Consorzio depurazione acque di Lugano e dintorni – Plan Général d’évacuation des eaux du syndicat (PGEEi)

Contexte

En 2008, le Conseil du syndicat « Consorzio depurazione acque di Lugano e dintorni (CDALED) » a accordé un crédit de CHF 4’232’000 pour la conception du Plan Général d’évacuation des eaux du syndicat (PGEEi). Dans le cadre de l’octroi de crédits, un amendement demandait la mise en place d’un système spécial de suivi des projets, qui a ensuite été mis en œuvre avec la création d’un groupe opérationnel « technique » et d’un groupe stratégique « politique » en 2009. Les principaux objectifs du groupe opérationnel de la région de Lugano (GOL) étaient de :

• Actualiser les objectifs d’assainissement de la région de Lugano ;
• Coordonner les objectifs, les délais de mise en œuvre, les interventions et le financement des syndicats régionaux du Luganese.

Concrètement, la première activité du GOL a été de définir / mettre à jour les objectifs de protection des eaux, objectifs qui ont été intégrés dans le rapport précédent de 2010. Par la suite, les spécifications du PGEE CDALED ont été développées, en les adaptant autant que possible aux spécifications standard du VSA et en créant un document structuré en différents blocs. Les spécifications mises à jour ont été approuvées par le GOL en 2011. La structure et les détails fournis dans le « Rapport blocs CDALED  » ont ensuite servi à définir le contenu des autres PGEE de la région de Lugano (Consorzio depurazione acque del Medio Cassarate, del Pian Scairolo e della Magliasina) et ont servi (serviront) d’exemple pour la définition des prestations relatives au PGEE  des syndicats de tout le Canton du Tessin.

Le périmètre de la STEP de Bioggio est principalement divisé en deux régions : Le bassin versant de la rivière Vedeggio et le bassin de la rivière Cassarate. Pendant le développement du PGEE CDALED, le bassin de la rivière Cassarate a été divisé en deux régions : le bassin inférieur de Cassarate avec la ville de Lugano et les municipalités de sa ceinture, et le bassin moyen et supérieur de Cassarate, qui a acheminé ses eaux usées vers la STEP du Consorzio depurazione acque del Medio Cassarate à Cadro, qui a été par la suite démantelée début 2017.

Le périmètre total PGEEi CDALED n’est pas lié, lors du démarrage du projet, au syndicat  du CMC. Le PGEEi CDALED n’a du coup pas directement intégré cette zone mais en a tenu compte notamment pour les évaluations hydrauliques et environnementales concernant le golfe de Lugano. Au début de l’année 2017, une canalisation de raccordement des eaux usées relie le district du CMC à la STEP de Bioggio.

Un travail de coordination particulier et difficile a été nécessaire par le fait que, outre le PGEEi CDALED, le PGEE de la ville de Lugano et le PGEEi CMC étaient également en phase de planification.

Enfin, mentionnons également une brève référence aux STEP d’Isone et Medeglia. Pour ces deux petites installations, une étude est en cours afin d’évaluer les possibilités de restauration ou de connexion à la STEP de Bioggio.

La STEP de Bioggio est équipée de boues activées, nitrification/dénitrification, filtration, hygiénisation pendant la période touristique. Il n’y a pas de bassin de rétention en entrée de la STEP.

Réseau fonctionnel

Le périmètre d’étude lié au PGEEi de CDALED a été étendu à l’ensemble du bassin de la station d’épuration des eaux (STEP) de Bioggio, reprenant à la fois le réseau des canalisations du syndicat et celui des Communes gravitant sur la STEP de Bioggio, définissant ainsi un réseau fonctionnel pour l’étude du PGEEi, indépendant du propriétaire et de l’exploitant.

Par principe, le réseau fonctionnel comprend :

• Le réseau appartenant au syndicat, y compris les ouvrages spéciaux, les tronçons des ouvrages spéciaux (bassins pluviaux, déversoirs, etc.) et le point de rejet ;
• Les réseaux municipaux jusqu’au dernier ouvrage de rejet (bassin de rétention, déversoirs…) y compris les structures spéciales et les tronçons des ouvrages spéciaux jusqu’au point de rejet.

Cette décision a permis d’aborder les questions et aspects suivants d’une manière intégrée et générale au sein du PGEEi :

• l’hydraulique du réseau et le fonctionnement des ouvrages spéciaux, en analysant le fonctionnellement des ouvrages spéciaux au niveau du réseau fonctionnel;
• l‘impact sur les récepteurs naturels en identifiant avec précision et individuellement tous les points de déversement du réseau fonctionnel (tant sur les cours d’eau que dans le lac) et en quantifiant les charges rejetées dans le lac (apports en nutriments);
• la définition d’un concept d’évacuation des eaux qui tient compte de l’hydraulique du réseau de canalisation, du fonctionnement des ouvrages spéciaux, de la capacité de la STEP et des impacts sur les récepteurs naturels.

Dans ce vaste projet, il a fallu tenir compte du raccordement vers la STEP de Bioggio du territoire gravitant sur la STEP de Cadro (Consorzio depurazione acque del Medio Cassarate), de l’avancement du PGEE de la ville de Lugano, des projets d’importance régionale ayant un impact sur les choix à appliquer au futur concept de gestion des eaux (réseau tram-train, réhabilitation autoroutière N2, nouveau secteur NQC, etc).

Concept d’évacuation des eaux usées

Le concept d’évacuation des eaux a été développé sur la base des deux bassins versants principaux de Vedeggio et de Cassarate. Le CDALED a collaboré avec la Ville de Lugano. En effet, sur le territoire de la ville, le réseau municipal et le réseau d’études fonctionnelles sont largement interdépendants. Il n’est donc pas possible de les considérer séparément. Une approche cohérente entre le CDALED et la Ville de Lugano a donc été développée, permettant de créer des synergies entre les deux PGEE.

Le concept d’évacuation des eaux définit l’état prévu du réseau et des infrastructures. Ce concept peut être résumé comme suit :

• Mise aux normes des ouvrages existants afin d’optimiser au maximum les infrastructures existantes.
• Résoudre les déficiences hydrauliques du réseau en y apportant des modifications (seulement si nécessaire).
• Réduction des surcharges du réseau, en réduisant les surfaces imperméables directement connectées au réseau du syndicat.
• Réduction des rejets d’eaux unitaires par temps de pluie, fixation de priorités en fonction du récepteur naturel, optimisation des ouvrages existants (régulation des débits sortants, aménagements hydrauliques et gestion coordonnée).
• Amélioration de la qualité des eaux mixtes rejetées (pose de grilles, optimisation du fonctionnement des bassins d’eau unitaire).
• Augmentation des débits vers la STEP de Bioggio et utilisation de la capacité hydraulique maximale existante de la STEP (3 000 l/s), réduisant ainsi les rejets du réseau.
• Construction d’un nouveau bassin pour les eaux unitaires (Parco Ciani Lugano), d’une capacité de 1260 m³.

Pourquoi une gestion intégrée à Lugano ?

Les objectifs généraux de la protection des eaux pour les rivières, le lac et les eaux souterraines nécessitent une vision intégrée. Les objectifs pour les rivières sont :

Pas de dégradation de la biocénose naturelle due aux rejets :

• Réduction des rejets (localement)
• Optimisation du fonctionnement du réseau
• Amélioration du traitement dans les bassins de rétention
• Augmentation du débit conservé en direction de la STEP

Pas d’impact visuel :

• Installation de grilles à la sortie des bassins d’eau mixte

Pour le Lac de Lugano :

Pas de dégradation de la biocénose naturelle due aux rejets :

• Réduction des rejets (localement)
• Optimisation du fonctionnement du réseau
• Amélioration du traitement dans les bassins
• Augmentation du débit conservé en direction de la STEP

Prévention de l’eutrophisation, réduction des apports de phosphore :

• Réduction des rejets (globalement au niveau du bassin versant)
• Amélioration du traitement des eaux pluviales

Pas de dépôts de déchets solides :

• Installation de grilles dans des bassins d’eau mixtes

Eaux souterraines :

• Pas de contamination bactérienne dans les eaux souterraines
• Éviter les rejets d’eaux mixtes en amont des zones de protection

 

Données utilisées et outils mis en oeuvre

Les données utilisées et les outils mis en oeuvre sont nombreux et variés. Ce chapitre reprend les informations les plus importantes.

Analyses spécialisées en hydroécologie (cours d’eau et lacs)

Dans le cadre de la conception du PGEEi CDALED, 120 points de rejet ont été étudiés sur le terrain (108 dans les cours d’eau et 12 dans le lac de Lugano).

Cours d’eau

Les mesures ont été effectuées dans les cours d’eau en amont et en aval du point de déversement, en comparant les mesures et en définissant les déficits (impacts) associés au déversement des eaux unitaires par temps de pluie. Les analyses réalisées pour les différents sites s’appuient principalement sur le concept modulaire gradué de l’Office fédéral de l’environnement, notamment sur les modules Aspect général, Diatomées et Macroinvertébrés.

Les analyses de l’aspect général et de la croissance des plantes permettent de définir le degré de respect des exigences en matière de qualité des eaux conformément à l’annexe 2 de l’ordonnance sur la protection des eaux (OEaux). Les résultats des analyses sur les macroinvertébrés et les diatomées peuvent être utilisés pour déterminer si les objectifs de l’annexe 1 de l’ordonnance sur la protection des eaux ont été atteints.

Lac de Lugano

Les analyses dans le lac de Lugano ont été effectuées au moyen de plongées sous-lacustres. Sept transects dans la zone autour du point d’entrée sont analysés (1 au point d’entrée, 3 transects à droite et à gauche du premier à une distance de 10, 30 et 70 mètres) en analysant les éléments suivants :

• Végétation : espèces, densité, pourcentage d’espèces différentes, hauteurs, végétation riveraine.
• Sédiment : qualité, type, dépôts sédimentaires
• Impacts hydrauliques
• Algues, poissons, organismes hétérotrophes (champignons, bactéries, protozoaires…)
• Taches de sulfure de fer
• Dépôts limoneux, turbidité, odeurs, coloration
• Présence de déchets

Chaque changement de densité, de composition des espèces, de pente ou de sous-sol délimite une section. L’abondance de la végétation est ensuite calculée en fonction des sections définies selon une méthode standardisée.

Analyse des rejets d’un déversoir d’orage en plongée: exemple d’un déversoir en action et d’observations visuelles (présences de déchets) après l’événement. Source : Bureau AQUAPLUS

 

Approche STORM, modélisation avec MikeUrban et KOSIM

Les infrastructures de rejet existantes et les structures proposées par le PGEEi ont été évaluées à l’aide de la directive STORM du VSA. Pour les ouvrages existants, la première étape consistait à définir, au moyen d’une étude biologique, si le rejet a un impact négatif sur le milieu récepteur et s’il y a lieu d’intervenir. Pour compléter l’analyse, les résultats de différents modèles de simulation (KOSIM et MikeUrban) ont été utilisés pour reproduire les apports dans les milieux récepteurs sur une longue période de temps. Les données de simulation sont également comparées aux exigences minimales de la directive STORM pour les ouvrages de déversement.

Ce travail a été réalisé aussi bien pour le scénario actuel que pour le scénario planifié optimisé en fonction des interventions prévues du PGEEi.

Analyse des capacités hydrauliques/traitement de la STEP de Bioggio

Le PGEEi a repris les conditions hydrauliques cadres définies lors du dimensionnement de la STEP de Bioggio, en augmentant si possible les quantités stockées vers la STEP jusqu’à atteindre la capacité maximale de la STEP (environ 3’000 l/s) et en définissant une mesure urgente au niveau du plan d’action pour vérifier la nécessité de l’adaptation du traitement des effluents à la STEP. En particulier, les débits et charges hydrauliques à respecter dans les différentes étapes du traitement devront être définis dans le cadre de l’optimisation de la capacité de la STEP.

Une adaptation du traitement biologique de la STEP est nécessaire pour traiter la capacité maximale de 3 m³/s. Ce point fait l’objet d’une mesure urgente dans la mise en oeuvre du plan d’action CDALED

 

Analyse PASST

L’analyse PASST montre clairement  le potentiel de gestion dynamique de ce réseau. Ce résultat est parfaitement cohérent avec les objectifs fixés par le syndicat. Une gestion dynamique peut effectivement permettre de limiter les rejets dans les milieux récepteurs. Le résultat se situe dans la « zone verte », soit:  » La gestion dynamique des installations sur le bassin versant est conseillée, le potentiel coûts/bénéfice est élevé. »

Une remarque cependant du gestionnaire de la STEP : comment assurer un fonctionnement optimal des futurs systèmes en temps réel, en tenant compte des nombreux problèmes rencontrés avec des vannes, systèmes de mesures, etc en réseau d’assainissement ? Ce point mérite d’être pris en compte dans les travaux futurs du VSA.

Approche intégrée pour le cas de Lugano

En termes de gestion intégrée des eaux, plusieurs domaines sont considérés à différents niveaux dans l’exemple de Lugano. Comme on peut le constater dans la figure ci-dessous, la gestion au niveau Réseau-STEP-Milieu est parfaitement intégrée.

Les autres domaines sont intégrés à différents niveaux. Les aspects « loisirs et détentes » ont joué un rôle clé dans ce projet, étant donné le contexte touristique dans lequel on se place. La lutte contre les crues a fait également l’objet de nombreuses questions, en lien avec la pluviométrie locale et les risques d’inondation.

Illustration des différents domaines de la gestion intégrée des eaux concernés: cercle intérieur, domaine RSM, cercle extérieur: autres domaines également concernés

Les domaines moyennement intégrés (appréciation globale) concernent :

• Aménagement du territoire : intégration du bassin de rétention de Lugano dans le tissu urbanistique local
• Revitalisation de cours d’eau : il s’agit avant tout d’éviter les conflits qui pourraient survenir en lien avec les rejets par temps de pluie
• Biodiversité : surtout en lien avec les corridors biologiques et les spécificités des milieux récepteurs
• Pêche : domaine considéré de manière plus ou moins identique à celui de la biodiversité

Les autres domaines ne sont pris en compte que de façon marginale dans les réflexions.

Dans cet exemple, l’aspect territorial (gestion des eaux à large échelle) conduit à la recherche de  solutions naturellement intégrées.

Synthèse

La région de Lugano est déjà bien avancée dans la mise en place d’une gestion intégrée des eaux. L’organisation mise en place a défini des objectifs clairs pour une meilleure protection des eaux (limitation des apports en phosphore), une utilisation de la STEP au maximum de sa capacité et une gestion optimale du réseau d’assainissement. La dimension touristique joue un rôle très important dans cet exemple.

Les difficultés de cette démarche sont également clairement identifiées, notamment au niveau de la qualité des données des différents réseaux, des communes, etc. et des différentes échelles administratives de travail. Néanmoins, ces difficultés ont été surmontées. La mise en place du concept s’est faite de manière très pragmatique, en tenant compte des spécificités locales et des pressions budgétaires. La vision globale proposée offre plus d’appuis pour obtenir des crédits auprès des différentes communes concernées. La visibilité des travaux à entreprendre est augmentée : il est possible de voir noir sur blanc qu’il y a des problèmes en certains points. Les investissements sont ainsi plus faciles à justifier. Les avantages en termes de qualité de l’eau ne sont pas encore visibles ou identifiables, mais les problèmes à ce niveau ne sont pas non plus considérés comme aigus dans cet exemple.

Au niveau du Canton ce projet est une satisfaction, car le syndicat développe une vision régionale de gestion des eaux. C’est un pas vers un PREE, un outil qui n’est pas encore présent au niveau du Canton. Le concept de « réseau fonctionnel » apporte une plus-value certaine pour l‘exploitant, avec une vision d’ensemble du système et des possibilités d’investissements ciblés.

L’analyse PASST est validée pour cet exemple en montrant clairement le potentiel de gestion dynamique des infrastructures.

 

 

 

Sources, personnes de contact et documents utilisés

Ce résumé a été préparé par Renzo Brenni pour le groupe de travail VSA « Gestion intégrée Réseau – STEP –  Milieu » et est basé sur les documents développés par le bureau Hunziker Betatech à Berne en collaboration avec le bureau Ruprecht Ingeneria à Pazzallo et le bureau Aquaplus à Zoug dans le cadre du PGEEi du CDALED.