Évaluation de l'efficacité des infrastructures vertes et de leur implantation stratégique pour la gestion du ruissellement urbain et des débordements d'égouts unitaires

«Les débordements d’égouts unitaires (DÉU) sont une menace pour l’environnement et peuvent impacter la santé des citoyens. Ces débordements ont principalement lieu lorsque les précipitations dépassent la capacité du réseau de drainage qui est ainsi contraint de rejeter dans le cours récepteur le mélange d’eau pluviale et sanitaire sans traitement préalable. L’impact des infrastructures vertes (IV), pour le contrôle des eaux pluviales à la source et une gestion des eaux durable, a été évalué dans le cadre de ce projet, à l’échelle d’une municipalité du Québec. Un modèle hydraulique et hydrologique SWMM a été lié à un modèle statistique de régression logistique pour évaluer l’impact des IV, selon leur taux d’implantation, sur la fréquence des DÉU. Avec seulement 5% de biorétentions implantées sur le territoire, 24% des DÉU qui surviennent dans la période printempsété- automne pourraient être évités. Les volumes de ruissellement sont quant à eux réduits de 40,2 à 46,9%. Les débits de pointe, qui sont des sollicitations particulièrement critiques pour le réseau de drainage, sont réduits de 42,1 à 46,2%. Ces performances augmentent avec le taux d’implantation. Toutefois, le gain en performance relativement au taux d’implantation semble moins significatif au-delà de 15%. Par ailleurs, différentes stratégies d’implantation de biorétention ont été étudiées. Des scénarios d’implantation stratégique ont été construits à l’aide de l’outil SSANTO (Kuller, Bach, et al., 2019) et de la hiérarchie d’objectifs pour la planification d’IV de Lacroix et al. (2024). Cet outil permet de faire une analyse spatiale et multicritère du territoire en vue de maximiser les bénéfices qu’offrent les IV, tels que la réduction des îlots de chaleur ou l’augmentation de la qualité de l’air, relativement aux opportunités locales d’implantation. Ces scénarios d’implantation se sont montrés efficaces dans le contrôle des eaux. Comparativement à une implantation de biorétention uniforme sur le territoire, ces scénarios réduisent les débits de pointe en moyenne 14,8% plus fortement, et sont 5,7% plus performants pour réduire les volumes de ruissellement. L’implantation stratégique d’IV s’est montrée performante dans la réduction du ruissellement urbain et des DÉU, tout en permettant de maximiser les co-bénéfices associés aux biorétentions. De surcroît, l’imperméabilité a été identifiée comme un facteur influent dans les performances de contrôle hydrologique des biorétentions. Leur densité d’implantation influence également leurs performances. Une implantation trop dense nuit significativement à un contrôle hydrologique performant. Les IV sont donc de sérieux candidats pour améliorer la gestion des eaux, et leur implantation stratégique peut en améliorer les performances et en maximiser les bénéfices.»

Abstract

«Combined Sewer Overflows (CSOs) pose a threat to the environment and can negatively impact public health. These overflows primarily occur when precipitation exceeds the capacity of the drainage system, and then untreated mixtures of stormwater and wastewater discharge into the receiving water body. The impact of Green Infrastructure (GI) for source control of stormwater and sustainable water management was assessed in this project at the scale of a municipality in Québec. A SWMM hydraulic and hydrologic model was coupled with a logistic regression statistical model to evaluate the effect of GI, based on its implementation rate, on the frequency of CSOs. With only 5% of bioretention systems implemented across the territory, 24% of the CSOs occurring during the spring-summer-fall period could be avoided. Runoff volumes were reduced by 40.2% to 46.9%. Peak flows, which represent particularly critical loads on the drainage system, were reduced by 42.1% to 46.2%. These performance indicators increase with higher implementation rates. However, performance gains appear to be less significant beyond a 15% implementation threshold. Furthermore, different bioretention deployment strategies were analyzed. Strategic implementation scenarios were developed using the SSANTO tool (Kuller, Bach, et al., 2019) and the GI planning objective hierarchy proposed by Lacroix et al. (2024). This tool enables spatial and multi-criteria analysis of the territory to maximize the benefits provided by GI—such as urban heat island reduction and improved air quality—relative to local implementation opportunities. These targeted implementation scenarios proved particularly effective in stormwater control. Compared to uniform bioretention deployment, these scenarios achieved, on average, 14.8% greater reductions in peak flows and 5.7% higher reductions in runoff volumes. Strategic GI implementation demonstrated strong performance in reducing urban runoff and CSOs, while maximizing the associated co-benefits of bioretention systems. Additionally, imperviousness was identified as an influential factor in the hydrologic performance of bioretention systems. Their spatial density also affects their performance; overly dense implementations significantly hinder effective hydrologic control. GI systems are therefore strong candidates for improving water management, and their strategic placement can enhance performance and maximize overall benefits.»