><td>&lt;0.05</td></tr><tr><td>2,4-D</td><td>0.11</td><td>0.06</td><td>0.05</td><td>0.06</td></tr><tr><td>Mécoprop</td><td>0.11</td><td>0.06</td><td>0.09</td><td>0.11</td></tr><tr><td>2,4-MCPA</td><td>0.21</td><td>0.14</td><td>&lt;0.02</td><td>&lt;0.02</td></tr><tr><td>Diuron</td><td>-</td><td>-</td><td>0.6</td><td>0.7</td></tr><tr><td>Néburon</td><td>-</td><td>-</td><td>&lt;0.1</td><td>&lt;0.1</td></tr></tbody></table>

# 3. Résultats et discussion

## 3.1 L'enquête

Les substances utilisées par les services techniques des communes et des DDE sont appliquées sur tous types de surface mais surtout les routes et leurs abords. En fonction des critères du mode d'occupation du sol (MOS) du SIG (IAURIF, 1994), la corrélation effectuée entre les pesticides utilisés par les communes et la surface des critères correspondant à l'habitat individuel est la meilleure. En effet, la largeur des routes est insuffisante (< 25m) pour apparaître dans le SIG et elles sont essentiellement incluses dans le MOS de l'habitat individuel. Un examen plus approfondi des cartes des bassins versants du Réveillon et du Morbras montre que 20 % des surfaces de l'habitat individuel est une bonne estimation des superficies de routes et rues. La moyenne des taux d'application sur les différentes surfaces est de 900 g.ha⁻¹ pour les routes, 4000 g.ha⁻¹ pour les cimetières et 500 à 800 g.ha⁻¹ pour les parcs et terrains de sport. Cependant, on observe une très grande variation des doses appliquées dans les 16 communes. A partir des
régressions de la dose appliquée en fonction de la surface de chaque occupation du sol, nous avons extrapolé aux 8 communes des 2 bassins versants qui n'ont pas répondu au questionnaire, afin de déterminer les entrées totales d'herbicides dans chaque sous bassin. Etant donnée la surface que les routes occupent en moyenne dans chaque commune, elles reçoivent plus de la moitié des herbicides appliqués par les services techniques.

Les apports agricoles sont inclus dans le tableau 2 afin de les comparer aux apports urbains. Ils ont été établis grâce à la collaboration d'un expert de la chambre d'agriculture de Seine et Marne. Les taux d'application et les surfaces occupées par chaque type de culture nous ont permis d'évaluer les quantités apportées pour chaque produit.

Les utilisations par les particuliers représentent la plus grande partie des quantités appliquées. En extrapolant les données de l'enquête au nombre de foyers vivant en maison individuelle dans les deux bassins versants, on obtient un total d'herbicide utilisé de 22700 kg par an, dont 80% de chlorate de soude. Ce produit minéral n'a pas été pris en compte dans la suite de l'étude car sa composition chimique et son taux d'application sont très différents de ceux des autres substances organiques. Une étude complémentaire effectuée avec le Syndicat des Eaux d'Ile de France et la Générale des Eaux nous a permis d'estimer à 50 % les foyers qui utilisent des produits phytosanitaires. Ce résultat a été obtenu par une enquête réalisée chez les particuliers vivant en maison individuelle. Nous avons donc tenu compte de ce facteur dans l'estimation des apports par les particuliers.

Les apports estimés en herbicides pour chaque sous bassin sont regroupés dans le tableau 2. Les utilisations de pesticides comportent de nombreux produits, surtout en agriculture, et représentent au total 8300kg. Cependant, les herbicides sont prédominants en milieu urbain d'une manière générale, et l'enquête portant sur le traitement effectué par les particuliers n'a porté que sur les herbicides.

Si on considère les particuliers et les utilisateurs non agricoles ensemble, l'utilisation des produits phytosanitaires est aussi importante que celle faite par les agriculteurs. Ceci est tout à fait inattendu étant donné que des études estiment les apports urbains à environ 10 % du total à l'échelle nationale (CORPEN, 1996). Les bassins versants considérés sont dans la proche banlieue parisienne, caractérisés par une forte urbanisation améliorée par des espaces verts et des maisons individuelles avec des jardins en moyenne de 100 m². L'impact agricole y est peu marqué, ce qui explique la faible proportion des apports agricoles. A l'échelle du bassin versant, le taux moyen d'application en milieu agricole est de 1.58 kg/ha et en milieu urbain de 1.20 kg/ha.

Sur les bassins versants du Morbras et du Réveillon, les 12 herbicides les plus utilisés sont l'Isoproturon (27%), le Mecoprop (7.3%), l'Aclonifen (6.4%), l'Atrazine (5.8%), le Pyridate (5.7%), la Trifluraline (5.6%), le Metamitrone (5.0%), le Terbutame (4.8%), le Bifenox (4.4%), le Chloridazone (3.7%), le Fluoroxypyr (3.3%) et le Linuron (2.5%). En milieu urbain, les molécules utilisées sont généralement le Diuron (21 %), le sulfate de fer (17.3%), l'Aminotriazole (15.1%), le Dichlorprop (8.9%), le Glyphosate (7.2%), le Mecoprop (4.8%), le 2,4-MCPA (4.5%), le Chlortiamide (3.5%), le 2,4-D (2.4%), le Polyoxyethylene amine (2.3%), l'Oxadiazon (2.1%) et le Néburon (1.8%). Les produits qui ont été analysés lors du suivi sont en italique.