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Les zones humides artificielles, également appelées zones humides construites, constituent l'une des solutions naturelles les plus novatrices et les plus efficaces pour relever les défis environnementaux complexes auxquels font face les zones urbaines modernes.Ces écosystèmes conçus pour gérer l'eau et la pollution par des processus qui imitent les zones humides naturelles en utilisant des plantes, des sols et des microbes pour traiter les eaux usées ou les eaux de ruissellement des tempêtes.

Comprendre les zones humides artificielles : définition et but

Contrairement aux milieux humides naturels qui se forment au moyen de processus géologiques et hydrologiques sur des milliers d'années, les milieux humides artificiels sont des systèmes conçus à des fins précises pour répondre à des besoins environnementaux particuliers.

Ces zones humides sont construites de manière ciblée dans des zones de montagne pour lutter contre la pollution – des endroits qui n'ont pas d'antécédents d'être des zones humides – et leur succès dépend de leur ingénierie en tant que ressources hydrauliques plutôt que de caractéristiques de paysage résiduel.Cette distinction est cruciale parce qu'elle souligne que les zones humides construites doivent être conçues avec la même rigueur et la même précision technique que les infrastructures grises traditionnelles comme les tuyaux, les réservoirs et les bassins pour assurer une performance optimale.

La technologie des zones humides construites est une option écologique polyvalente pour la gestion de l'eau et le traitement des eaux usées, avec de nombreuses applications éprouvées dans le monde entier et de multiples avantages environnementaux et économiques.

L'évolution des zones humides construites dans l'urbanisme

L'application des zones humides construites a connu une transformation remarquable au cours des dernières décennies. Jusqu'à récemment, les zones humides construites étaient principalement mises en place dans les zones rurales, éloignées et petites collectivités pour fournir des services de traitement des eaux usées domestiques. Cependant, les dernières avancées technologiques ont permis de combler de façon significative l'écart avec les technologies mécaniques conventionnelles en termes d'exigences foncières.

Le développement croissant des infrastructures urbaines a entraîné une perte importante des zones humides naturelles et de leurs services écosystémiques. Les développements urbains ont inévitablement entraîné la perte de zones humides naturelles et continuent de le faire. Lorsque les zones humides sont touchées par le développement urbain, les services écosystémiques de ces zones humides sont perdus.

Ces systèmes peuvent fonctionner comme des stations de traitement de l'eau, des sites de création d'habitat, des refuges pour la faune urbaine, des installations récréatives ou éducatives, des zones d'art paysager et écologique.

Principes de conception intégrée pour les zones humides artificielles

Sélection et évaluation du site

Le succès d'une zone humide artificielle commence par une sélection minutieuse des sites et une évaluation approfondie des conditions locales.Les architectes de paysages intègrent les zones humides construites dans les communautés urbaines, suburbaines et rurales.Dans la planification principale, ils doivent tenir compte des sources et du débit d'eau dans un système hydrologique, des sources de pollution et d'eaux usées, puis placer adéquatement les zones humides construites pour absorber l'eau et gérer la pollution.

Les sols entièrement constitués de sables sont inappropriés à moins que la table des eaux souterraines ne croise le fond de la zone humide construite ou que la zone humide construite soit installée sur le sable pour retenir l'eau. La compréhension de ces contraintes au début du processus de planification aide les concepteurs à élaborer des solutions appropriées ou à choisir d'autres sites.

La zone de drainage contributive est un autre facteur critique dans la sélection des sites. Différentes conceptions de zones humides conviennent à différentes tailles de bassins versants, certaines configurations étant optimisées pour les petits bassins versants, tandis que d'autres peuvent gérer de plus grandes zones de drainage.

Éléments clés de conception pour une performance optimale

Trois éléments majeurs de conception, soit la microtopographie, la connectivité hydrologique et la diversité des plantations, sont présentés et leurs relations avec la restauration des services écosystémiques des zones humides urbaines, en particulier la qualité de l'eau et de l'habitat, peuvent être facilement adoptées ou intégrées aux étapes de planification, de conception et de construction du développement urbain.

Microtopographie désigne les variations subtiles de l'altitude dans la zone humide qui créent des zones d'habitat diverses et influencent les modes de débit de l'eau.En intégrant des profondeurs et des contours de surface variés, les concepteurs peuvent créer de multiples microhabitats qui soutiennent différentes espèces végétales et fonctions écologiques.

La connectivité hydraulique garantit que l'eau circule de façon appropriée dans le système, reliant différentes zones et permettant des temps de rétention appropriés.Elle nécessite une intention hydraulique claire, des sorties contrôlées, des voies d'écoulement gérées et des stratégies d'entretien définies.

La diversité de la plantation est essentielle pour créer des milieux humides solides et multifonctionnels. La sélection d'espèces végétales, comme les queues de chat, les bulrushes et d'autres macrophytes émergents, joue un rôle crucial dans ces systèmes, car leurs racines et leurs tiges aident à filtrer les contaminants et à fournir un habitat aux microbes bénéfiques.

Configuration des zones de profondeur et des zones humides

Concevoir les zones humides construites pour les eaux pluviales avec la proportion requise de « zones profondes ». Chacune des zones humides construites autres que les zones humides de gravier a une répartition de la zone de profondeur, qui est donnée en pourcentage de la superficie des zones humides des eaux pluviales.

Les configurations communes des milieux humides comprennent les plans de marais peu profonds, les terres humides, les systèmes d'étangs et de zones humides et les terres humides de poche. Le système d'étangs et de zones humides comporte deux cellules distinctes : un étang humide et un marais peu profond.

Techniques de construction et mise en œuvre

Excavation et classement

Le processus de construction commence généralement par une excavation et un classement minutieux pour créer les zones de topographie et de profondeur prévues. Cette phase exige de la précision pour s'assurer que les niveaux d'eau, les débits et les temps de rétention correspondent aux spécifications de conception.

Pour préserver leur efficacité, le MASSDEP exige de placer une baie avant de sédiment comme prétraitement pour toutes les zones humides d'eaux pluviales construites. La baie avant de sédiment est un élément essentiel qui capture les sédiments grossiers et les débris avant que l'eau ne pénètre dans les principales zones de traitement, protégeant la zone humide contre l'accumulation excessive de sédiments et assurant l'efficacité du traitement.

Sélection et installation du substrat

Le substrat ou le milieu de croissance est fondamental pour la fonction des milieux humides, car il fournit un soutien à la végétation, accueille des communautés microbiennes et facilite l'élimination des polluants par adsorption et des réactions chimiques. Le milieu humide conteneurisé est rempli de matériaux de substrats légers tels que le PEHD recyclé, en plus desquels des plantes indigènes des milieux humides sont établies.

Le sol humide de gravier se compose d'une série de flux horizontaux à travers les cellules de traitement précédées d'une baie avant de sédiments. Le traitement se produit dans chaque cellule lorsque les eaux pluviales passent horizontalement à travers le substrat de gravier riche en microbes. Le sol humide est conçu pour saturer continuellement à une profondeur qui commence à quatre pouces sous la surface du traitement.

Structures de contrôle de l'eau

Les structures de régulation de l'eau sont essentielles pour gérer les niveaux d'eau, les débits et les rejets des milieux humides, notamment les configurations d'entrée qui distribuent les débits de façon uniforme, les commandes de sortie qui maintiennent les niveaux d'eau appropriés et régulent les débits, et les systèmes de débordement qui transportent en toute sécurité les débits extrêmes sans endommager les milieux humides.

L'une des installations de base de la zone humide consiste à combiner une conception de milieux humides en eaux pluviales hors ligne, pour le traitement de la qualité des eaux de ruissellement, avec un contrôle de la quantité de ruissellement en ligne, car de grandes vagues d'eau peuvent endommager les milieux humides.

Établissement de végétation

Les techniques les plus efficaces sont l'utilisation de la pépinière comme rhizomes dormants, plantes en pot et porte-greffes. Les concepteurs peuvent utiliser un sol de « paillis de terres humides » provenant d'une zone humide naturelle ou d'un « mélange de terres humides » conçu pour compléter les plantations de terres humides ou établir une végétation de terres humides.

La végétation des terres humides indigènes est généralement préférée parce que ces espèces sont adaptées aux conditions climatiques locales, soutiennent la faune indigène et nécessitent généralement moins d'entretien une fois établies. Le plan de plantation devrait tenir compte des différentes zones dans les terres humides, les espèces étant choisies en fonction de leur tolérance pour les différentes profondeurs d'eau et les fréquences d'inondation.

Avantages multifonctionnels des zones humides artificielles

Gestion des eaux pluviales et atténuation des inondations

Ils contribuent à atténuer les inondations en gérant le ruissellement des eaux pluviales. Cette fonction est devenue de plus en plus critique à mesure que le changement climatique intensifie les modèles de précipitations et que le développement urbain augmente les surfaces imperméables qui génèrent un ruissellement rapide.

Les zones humides construites dans les plaines inondables le long des cours d'eau servent de réservoirs d'eau temporaires pour atténuer les effets des inondations en absorbant l'excès d'eau et en la conservant ou en la renvoyant dans l'aquifère.

Plus de 10 ans de surveillance, on a constaté que la zone humide construite gérait 37 % des débits entrants par percolation et par évaporation d'une grande zone réceptrice. Cette réduction importante du volume de ruissellement démontre les avantages hydrologiques importants que les zones humides bien conçues peuvent apporter, réduisant ainsi les inondations et l'érosion en aval tout en favorisant la recharge des eaux souterraines.

Amélioration de la qualité de l'eau et enlèvement des polluants

Les polluants sont éliminés du ruissellement des eaux pluviales dans une zone humide par absorption par la végétation et le biote des terres humides (algues, bactéries), le filtrage végétatif, l'adsorption du sol et le dépôt gravitationnel dans le courant de marais qui se déplace lentement.

Les milieux humides d'eaux pluviales construites sont parmi les pratiques de traitement les plus efficaces. L'examen des données de rendement existantes indique que les gains d'efficacité en matière d'élimination des milieux humides d'eaux pluviales construits sont beaucoup plus élevés que les gains d'efficacité en matière d'élimination des bassins de rétention étendus secs.

Les zones humides éliminent efficacement les solides et les polluants associés aux solides, mais ne sont que modérément efficaces pour éliminer l'azote et le phosphore. Certaines conceptions ou zones humides mal conçues et mal entretenues peuvent exporter du phosphore.

Les milieux humides construits sont construits pour éliminer les sédiments et les éléments nutritifs, principalement le phosphore et l'azote, de l'eau contaminée, notamment l'absorption biologique par les plantes et les microorganismes, les transformations chimiques dans le sol, le dépôt physique des particules et l'adsorption de polluants dissous sur les particules du sol et la matière organique.

Appui à la biodiversité et création d'habitats

Les milieux humides construits sont conçus pour reproduire les milieux humides naturels tels que les prairies, les marais d'eau salée, les milieux humides forestiers et les tourbières. Les plantes aquatiques ou humides sont utilisées dans les milieux humides construits non seulement pour réduire la quantité de polluants pour la qualité des eaux pluviales, mais aussi pour offrir un habitat écologique à une vaste gamme d'espèces sauvages.

Outre les fonctions de gestion des eaux pluviales, les zones humides construites procurent également des avantages à la faune en reliant les paysages naturels et urbanisés, à l'environnement sous forme de captage du carbone et d'atténuation des polluants, et aux humains sous forme de services écosystémiques.

Les zones humides construites peuvent aider à restaurer ces services perdus, à créer des tremplins pour les mouvements de la faune et à fournir des refuges aux espèces qui pourraient autrement être exclues des milieux urbains.

Les milieux humides des eaux pluviales peuvent être conçus de façon à offrir des avantages à la faune urbaine. Les opinions sur la gestion de certains types de faune (p. ex. les insectes et les rats musqués) qui peuvent être attirés par ces sites seront différentes, mais travailler avec les résidents et partager de l'information avec eux peut aider à accroître l'acceptation de toutes les espèces sauvages présentes.

Réglementation climatique et piégeage du carbone

Ils réduisent l'effet de l'île de chaleur en milieu urbain par le refroidissement par évapotranspiration. Ils aident à la séquestration du carbone par photosynthèse et l'accumulation de matières organiques dans des conditions de sol anaérobies.

Des études ont montré que cette pratique peut réguler la température à l'intérieur d'un bâtiment, réduire les effets de la chaleur sur les îles urbaines et agir comme puits de carbone, tout en fournissant une gamme de services écologiques. L'effet de refroidissement se produit par évapotranspiration, où l'eau s'évapore à partir des surfaces du sol et des plantes, absorbant l'énergie thermique et abaissant les températures ambiantes.

Néanmoins, les scientifiques s'intéressent de plus en plus à l'utilisation des zones humides artificielles ou construites comme moyen d'atténuer les effets des changements climatiques mondiaux, en accordant la plus grande attention à leur utilisation pour la gestion de l'eau.

Prestations sociales et récréatives

La valeur esthétique des milieux humides artificiels rend visiblement les milieux urbains plus agréables et les collectivités plus agréables à vivre. Les milieux humides bien conçus peuvent servir de caractéristiques paysagères attrayantes qui améliorent les valeurs de propriété et le caractère communautaire.

Les milieux humides de Stormwater sont souvent conçus avec des sentiers de randonnée et des espaces ouverts pour les loisirs, ce qui profite aux résidents et favorise l'activité physique.Ces possibilités récréatives relient les gens à la nature, fournissent des milieux éducatifs pour apprendre sur l'écologie et la gestion de l'eau, et créent des espaces pour les rassemblements communautaires et l'interaction sociale.

Concevoir des milieux humides pour faciliter l'accès (p. ex., trouver près de la route, créer un accès public) Intégrer les milieux humides dans la conception du paysage, y compris la création d'habitats, de sentiers, de aires de pique-nique, etc. L'intégration réfléchie des caractéristiques et des commodités d'accès peut maximiser les avantages sociaux tout en protégeant les zones écologiques sensibles.

Avantages économiques

Pour les ingénieurs civils et les concepteurs de drainage, leur valeur n'est pas dans l'esthétique, bien qu'ils puissent aussi être très beaux parfois, mais dans la performance : les zones humides artificielles assurent le stockage, régulent les rejets et améliorent la qualité des ruissellements tout en réduisant la dépendance à l'égard d'infrastructures mécaniques à forte intensité énergétique.

Bien que les coûts initiaux de construction soient comparables ou supérieurs à ceux de certaines approches classiques, les économies d'exploitation à long terme et les multiples avantages connexes rendent souvent les terres humides construites économiquement attrayantes.

Toutefois, les revenus potentiels accrus provenant de propriétés adjacentes aux terres humides des eaux pluviales peuvent offrir une certaine compensation financière aux promoteurs. Des études ont montré que la proximité d'infrastructures vertes attrayantes peut augmenter la valeur des propriétés, compensant ainsi certains coûts des terres.

Types et configurations des zones humides construites

Zones humides à débit de surface

Les milieux humides à débit de surface, aussi appelés milieux humides à débit de surface libre, maintiennent l'eau visible au-dessus de la surface du substrat. Ces systèmes ressemblent étroitement aux milieux humides naturels en apparence et en fonction, la végétation émergente se développant dans les eaux peu profondes.

Ces zones humides comprennent généralement des zones de profondeur variable, allant de bassins profonds qui fournissent une eau permanente et des sédiments se déposent dans des marais peu profonds où la végétation dense fournit un traitement et un habitat.

Zones humides à débit souterrain

Le présent rapport décrit la conception, la construction et la performance des milieux humides construits par le sous-sol, comme ils sont utilisés aux États-Unis pour le traitement des eaux usées. Dans les systèmes de traitement des eaux souterraines, l'eau coule horizontalement ou verticalement à travers un substrat poreux, restant sous la surface.

Les milieux humides à débit souterrain sont souvent privilégiés pour traiter les eaux usées à forte charge organique ou pour lesquelles l'accès et l'esthétique du public sont préoccupants. Le substrat fournit une vaste surface pour la croissance microbienne et l'adsorption de polluants, tandis que les racines des plantes pénètrent dans le milieu pour fournir de l'oxygène et une capacité de traitement supplémentaire.

Traitement flottant des zones humides

Les TPF peuvent être une grande intervention comme forme de milieu humide urbain pour la gestion durable des eaux pluviales urbaines. Les améliorations comme les TPF modifient les structures existantes par une structure transitoire (p. ex., un tapis flottant) qui ajoute ou améliore les fonctions de l'ensemble des eaux pluviales de la structure de façon simple et gérable qui peut offrir une occasion d'engagement communautaire tout en faisant progresser la connexion communautaire avec l'eau urbaine et la sensibilisation à cette dernière.

Les milieux humides de traitement flottant sont constitués de tapis flottants qui soutiennent les plantes des milieux humides, les racines s'étendant dans la colonne d'eau ci-dessous. Ces systèmes innovateurs peuvent être installés dans les bassins existants, les lacs ou les eaux pluviales sans nécessiter de travaux d'excavation ni de changements permanents d'infrastructure.

Zones humides de poche

Les zones humides de poche sont des systèmes à petite échelle conçus pour des zones de drainage de 2 à 10 acres. Ces zones humides compactes sont particulièrement utiles dans des milieux urbains denses où l'espace est à un niveau élevé mais où un traitement localisé est nécessaire.

Les zones humides de poche dépendent souvent des eaux souterraines ou d'une source d'eau permanente pour maintenir l'état des zones humides. Elles peuvent être intégrées dans des aménagements résidentiels, des sites commerciaux ou le long des routes pour traiter le ruissellement des petits bassins versants tout en fournissant un espace vert et un habitat localisés.

Intégration à l'urbanisme et au développement

Réseaux d'infrastructures vertes

Aujourd'hui, il est mieux compris que les avantages de l'infrastructure verte comprennent une série de services écosystémiques, tels que le refroidissement, le stockage et la gestion de l'eau, les loisirs et l'aménagement paysager, entre autres.

Distribuer les terres humides construites de façon systémique dans un bassin hydrographique afin d'accroître les possibilités de prestation de services en réseau. Plutôt que de s'appuyer sur des installations uniques à grande échelle, un réseau distribué de petites terres humides peut offrir un traitement plus résistant et efficace tout en créant des corridors écologiques qui relient les parcelles d'habitat dans tout le paysage urbain.

Ils peuvent être intégrés dans la planification et le développement urbains pour améliorer la durabilité et la résilience face aux impacts de l'urbanisation.Cette intégration nécessite la collaboration des urbanistes, des architectes paysagistes, des ingénieurs, des écologistes et des intervenants communautaires pour identifier les possibilités et les systèmes de conception qui servent de multiples objectifs.

Approches décentralisées

Cela permet maintenant d'intégrer les zones humides aménagées dans les zones urbaines et périurbaines pour le traitement des eaux usées et la gestion et la gestion des eaux de ruissellement urbaines, selon l'approche décentralisée.Le changement climatique, l'hygiène de l'environnement et la rareté des ressources sont les principaux moteurs de la planification et de la conception.

Les systèmes décentralisés de gestion des zones humides traitent l'eau près de sa source, réduisant ainsi le besoin de réseaux de canalisations étendus et d'installations de traitement centralisées.

Engagement communautaire et création de lieux

Une nouvelle approche est nécessaire pour relier les zones humides urbaines aux communautés, reconcevoir et repositionner les zones humides urbaines artificielles comme un élément d'un écosystème socio-environnemental de développement, afin de contribuer à la réalisation d'ambitions zéros en carbone et d'autres objectifs de durabilité connexes.

La participation des habitants d'un groupe d'intendance des zones humides de quartier peut leur donner l'occasion de s'informer sur l'espace et de s'en approprier l'espace. Le maintien d'une bonne communication entre la municipalité et les résidents aidera les propriétaires fonciers à mieux comprendre l'objet de la zone humide et les multiples valeurs.

Exigences en matière de maintenance et pratiques exemplaires

Surveillance et inspection régulières

La surveillance devrait comprendre des inspections visuelles de la santé de la végétation, des niveaux d'eau, des débits et des composantes structurelles, ainsi que des tests périodiques de la qualité de l'eau pour vérifier l'efficacité du traitement.

Des mesures de la qualité de l'eau devraient être effectuées périodiquement pour s'assurer que l'eau qui quitte la zone humide des eaux pluviales est de qualité suffisante pour pénétrer dans les cours d'eau voisins ou les plans d'eau naturels sans nuire aux espèces aquatiques ou aux autres utilisateurs en aval.

Attention : La discussion suivante porte sur les considérations de conception. Tous les avantages offerts par la pratique exigent la construction, l'exploitation et l'entretien appropriés de la pratique. O&Les considérations de M devraient être incluses pendant la phase de conception d'un projet.

Gestion des sédiments

L'entretien de l'accumulation de sédiments est souvent nécessaire dans les situations où la zone humide reçoit beaucoup de sable (p. ex., par l'entretien des routes hivernales) ou de sol érodé. L'incorporation d'une baie avant en béton dans la conception (c.-à-d. où l'eau pénètre dans la zone humide) peut aider à faciliter l'enlèvement régulier des sédiments dans ces cas.

L'accumulation de sédiments est un processus naturel dans les milieux humides, mais elle peut réduire la capacité de traitement et modifier l'hydrologie si elle est excessive. L'avant-bois des sédiments capture la plupart des sédiments entrants, concentrant les besoins d'entretien dans une petite zone accessible qui peut être nettoyée périodiquement sans perturber la zone humide principale.

Gestion de la végétation

La gestion de la végétation consiste à maintenir les communautés végétales souhaitées, à contrôler les espèces envahissantes et à récolter de la biomasse à l'occasion. La récolte sélective peut également être nécessaire pour empêcher la ré-émission de métaux et de nutriments stockés absorbés par les plantes des milieux humides.

La gestion des espèces envahissantes est essentielle au maintien de la fonction des zones humides et de la biodiversité.Les plantes envahissantes peuvent concurrencer les espèces indigènes, réduire la qualité de l'habitat et modifier l'hydrologie.La détection précoce et la réaction rapide à l'établissement des espèces envahissantes peuvent empêcher des efforts de lutte coûteux et difficiles plus tard.

Gestion du niveau et du débit de l'eau

Le maintien de niveaux d'eau appropriés est essentiel pour soutenir la végétation et les processus de traitement des zones humides.Les structures de contrôle de l'eau doivent être inspectées et ajustées périodiquement pour s'assurer qu'elles fonctionnent correctement.

Les variations saisonnières des précipitations et de l'évapotranspiration peuvent influer sur le niveau de l'eau, ce qui nécessite des ajustements occasionnels pour maintenir des conditions optimales.

Considérations saisonnières

Les études indiquent que les rendements en élimination des milieux humides d'eaux pluviales construites diminuent lorsqu'ils sont recouverts de glace ou reçoivent des eaux de ruissellement provenant de la fonte de la neige.

Les milieux humides des eaux pluviales continueront de filtrer l'eau qui pénètre dans le réseau à un certain degré en hiver, en raison de l'activité bactérienne et du dépôt physique des sédiments de l'eau.

Défis et limites

Exigences foncières

L'un des principaux défis à relever pour mettre en place des zones humides construites dans les zones urbaines est la superficie des terres nécessaires.Les zones humides construites sont largement applicables. Elles peuvent avoir une applicabilité limitée dans des milieux fortement urbanisés et des climats arides, mais elles ont peu d'autres restrictions.

Les besoins en terres peuvent être comblés par des approches créatives, comme l'utilisation d'espaces sous-utilisés, l'intégration des terres humides dans les parcs et les réseaux d'espaces ouverts ou la mise en oeuvre de conceptions compactes comme les systèmes de débit souterrains.

Variabilité des performances

Toutefois, avec une urbanisation accrue et un changement climatique accru, ces zones humides construites doivent être gérées et leur efficacité de traitement doit être surveillée et maintenue, en particulier au stade suivant la construction. De plus, il faut mieux comprendre le rôle de ces systèmes dans l'environnement urbanisé et la façon dont ils traitent les eaux usées pour optimiser leur rendement.

La performance du traitement peut varier selon les facteurs, notamment les concentrations de polluants influants, les taux de charge hydraulique, la température, la santé de la végétation et l'âge du système.

Espèces envahissantes et équilibre écologique

Le maintien de l'équilibre écologique dans les milieux humides construits peut être difficile, en particulier en ce qui concerne les espèces envahissantes qui peuvent coloniser ces systèmes. Les plantes envahissantes peuvent arriver par les graines dans les eaux pluviales, sur l'équipement ou par dispersion naturelle.

La gestion de la faune peut aussi poser des défis.Bien que les terres humides soient conçues pour soutenir la biodiversité, certaines espèces peuvent créer des conflits. Les castors, par exemple, peuvent construire des barrages qui altèrent l'hydrologie, comme le montrent les études de surveillance. Les moustiques peuvent se reproduire dans les terres humides, bien que la conception appropriée avec les zones d'eau libre et les populations de poissons puisse minimiser cette préoccupation.

Impacts des changements climatiques

Les changements climatiques offrent des possibilités et des défis pour les milieux humides construits. Des précipitations plus intenses peuvent écraser la capacité des milieux humides ou causer l'érosion, tandis que les sécheresses prolongées peuvent stresser la végétation et réduire la capacité de traitement.

La conception de milieux humides ayant à l'esprit la résilience climatique exige de tenir compte des changements prévus dans les modèles de précipitations, les plages de température et les événements extrêmes.

Obstacles à la réglementation et aux politiques

Nous constatons que plusieurs obstacles empêchent la mise en oeuvre de zones humides urbaines artificielles pour la réduction du carbone, en particulier en ce qui concerne les contraintes de propriété foncière, les incertitudes quant à l'efficacité et à la quantification de la capture et l'admissibilité à des systèmes de crédit fondés sur le marché.

Ne pas localiser les milieux humides construits dans les zones humides naturelles, mais les milieux humides construits dans les eaux pluviales diffèrent des milieux humides construits à des fins de stockage compensatoire et des milieux humides créés pour la restauration ou la reproduction.

Stratégies d'optimisation des performances

Optimisation de la conception hydraulique

Le rapport entre la superficie des milieux humides construits d'eaux pluviales et les plus longs parcours d'écoulement à travers les milieux humides construits d'eaux pluviales et la superficie du bassin versant doit répondre aux critères précisés au tableau CSW.1. La fiabilité de l'élimination des polluants tend à augmenter à mesure que le rapport entre les milieux humides construits d'eaux pluviales et les zones du bassin versant augmente.

Optimiser la conception hydraulique consiste à créer des voies d'écoulement qui maximisent le temps de contact entre l'eau et les milieux de traitement tout en empêchant les courts-circuits. Les baffles, les bermes et les emplacements de végétation peuvent guider l'eau dans le système, en veillant à ce que toutes les zones contribuent au traitement.

Trains de traitement intégrés

Les milieux humides des eaux pluviales devraient être utilisés en combinaison avec d'autres pratiques de gestion des eaux pluviales, comme les jardins pluviales (lien), les zones de bioinfiltration et les bioswales (lien), les chaussées perméables ou la réduction des surfaces imperméables et de la capture et de l'utilisation des eaux pluviales, ce qui permet à l'eau de s'infiltrer dans le sol et aux contaminants de se filtrer avant d'atteindre les écosystèmes aquatiques.

L'intégration des milieux humides construits dans les trains de traitement avec d'autres pratiques d'infrastructure verte crée des avantages synergiques. Les pratiques en amont peuvent réduire les charges de sédiments et de polluants qui pénètrent dans les milieux humides, prolonger sa durée de vie efficace et améliorer la performance.

Gestion adaptative

La gestion adaptative consiste à surveiller le rendement du système, à évaluer les résultats par rapport aux objectifs et à apporter des ajustements pour améliorer les résultats.

Les stratégies de gestion adaptative pourraient comprendre l'adaptation des niveaux d'eau en vue de favoriser les espèces végétales désirées, la modification des calendriers d'entretien en fonction des besoins observés ou la mise en oeuvre d'améliorations ciblées pour remédier aux limites de rendement.

Études de cas et applications du monde réel

Gestion des eaux pluviales urbaines

Grâce à une série de techniques de conception régénérative, en particulier des mesures visant à ralentir le débit des eaux pluviales, une rivière en béton canalisée et un site périurbain détérioré ont été transformés en un parc humide reconnu à l'échelle nationale qui constitue une partie importante de l'infrastructure écologique de la ville, dont la gestion des eaux pluviales, le nettoyage de l'eau et le rétablissement des habitats indigènes.

Cette transformation démontre comment les zones humides construites peuvent réhabiliter les voies navigables urbaines dégradées tout en offrant de multiples avantages.En ralentissant les débits d'eaux pluviales, en améliorant la qualité de l'eau et en créant des habitats, ces projets contribuent à des objectifs plus généraux de durabilité urbaine tout en répondant à des besoins spécifiques de gestion de l'eau.

Engagement dans l'éducation et la collectivité

En 2015, le projet « The Rain Project » a été lancé pour élaborer un modèle interdisciplinaire d'éducation supérieure et d'engagement communautaire pour la gestion durable des eaux pluviales. L'objectif du projet était de sensibiliser la communauté du campus aux questions liées aux eaux pluviales urbaines et de présenter une activité de collaboration interdisciplinaire et d'une année (de l'automne 2014 à l'automne 2015). Plus de deux douzaines d'étudiants de premier cycle de diverses disciplines (p. ex. art, biologie, sciences environnementales, communication, génie civil et cinéma/média) ont travaillé en équipe pour concevoir et mettre en œuvre une zone humide flottante comme infrastructure verte pour le bassin d'eaux pluviales principal du campus urbain de GMU.

Ce projet illustre comment les milieux humides construits peuvent servir de laboratoires vivants pour l'éducation et la collaboration interdisciplinaire. En engageant des étudiants de divers domaines, le projet a renforcé la capacité de mise en oeuvre future d'infrastructures vertes tout en répondant à un besoin réel de gestion des eaux pluviales sur le campus.

Traitement des eaux usées industrielles et municipales

En 1995, l'installation de traitement des eaux de Seadrift au Texas cherchait une solution pour répondre aux exigences réglementaires en matière de rejet d'eau. Une solution d'infrastructure verte novatrice comprenant une zone humide construite de 110 acres, au lieu d'une usine industrielle de traitement des eaux usées, a été installée. Elle a fonctionné avec succès depuis 15 ans.

Bien que les besoins en terres aient été beaucoup plus importants que ceux des installations classiques, le système a fourni des résultats fiables au fil des ans, avec des coûts d'exploitation et des besoins énergétiques moindres.

Orientations futures et innovations

Surveillance et modélisation avancées

Les technologies émergentes de surveillance des performances des zones humides comprennent la télédétection, les capteurs automatisés de qualité de l'eau et les outils de modélisation avancés qui peuvent prédire le comportement des systèmes dans diverses conditions.

Les modèles informatiques qui simulent l'hydrologie des zones humides, la dynamique de la végétation, le devenir et le transport des polluants deviennent de plus en plus sophistiqués, et ces outils peuvent favoriser l'optimisation de la conception, prédire les performances à long terme et évaluer les scénarios de gestion avant leur mise en oeuvre, réduire l'incertitude et améliorer les résultats.

Intégration aux principes de l'économie circulaire

L'objectif de cet article est de mettre en évidence les synergies entre cette technologie verte et les zones urbaines afin de reconnecter les villes avec la nature, de promouvoir la circularité dans le contexte urbain.Les zones humides construites peuvent contribuer à des objectifs d'économie circulaire en traitant et en permettant la réutilisation de l'eau, en produisant de la biomasse qui peut être récoltée pour l'énergie ou les matériaux, et en créant des possibilités de récupération des nutriments.

Les futurs plans de zones humides peuvent de plus en plus intégrer des éléments de récupération des ressources, comme des systèmes de captage et de réutilisation de l'eau traitée pour l'irrigation ou les procédés industriels, la récolte de plantes de zones humides pour la production de bioénergie ou l'extraction de nutriments précieux comme le phosphore pour la production d'engrais.

Atténuation des changements climatiques et adaptation à ces changements

Grâce à l'utilisation novatrice des agrotechnologies et à la capture de carbone dans les zones humides pour s'asseoir aux côtés de la production d'énergie renouvelable sur place, renforcée par l'amélioration du développement des ressources communautaires du site à des fins d'utilisation locale et d'éducation, le projet a démontré qu'il pouvait contribuer aux objectifs nets zéro de la ville.

À mesure que les villes poursuivent des objectifs climatiques ambitieux, les zones humides construites peuvent contribuer par la séquestration du carbone, la réduction de la consommation d'énergie par rapport au traitement classique et une meilleure résilience aux impacts climatiques.

Cadre pour les solutions fondées sur la nature

Plus que jamais, l'infrastructure verte est reconnue comme une solution fondée sur la nature (NBS) qui joue un rôle important dans la résolution des défis de résilience dans les zones urbaines. Les zones humides construites (Cws) sont des imitations artificielles des zones humides naturelles, l'un des écosystèmes naturels les plus diversifiés biologiquement, et en plus de l'esthétique, Il fournit un modèle efficace pour des solutions d'ingénierie environnementale résistantes comme une alternative peu coûteuse et facile à utiliser aux systèmes traditionnels de gestion urbaine.

La reconnaissance croissante des solutions fondées sur la nature dans les cadres de politique et de planification crée des possibilités d'expansion de la mise en oeuvre des zones humides. À mesure que la compréhension des multiples avantages et de la rentabilité de ces systèmes s'accroîtra, ils seront probablement de plus en plus intégrés dans les processus standard de planification et de développement des infrastructures urbaines.

Ressources de conception et orientation technique

De nombreuses ressources sont disponibles pour appuyer la conception, la construction et la gestion des zones humides artificielles. Les organismes gouvernementaux, les organisations professionnelles et les établissements de recherche ont élaboré des documents d'orientation complets, des manuels de conception et des recueils d'études de cas qui fournissent des renseignements techniques détaillés.

Les architectes de paysage travaillent avec les écologistes et les ingénieurs environnementaux pour définir les milieux de végétation et de croissance appropriés pour les systèmes de zones humides construites. Surtout dans les zones densément peuplées, les architectes de paysage s'assurent que les choix des plantes, la forme de conception et les matériaux de construction sont choisis pour la fonctionnalité écologique et l'esthétique sociale.

Les possibilités de perfectionnement professionnel, y compris les ateliers, les conférences et les programmes de certification, aident les praticiens à se tenir au courant des pratiques exemplaires en évolution et des technologies émergentes.

Conclusion : La voie à suivre pour les zones humides urbaines

Les zones humides artificielles constituent un outil puissant pour relever les défis interdépendants de la gestion de l'eau, du changement climatique, de la perte de biodiversité et de la durabilité urbaine. Lorsqu'elles sont traitées comme des infrastructures conçues plutôt que comme des éléments décoratifs, les zones humides artificielles offrent une approche pratique, durable et défendable de la conception moderne du drainage.

La mise en oeuvre réussie des milieux humides construits exige une attention particulière aux principes de conception, à la sélection appropriée des sites, aux techniques de construction appropriées et à l'entretien continu.

Alors que les villes du monde entier font face à des pressions environnementales croissantes et cherchent des voies vers la durabilité, les zones humides construites offrent une approche fondée sur la nature éprouvée qui fonctionne avec les processus écologiques plutôt que contre eux.

L'évolution continue de la technologie des zones humides, soutenue par l'avancement des capacités de surveillance, l'amélioration des outils de modélisation et l'acquisition d'une expérience pratique, promet des performances encore plus grandes et des applications plus larges à l'avenir.

Pour plus d'information sur les pratiques de conception urbaine durable, visitez le site Web de l'EPA sur l'infrastructure verte et American Society of Landscape Architects. Vous trouverez d'autres ressources techniques dans le Interstate Technology & Regulatory Council, qui fournit des conseils sur les systèmes de traitement des zones humides et d'autres technologies environnementales.