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Gestion patrimoniale des réseaux d'assainissement

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Agence de l'eau Seine-Normandie

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Agence de l'eau Seine-Normandie (S.VARATHARASA)

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R.C.FOUILLOUX

Le problème que nous rencontrons avec les réseaux d'assainissement est qu'ils sont enterrés et ne sont donc pas visibles dans la vie de tous les jours. De ce fait, ils ont tendance à être oubliés. Mais ces réseaux ont une durée de vie limitée dans le temps et nécessitent des entretiens afin d'assurer un service en continu. La gestion patrimoniale (GP) des réseaux est une méthode qui consiste à acquérir des informations sur les données physiques et les données d'exploitation du réseau … et à l'aide de ces informations, arriver à prioriser les interventions.

L'objectif de cette étude vise à obtenir un retour d'expérience des collectivités ayant mis en place la gestion patrimoniale sur les réseaux d'assainissement afin d'aider les collectivités qui ne l'ont pas encore fait, à le faire. Cette étude sera prise en compte dans le 11ème programme de l'Agence de l’Eau Seine-Normandie et a été lancée en parallèle à une étude sur l'autosurveillance des réseaux.

Un questionnaire a été mis en place avec l'aide des membres de la FNCCR et en se basant sur le guide de l'ASTEE "gestion patrimoniale des réseaux d'assainissement", sortit en décembre 2015. Les questions ne portent pas entièrement sur des aspects techniques de la GP, mais l'objectif était de comprendre comment les collectivités se sont lancées dans la GP, quels sont les bénéfices qu'elles ont pu en tirer, les difficultés qu'elles ont rencontrées... Nous avons retenu 16 collectivités ayant mis en place la GP sur leurs réseaux d'assainissement pour cette étude, qui ont été choisis par les chargés d’opération de l’Agence.

Dans un premier temps, le questionnaire a été envoyé aux collectivités afin qu'elles comprennent l'objectif de l'étude et qu'elles puissent avoir une idée des points qui seront abordés lors de l'entretien. Les entretiens se sont tous déroulés dans les locaux de la collectivité. Chaque questionnaire a été remis au propre afin de constituer des fiches pour l'agence.

Les collectivités retenues pour l'étude ont chacune une façon de définir la GP. En effet, les priorités et les attentes de la GP sont différentes d'une collectivité à une autre.

Les indices de connaissance et de gestion patrimoniale sont différents d'une collectivité à une autre. Ils traduisent l'avancée de ces collectivités dans la GP. Malgré l'obligation réglementaire qu'elles ont d'informer les valeurs des indicateurs sur le SISPEA, certaines collectivités ne le font toujours pas.

La GP permet dans un premier temps de mieux connaître son réseau et donc de mieux gérer les interventions. De plus, elle permet de travailler sur une gestion préventive, qui est plus avantageuse pour une collectivité en termes de planification, d'intervention, d'efficacité dans le travail… Outre cet aspect, la mise en place de la GP permet à la collectivité d'avoir une base de données accessible à tout moment au sein de la collectivité. Toutefois, la récupération de données liées aux réseaux et la fiabilité des données disponibles posent des problèmes aux collectivités. Le manque de personnel est également un point contraignant évoqué par beaucoup de collectivités. De plus, l'utilisation des logiciels et l'exploitation des données requièrent une formation bien spécifique.

Les collectivités ne savaient pas comment allait évoluer leurs situations suite au regroupement imposé par la loi NOTRe au moment des entretiens, mais ces collectivités ont bien ciblé les avantages de cette GP et prévoient de mettre place la GP sur les nouvelles communes entrantes.

- Aide à l'acquisition d'un logiciel propre à la collectivité,
- Aide au recrutement pour la récupération des données liées au réseau et pour l'exploitation de ces données,
- Conseiller des formations aux personnels des collectivités,
- Organiser des colloques pour démontrer l'intérêt de la GP en s'appuyant sur les collectivités retenues pour l'étude,
- Mettre en place des groupes de travail,
- Mettre les fiches REX à la disposition des collectivités afin qu'elles puissent s'en inspirer.

Quelle zone de rejet intermédiaire préconisée après une station d'épuration de moins de 500 EH ?

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Agence de l'eau Seine-Normandie

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Agence de l'eau Seine-Normandie (C.ROCHE)

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C.DELFOLIE

Sur les têtes de bassin versant, le milieu naturel est fragile, surtout en période d'étiage. Depuis une dizaine d'années, les Zones de Rejet Intermédiaire (ZRI) existent en France. Ces ZRI sont des ouvrages situés entre la station d'épuration (STEP) et le milieu naturel afin de limiter l'impact du rejet des STEP, en réduisant les volumes d'eaux épurés rejetés dans un cours d'eau ou en augmentant les performances épuratoires.

Sur le la Direction Territoriale Seine Amont (DTSAM), on compte aujourd'hui environ 150 ZRI. Lors de l'étude d'une nouvelle station d'épuration (STEP) selon le milieu récepteur, s'il est fragile, déclassé (atteindre de "bon état écologique"), les ZRI sont systématiquement recommandées.

Dans l'analyse de ces ouvrages, l'Agence de l'Eau a très peu de recul et pas d'informations sur leur leur efficacité. Le stage a eu pour objectif d'évaluer l'efficacité de ces ouvrages (quelles conditions ? Quelles végétations ? Quel dimensionnement ?). Il s'est déroulé en 4 parties :

- La première partie a été consacrée à une étude bibliographique des zones de rejet intermédiaire, avec l'élaboration de fiche technique sur les différents types de ZRI et une prise de contact avec les SATESE (Service d'Assistance Technique d'Exploitation des Station d'Épuration) des cinq départements qui se trouve sur le secteur Seine Amont : L'Yonne, la Nièvre, la Côte d'Or, l'Aube et le Loiret.

- La deuxième partie a été consacrée au choix des ZRI de référence qui vont être suivies plusieurs fois dans l'année et sur plusieurs années. Le choix s'est fait en collaboration avec les COP (chargé d'opérations de l'Agence de l'eau) et les SATESEs. Puis ont été mises en place les fiches de suivi pour chaque ZRI en lien avec la base de données de la DTSAM et une première approche du terrain a été réalisée avec des visites sur les stations d'épuration. Cette première approche de terrain a permis de comprendre le fonctionnement des STEP en fonction de leurs procédés (boues activés et filtre plantés de roseaux) et d'évaluer la possibilité de faire des mesures sur les ZRI.

- La troisième partie du stage a été consacrée aux prélèvements sur les ZRI choisies.

- La quatrième partie a consisté à exploiter les résultats d'analyses (comparaisons entre les différentes ZRI choisies) et à rédiger le rapport de synthèse du fonctionnement de chaque ZRI et à émettre des recommandations pour la conception et l'entretien.

Etat des connaissances sur les fossés de finition et d’infiltration en aval des stations d’épuration

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Agence de l'eau Seine-Normandie (P.F.KLEIN)

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M.ROULIER - H.ANDRIAMAHEFA

Cette étude présente un état des lieux des connaissances sur les fossés situés à l'aval des stations d'épuration (STEP) et connectés ou non au réseau hydrographique. Elle a été motivée par deux observations :
- la proposition de plus en plus fréquente de traitement de finition et infiltration à l'aval des ouvrages d'épuration, mal justifié et/ou mal dimensionné,
- le constat de connexion intermittente des rejets des ouvrages avec le réseau hydrographique et les masses d'eau.
Le but est de proposer aux chargés d'études des clés de lecture des projets qui prévoient de tels fossés, avec quelques valeurs d'encadrement sur le réalisme du dimensionnement.

Les résultats présentés dans ce rapport sont le fruit de recherches bibliographiques mais aussi de la connaissance de nombreux sites visités. Les fossés réceptionnant des rejets de stations d'épuration sont nombreux, qu'ils soient spécifiquement conçus en post-traitement/infiltration, ou déjà présents sur le terrain (fossés agricoles, le long de route, de chemins). Un début d'inventaire des fossés a été effectué sur le bassin de la Direction Territoriale Vallées-de-Marne (DVM) qui comprend les départements de la Marne et une partie de la Haute-Marne, de l'Aisne et de la Meuse. Diverses caractéristiques telles que le sol, la perméabilité, la végétation, les nappes phréatiques et différents autres points sont examinés afin de cadrer les réflexions et examiner efficacement les projets. Un examen spécifique a porté sur sept ouvrages post-traitement construits sur le territoire DVM, un sur l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse (AERM) et deux dans l'Aube (Direction Territoriale Seine-Amont ou DSAm) et également sur cinq dossiers de projets. Les visites ont porté également sur 28 fossés avec connexion hydrographique ou infiltration. 10 stations en avant-projet feront l'objet de visites ultérieures. Les éléments recueillis sur les pressions effectives sur les masses d'eau ont été pris en compte dans le modèle SENEQUE, en intégrant les flux au milieu les plus proches de la réalité.

Il ressort de ces travaux que les fossés présentent surtout un intérêt par le phénomène d'infiltration qui détourne des flux de pollution de l'exutoire rivière vers le compartiment sol, l'épuration proprement dite restant somme toute marginale. On peut regretter que la mise en avant des effets réels de ces fossés (baisse des flux en rivière), pour le respect du bon état du cours d'eau récepteur, ne s'accompagne jamais de dispositifs permettant de contrôler le bien-fondé de cette affirmation. Pire, le dispositif de traitement est parfois moins poussé, au motif que le fossé terminera le travail. L'entretien des fossés ne parait pas vraiment aisé (accès, pente à 45°, fond spongieux), ce qui est gênant quand la végétation devient incontrôlable, avec des espèces non désirées.

Diverses clés de lecture des projets sont mises à disposition des chargés d'opération de l'Agence, ainsi qu'un arbre de choix, et des tableaux d'aide au dimensionnement. Un outil Excel a été mis au point pour visualiser facilement les principales caractéristiques, photos, cartes d'implantation des différents sites visités.

Désinfection tertiaire des eaux usées par les systèmes naturels extensifs - Bilan d'efficacité et critères de choix

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Eric FLORIN - Jean DUCHEMIN

En raison de ses usages sanitaires, le littoral est une zone fragile (baignade et loisirs nautiques, pêche à pied, conchyliculture, thalasso…) pour laquelle l'efficacité du traitement des eaux usées par boues activées ou autres filières biologiques intensives est parfois insuffisante pour le respect des normes de qualité microbiologique. Une étape de désinfection s'impose alors pour assurer la sécurité des usagers et des consommateurs.

L'objectif de cette synthèse est de comparer les performances désinfectantes des systèmes naturels en fonction de différents paramètres comme leur conception, leurs performances, leur emprise au sol, les contraintes d'exploitation et d'entretien et les coûts occasionnés.

Depuis plus de 20 ans en Normandie, les petites collectivités choisissent de préférence des systèmes naturels extensifs pour épurer leurs eaux. Les bilans sur les performances désinfectantes concernent souvent les traitements complets et sont plus rares pour les traitements de finition. Il y a également peu d'informations sur les contraintes d'exploitation et d'entretien ainsi que sur les coûts engendrés par les ces systèmes. Malgré ce manque de données, on assiste ces dernières années à un essor des traitements tertiaires par lagunage de finition à microphytes et/ou à macrophytes et par des filtres à sable ou filtres plantés, ou encore par des systèmes mixtes, ou les lagunes en chapelets des "jardins filtrants". Si l'intérêt paysager et pédagogique de ces installations est largement admis, leurs propriétés désinfectantes restaient à confirmer dans des conditions réelles de fonctionnement.

Pour tester l'efficacité désinfectante des différents systèmes, nous avons déterminé sept sites d'étude (mesures spécifiques AESN ou synthèse de suivis SATESE ou DDASS) que nous avons comparés en fonction de critères précis. Les stations et types de traitements de finition étudiés sont les suivants :
- Colleville sur Mer : Filtre à sable
- Agon Coutainville : Filtre planté naturel (roselière sur cuvette de sable dunaire)
- Quettehou : Lagune de finition
- Honfleur : " Jardins filtrants "-6 lagunes en série-
- Granville : " Jardins filtrants "-7 lagunes en série-
- Saint Jean de Daye : Lagunes à microphytes et à macrophytes
- Mesnil au Val : Filtres à roseaux verticaux, lagunes, filtre à roseaux horizontal

Les filtres à sable non plantés donnent de très bons résultats en bactériologie mais ils sont plus sensibles aux variations de charge et leur alimentation doit être bien contrôlée car il y a un risque important de colmatage de surface. Le risque de colmatage est diminué pour les filtres plantés mais les performances sont limitées pour les filtres verticaux à cause du temps de transit trop court dans des matériaux plus grossiers que ceux des filtres à sable. Par contre les filtres horizontaux abattent jusqu'à 3 logs en conditions estivales, mais la surface requise est importante.

Les systèmes mixtes de lagunes à microphytes et filtres à macrophytes donnent d'excellents résultats avec jusqu'à 5 logs d'abattement mais ces résultats sont dépendants d'un entretien rigoureux et régulier des installations, notamment pour éviter les lentilles et autres flottants supprimant les UV biocides du soleil.

Les "jardins filtrants" sont des chapelets de 4 à 5 petites lagunes allongées à microphytes bordées de macrophytes (roseaux, joncs, iris…qui n'ont par eux-mêmes aucun effet épuratoire), d'environ 1 m de profondeur. Ils permettent une série de dilutions et un meilleur contrôle de la circulation des eaux, sans courts-circuits fatals à l'efficacité désinfectante et inévitables dans les grandes lagunes de plusieurs semaines de temps de séjour. A surface égale, cette filière présente les meilleurs performances désinfectantes (mais aucun rendement sur C, N ou P) puisqu'elle permet en conditions optimales (soleil et absence de lentilles d'eau sur les bassins) d'obtenir 2 à 3 logs d'abattement pour 2 jours de temps de séjour total, avec une emprise au sol réduite (0,5 m²/EH). Elle n'est donc pas réservée aux petites installations, les rejets de plusieurs dizaines de milliers d'habitants pouvant être traités en affinage microbiologique extensif après une boue activée performante, avec 1 ou 2 hectares de bassins (cf. Honfleur et Granville). Par ailleurs, elle offre une certaine sécurité en cas de panne ou pertes de boues du traitement secondaire en amont , contrairement à une chloration ou un traitement UV intensif.

Les sites étudiés ont mis en évidence le fait que les performances des systèmes naturels extensifs sont largement influencées par la qualité et la régularité de l'entretien impliqué par la présence de macrophytes, que ce soit ceux qui ont été implantés pour leurs qualités épuratrices ("détassage" indispensable tous les 2-3 ans, pour une bonne circulation de l'eau), ou les espèces envahissantes (lentilles d'eau, fausse fougère et autres "fleurs d' eau"…) qui nuisent à la pénétration des UV solaires.

Les systèmes naturels extensifs présentent une intégration paysagère et un grand intérêt écologique et éducatif. De plus ils peuvent assurer une désinfection intéressante en zone sensible à condition que leur conception allie la pratique à l'esthétique et se place dans la perspective d'une gestion durable des installations. Par exemple pour les installations de type "jardin filtrant" il semble préférable de ne pas entourer complètement les bassins par une banquette de macrophytes car cela complique l'accès aux lagunes et la lutte contre la prolifération des lentilles et autres "fleurs d'eau", qui divisent par 20 l'efficacité bactéricide de la filière.

Etat et évolution de l'assainissement des eaux usées sur le bassin Seine-Normandie - 1ère phase : bilan sur la région Basse-Normandie

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Nicolas HANNETEL

Le bassin Seine-Normandie, représentant un cinquième du territoire national, compte 25 départements, 8720 communes pour un peu plus de 17 millions d'habitants. Sur le bassin, on dénombre un peu plus de 2300 stations d'épuration pour une capacité épuratoire de plus de 21 millions d'équivalent-habitant.

L'objectif du stage est de rassembler, via une fiche synthétique, un état de l'assainissement, tout d'abord sur le bassin puis département par département. Il doit prendre en compte les données de fonctionnement des stations, les données sur la population, sur les prélèvements, sur les populations raccordées, mais également rendre compte des nouvelles constructions et des réhabilitations des systèmes d'assainissement. Les départements de la Basse-Normandie (50,61 et 14) ont été retenus pour un premier test.

Malgré une prémisse d'approche globale sur le département de la Manche, il s'est avéré que la mise en place d'une fiche type par département était complexe à gérer en raison de la diversité de l'information et des imprécisions de certaines données.

Un travail conséquent reste donc à faire pour l'homogénéisation des données et la création d'une fiche départementale regroupant des informations diverses telles que le fonctionnement des stations actuelles et la projection à deux ou trois ans pour la pollution future à éliminer.

Cette étude est exclusivement réservée à un usage interne.

Recommandations autour des pratiques de conception de stations d'épuration des collectivités des Vallées d'oise

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Patrice BIZAIS - Fréderic MULLER

Le recours à la procédure de conception-réalisation est restreint par le Code des Marchés Publics. Cependant son utilisation hors champ d'application pour des stations d'épuration a dernièrement été observée. De plus, les projets initiaux des maîtres d'œuvre sont régulièrement délaissés au profit des variantes des constructeurs, situation remettant en question l'intérêt de ces projets. A partir de 31 stations d'épuration situées sur dans les Vallées d'Oise, de capacité entre 100 et 27 000 EH, et financées entre 2003 et 2007, une étude a été menée pour essayer d'en expliquer les raisons. Les avantages et inconvénients des différentes procédures seront mis en lumière.

Les coûts des marchés ont été actualisés en utilisant l'index national tous travaux TP01. Ils ont ensuite été étudiés selon la capacité des stations, et les contraintes de sol et de rejet qui s'appliquent. Les missions de maîtrise d'œuvre correspondantes et les procédures de marchés passés ont également été analysées. Les projets initiaux et les stations finalement construites ont été comparés tant techniquement qu'économiquement. Pour compléter et éclairer les résultats obtenus, des bureaux d'études et des constructeurs ont été rencontrés.

Il semble que la conception-réalisation soit employée de manière pragmatique dans un contexte d'assistance à maîtrise d'ouvrage publique. Il apparaît également que certaines autres procédures, en particulier le marché négocié et, avant la réforme de 2004, l'appel d'offres sur performance, ont été plus ou moins détournées de leur esprit original pour les rapprocher de la conception-réalisation. L'étude confirme la prédominance du choix des variantes, qui semble reposer essentiellement sur des motifs économiques. De plus ces variantes permettent aux constructeurs de présenter leurs brevets.

L'étude conclut qu'il semble inapproprié d'employer la conception-réalisation pour des petites stations (moins de 2.000 EH) qui ne présentent pas de difficultés techniques ; le marché négocié semble alors plus approprié. Pour des stations plus importantes, la nouvelle version du dialogue compétitif paraît être la meilleure procédure.

Etude des dysfonctionnement des stations de capacité inférieure à 500 EH et leur impact milieu

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Michèle BRICE

Les stations d’épuration (STEP) de moins de 500 EH représentent environ 60 % du parc total présent sur la direction de secteur Seine-Amont (soit 288 stations en 2005). Elle se répartissent en sept filières de traitement : les boues activées en aération prolongée, les filtres à sable, les lits bactériens, les filtres compact éparco®, les disques biologiques, les lagunes et les filtres plantés de roseaux.

Afin d'évaluer le fonctionnement de ces stations, une grille de notation a été établie pour les quatre filières principales (aération prolongé, filtre à sable, filtre planté et lagune) avec la collaboration des SATESE. Elle comprend 5 catégories : la charge de la station, le réseau, la filière eau, la filière boues et l'exploitation. Cette grille a ensuite été appliquée de la manière la plus objective possible à l'ensemble du parc de stations concernées.

Certaines de ces filières fonctionnent mieux que d'autres et les origines des dysfonctionnements sont multiples. Néanmoins, il s'avère que les défauts d'exploitation et de conception de la filière eau sont les deux principales sources de défaillances.

L'impact des stations sur le milieu naturel n'a pu être évalué qu'approximativement, à l'aide des ordres de Strahler des cours d'eau récepteurs notamment. Des "points noirs" ont tout de même pu être définis pour l'année 2007, en combinant le risque d'impact des stations et leur état de fonctionnement. L'agence devra donc agir prioritairement sur ces stations, mais elle pourra également agir sur les points négatifs relevés sur les autres stations.

Analyse du surdimensionnement observé sur les stations d'épuration et perspectives d'actions

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Yannick ROBIN

Les Agences de l'Eau, visant la protection des milieux aquatiques naturels, participent à ce développement en subventionnant les ouvrages de dépollution des eaux. Dans un souci d'efficacité, les Agences veillent à mettre en oeuvre les systèmes d'assainissement les mieux adaptés aux collectivités urbaines et rurales pour les exploiter au mieux des possibilités.

La direction de secteur Seine-Amont observant des sous charges importantes des stations d'épuration (STEP) au regard de leur dimensionnement a souhaité se pencher sur cette problématique à travers ce stage.

Un état des lieux des quelques 530 stations a été fait dans le but de rassembler un maximum d'informations sur leur fonctionnement. Toutes les stations présentant un niveau de charge inférieur à 40 % de leur capacité nominale ont ensuite fait l'objet d'une étude particulière.

En fonction de la pertinence des données, une analyse des causes et conséquences potentielles de ce surdimensionnement a été réalisée, dans le but de proposer des perspectives d'actions pour l'Agence dans l'instruction de ces futurs dossiers. L'étude s'est essentiellement concentrée sur la manière dont est calculée la capacité de la station et sur ce qui se passe en amont de celle-ci, c'est-à-dire la quantité de pollution produite par habitant, et le transport de celle-ci via le réseau d'assainissement.

Etude du coût des réseaux d'assainissement

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René-Claude FOUILLOUX

Les chargés d'opérations de l'Agence de l'Eau Seine-Normandie ressentent, pour les travaux de pose de réseaux d'assainissement, une inadéquation entre les prix de référence proposés par l'établissement et les coûts réels observés, qui seraient orientés à la hausse ces dernières années.

Ce constat motive une étude des coûts réels des travaux, à partir :
- des dossiers de financement de ces projets (échantillon de 150 dossiers conservés pour la base de donnée).
- des rencontres avec les acteurs qui permettent de mieux cerner la construction et le niveau de prix pratiqués.

Des analyses statistiques simples donnent un coût moyen au mètre linéaire de 371 euros en considérant le coût total des travaux étudiés à partir des dossiers (plus de 35 millions d'euros) rapporté au linéaire total (environ 100 kilomètres). Ce coût moyen au mètre linéaire est de 522 euros en faisant la moyenne des coûts moyens observés sur chaque chantier. Ces résultats sont à nuancer pour plusieurs raisons :
- la base de données n'est pas très solide car il manque certaines données et d'autres sont imprécises,
- les outils statistiques donnent des résultats assez éloignés,
- il existe une très grande variabilité des données qui se retrouve dans les différents résultats.

Peu d'analyses statistiques poussées ont été conservées, puisqu'elles demeurent peu exploitables. Néanmoins, l'influence de divers paramètre a été étudiée. Le lieu des travaux et la densité de population influence fortement le coût des travaux. Par contre, la date des travaux, la longueur, le matériau et le diamètre des tuyaux ont un impact faible sur ce coût. Enfin d'autres paramètres interviennent, administratifs et techniques, sans que l'on puisse bien caractériser ces influences.

Une réflexion est menée sur les prix de référence pour le 10ème programme. Plusieurs alternatives sont abordées en considérant pour chacune les avantages et les inconvénients. Dans le travail mené, une est mise en avant au vu des résultats de l'étude ; elle est relativement proche de celle existante, avec des propositions de critères complémentaires:
- généralisation des prix plafonds et d'exclusion, autant que cela se peut,
- conditionnement des aides à l'utilisation d'un bordereau type et au respect d'une charte qualité.

L'étude ne donne pas de résultats fins, autorisant directement un chiffrage précis. D’autres approches peuvent être faites sur la problématique coût des réseaux d'assainissement, notamment au regard des objectifs économico environnementaux de l'Agence. En particulier, il semble intéressant de s'intéresser également à la durée de vie des réseaux, aux projets alternatifs et aux bénéfices mis en regard des coûts.

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