Sols saturés et non saturés: quelle est la différence?
Avec la multiplication des phénomènes météorologiques extrêmes, à la fois plus fréquents, plus intenses et souvent plus perturbateurs, les propriétaires d’infrastructures et les ingénieurs font face à une pression croissante pour renforcer la résilience tout en répondant à des exigences environnementales et de performance à long terme. Dans le domaine du contrôle de l’érosion et des applications hydrauliques, les solutions fondées sur la nature suscitent un intérêt grandissant, car elles permettent de protéger les infrastructures tout en s’appuyant sur les systèmes naturels, plutôt que de recourir uniquement aux solutions traditionnelles de protection rigide.
Une solution fondée sur la nature consiste à mobiliser des processus ou des éléments naturels pour répondre à des enjeux techniques et environnementaux. En pratique, cela implique souvent l’intégration de la végétation, des systèmes pédologiques et l’hydrologie dans la conception des infrastructures, afin de respecter et de soutenir le fonctionnement naturel des milieux. En matière de contrôle de l’érosion, cette approche permet notamment de réduire les risques, d’améliorer la performance à long terme, d’accroître la résilience et de mieux intégrer les infrastructures à leur environnement.
Fondamentalement, les solutions basées sur la nature visent à préserver et renforcer les mécanismes protecteurs déjà présents dans les systèmes naturels. Par exemple, la végétation peut ralentir le ruissellement, atténuer l’impact des précipitations sur le sol, stabiliser les terrains grâce au développement des racines, et aider à filtrer les sédiments et les polluants, tout en réduisant l’empreinte carbone. Combinés à des renforts techniques, ces processus donnent lieu à des solutions plus résilientes, capables d’assurer une protection durable contre l’érosion, tout en conservant un aspect naturel et en générant de multiples avantages environnementaux.
Les inondations, l’instabilité des pentes superficielles et l’érosion exercent une pression croissante sur les routes, les remblais, les canaux de drainage, les déversoirs et les cours d’eau. En raison de l’intensification des forces hydrauliques, les sols peuvent s’affaiblir, se dégrader, et les sédiments peuvent être entraînés en aval, ce qui compromet à la fois la performance des infrastructures et la qualité de l’eau. Les solutions traditionnelles, comme l’enrochement, le béton et les gabions, conçues selon des hypothèses qui ne reflètent pas toujours les conditions actuelles, ne permettent pas nécessairement d’obtenir les niveaux de résilience et de performance environnementale désormais attendus. C’est pourquoi les solutions techniques fondées sur la nature gagnent en importance. Plutôt que de miser uniquement sur des matériaux rigides pour résister aux dommages, elles contribuent à réduire les risques en renforçant la capacité d’un système à s’adapter, à se rétablir et à continuer de fonctionner efficacement dans le temps.
Les solutions techniques fondées sur la nature trouvent leur place dans de nombreuses applications en infrastructure. On les utilise notamment pour les talus routiers, les remblais, les canaux de gestion des eaux pluviales, les berges, les rives de cours d’eau, les déversoirs, les exutoires ainsi que dans des zones inondables où l’érosion et l’affouillement peuvent compromettre la stabilité à long terme. Dans ces contextes, la végétation joue souvent un rôle essentiel, mais elle ne suffit pas toujours à elle seule. Des solutions temporaires de contrôle de l’érosion, comme la paille, l’ensemencement hydraulique ou les nattes anti-érosion, peuvent favoriser l’implantation de la végétation, sans toutefois offrir la performance hydraulique durable des systèmes renforcés permanents. Il en résulte donc un écart entre la stabilisation à court terme et la résilience à long terme.
Les solutions techniques fondées sur la nature viennent combler cet écart en combinant et en renforçant les mécanismes naturels par des solutions permanentes. Cela permet aux concepteurs de préserver les avantages de la végétation tout en apportant le soutien structurel nécessaire pour faire face à des conditions exigeantes, qu’elles soient hydrologiques, hydrauliques et non hydrauliques.
Les solutions traditionnelles de contrôle permanent de l’érosion reposent souvent sur des systèmes de protection rigides, comme l’enrochement, le béton et les gabions. Si ces solutions peuvent offrir une protection immédiate, elles présentent également certaines limites. Leur transport et leur mise en œuvre peuvent être coûteux, leur adaptation aux pentes raides est parfois complexe, et leur intégration dans le paysage reste limitée. À cela s’ajoutent des avantages environnementaux souvent faibles, voire inexistants, une empreinte carbone plus élevée, ainsi que des coûts d’inspection et de réparation parfois importants. Dans certains cas, ces solutions peuvent même déplacer les effets hydrauliques en aval plutôt que de réduire réellement les risques.
Les solutions techniques fondées sur la nature proposent une approche plus équilibrée. Plutôt que de remplacer la végétation et les processus naturels du sol, elles les renforcent. Les systèmes végétalisés renforcés permettent ainsi d’améliorer la résistance à l’érosion tout en favorisant l’infiltration, la recharge des nappes phréatiques, la réduction des sédiments et la filtration des polluants, le tout avec une empreinte carbone plus faible et une meilleure intégration à l’environnement.
Ils peuvent également gagner en efficacité avec le temps. À mesure que la végétation s’installe et que les racines se développent, la combinaison entre croissance végétale et renforcement technique améliore progressivement la stabilité du sol et la résistance à l’érosion. Cela signifie que le système ne repose donc pas uniquement sur une résistance mécanique : il tire aussi parti des processus naturels, ce que ne permettent pas les solutions rigides et blindées.
Dans les environnements visibles et exposés au public, comme les canaux en bordure de route et les corridors de drainage urbains, cette approche peut également offrir un rendu plus naturel et est généralement mieux acceptée, tout en contribuant à limiter la pollution thermique, contrairement aux surfaces exposées de roche ou de béton.
Même si elles s’appuient sur des processus naturels, les solutions fondées sur la nature reposent sur une conception rigoureuse. Dans bien des cas, les systèmes végétalisés renforcés intègrent des solutions permanentes — comme les membranes de renforcement en gazon synthétique à haute performance et les membranes de renforcement en gazon synthétique — afin de stabiliser la zone racinaire, d’améliorer la résistance à l’érosion et d’assurer une performance durable face aux contraintes hydrauliques et aux exigences d’entretien.
Lorsque les conditions sont plus exigeantes, des systèmes de protection du sol conçus par ingénierie, comme les systèmes de blindage du sol, dont PROPEX🅫 Armormax🅫, permettent d’ajouter un niveau de renforcement. Ils contribuent à stabiliser les pentes superficielles et à résister à des charges hydrauliques importantes, tout en maintenant une couverture végétalisée.
Le programme Building Resilient Infrastructure and Communities (BRIC) de la FEMA définit les solutions fondées sur la nature comme des approches durables — naturelles ou issues de l’ingénierie — permettant de gérer les risques liés à des aléas comme les inondations ou les feux de forêt, tout en générant des bénéfices environnementaux, sociaux et économiques. Dans ce cadre, le Mitigation Action Portfolio de la FEMA met en valeur des projets concrets qui illustrent ces approches, dont certains réalisés avec la membrane PROPEX Armormax.
Dans des contextes encore plus contraignants, des systèmes structuraux végétalisés, comme PROPEX Scourlok🅫 et PROPEX Pyramattress🅫, peuvent être utilisés pour protéger les berges, les canaux, les déversoirs et les exutoires, là où l’affouillement et les contraintes hydrauliques dépassent les capacités des solutions végétalisées plus légères, incluant les membranes de renforcement en gazon synthétique à haute performance et les membranes de renforcement en gazon synthétique.
Cette diversité d’approches permet d’adapter les solutions techniques fondées sur la nature applicables à une grande variété de conditions. Plutôt que de devoir choisir entre végétation et performance, elles permettent de combiner les deux.
L’un des principaux avantages des solutions techniques fondées sur la nature est qu’elles ne se limitent pas au contrôle de l’érosion ou à la stabilité superficielle des pentes. Lorsqu’elles sont correctement conçues, elles peuvent aussi contribuer à l’amélioration de la qualité de l’eau en réduisant le transport des sédiments, en filtrant certains polluants, en favorisant la recharge des nappes phréatiques et en absorbant les nutriments. Un rapport de l’Environmental Protection Agency des États-Unis sur les technologies de gestion des eaux pluviales souligne d’ailleurs que « [...] la capacité de la végétation à piéger et à retenir les sédiments augmente avec la longueur des feuilles et la section transversale de la végétation, les taux de rétention allant de 30 % à 70 % » (Office of Water, EPA, 1999). En tirant parti de la robustesse et de la longévité des solutions fondées sur la nature, les processus naturels sont considérablement renforcés et contribuent à l’amélioration durable de la qualité de l’eau. Elles peuvent également répondre aux considérations relatives à la faune en créant des habitats, en augmentant la séquestration du carbone, en améliorant l’intégration au paysage et en préservant les voies d’infiltration qui aident à limiter les impacts en aval.
La durabilité est également un point clé. Ces systèmes de protection des infrastructures doivent non seulement résister aux contraintes hydrauliques, mais aussi aux contraintes non hydrauliques, comme le passage d’engins, la circulation liée aux opérations d’entretien, l’accumulation de débris, la faune, l’exposition aux rayons UV et d’autres conditions d’opération à long terme. Les systèmes végétalisés renforcés conçus pour ces réalités offrent une solution durable, tout en conservant les bénéfices fonctionnels et environnementaux de la végétation.
Sur le plan économique, les solutions techniques fondées sur la nature peuvent également améliorer le coût global du cycle de vie. Une installation plus rapide, des besoins en matériaux réduits, des réparations localisées et un entretien à long terme réduit en font une solution de rechange intéressante aux solutions traditionnelles plus rigides, surtout lorsque les projets sont évalués de manière globale, et non uniquement sur la base de leur apparence initiale ou des pratiques établies.
Pour une perspective plus large sur la conception d’infrastructures résilientes, consultez notre blogue sur les solutions à long terme pour la résilience au changement climatique.
Pour les ingénieurs, les propriétaires et les décideurs, l’intérêt est évident. Les solutions techniques fondées sur la nature peuvent contribuer à réduire les risques tout en soutenant les systèmes naturels qui stabilisent les sols, gèrent l’eau et renforcent la résilience des sites au fil du temps. Dans de nombreuses applications, l’approche la plus efficace ne consiste pas à remplacer le milieu naturel par des structures rigides et imperméables, mais plutôt à renforcer ses fonctions protectrices à l’aide de solutions techniques adaptées. En travaillant avec la nature plutôt que contre elle, ces solutions permettent de concevoir des infrastructures plus résilientes, plus adaptatives et mieux alignées sur les objectifs à long terme des projets.
Office of Water, & EPA, M. T. B., 2 Storm Water Technology fact sheet: Turf reinforcement mats (1999). Washington, D.C; U.S. Environmental Protection Agency, Office of Water.
