Le dispositif de démergement en région liégeoise se compose de différents ouvrages de collecte, de stockage et d’évacuation des eaux, combinés de façon à assurer la meilleure protection possible contre les inondations indirectes avec un moindre coût énergétique. Il faut distinguer les dispositifs qui visent à maintenir à sec les zones affaissées de la plaine alluviale (cuvettes) de ceux qui empêchent les eaux des collines et plateaux de sécouler dans les cuvettes ainsi formées.

Les collecteurs de ceinture et les exutoires

Si aucune précaution n’était prise, les eaux provenant des collines et des plateaux surplombant la vallée de la Meuse s'écouleraient dans la plaine où leur accumulation serait telle qu'il faudrait alors, à certains endroits, pomper l'eau en permanence. Ces pompages demanderaient des installations coûteuses.

L'A.I.D.E a donc construit sur les flancs des collines des collecteurs de ceinture qui peuvent recueillir toutes les eaux venant des hauteurs. Ces collecteurs acheminent les eaux en Meuse par des conduites étanches qui n'ont aucune communication avec la plaine. Ces conduites sont appelées exutoires.

Ces exutoires sont impérativement étanches et aucun raccordement ne saurait y être autorisé de manière à ne pas inonder la plaine par les eaux qui transitent dans ces conduites ou par un refoulement de la Meuse en crue.

En amont de Liège, il y a cinq exutoires sur chaque rive dont le plus important est l’exutoire IV dit ruisseau de Hollogne à Jemeppe dont le débit peut atteindre 35 m³/sec.

En aval de Liège, trois exutoires ont été construits sur chaque rive dont le plus important est l’exutoire du Grimbérieux à Herstal appelé à recevoir un débit maximum de 25m³/sec et qui a imposé comme difficulté majeure, la construction sous le canal Albert d’un siphon à triple pertuis de 1,80m x 2,3m.

Certains exutoires sont liés à des bassins hydrographiques de très grande superficie. Les canalisations, dimensionnées en conséquence pour supporter un grand débit, auraient dû alors avoir une section hors norme. La pose de telles canalisations aurait été trop onéreuse, c’est pourquoi l'A.I.D.E a donc, pour limiter le débit, construit des réservoirs capables d'emmagasiner la majeure partie des pluies d'orages.

La capacité des réservoirs d'orage existants varie de 2.000 m³ à 9.000 m³.

Les réseaux de collecte

On distingue trois types d'eaux :

• les eaux de pluie, les plus abondantes

• les eaux usées des particuliers et de l'industrie

• les eaux d'infiltration de la nappe aquifère dans les caves.

En amont de Liège, les eaux d’infiltration dans les caves des immeubles sont collectées dans un réseau de collecteurs inférieurs, profond, spécifiquement dimensionné pour ces eaux. Les autres eaux sont collectées dans un réseau de collecteurs supérieurs, qui s’apparente à un égouttage classique mais qui est équipé des protections nécessaires contre les retours d’eau du fleuve en crue et qui a été conçu pour résister aux affaissements miniers, toujours en cours lors de leur construction.

En aval de Liège, pour des raisons essentiellement économiques, un seul réseau, mixte, a été construit, les eaux d’infiltration sont donc collectées avec les eaux de pluie et les eaux usées, ce qui pose un problème, parfois aigu, de dilution permanente qui perturbe le traitement des eaux usées.

Les réseaux supérieurs

Le réseau supérieur est composé de canalisations à grande section qui sont placées à un mètre de profondeur au moins. Ce réseau recueille les eaux de pluie ainsi que les eaux usées et résiduaires.

En temps normal, le produit de ces collecteurs s'écoule en Meuse par gravité.

En période de crue, quand les eaux atteignent la cote d'alerte, qui est le niveau du débouché des canalisations dans le fleuve, les canalisations sont fermées au moyen de vannes et les eaux usées du réseau supérieur sont dérivées vers les puisards de la station de pompage correspondante. Ces stations s'appellent les stations principales; elles se situent en bordure de fleuve. Elles assurent alors le refoulement en Meuse des eaux privées de leur écoulement normal.

Les réseaux inférieurs

Le réseau inférieur est composé de canalisations de petite section (0,40 m de diamètre intérieur) placées à grande profondeur (de 3 à 7,50 m). Les eaux de la nappe aquifère qui s'infiltrent dans les caves des immeubles sont dirigées vers les puisards de la station de pompage dite secondaire. Cette station relève en permanence les eaux dans l'égout supérieur qui passe à proximité. Dans la région de Liège, 12 stations secondaires sont construites, elles sont bien entendu toutes en service permanent.

Les stations de pompage

Hormis certains massifs de vannage et bassins d’orage, les stations de pompage sont la partie visible du dispositif de démergement.

A Seraing, les affaissements miniers sont très importants à certains endroits, par conséquent l'écoulement gravitaire des eaux en Meuse n'est plus possible. Le relevage de ces eaux est donc nécessaire en permanence. Tel est le cas de la station n°6 où, compte tenu de l'emmagasinement dans le réseau, les pompages doivent être réalisés toutes les deux heures en moyenne par temps sec. En amont de Liège, 17 stations sont prévues, 14 ont déjà été construites et 3 sont en service permanent. En aval de Liège, sur les 14 prévues, 11 sont déjà réalisées, 10 d'entre elles fonctionnent sans interruption.

Les stations de pompage principales sont en général construites près de la rive du fleuve, à l'endroit où l'affaissement le plus important a été déterminé (cela n'a pas été possible à Sclessin et à Wandre car les points les plus bas des bassins hydrographiques se situent assez loin de la Meuse). Les débouchés dans le fleuve du collecteur principal sont placés au point le plus haut possible par rapport au niveau d'étiage.

Ce qui permet l'écoulement par gravité des eaux pendant une majeure partie de l'année et la réduction de l'utilisation des stations de pompage principales à un usage limité aux périodes de crue.

Chaque station est construite en béton armé et est conçue en fonction de la descente du sol. Le bâtiment plongeant profondément dans la nappe aquifère, il faut absolument éviter la fissuration de ses parois, sinon les eaux inonderaient la salle des pompes mettant hors service l'équipement électromécanique.

A l'heure actuelle, malgré des affaissements de l'ordre deux mètres, aucune des 42 stations construites n'a été endommagée contrairement aux immeubles voisins. La mise hors service d'une station pendant un orage, fût-ce que pendant quelques minutes, se solderait par un échec d'importance. Elle entraînerait l'inondation de l'ensemble de la zone démergée, causant non seulement des millions de frais de dégâts, mais aussi plongeant dans le désarroi la population.

La sécurité est donc l'élément fondamental qui a présidé à la détermination des caractéristiques de chacune des stations de pompage de l'AIDE

Les eaux de chaque réseau sont dirigées vers la station correspondante. Elles se répartissent entre deux puisards communiquant entre eux.

Les stations de pompage principales

Les stations principales recueillent les eaux des collecteurs supérieurs qui drainent les eaux usées et résiduaires ainsi que les eaux de pluie et d'infiltration. Ces eaux arrivent dans la station et se répartissent entre deux puisards communiquant entre eux. Les anciennes stations situées en amont de Liège disposent de deux puisards sous le plancher de la salle des pompes. Chaque pompe est dotée d'une conduite d'aspiration qui plonge dans un des puisards et d'une conduite de refoulement qui débouche en Meuse sous le niveau d'étiage. L'amorçage des pompes est assuré par la réalisation du vide sur les pompes et leurs conduites au moyen d'une installation ad hoc.

Les stations les plus récentes, situées principalement en aval de Liège, sont équipées de deux puisards latéraux situés à côté des salles des groupes motopompes. Les pompes s'amorcent donc naturellement par gravité. Cette solution facilite l'automatisation des installations, tout en diminuant les frais d'exploitation.

Les pompes de type hélico-centrifuge doivent être très robustes car les eaux usées entraînent vers les puisards des sables, des graviers et d'autres corps durs.

Les groupes motopompes, éléments primordiaux dans tout équipement de station, sont à axe horizontal afin de permettre un démontage et une maintenance aisés et rapides. 

Les machines entraînées par moteur asynchrone tournent à une vitesse constante et faible (entre 485 et 590 tours/minute) afin de disposer de larges passages pour les corps entraînés.

De plus, pour éviter l'aspiration de corps trop volumineux, des grilles de retenue sont placées à l'entrée de chaque puisard. Le nombre et le débit des pompes sont propres à chaque station. Pour des raisons de sécurité, selon l'importance de la station, une à trois pompes sont mises en réserve et ne sont utilisées qu'en période d'orage.

Les eaux des deux puisards sont refoulées dans des conduites qui les évacuent vers le fleuve quel que soit son niveau. Certaines de ces stations principales ne fonctionnent, qu'en période de crue quand l'écoulement gravitaire en Meuse du produit des collecteurs supérieurs est impossible.

Les stations de pompage secondaires

Les stations secondaires sont prévues pour relever les eaux d'infiltration dans les caves véhiculées par les collecteurs inférieurs posés à grande profondeur.

Elles sont de dimensions réduites et s'enfoncent très profondément dans le sol. La solution adoptée pour l'amorçage des pompes est semblable à celui décrit pour les stations principales les plus récentes.

Le débit de chacune des deux machines qui équipent ce type de stations varie de 150 litres/sec à 250 litres/sec selon les cas.

L'absence de matières solides drainées par les eaux qui proviennent du réseau inférieur, permet l'adoption de vitesses de rotation plus élevées pour les machines (de l'ordre de 750 tours/minute).

L'alimentation en énergie de ces stations est assurée par un double réseau de câbles souterrains 6.300V. Le choix d'un double réseau a été une nouvelle fois dicté par les impératifs de sécurité absolue que se fixe l'AIDE dans ses réalisations.

Les eaux d’infiltration sont relevées dans les collecteurs supérieurs qui aboutissent dans les stations de pompage principale. Ces eaux étant source de dilution des eaux usées, d’importantes modifications doivent être apportées aux stations de pompage secondaires pour que les eaux claires sont renvoyées directement en Meuse, sans transiter par la station d’épuration.

L'évolution architecturale des stations de pompage

Les stations de pompage qui bordent les quais de la Meuse en amont et en aval de Liège sont les témoins d'un patrimoine industriel et architectural typique de leur époque.

Quatre périodes peuvent être distinguées dans l'évolution des bâtiments, des styles qui leur sont conférés et des techniques qui sous-tendent leur formalisme.

Années 1930

Les premiers ouvrages s'inscrivent résolument dans le mouvement moderne, réaction à l'encontre de l'académisme et des arts décoratifs.

Les façades sont en béton, sans appareillage de maçonnerie. Les détails tels que frontons, encadrements de baies, pilastres ou clôtures sont soignés et préservent l'architecture d'un fonctionnalisme excessif.

La tour caractéristique de ces bâtiments participe à la technique d'amorçage des pompes par vide d'air.

Années 1940-1945

Les structures en béton se dissimulent derrière les façades en briques, les baies de fenêtre s'agrandissent et les formes se simplifient.

L'architecture tire sa qualité du jeu entre les pleins et les vides, dont les proportions, positions et subdivisions assurent l'équilibre indispensable. Le souci du détail et de l'esthétisme reste présent comme en témoignent les murs et clôtures d'enceinte, toujours très dessinés.

Les années 1950 voient disparaître la tour jusqu'alors indispensable, devenue inutile en raison d'un changement de techniques pour l'amorçage des pompes.

Années 1960-1980 Les volumes parallélépipédiques se généralisent, tranchés par de grandes surfaces vitrées. Ici, ce sont les encadrements en béton en saillie qui animent la façade par le relief qu'ils apportent et le jeu d'ombre qu'ils génèrent.

Comme souvent à cette époque, les éléments décoratifs s'atténuent et les accessoires, tels que les clôtures, se standardisent. Les soubassements en moellons font leur apparition.

Plusieurs stations de pompage, conçues dans les années 1960, ne seront construites que dans les années 1980 ; d'où des similitudes de styles dans ces ouvrages construits à vingt ans d'intervalle.

Années 1990 à nos jours

Seule la station de pompage n°1 de Cheratte a été construite durant cette période.

Le style est contemporain et tranche résolument avec les principes et le formalisme en vigueur jusqu'alors. Les volumes et les matériaux se multiplient, l'éclairage est zénithal, l'intégration dans le tissu environnant plus complexe et subtil.

Dernièrement, certaines stations de pompage ont été rénovées en profondeur, comme la station de pompage n°6 de Seraing dont les façades ont été entièrement rhabillées, redynamisant ainsi l'esthétique de cet ouvrage construit en 1951.