Récupération des eaux de pluie pour le stockage et la récupération de l’aquifère à Adélaïde, Australie du Sud.

Les eaux pluviales ont été considérées comme une source d’eau alternative pour des utilisations tant potables que non potables telles que le jardinage et l’irrigation.

Fig. 1 – Système de stockage, transfert et récupération des aquifères (ASTR) (adapté de Page et al., 2010)

L’utilisation de cette source très variable s’est avérée présenter certains avantages, notamment en réduisant la demande d’eau potable en milieu urbain et, finalement, en réduisant le rejet d’eaux pluviales urbaines non traitées dans les cours d’eau urbains et les émissaires marins.
Les eaux pluviales peuvent jouer un rôle clé dans la diversification de l’approvisionnement en eau. La ville de Salisbury, dans la région métropolitaine d’Adélaïde, en Australie-Méridionale, a mis au point une approche intégrée de la gestion des eaux urbaines, dans laquelle les eaux pluviales urbaines sont traitées par des zones humides. Elles sont ensuite stockées en aquifère et récupérées (ASR) ou transférées en aquifère captif et récupérées (ASTR). Ceci afin de fournir un approvisionnement durable en eau qui est distribué aux clients par un réseau de « tuyaux violets » non potables. Ce système s’est avéré bénéfique pour la ville, tant sur le plan économique qu’environnemental, et il est reproduit dans d’autres régions, non seulement en Australie mais dans le monde entier.

Entité responsable

Le système MAR (Managed Aquifere Recharge) de Salisbury est géré par l’équipe de Salisbury Water, une unité commerciale distincte de la ville de Salisbury (Fig. 2). L’unité agit en tant que fournisseur de services d’eau qui soutient les initiatives du Conseil municipal pour offrir des avantages économiques, environnementaux et sociaux à la communauté.

Fig. 2 – Structure de gouvernance de Salisbury Water

Salisbury Water est régie par le Conseil de gestion de Salisbury Water (CGSW), qui comprend des experts externes indépendants de l’eau/de l’industrie et des membres supérieurs du Conseil. Le SWMB est dirigé par un membre externe indépendant. Celui-ci fournit un conseil au directeur général de la ville de Salisbury sur l’orientation stratégique, l’environnement légal et réglementaire et la politique gouvernementale ainsi que sur les questions communautaires et la gestion des risques. Salisbury Water exploite et gère les systèmes de stockage, de pompage, de traitement et de distribution.
D’autres partenaires clés ont joué un rôle important dans la phase initiale de la faisabilité et de la mise en œuvre du projet MAR de Salisbury, tant dans le secteur public que privé (Tab. 1) (Zheng et al., 2021).

Tab. 1 – Partenaires clés (adapté de Zheng et al., 2021)

Le concept de Salisbury Water est également utilisé pour l’eau recyclée du Conseil qui est distribuée aux parcs, réserves, écoles, industries et propriétés résidentielles.

Explication détaillée

Le système MAR de Salisbury Water repose sur deux méthodes différentes : Le stockage et la récupération de l’aquifère (ASR) et le stockage, le transfert et la récupération de l’aquifère (ASTR). Cette dernière méthode consiste à injecter de l’eau dans un puits pour la stocker et à la récupérer dans un autre puits, tandis que dans le cas de l’ASR, l’eau est récupérée dans le même puits (Page et al, 2018) – Fig. 6. L’un des principaux attraits de l’utilisation des puits d’injection (forages) et du stockage aquifère dans un contexte urbain est que seule une petite empreinte de surface est nécessaire pour les ouvrages de tête de puits afin d’obtenir un stockage important qui peut sous-tendre le développement urbain qu’il dessert (Kellogg Brown & Root Pty Ltd, 2004).

Fig. 6 – Schéma de quelques types de MAR adaptés à la gestion des eaux urbaines (adapté de Page et al., 2018).

Selon les paramètres spécifiques de qualité de l’eau et l’utilisation finale, la mise en œuvre des RBA peut nécessiter l’utilisation combinée de systèmes de traitement hybrides naturels-ingénierie (Page et al., 2017). En raison de la variabilité de la qualité, les systèmes de collecte des eaux pluviales nécessitent généralement un certain niveau de traitement pour minimiser les risques opérationnels. L’utilisation de zones humides et de systèmes de bio-rétention peut aider à réduire les charges de matière organique et à éliminer l’azote et le phosphore par phytoremédiation (Ahmed et al., 2019).

Dans l’approche de Salisbury, les eaux pluviales urbaines traitées par les zones humides sont stockées dans des aquifères avant d’être récupérées (ASR) ou stockées, transférées et récupérées dans le cas d’aquifères calcaires captifs (ASTR). Ceci afin de fournir un approvisionnement en eau durable qui est distribué aux clients via un réseau dédié non potable de « purple pipe ».

D’une manière générale, la pratique est la suivante : Pendant la période de fortes précipitations en hiver, l’excès d’eaux pluviales, filtrées et nettoyées par les zones humides, est pompé dans l’aquifère qui se trouve jusqu’à 220 m sous terre. Pendant l’été, l’eau est récupérée selon les besoins.

La surveillance de l’une des premières zones humides construites au début des années 1990 a démontré que la qualité de l’eau s’était considérablement améliorée. Poussé par la nécessité de réduire les coûts d’irrigation des terrains de sport adjacents, le Conseil de Salisbury a commencé à étudier l’utilisation de l’eau de la zone humide (Zheng et al., 2021). Le premier essai ASR en 1994, a utilisé l’aquifère calcaire sableux du Tertiaire inférieur (schéma ASR de Paddocks, capacité 0.05×106 m3). L’eau récupérée a été détournée vers un lac d’ornement, puis utilisée pour l’irrigation. Une entreprise de laine a commencé à utiliser l’eau de cette installation à Salisbury Sud pour des essais de récurage, car l’eau récupérée à faible salinité nécessitait moins de détergent dans le processus de récurage de la laine. L’essai a débouché sur un partenariat entre le conseil municipal de Salisbury, Michell Wool et Parafield Airport Ltd, avec le soutien financier du gouvernement australien pour construire une installation de recyclage des eaux pluviales sur les pistes de l’aéroport de Parafield, communément appelée « Water Factory ». Cette initiative a fourni 1-3 x103 m3/jour pour les opérations de Michell Wool. Les installations de Paddocks et de Parafield (capacité de 1,1×106 m3) sont maintenant des centres importants qui fournissent de l’eau recyclée à plus de 1 000 clients et 5 000 foyers par l’intermédiaire de détaillants tiers.

Le système Parafield est une zone humide construite et se compose de trois bassins : un bassin dans le cours d’eau, un bassin de stockage et un bassin de nettoyage de la roselière (Fig. 7). Le bassin d’infiltration capte les eaux de ruissellement du bassin versant, ralentit le débit, élimine les solides en suspension et les détourne vers le bassin de stockage. L’eau du bassin de stockage s’écoule dans le bassin de la roselière par gravité naturelle. L’eau qui traverse la roselière est ensuite injectée et stockée de manière saisonnière (principalement en hiver) dans les aquifères adjacents. L’eau traitée est stockée dans un système de stockage et de récupération des aquifères (ASR). Le bassin de la roselière est recouvert d’un filet anti-oiseaux, ce qui empêche les oiseaux de pénétrer et de contaminer le système. L’eau qui circule dans la roselière est régulée pour assurer un temps de rétention de dix jours et un niveau d’eau de 30-70 cm (Page et al., 2010).

La superficie totale de ce système est de 11,2 ha et la zone de captage est de 1600 ha, principalement des zones résidentielles avec un petit nombre de zones de parc et une zone industrielle. Le bassin versant est desservi par un système complexe de drainage des eaux pluviales pour la collecte des eaux de ruissellement, qui sont principalement des eaux de drainage des rues et des toits.

L’eau qui s’écoule dans et à travers cette zone humide artificielle très sophistiquée est hautement régulée et, en période de très fort débit, la zone humide peut être isolée des eaux entrantes. L’eau récupérée du stockage dans l’aquifère est fournie à la banlieue proche de Mawson Lakes en tant que service d’eau secondaire et est également utilisée dans une opération de lavage de laine à proximité. Les utilisateurs paient un coût réduit par rapport à une eau entièrement traitée (Dandy et al., 2019 ; Kim, 2010).

Le coût d’investissement du projet s’élevait à 4,5 millions de dollars australiens (AUS$), avec un soutien financier initial de 1,4 million AUS$ par le biais de l’initiative sur les eaux pluviales urbaines d’Environment Australia du Commonwealth, 1 million AUS$ de GH Michell & Sons Australia (entreprise de laine), 140 000 AUS$ du Northern Adelaide Plains Barossa Catchment Water Management Board, une contribution en nature de 40 000 AUS$ de l’ancien SA Department of Water Resources, le reste étant financé par la ville de Salisbury (Radcliffe et al., 2017).

Salisbury compte aujourd’hui plus de 150 km de canalisations d’eau recyclée et l’ensemble du système est composé de 31 puits ASR et 32 puits ASTR (Fig. 8).

Potentiel de réplication dans la région SUDOE

L’exemple de Salisbury Water est déjà adopté au niveau national et à l’étranger, comme la stratégie GWRS de Perth, en Australie occidentale, qui vise à améliorer la sécurité de l’eau à long terme pour la ville en utilisant la mise en réserve d’eau via le système ASR (Vanderzalm et al., 2020).

Les principaux enjeux de l’ASR sont liés à la qualité de l’eau à la source et à la faisabilité technique à l’endroit choisi (conception hydrogéologique et technique du système pour obtenir des avantages supérieurs aux coûts, conformité du système aux réglementations existantes et mise en place de mécanismes consultatifs pour permettre les négociations avec les parties prenantes). En milieu urbain, les problèmes tournent généralement autour des contraintes de stockage disponibles ou, si l’eau est de mauvaise qualité, du besoin d’infrastructures supplémentaires pour fournir suffisamment d’eau pour répondre à la demande (Martin & Dillon, 2002).

Il est attendu que la région méditerranéenne soit confrontée à des problèmes similaires avec les événements extrêmes liés au changement climatique et les techniques MAR/ASR peuvent fournir une solution appropriée dans les zones urbaines et périurbaines. Bien que cela ne soit pas directement lié à MAR et ASR, la municipalité portugaise de Lisbonne, en collaboration avec la compagnie locale de services d’eau, est en train de mettre en place la construction d’un système de conduits dans la ville, qui permettra de créer un réseau d’eau recyclée et sûre pour la réutilisation dans l’irrigation et le lavage à partir des usines d’eau (ancienne STEP). La réduction globale de la consommation d’eau potable a été l’un des principaux objectifs stratégiques de la municipalité, et le réseau d’eau réutilisée est un pas décisif dans cette direction, ayant été l’une des mesures les plus appréciées par la Commission européenne pour attribuer à Lisbonne la distinction de Capitale verte européenne 2020.

Perspectives d’avenir

La quantité d’eaux pluviales pourrait constituer un problème dans un avenir proche. En Australie, les effets du changement climatique se font sentir : la moyenne nationale des précipitations a été inférieure de 40 % à la moyenne annuelle, soit 277,6 mm, alors qu’elle était de 465,2 mm pour la période 1961-1990 (Radcliffe et Page, 2020). D’autre part, d’un point de vue économique, les technologies basées sur la nature pourraient avoir un rôle plus important à l’avenir, avec des investissements moins importants requis à long terme. La zone humide-ASR de Salisbury Water a fourni un approvisionnement supplémentaire en eau potable avec des économies notables et des systèmes peu complexes si on les compare aux schémas de traitement tertiaire des STEP (Radcliffe et Page, 2020).