Estimation d'une volume d'eau récupérable par une toiture et changements climatiques

Thomas Wolff

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Estimation_d%27une_volume_d%27eau_r%C3%A9cup%C3%A9rable_par_une_toiture_et_changements_climatiques

Dernière modification le 30/08/2022

Difficulté

Easy Facile

Durée

1-2 hour(s) heure(s)

Coût

0 EUR (€)

Description

L'eau de pluie, précieuse, peut être récupérée et valorisée pour de nombreux projets. Ce tutoriel vous permettra d'estimer les volumes d'eau qu'il est possible de récupérer grâce à votre toiture (exemple : toit de maison, garage, cabanon, etc.) pour vos projets. Il vous permettra également d'avoir une idée dont des changements climatiques liés aux précipitations et la manière dont cela va changer les volumes d'eau de pluie qu'il est possible de récupérer grâce une toiture.

Sommaire

eau, climat, eau de pluie, récupération, pluie, toit

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Introduction

Ce tutoriel s'inscrit dans une série de tutoriels destinés à la récupération des eaux (eaux de pluie, eaux de douche, etc.) en vue de leur réutilisation-valorisation.

Ce tutoriel permet :

- de se faire une idée des volumes d'eau qu'il potentiellement possible de récupérer grâce à une toiture (exemples de toitures : maison, garage, cabanon, etc.)

- d'approfondir la manière dont les changements climatiques vont influencer les précipitations sur les prochaines décennies, et donc la quantité d'eau qu'il est potentiellement possible de récupérer via une toiture

On se lance ?

Matériaux

Un ordinateur avec une connexion internet.

Outils

https://geoportail.gouv.fr (site gratuit - visualisation des données géographiques)

https://fr.climate-data.org (site gratuit - visualisation des données pluviométrie)

https://drias-climat.fr (site gratuit - visualisation des projections climatiques GIEC-MétéoFrance)

Étape 1 - Mesurez la superficie de votre toiture

Rappel :

Pour connaître les volumes d'eau mois par mois qu'une toiture peut potentiellement permettre de récupérer, il va nous falloir deux informations  :

- la superficie de votre toiture

- les données relatives aux précipitations spécifiques à votre commune

Le volume d'eau de pluie potentiellement récupérable, sur un mois, est obtenu en multipliant la pluviométrie du mois en question et la surface de votre toiture.

Mesurez la superficie de votre toiture (exemple : garage, maison, etc) en m²

1. Rendez-vous sur le site gratuit https://www.geoportail.gouv.fr/
2. Renseignez votre adresse (dans le cas où le site ne connaît pas votre adresse renseignez le nom de votre commune et localisez le bâtiment pour lequel vous souhaitez faire l'estimation)
3. Une fois votre maison localisée, mesurez la surface de votre toiture grâce à l'outil "Mesurer une surface" (voir photos ci-contre). L'outil est accessible en cliquant sur le symbole "Outil", rubrique "Mesures", ligne "Mesurer une surface".
4. Notez la superficie de votre toiture, en m².

Notes :

• Exemple en images (ci-contre) : visualisation de la superficie d'une toiture sur la commune d'Arbois (Jura)
• La superficie de la toiture utilisée pour le calcul est la superficie équivalente au sol (surface sur laquelle tombe l'eau de pluie) et non la superficie de la toiture en pente. Que votre toiture soit très inclinée ou faiblement inclinée, d'un point de vue récupération d'eaux de pluie, la surface reste la même.
• si la toiture est composée par deux ou plusieurs parties qui déversent les eaux pluviales dans des gouttières différentes et en fonction de vos projets : il peut être intéressant de faire les calculs pour chaque partie de toiture.
  

Étape 2 - Notez, pour chaque mois, le nombre de mm de pluie qui tombe sur votre toiture (précipitations)

Rappel :

Pour connaître les volumes d'eau mois par mois qu'une toiture peut potentiellement permettre de récupérer, il va nous falloir deux informations  :

- la superficie de votre toiture

- les données relatives aux précipitations, spécifiques à votre commune

Le volume d'eau de pluie potentiellement récupérable sur un mois = pluviométrie du mois en question x surface de la toiture.

Notez, pour chaque mois, le nombre de mm de pluie "habituel" qui tombe sur votre commune (précipitations)

1. Rendez-vous sur le site gratuit https://fr.climate-data.org
2. Dans l'onglet "Recherche" (icône recherche, couleur verte) indiquez votre commune et validez votre saisie
3. Rendez vous à la rubrique "Tableau climatique"dans laquelle les précipitations mensuelles sont indiquées
4. Notez, pour chaque mois de l'année, le nombre de mm de pluie indiqué. Il s'agit de la ligne "Précipitations (mm)"

Notes :

• Exemple en images (ci-contre) : visualisation des données pour la commune d'Arbois
• Les données auxquelles vous accédez sont des mesures moyennes basées sur le passé. Il n'a jamais exactement plu ce qui est indiqué, car certaines années étaient beaucoup plus sèches et d'autres plus humides. Les données utilisées sont des moyennes. S'il est par exemple indiqué pour le mois de juillet qu'il y a 75mm de précipitations, cela ne signifie pas qu'il a plu 75mm chaque année. Sur un intervalle de 5 ans, il est habituel de dire qu'il y a eu au moins une année sèche, et une année humide. Autrement dit il se peut qu'il n'ait que plu 25mm certaines années, et 125mm d'autres.
• Les données auxquelles vous accédez sont des mesures moyennes basées sur le passé. A l'étape 4 nous verrons comment prendre en compte les changements climatiques.
  

Étape 3 - Estimez les volumes d'eau de pluie potentiellement récupérables, chaque mois, grâce à votre toiture

Rappels :

• Le volume d'eau de pluie potentiellement récupérable sur un mois (en m3) = pluviométrie du mois en question (en m) x surface de la toiture (en m2)
• Les calculs sont réalisées sur la base de la moyenne des précipitations observées dans le passé.

Estimez les volumes d'eau de pluie potentiellement récupérables grâce à votre toiture :

1. Réalisez un tableau simple présentant, mois par mois, les précipitations (en m) et multipliez par la superficie de votre toiture (en m2). Notez les résultats.
2. Optionnel : en fonction de la matière de votre toiture (exemple : tuile, tôle, etc.) il peut être intéressant, si vous souhaitez aller plus loin, d'enlever un pourcentage de perte. En été, par exemple, une partie des précipitations qui touchent des tuiles en céramique s'évapore ou est absorbée. C'est également le cas en hiver mais en moindre mesure. Il se peut même que ce pourcentage atteigne plus de 40% les mois d'été chaud où les précipitations sont légères. Notez les résultats et conservez-les.

Notes :

• Exemple en images (ci-contre) : calcul des données avec les éléments présentés à l'étape 2 et 3.
• Pour obtenir les volumes en m3, les données relatives en précipitations sont indiquées en m. 100mm de précipitations sur le mois de janvier devient 0,1m de précipitations sur le mois de janvier.

Étape 4 - Anticipez les changements climatiques en terme de récupération d'eaux pluviables grâce à une toiture

Pour réaliser cette étape, vous avez deux options :

- Facile - comprendre les évolutions à venir sur les précipitations et partir de ce raisonnement pour la récupération d'eau chez soi

- Difficulté moyenne - utiliser le site https://drias-climat.fr qui permet de visualiser les données climatiques

Option 1 : Comprendre les évolutions à venir sur les précipitations et partir de ce raisonnement pour la récupération d'eau chez soi

Quelques"pépites" pour comprendre les changements climatiques

Pour cette étape, nous allons raisonner en périodes comme par exemple : la période 2015-2025, la période 2030-2040, ou encore la période 2050-2060.

Des années plus sèches sèches et d'autres plus humides : comme nous l'avons vu dans les précédentes étapes, si on prend une période climatique de 10 ans, il y a toujours au moins deux années plus sèches (en terme de précipitations) et deux années plus humides (en terme de précipitations). Repensez au climat des 10 dernières années. Si nous prenons une projection climatique comme la période 2030-2040 il est donc possible de dire qu'autour d'une moyenne il y aura toujours des années plus sèches et des années plus humides.

Des normales saisonnières qui n'existent pas. Les "normales" de saison, présentées à la télé à la météo, n'existent pas dans l'absolu, encore moins en contexte de changements climatiques. Les "normales" jusqu'à là utilisées par MétéoFrance étaient les moyennes de toutes les années entre 1980 et 2010. Depuis le 28 juin 2022 (voir article), les nouvelles "normales" sont d'ailleurs calculées sur la base des moyennes des années de la période 1990-2020. Ce qui va nous intéresser pour comprendre l'impact des changements climatiques en terme de pluviométrie ce ne sont pas les "écarts par rapport à la moyenne", c'est simplement ce que ça change concrètement parlant. Ce qui est une année sèche en 1990-2020 n'est pas une année sèche en 2040-2050. La sécheresse exceptionnelle de 2022, qui nous apparaît être une sécheresse très conséquente, va devenir sur plusieurs régions la norme aux alentours de 2050. Autrement dit la moyenne de la période 2040-2060.

Des projections climatiques qui nous renseignent sur des tendances. Les projections climatiques nous donnent une idée des tendances, mais non des données ultra-précises à une échelle du territoire.

Quelles tendances pour l'évolution des précipitations  ?

Augmentation des extrêmes. D'un point de vue factuel l'augmentation globale des températures encourage des extrêmes climatiques : des précipitations intenses à un certain moment ("quand il pleut il pleut") et des longues périodes avec peu ou sans précipitations à d'autres ("quand ça veut pas ça veut pas"). Si vous résidez dans des territoires très habitués à ce phénomène (exemple : Cévennes), ce phénomène va s'amplifier. Une augmentation des précipitations intenses d'un côté, et des périodes sans précipitations de l'autre. Si vous résidez dans des territoires habitués à des précipitations très régulières tout au long de l'année, le phénomène de précipitations intenses / périodes avec moins de précipitations va s'amplifier. De manière assez contre-intuitive peut être, il est à souligner que c'est une des raisons pour lesquelles les régions les plus habituées aux précipitations régulières vont être très impactées par les changements climatiques. Tout ce qui est habitué à des précipitations très régulières peut potentiellement être impacté.

Pour beaucoup de régions : des précipitations différentes. Jusqu'aux alentours de 2040-2050, pour beaucoup de régions de métropole, le cumul annuel moyen des précipitations restera le même. Ce n'est pas qu'il pleuvra plus ou moins. C'est qu'il ne pleuvra plus pareil : augmentation des périodes avec précipitations intenses d'un côté, augmentation des périodes avec peu ou pas de précipitations de l'autre. Si le cumul annuel moyen des précipitations restera approximativement le même pour beaucoup de régions jusqu'en 2050 pour beaucoup de régions de métropole, le cumul saisonnier moyen pourra changer. Certaines régions verront par exemple les pluies être plus conséquentes en hiver, et moins conséquentes en été. Même si le cumul annuel ne change pas trop, le cumul saisonnier peut changer (voir image 1 ci-contre).

L'augmentation des extrêmes influence la manière dont l'eau peut être récupérée. Les phénomènes de type "quand il pleut, il pleut" et de type périodes sans pluie vont s'amplifier. Plusieurs réflexions en terme de dimensionnement des installations de récupération d'eau de pluie sont présentées à l'étape suivante : "Étape 5 : Dimensionner ses projets basés sur la récupération d'eaux de pluie"

Option 2 : Utiliser le site https://drias-climat.fr qui permet de visualiser les données climatiques produites par le GIEC / MétéoFrance / CERFACS / etc.

Nous cherchons à nous faire une idée de l'évolution du nombre de mm de pluie qui va tomber en fonction de chaque saison.

Les données climatiques nous renseignent sur les tendances.

Réalisez la démarche vous-même à partir de http://drias-climat.fr/decouverte . Les paramétrages utilisés pour l'exemple sont présentés dans l'image 2 ci-contre).

Pour lire les cartes.

• Il est possible de zoomer sur la carte en cliquant dessus (la carte de métropole va apparaître). Pour plus de confort de lecture faites apparaître votre territoire en utilisant l'outil "Zones géographiques : domaine personnalisé" (image 3 ci-contre) et en faisant apparaître le fond de carte (Repères géographiques : fond de carte détaillé) et les isolignes (Représentation : isolignes) (image 4 ci-contre)
• Les données pluviométriques que vous visualiserez sur l'horizon 1975-2005 représentent en quelque sorte la moyenne pluviométrique des saisons aux alentours de 1980-2000.
• Les données pluviométriques que vous visualiserez sur l'horizon 1921-2050 représentent en quelque sorte la moyenne pluviométrique des saisons aux alentours de 2030-2040.
• Les données pluviométriques que vous visualiserez sur l'horizon 2041-2070 représentent en quelque sorte la moyenne pluviométrique des saisons aux alentours de 2050-2060.

Analyse saisonnière :

L'exemple pris concerne une zone du Jura. Sur le Jura, grâce à cette visualisation, il est possible de voir apparaître les tendances. Dans mon cas cela donne :

• hiver : légère augmentation progressive de la pluviométrie hivernale (cumul).
• printemps : légère augmentation progressive de la pluviométrie printanière (cumul).
• été : nette diminution de la pluviométrie estivale (cumul).
• automne : pas de modification au niveau de la pluviométrie automnale (cumul).

Aussi, couplé aux éléments vus dans la rubrique "Comprendre les évolutions à venir sur les précipitations et partir de ce raisonnement pour la récupération d'eau chez soi", les tendances sont les suivantes :

- des printemps plus chauds où les températures peuvent faire apparaitre des précipitations intenses et plus fortes. Il se peut que ses précipitations soient parfois rapprochées de la période hivernale et qu'elles soient suivies par des périodes sans pluie.

- des étés plus chauds et secs avec des épisodes pluvieux plus intenses. C'est particulièrement à cette période que nous utilisons le plus d'eau de pluie que nous récupérons.

- des automnes plus chauds avec des épisodes pluvieux plus intenses.

- des hivers plus chauds et peut être même plus humides.

Éléments potentiellement intéressants visualisables avec Drias-Climat sur cette thématique  :

- moyenne du cumul des précipitations (mm), par saison

- moyenne du nombre de jours de fortes précipitations (plus de 2cm de précipitations / jour)

- moyenne du nombre de jours sans pluie (moins de 1mm)

Rappel

- Les données que vous visualisez sont des estimations de moyennes. Autrement dit : autour de ces moyennes il y aura des années plus humides, et des années plus sèches.

- Les estimations climatiques donnent une idée de tendances, et non de données précises.

Étape 5 - Dimensionnez vos projets basés sur la récupération d'eaux de pluie

Tout dépend de vos usages d'eau de pluie.

Exemple 1 : maison en Savoie :

Cas : - une famille de 3 personnes

- une maison

- un terrain sans accès à une réserve d'eau souterraine

- une année avec peu de précipitations utilisée comme référence. L'année 2022, avec sa sécheresse "exceptionnelle" a été utilisée comme référence pour calibrer les stockages. Les années particulièrement humides seront utilisées pour calibrer la gestion des surplus d'eaux pluviales.

- une utilisation d'environ 500L d'eau de pluie, chaque mois, pour des usages à l'intérieur de la maison

- une utilisation d'environ 1 m3 d'eau de pluie sur les mois de mai, juin et septembre pour les usages à l'extérieur de la maison

- une utilisation d'environ 1,5m3 d'eau de pluie pour les mois de juillet et août

Lorsque les stockages sont plein les surplus d'eaux pluviales s'infiltrent, via des noues (sorte de fossé infiltrant, alternative au puits d'infiltration), dans le sol.

La consommation d'eaux pluviales initiale est de :

- mai : 1,5m3

- juin : 1,5m3

- juillet : 2m3

- août : 2m3

- septembre : 1,5m3

Une année avec peu de précipitations comme en 2022, les questions suivantes se posent :

- arriver à stocker les eaux pluviales pour 3 - 4 mois d'utilisation

- et-ou limiter les usages gourmands de l'eau

Après adaptation, la consommation d'eau est de :

- mai : 0,5 m3

- juin : 1 m3

- juillet : 1,5 m3

- août : 2 m3

- septembre : 1 m3

Le stockage d'eau à anticiper est le suivant pour 3-4 mois : 4,5m3 - 5,5m3. Une citerne fermée de 3m3 est construite à faible coût, et 2 citernes de 1m3 ont été récupérées.

Quelques astuces spécifiques :

- sur les territoires de montagne le fait d'avoir des citernes fermées se fait depuis plusieurs siècles pour éviter l'évaporation et conserver l'eau.

- sur les territoires où les températures peuvent aller dans le négatif sur de très nombreux jours, on place dans les cuves en plastique (exemple 1m3) des bidons ou des grandes bouteilles plastiques vides. Dans l'hypothèse où l'eau de la citerne gèle et serait "pleine", les bouteilles-le bidon sont écrasés.

La toiture de la maison fait environ 100m2, et celui de l'atelier 20m2. Les précipitations moyennes d'un mois d'avril peuvent tout à fait remplir ces cuves.

En cas d'années comme 2022 où il n'a presque pas plu du mois de juin à fin août, l'histoire est d'avoir des citernes pleines en mai. En cas de précipitations, l'excédent sera évacué et infiltré dans les sols.

Exemple 2 : potager-verger dans le Jura :

Cas : - un terrain de 3000m²

- un potager de 200m²

- un terrain sans accès à une réserve d'eau souterraine ou à une rivière

- un cabanon de 20m²

- une utilisation de l'eau "habituelle" allant de 1m3 à 3m3, principalement pour l'arrosage

Les premières questions qui se posent sont :

- comment adapter les usages en eau pour être moins gourmand en eau ?

- comment stocker l'eau ?

La première question peut trouver de nombreuses réponses dans des approches d'agroécologie, permaculture, etc. (ex : plantation d'espèces adaptées, incorporation de matière carbonée, paillage, rétention, plantation de certains arbres, etc.) tout comme des approches techniques.

La deuxième question ne peut être traitée sans considérer la première.

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