Jardin de pluie

Via sa plateforme WASABI, d’agriculture urbaine, Gembloux Agro-bio Tech et son centre de recherche TERRA, ont mis en place un lieu d’enseignement hors du commun au centre d’une zone de gestion des flux d’eau urbain et d’infiltration : un Jardin de pluie.

1.      Vision générale

Ce projet à ciel ouvert est opérationnel depuis janvier 2023. Les terrassements et l’installation des systèmes de monitoring ne sont plus qu’un lointain souvenir lorsqu’on s’approche du Jardin de pluie du campus.

Depuis son inauguration, cet espace situé au cœur du campus est devenu un lieu de détente, d’apprentissage, mais aussi d’expérimentation.

Le jardin se remplit après chaque évènement pluvieux. En effet, à chaque pluie, les noues et la mare recueillent l’eau de ruissellement issue des bâtiments et des chemins en amont et régulent les flux. L’ouvrage joue un rôle de tampon et laisse le temps à l’eau de s’infiltrer et de s’évaporer tout en diminuant la pression sur la rivière en contre-bas (l’Orneau).

D’autre part, ces noues ainsi que la mare permanente sont un refuge pour la biodiversité : des larves de libellules, aux grenouilles en passant par les musaraignes et même quelques canards occasionnels. Cet espace tient une place essentielle pour la biodiversité dans cette zone urbanisée.

Cette zone, à la fois lieu de travail, de détente et d’enseignement pour les usagers du campus, est également un véritable terrain d’expérimentation pour les équipes scientifiques.

2.      Gestion hydrologique en milieu urbain

Pourquoi un jardin de pluie ?

Dans les conditions climatiques actuelles,  l’urbanisation génère des épisodes de ruissellement intense pouvant conduire à la saturation des réseaux d’égouttage, et/ou à des inondations. Quand les réseaux sont saturés, des déversoirs d’orage soulagent le réseau en envoyant directement les eaux usées dans les rivières, ce qui induit des pollutions.

Dans le contexte du changement climatique, les pluies s’intensifient et ces problèmes deviennent de plus en plus criants. Face à ces enjeux, il est illusoire de redimensionner tous les réseaux d’égouttage. Des solutions de gestion durable des eaux pluviales doivent être mises en oeuvre. Les solutions fondées sur la nature ne se contentent pas de gérer l’eau de manière plus résiliente : elles apportent également de nombreux services écosystémiques, comme la reconnexion avec la biodiversité, le renforcement des liens sociaux ou encore l’amélioration du cadre de vie urbain.

À quoi ressemble le jardin de pluie ?

Au sein du campus, un jardin de pluie a été aménagé afin de mieux gérer les eaux pluviales tout en valorisant la biodiversité locale.

Ce dispositif est composé de trois noues à redents successives, qui permettent de ralentir et canaliser les eaux de ruissellement provenant des surfaces (semi-)imperméables environnantes. Ces noues conduisent l’eau vers un bassin de rétention, structuré en deux parties complémentaires :

• une mare permanente (+/- 70 m³), qui assure la présence continue d’un point d’eau, essentiel au maintien et au développement de la biodiversité ;
• une zone d’expansion temporaire, qui permet de stocker un volume d’eau supplémentaire de presque 115 m³en cas de besoin.

Le jardin de pluie constitue ainsi un stockage temporaire de 315 m³ permettant de compenser l’imperméabilisation de l’amont en favorisant l’infiltration et l’évaporation de l’eau (restauration du cycle hydrologique). Il constitue un aménagement multifonctionnel : à la fois outil de gestion durable des eaux pluviales, support pour l’enseignement et véritable refuge de biodiversité au cœur du campus.

Comment fonctionne le jardin de pluie ?

L’amont du jardin de pluie a été pensé pour que le ruissellement y soit acheminé par gravité. Les coulants d’eau le long des chemins, les avaloirs, les bordures et un dos d’âne sont les quelques détails d’aménagement des voiries qui permettent de diriger le ruissellement vers le jardin de pluie.

Le jardin de pluie est entièrement instrumenté et monitoré grâce à une série de capteurs mesurant la hauteur d’eau et le débit. Quatre capteurs de hauteur d’eau ont été installés : un au pied de chaque redent des trois noues, et un au centre de la mare permanente. Deux débitmètres complètent le dispositif, positionnés aux deux points d’entrée d’eau dans le jardin.

Ces mesures permettent de connaître en temps réel le niveau d’eau dans chaque noue ainsi que dans le bassin. Par modélisation, il est possible d’estimer précisément le volume d’eau présent dans chaque compartiment de l’ouvrage.

Ces données sont essentielles pour :

• évaluer la capacité de rétention du jardin,
• quantifier les volumes stockés puis infiltrés,
• et déterminer le moment où les déversoirs sont activés.

L’ensemble constitue un outil de suivi précieux, permettant d’analyser le comportement hydraulique du dispositif et d’évaluer sa performance dans la gestion des eaux pluviales.

Un cas concret : la tempête Kirk

La meilleure manière d’illustrer le comportement du jardin de pluie est d’analyser un événement réel.

Le 9 octobre 2024, la tempête Kirk a touché la Belgique, apportant environ 50 mm de précipitations en 24 heures sur la commune de Gembloux.

Cet événement est survenu après une longue période de sécheresse, ce qui signifie que le jardin de pluie a réagi dans des conditions initiales proches du stock minimal – autrement dit, le système était presque vide au départ et le sol au fond des noues était relativement sec.

Ce jour-là, le jardin de pluie a permis de retenir 216 m³ d’eau, démontrant ainsi son efficacité dès les premières heures d’un épisode pluvieux intense. Dans les heures qui ont suivi la première noue s’est vidangée par infiltration (67 m³ en 41 heures).

Le monitoring permet d’observer le comportement du système à pleine capacité, et de suivre ensuite l’infiltration progressive de l’eau dans les jours suivants. Il fournit un jeu de données qui peut être utilisé pour les cours et les recherches au sein de Gembloux Agro-Bio Tech.

Analyse des dynamiques d’infiltration

Le graphique ci-dessous illustre l’évolution des volumes d’eau présents dans les différents compartiments de l’ouvrage sur une période de 15 jours suivant la tempête Kirk.

On y observe des dynamiques contrastées entre les noues, révélant une réactivité variable qui s’explique par l’hétérogénéité des propriétés hydrologiques des sols, même sur un périmètre réduit.

Par exemple :

• La noue 1 (en bleu) présente un temps de ressuyage rapide, preuve d’une infiltration efficace.
• À l’inverse, la noue 3 (en vert) retient l’eau plus longtemps, traduisant une perméabilité moindre.

Ces différences de comportement permettent de mieux comprendre le fonctionnement intrinsèque de chaque compartiment du jardin de pluie, et soulignent l’importance de prendre en compte la variabilité spatiale des sols dans la conception et l’analyse de tels ouvrages.

Le fait que certains sols prennent un peu plus de temps à infiltrer l’eau ne doit pas remettre en cause l’intérêt d’un tel dispositif mais simplement être pris en considération dans son dimensionnement. A l’heure où la recharge des nappes est un enjeu aussi crucial que la lutte contre les inondations, même une infiltration partielle est bénéfique pour la restauration du cycle hydrologique.                                                                   

3.      Capteurs d'humidité (forés dans le bois du gradin)

Le contrôle de l’humidité est essentiel pour les structures en bois. Dans cet amphithéâtre des capteurs d’humidité du bois ont été installé afin de suivre le taux d’humidité d’équilibre du matériau.

L’amphithéâtre en bois est réalisé en Douglas (Pseudotsuga menziesii) et en mélèze d’Europe (Larix decidua), qui appartiennent à la classe de durabilité 3 (moyennement durables vis-à-vis des champignons). Il est important que certaines sections ne deviennent pas trop humides (ne pas dépasser 20 %). Par conséquent, la construction doit être suffisamment surélevée par rapport au sol et aucun point d’eau ne doit pouvoir stagner dans les différentes zones.

Sur ce graphique, la section 2 (près du soccle) a dépassé le seuil d’humidité, et des mesures sont donc mises en place pour réduire son taux d’humidité. La section 1, qui se trouve à 2 m au-dessus du sol, présente un taux d’humidité acceptable pour des applications extérieures.

4.      Dendromètres au jardin du pluie

Le saviez-vous ? Le bois d’un arbre ne se forme que durant une période limitée de la saison de croissance ! Sur l’image, vous pouvez voir que les tilleuls commencent à pousser en juin et interrompent déjà leur production de bois en août. Notez également qu’il existe une variation considérable d’un arbre à l’autre. Tant la variation saisonnière que les différences entre les arbres sont étudiées à l’Axe Gestion des Ressources Forestières (Projet W.A.V.E., Projet TreePulser).

Ce graphique représente l’évolution du diamètre des tilleuls situés le long du Jardin de Pluie, exprimée en centimètres, au fil du temps. Les données utilisées sont brutes, sans traitement préalable, ce qui explique que les courbes ne débutent pas à un accroissement nul. En effet, les dendromètres utilisés pour les mesures sont calibrés lors de leur installation, généralement entre 200 et 1000 µm (soit 0,02 à 0,1 cm), ce qui crée un décalage initial. Un pic négatif marqué est observable autour de février 2024 ; il correspond à une opération de recalibrage des dendromètres.

Graphique par Adèle Philippot.