Future City Lab: New York's Water III

Préparez chacune des trois démonstrations. 

Absorption d'eau et filtration:  

1.) Prenez deux bouteilles de deux litres. Coupez le haut de l'un (bouteille «A») et le bas de l'autre (bouteille «B»).  

2.) Fixez un filtre à café autour du goulot de la bouteille B avec un élastique et retournez-le. Placez la bouteille A, face vers le bas, dans le haut de la bouteille A. 

3.) Remplissez la bouteille B d'une couche de gravier grossier, d'une couche de sable et d'une autre de terre (et d'autres matières organiques, si vous le souhaitez).  

4.) Préparez une tasse d'eau avec cinq gouttes de colorant alimentaire. 

Ruissellement: 

1.) Prenez une boîte à chaussures transparente ou un Tupperware et mettez deux ou trois canettes à l'intérieur dans un groupe. (Ceci est votre «terre».)  

2.) Couvrir les canettes avec un sac en plastique ou une feuille et les arranger pour que l'eau s'écoule des canettes dans le récipient ci-dessous. 

Facultatif: Béton perméable (remarque: faites au moins un jour à l'avance): 

1.) Prenez du gravier ou des cailloux et mettez-en suffisamment dans un contenant à emporter pour couvrir le fond d'environ 2 à 4 couches de profondeur. Retirer et peser sur une balance de cuisine. 

2.) Mettez le gravier dans un bol séparé. Ajouter un tiers de mélange de ciment en poids. 

3) Enfilez des gants. Ajoutez un peu d'eau et mélangez soigneusement. Testez le béton : formez une boule entre vos mains et vérifiez sa tenue. S'il est trop sec, ajoutez un peu d'eau et recommencez. S'il est trop humide, ajoutez du ciment jusqu'à obtenir la consistance souhaitée. (Pour plus d'informations, consultez les instructions sur http://earthcareland.com/blog/tag/how-to-make-pervious-concrete/ et les images sur http://www.perviouspavement.org/materials.html .)

4.) Versez le mélange dans un récipient à emporter et laissez sécher pendant 24 heures. Une fois terminé, vous devriez pouvoir retourner le conteneur pour le retirer. Testez au préalable pour voir si de l'eau coule. 

Cycle de l'eau : Si les élèves ont déjà réalisé la première leçon de cette série, rappelez brièvement ce qu'ils ont appris. Sinon, si la classe a déjà étudié le cycle de l'eau ou l'aborde pour la première fois, revoyez les ressources prévues pour cette unité. Nous vous suggérons de lire à voix haute : « Un dinosaure a-t-il bu cette eau ? » de Robert E. Wells ou « La pluie tombe » de Franklyn Branley.

Utilisation de l'eau : Si les élèves ont réalisé la deuxième activité de cette série, rappelez-leur l'importance d'économiser l'eau. La leçon d'aujourd'hui portera sur le devenir des eaux excédentaires à New York, offrant ainsi une perspective différente sur les raisons pour lesquelles il est essentiel de préserver cette ressource.

Discussion en classe : aujourd’hui, nous allons parler de la gestion des eaux excédentaires dans le réseau d’eau potable de New York. Après utilisation, l’eau est évacuée par les égouts. La conception de ce réseau, datant des années 1850, est telle qu’un débit trop important, notamment lors de fortes tempêtes, peut entraîner le déversement d’eaux usées non traitées dans les cours d’eau. Nous cherchons donc des solutions pour ralentir le débit de l’eau afin d’éviter la pollution des rivières et de favoriser son retour naturel dans le cycle de l’eau, contribuant ainsi à faire de New York un endroit plus vert et plus agréable à vivre.

Exécutez les démonstrations en séquence. 

Démonstration n° 1 : ce dispositif imite le processus naturel de filtration dans le bassin versant de l’État de New York. Rappelez aux élèves que l’eau tombe dans les zones montagneuses au nord de la ville et que la gravité la fait traverser le sol pour la filtrer naturellement.

Versez lentement la tasse d'eau dans le système de filtration. Ce qui se produit? Combien de temps faut-il pour passer? De quelle couleur est l'eau qui traverse? 

Démonstration n° 2 : ce dispositif simule le ruissellement des eaux pluviales provenant des rues et des trottoirs de New York. Demandez aux élèves : que se passe-t-il lorsque l’eau entre en contact avec le béton ? Où va l’eau lors de fortes averses ? Vous pouvez consulter au préalable les grilles d’égout et le réseau d’assainissement sur le site du Département de la protection de l’environnement de la ville de New York : http://www.nyc.gov/html/dep/html/stormwater/index.shtml

Avant la démonstration, déposez environ cinq gouttes de colorant alimentaire sur la feuille de plastique. Dites aux élèves que cela imite la pollution qui pourrait se trouver dans nos rues et nos trottoirs (les élèves pourraient être en mesure d'identifier des polluants comme l'huile de voiture, le savon provenant du nettoyage des trottoirs et les déchets de chiens) et que la zone au fond du conteneur est les voies navigables de New York. Ensuite, versez une tasse ou deux d'eau sur le dessus de la feuille de plastique. Où est-ce que ça va? De quelle couleur est l'eau au fond du récipient? 

Transition : en ville, on appelle le béton et l'asphalte des aménagements paysagers imperméables – c'est exactement ce que son nom indique ! Au lieu d'absorber l'eau, ces aménagements la repoussent, la faisant ruisseler directement dans notre rivière au lieu de suivre le processus de filtration naturelle observé dans le bassin versant. De plus, ils aggravent les inondations car, lors de fortes tempêtes, l'eau peut rester piégée et ne plus pouvoir s'écouler.

Montrez aux élèves les diapositives fournies pendant que vous discutez. 

Toiture végétalisée – Les toitures végétalisées sont conçues pour absorber l'eau de pluie et ainsi éviter la saturation du réseau d'égouts de New York lors de fortes averses. L'eau de pluie est absorbée et retenue sur les toitures au lieu de ruisseler dans les égouts pluviaux. Elle arrose des plantes adaptées, puis s'évapore, contribuant ainsi au cycle de l'eau. Les toitures végétalisées présentent également l'avantage d'absorber la chaleur et le froid et de réguler les variations de température, ce qui réduit les coûts de chauffage et de climatisation des bâtiments et limite le gaspillage d'énergie.

L'image du diaporama montre comment les toits verts peuvent facilement être intégrés dans des bâtiments résidentiels et commerciaux existants à petite échelle. Les projets locaux plus importants incluent une installation récente de toit vert dans le Javits Center de Manhattan et sur des bâtiments publics à Brooklyn et dans le Bronx.   

Noue de biorétention – Les noues de biorétention interviennent lorsque les eaux de ruissellement se déversent déjà dans les égouts pluviaux de New York. Les fossés aménagés en bordure de trottoir dirigent l'eau vers des « jardins de pluie » capables d'absorber l'eau et d'empêcher son écoulement dans les canalisations. L'excédent d'eau qui s'accumule peut être évacué de l'autre côté.

Pour une excellente série de coupes transversales sur les noues de biofiltration de la ville de New York, consultez le document du Département de la protection de l'environnement de la ville de New York intitulé « Manuel d'entretien des noues de biofiltration » : http://www.nyc.gov/html/dep/pdf/green_infrastructure/bioswalecare_handbook.pdf

L'image du diaporama montre le nouveau bioswale sur Dean Street, Brooklyn. Remarquez les deux trottoirs, les différents types de plantes et le gravier utilisé juste au bord pour faciliter un drainage rapide.   

Béton perméable – Le béton perméable peut être utilisé dans certaines situations pour créer des surfaces dures idéales pour la marche et les jeux, tout en permettant à l'eau de s'infiltrer dans le sol et d'éviter ainsi le ruissellement vers le réseau d'eaux pluviales. Actuellement, le béton perméable n'est pas suffisamment résistant pour supporter l'usure liée à un trafic intense comme sur nos routes, mais il peut être intégré aux espaces verts pour créer des allées et des aires de jeux. Les ingénieurs et les scientifiques travaillent constamment à améliorer cette technologie afin de faciliter son intégration dans le paysage urbain.

Si vous avez choisi de faire du béton perméable, vous pouvez démontrer ses propriétés en faisant couler de l'eau dans l'échantillon et en demandant aux élèves ce qu'ils voient.  

L'image du diaporama montre l'installation de Stormcrete - une marque de béton perméable - à Springfield Gardens, Queens. Springfield Gardens est vulnérable à l'élévation du niveau de la mer et aux inondations lors des grandes tempêtes. 

Restauration des zones humides – la santé de l'eau ne se résume pas au ruissellement. Une fois l'eau polluée dans nos cours d'eau, il existe des moyens de la dépolluer naturellement. Les mêmes processus de filtration et d'absorption sont à l'œuvre lorsque nous plantons des graminées de zones humides et réintroduisons des organismes comme les huîtres, qui purifient et filtrent naturellement l'eau.

L'image du diaporama est tirée du Brooklyn Bridge Park, où les architectes paysagistes et les planificateurs de parcs urbains ont travaillé pour intégrer les zones humides dans le nouveau parc (avec des pavés perméables, au premier plan).   

Regardez autour de vous. Pouvez-vous voir des exemples d'infrastructure verte? Identifiez trois exemples différents dans la ville de New York, dessinez-les en couleur et amenez-les en classe pour en discuter.