Rapport ndeg 010159-01 Gestion des eaux pluviales Tomme 2 diagnostic deacutetailleacute Page 86338
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Annexe 2 Glossaire des sigles et acronymes
Sigle acronyme Signification
AB Agence de bassin
ADOPTA Association pour le Deacuteveloppement Opeacuterationnel et la Promotion des Techniques Alternatives enmatiegravere deaux pluviales
AFB Agence franccedilaise pour la biodiversiteacute
AFNOR Agence franccedilaise de normalisation
ALUR Accegraves au logement et urbanisme reacutenoveacute (loi)
ARCEAU(-IdF) Association recherche collectiviteacutes dans le domaine de lrsquoeau (Ile-de-France)
ARIA Analyse recherche et information sur les accidents
ASTEE Association scientifique et technique pour lrsquoeau et lrsquoenvironnement
BDHI Banque de donneacutees historiques sur les inondations
CA Communauteacute drsquoagglomeacuteration
CC Communauteacute de communes
CCR Caisse centrale de reacuteassurance
CE Conseil drsquoEacutetat
CEREMA Centre deacutetudes et dexpertise sur les risques lenvironnement la mobiliteacute et lameacutenagement
CERTU Centre drsquoeacutetude et de recherche sur les techniques urbaines
CGCT Code geacuteneacuteral des collectiviteacutes territoriales
CGDD Commissariat geacuteneacuteral au deacuteveloppement durable (MEEM)
CGEDD Conseil geacuteneacuteral de lrsquoenvironnement et du deacuteveloppement durable
CIMAP Comiteacute interministeacuteriel de modernisation de lrsquoaction publique
CMI Commission mixte inondation
CoTITA Confeacuterences Techniques Interdeacutepartementales des Transports et de lrsquoAmeacutenagement
CSTB Centre scientifique et technique du bacirctiment
CU Communauteacute urbaine
DBO Demande biologique en oxygegravene
DCE Directive-cadre europeacuteenne
DCO Demande chimique en oxygegravene
DDT Direction deacutepartementale des territoires
DEB Direction de lrsquoeau et de la biodiversiteacute (DGALN-MEEM)
DERU Directive eaux reacutesiduaires urbaines
DGALN Direction geacuteneacuterale de lrsquoameacutenagement du logement et de la nature (MEEM)
DGCL Direction geacuteneacuterale des collectiviteacutes locales (ministegravere de lrsquointeacuterieur)
DGITM Direction geacuteneacuterale des infrastructures de transports et de la mer (MEEM)
DGPR Direction geacuteneacuterale de la preacutevention des risques (MEEM)
DHUP Direction de lrsquohabitat de lrsquourbanisme et des paysages (DGALN-MEEM)
DIG Deacuteclaration drsquointeacuterecirct geacuteneacuteral
DRI Direction de la recherche et de lrsquoinnovation (CGDD-MEEM)
DTU Document technique unifieacute
EP Eaux pluviales
EPAGE Eacutetablissement public drsquoameacutenagement et de gestion de lrsquoeau
EPCI(-FP) Eacutetablissement public de coopeacuteration intercommunale (-agrave fiscaliteacute propore)
EPRI Estimation preacuteliminaire des risques drsquoinondation
EPTB Eacutetablissement public territorial de bassin
ERU Eaux reacutesiduaires urbaines
EU Eaux useacutees
FNCCR Feacutedeacuteration nationale des collectiviteacutes conceacutedantes et des reacutegies
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Sigle acronyme Signification
FPRNM Fonds de preacutevention des risques naturels majeurs (dit laquo fonds Barnier raquo)
GEMAPI Gestion des milieux aquatiques et de la preacutevention des inondations
GRAIE Groupe de recherche Rhocircne-Alpes sur les infrastructures et lrsquoeau
HAP Hydrocarbures aromatiques polycycliques
ICPE Installation classeacutee pour la protection de lrsquoenvironnement
IDRRIM Institut des routes des rues et des infrastructures pour la mobiliteacute
IFEN Institut franccedilais de lrsquoenvironnement (dont les activiteacutes ont eacuteteacute reprises par le SoeS)
IFSTTAR Institut franccedilais des sciences et technologies des transports de lameacutenagement et des reacuteseaux
IGA Inspection geacuteneacuterale de lrsquoadministration (ministegravere de lrsquointeacuterieur)
IOTA Installations ouvrages travaux et activiteacutes (nomenclature de la police de lrsquoeau)
IRSTEA Institut national de recherche en sciences et technologies pour lenvironnement et lagriculture
ISO International standardisation organisation
IT Instruction technique
MAPTAM Modernisation de lrsquoadministration publique territoriale et affirmation des meacutetropoles (loi)
MEEM MEDD MEDDE Ministegravere de lrsquoenvironnement de lrsquoeacutenergie et de la mer (peacuterimegravetre actuel) ministegravere de lrsquoenvironnement et du deacuteveloppement durable ministegravere de lrsquoeacutecologie du deacuteveloppement durable et de lrsquoeacutenergie (peacuterimegravetres anteacuterieurs)
MRN Mission des risques naturels
NF Norme franccedilaise
NOTRe Nouvelle organisation territoriale de la Reacutepublique (loi)
OdE Office de lrsquoeau
ONEMA Office national de lrsquoeau et des milieux aquatiques (dont les activiteacutes ont eacuteteacute reprises parlrsquoAFB)
ONERC Observatoire national sur les effets du reacutechauffement climatique
OTHU Observatoire de terrain en hydrologie urbaine
PAPI Programme drsquoaction pour la preacutevention des inondations
PGPOD Plan de gestion pluriannuel des opeacuterations de dragage drsquoentretien des riviegraveres et des canaux
PGRI Programme de gestion du risque drsquoinondation
PLU(-i) Plan local drsquourbanisme (intercommunal)
PPI Programme pluriannuel drsquoinvestissements
PPR(-I -N) Plan de preacutevention des risques (- drsquoinondations -naturels)
R Ruissellement
RATP Reacutegie autonome des transports parisiens
SAGE Scheacutema drsquoameacutenagement et de gestion des eaux
SCHAPI Service central drsquohydromeacutetrie et de preacutevision des inondations (SRN-DGPR-MEEM)
SCOT Scheacutema coheacuterence territoriale
SDA Scheacutema directeur drsquoassainissement
SDAGE Scheacutema directeur drsquoameacutenagement et de gestion des eaux
SDGEP Scheacutema directeur de gestion des eaux pluviales
SETRA Service drsquoeacutetude sur les transports les routes et leurs ameacutenagements (dont les activiteacutes ont eacuteteacute reprises par le CEREMA)
SHF Socieacuteteacute hydrotechnique de France
SISPEA Systegraveme drsquoinformation sur les services publics drsquoeau et drsquoassainissement
SLGRI Strateacutegie locale de gestion des risques drsquoinondations
SNCF Socieacuteteacute nationale des chemins de fer
SNGRI Strateacutegie nationale de gestion des risques drsquoinondations
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Sigle acronyme Signification
SOCLE Strateacutegie drsquoorganisation des compeacutetences locales de lrsquoeau
SOeS Service drsquoobservation et des statistiques (CGDD-MEEM)
SPA (-GEPU) Service public agrave caractegravere administratif (-de gestion des eaux pluviales urbaines)
SPIC Service public agrave caractegravere industriel et commercial
SRADDET Scheacutema reacutegional drsquoameacutenagement de deacuteveloppement durable et drsquoeacutegaliteacute des territoires
SRN Service des risques naturels (DGPR-MEEM)
STU Service technique de lrsquourbanisme (qui a fait place au CERTU dont les activiteacutes ont eacuteteacutereprises par la direction technique laquo territoire et ville raquo du CEREMA)
TEOM Taxe drsquoenlegravevement des ordures meacutenagegraveres
TRI Territoire agrave risque important drsquoinondation
VRD Voiries et reacuteseaux divers
ZAC Zone drsquoameacutenagement concerteacute
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Annexe 3 Annexe 3 Extraits du rapport du conseil drsquoEacutetatlaquo lrsquoeau et son droit raquo
A 31 Reacutegime juridique des eaux de pluie
Lorsque lrsquoeau est immobile ou au repos son reacutegime juridique est attrait par le reacutegime deproprieacuteteacute du lieu qui lrsquoaccueille Lorsque en revanche elle ruisselle drsquoune proprieacuteteacute agrave une autreou laquo court raquo le droit de proprieacuteteacute ne peut plus appreacutehender un fluide qui ne fait que passer etprend en eacutetroite relation avec la proprieacuteteacute des lieux traverseacutes la forme atteacutenueacutee drsquoun droitdrsquousage ndash relatif ndash ou drsquoune servitude de laquo passage raquo (extrait du rapport p 51)
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Lrsquoeau qui srsquoeacutecoule ou lrsquoeau courante reacutegie par les articles 640 644 et 645 du code civil peut sepreacutesenter sous deux grandes formes les eaux de ruissellement et lrsquoeau des cours drsquoeau
Le reacutegime des eaux de ruissellement est deacutefini par lrsquoarticle 640 en vertu duquel laquo Les fondsinfeacuterieurs sont assujettis envers ceux qui sont plus eacuteleveacutes agrave recevoir les eaux qui en deacutecoulentnaturellement sans que la main de lrsquohomme y ait contribueacute Le proprieacutetaire infeacuterieur ne peutpoint eacutelever de digue qui empecircche cet eacutecoulement Le proprieacutetaire supeacuterieur ne peut rien fairequi aggrave la servitude du fonds infeacuterieur raquo De porteacutee tregraves geacuteneacuterale cet article enserre lesproprieacutetaires voisins dans des obligations reacuteciproques au regard des eaux qui srsquoeacutecoulent drsquounfonds agrave lrsquoautre (extrait du rapport p52)
[hellip]
Aucune disposition du code civil dans sa version de 1804 ne traitait de la question de laproprieacuteteacute de lrsquoeau de pluie Lrsquoimportance pratique de cette question a cependant nourri uneimportante jurisprudence tout entiegravere dicteacutee par le principe simple selon lequel chacun a lapleine proprieacuteteacute des eaux de pluie qui tombent sur son fonds en vertu du droit drsquoaccessioncombineacute au droit de proprieacuteteacute du sol Cette construction jurisprudentielle a eacuteteacute reprise par la loidu 8 avril 1898 sur le reacutegime des eaux qui est agrave lrsquoorigine de la reacutedaction preacuteciteacutee et toujours envigueur de lrsquoarticle 641 Mais si cette loi consacre la jurisprudence attribuant la pleine proprieacuteteacutedes eaux de pluie au proprieacutetaire du fonds elle preacutecise immeacutediatement que cette eau retrouvele droit commun degraves lors qursquoelle sort du terrain et que si elle beacuteneacuteficie drsquoune servitude naturelledrsquoeacutecoulement lrsquousage qui en est fait ne doit pas lrsquoaggraver Lrsquoarticle 641 dispose agrave cet eacutegardque laquo Si lrsquousage de ces eaux [pluviales] ou la direction qui leur est donneacutee aggrave laservitude naturelle drsquoeacutecoulement eacutetablie par lrsquoarticle 640 une indemniteacute est due au proprieacutetairedu fonds infeacuterieur raquo Cette disposition fait eacutecho agrave lrsquoarticle 640 preacuteciteacute du code relatif auxservitudes mutuelles qui deacutecoulent du passage naturel des eaux drsquoun terrain agrave lrsquoautre (extraitdu rapport p 54)
A 32 Services publics
En ce qui concerne la gestion quantitative et qualitative du grand cycle de lrsquoeau le ConseildrsquoEacutetat invite agrave mieux preacuteciser les utilisations souhaitables et souhaiteacutees des eaux pluviales etdes eaux useacutees et les normes applicables agrave ces utilisations agrave deacutefinir le modegravele eacuteconomiquecorrespondant agrave lrsquoutilisation des diffeacuterentes cateacutegories drsquoeaux et agrave confeacuterer agrave ces diffeacuterentsservices publics la nature drsquoun service public industriel et commercial si leur financement parlrsquousager srsquoavegravere possible (extrait de lrsquointroduction de J-M Sauveacute)
[hellip]
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Cette compeacutetence communale [collecte des eaux pluviales] est souvent rattacheacutee agravelrsquoassainissement car la moitieacute des reacuteseaux drsquoassainissement sont unitaires crsquoest-agrave-direcollectent dans le mecircme reacuteseau eaux useacutees et eaux pluviales Dans cette hypothegravese ellecomporte la reacutealisation et la gestion des reacuteseaux de canalisations des ouvrages de stockage(deacuteversoirs drsquoorage etou bassins agrave ciel ouvert ou enterreacutes) et des installations de traitement etdrsquoeacutepuration de ces eaux Et elle doit ecirctre transfeacutereacutee globalement avec la compeacutetenceassainissement agrave un EPCI lorsqursquoun transfert est obligatoire Mais cette liaison entre collectedes eaux pluviales et assainissement nrsquoest ni geacuteneacuterale ni absolue Et le financement de ceservice facultatif fait lrsquoobjet de dispositions speacutecifiques Car complication suppleacutementaire lanature juridique de ces trois services nrsquoest pas identique au terme drsquoune eacutevolution sinueuseretraceacutee en annexe 11 les services de distribution drsquoeau potable et drsquoassainissement sontconsideacutereacutes comme des services publics industriels et commerciaux (SPIC) quel que soit leurmode drsquoexploitation tandis que le service de collecte des eaux pluviales est resteacute un servicepublic administratif (SPA)
Les extraits qui suivent sont issus de lrsquoannexe 11 du rapport
Eau potable
Si la distribution de lrsquoeau potable bien public a eacuteteacute tregraves tocirct consideacutereacutee comme un service publiclocal sa nature juridique est longtemps resteacutee mixte avant de basculer franchement du cocircteacute desservices publics industriels et commerciaux (SPIC) Le statut de lrsquoassainissement qui esteacutegalement aujourdrsquohui un SPIC a aussi connu une peacuteriode drsquoincertitude Quant au service decollecte des eaux pluviales sa nature diffegravere de celle des deux services preacuteceacutedents
[hellip]
Avant 1926 le service public de distribution drsquoeau potable est consideacutereacute comme industriel etcommercial si sa gestion est deacuteleacutegueacutee au secteur priveacute et administratif srsquoil est geacutereacute en reacutegie Lajurisprudence du Conseil drsquoEacutetat quoique reacuteserveacutee sur la gestion directe de services industrielset commerciaux par les collectiviteacutes publiques et sur le deacuteveloppement drsquoun socialismemunicipal a toujours consideacutereacute lrsquoeau comme un bien particulier pouvant indiffeacuteremment ecirctreexploiteacute en reacutegie par la commune ou deacuteleacutegueacute agrave un entrepreneur alors qursquoil consideacuterait parprincipe que toutes les activiteacutes industrielles et commerciales eacutetaient eacutetrangegraveres aux attributionsleacutegales des conseils municipaux (avis du 2 aoucirct 1894)
[hellip]
Comme tout SPIC quel que soit son mode de gestion doit eacutequilibrer ses deacutepenses par sesrecettes les redevances dues par les usagers en vertu de lrsquoarticle L 2224-12 du code geacuteneacuteraldes collectiviteacutes territoriales (CGCT) et assises sur le volume drsquoeau potable acquis doiventnormalement ecirctre fixeacutees agrave un niveau suffisant pour couvrir les charges du service
[hellip]
Le tarif doit trouver sa contrepartie directe dans le service rendu agrave lrsquousager il ne peutincorporer des sommes sans rapport avec la valeur des prestations fournies
[hellip]
Assainissement
Si la distribution drsquoeau potable se traduit de maniegravere preacutepondeacuterante par un service rendudirectement agrave lrsquousager et peut aiseacutement se deacutefinir comme un service privatif que concreacutetise laneacutecessiteacute de financer un branchement particulier priveacute il nrsquoen va pas neacutecessairement de mecircmepour lrsquoassainissement Ce service possegravede en effet une dimension collective nettement pluscaracteacuteriseacutee que la distribution drsquoeau potable srsquoil exige aussi un raccordement priveacute au reacuteseaupublic les beacuteneacutefices attendus de lrsquoassainissement concernent principalement lrsquoameacutelioration dela santeacute publique drsquoougrave lrsquoincorporation degraves lrsquoorigine des regravegles correspondantes dans ce code etla preacuteservation de la ressource contre la pollution
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Lrsquoheacutesitation sur la nature juridique de ce service eacutetait drsquoautant plus permise que le raccordementau reacuteseau collectif drsquoassainissement donnait parallegravelement lieu en vertu du code de la santeacutepublique agrave la perception drsquoune taxe indeacutependante du service rendu agrave lrsquousager Lrsquoarticle 75 de laloi de finances du 29 novembre 1965 et le deacutecret no 67-945 du 24 octobre 1967 ayant preacutevuque laquo les reacuteseaux drsquoassainissement et les installations drsquoeacutepuration publics sont financiegraverementgeacutereacutes comme des services agrave caractegravere industriel et commercial raquo quelles conseacutequencesfallait-il tirer de cette affirmation La jurisprudence du Conseil drsquoEacutetat dans ses formations tantcontentieuses qursquoadministratives et la jurisprudence judiciaire ont dans un premier tempseacutecarteacute la nature de SPIC Puis le Conseil constitutionnel et le Tribunal des conflits ont qualifieacute leservice drsquoassainissement de SPIC Certaines deacutecisions du Conseil drsquoEacutetat lrsquoimpliquaienteacutegalement deacutejagrave avant que le Conseil constitutionnel ne se prononce en 1983 mais la plupartdes commentateurs estiment que la jurisprudence nrsquoa eacuteteacute deacutefinitivement clarifieacutee que plus tardLa nature de SPIC du service drsquoassainissement est maintenant affirmeacutee par lrsquoarticle L 2224-11du CGCT
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Eaux pluviales
Quant au service facultatif de la collecte des eaux pluviales il demeure un SPA (art L 2224-10du CGCT) agrave la charge du budget geacuteneacuteral de la collectiviteacute mais peut ecirctre jumeleacute et deacuteleacutegueacuteavec celui du traitement des eaux useacutees auquel cas il donne lieu agrave des calculs savants maisopaques drsquoimputation sur le budget geacuteneacuteral de la collectiviteacute Les charges de ce service sontparticuliegraverement lourdes dans les grandes villes ougrave du fait de lrsquoimpermeacuteabilisation geacuteneacuteraliseacuteedes sols il faut reacutealiser et entretenir des ouvrages de stockage et de deacutepollution des eaux deruissellement pour limiter la pollution des cours drsquoeau ou du littoral ougrave elles sont rejeteacutees cesdeacutepenses sont estimeacutees agrave un tiers des deacutepenses du service drsquoassainissement collectif
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Annexe 4 Extraits du rapport CIMAP laquo politique de lrsquoeau raquo
La gestion des eaux pluviales pose deux types de problegravemes la gestion quantitative avec laquestion de la gestion des inondations par ruissellement urbain et la question qualitative
bull Le problegraveme se pose en particulier sur le littoral et pour les agglomeacuterations dune tailledisproportionneacutee par rapport aux capaciteacutes du milieu reacutecepteur et revecirct deux aspects Lepremier est quantitatif lintensiteacute des ruissellements peut entraicircner des inondationsviolentes et dommageables (dimensionnement des reacuteseaux bassins eacutecrecircteurs) ledeuxiegraveme est qualitatif pollution lieacutee aux mauvais branchements flux drsquoorages
bull Les conseacutequences sont importantes
bull Fermeture des plages plusieurs semaines par an
bull Rejet drsquoune proportion importante des flux polluants dans les milieux naturels avecdes conseacutequences potentielles sur les usages agrave laval conchyliculture baignademicros et macro-deacutechets allant dans les milieux marins
bull Effets pouvant ecirctre deacutevastateurs sur lrsquoactiviteacute des conchyliculteurs (eacutetang de Thauet baie de Morlaix)
bull Pollution geacuteneacuteraliseacutee par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)
bull La reacutesolution de cette question dont un certain nombre de collectiviteacutes locales ont prisconscience se heurte agrave des questions de financement et dorganisation
bull On notera que la conformiteacute des deacuteversements de temps de pluie avec la DERUcommence agrave ecirctre souleveacutee avec insistance par la Commission europeacuteenne LeRoyaume-Uni a ainsi eacuteteacute condamneacute sur ce point par la CJUE pour les deacuteversementsexcessifs de lagglomeacuteration londonienne contraignant cette agglomeacuteration agrave deacuteciderdun programme dinvestissement dun coucirct supeacuterieur agrave 4 milliards de livres
(rapport drsquoeacutetat des lieux p 35)
La mise aux normes des stations de traitement des eaux useacutees vis-agrave-vis de la directive ERU estaujourdhui en bonne voie dachegravevement une fois les derniers sites en cours de contentieuxtraiteacutes (pour les DOM et la Corse) il restera agrave sassurer du maintien de la conformiteacute dans ladureacutee et des mises aux normes des nouvelles non conformiteacutes qui apparaissent tous les ans agravemettre aux normes les agglomeacuterations infeacuterieures agrave 2 000EH et agrave tirer les conseacutequences delrsquoarrecirct de la cour de justice europeacuteenne dans le cadre du contentieux avec le Royaume-Uni surle dimensionnement des reacuteseaux et des stations par temps de pluie81 y compris en favorisantles solutions de reacutetention agrave la source
(rapport de propositions p 14)
81 La maicirctrise des eaux pluviales constitue un enjeu pour de nombreuses collectiviteacutes Car srsquoil est relativement facilede preacutevoir les volumes drsquoeaux useacutees domestiques rejeteacutes dans les reacuteseaux drsquoassainissement il en va diffeacuteremmentdes eaux pluviales dont les brutales variations de deacutebit provoquent des inondations et des deacuteversements drsquoeauxuseacutees non traiteacutees dans les milieux Lrsquoaugmentation de lrsquoimpermeacuteabilisation des villes ne fait que renforcer cespheacutenomegravenes Le 18 octobre 2012 la cour de justice de lrsquoUnion europeacuteenne a condamneacute le Royaume-Uni pour non-respect des objectifs de la directive Eaux Reacutesiduaires Urbaines (91271CE) Crsquoest la 1egravere condamnation drsquoun payseuropeacuteen visant des rejets excessifs drsquoeaux useacutees non traiteacutees au niveau de deacuteversoirs drsquoorage bien qursquoagrave lrsquoaval laqualiteacute du milieu soit bonne au regard des critegraveres de la directive baignade (20067CE)
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Annexes citeacutees principalementau chapitre 1
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Annexe 5 Champ de la mission
On deacuteveloppe ici les discussions qui ont servi de base au choix du peacuterimegravetre des enjeuxcouverts par le preacutesent rapport sous la deacutenomination qursquoil a eacuteteacute proposeacute de retenir de gestiondes pluviales et du ruissellement
A 51 Eaux urbaines et eaux pluviales et de ruissellement
Les eaux ppluviales et le ruissellement couvrent en milieu urbain une partie significative desenjeux de la laquo gestion inteacutegreacutee des eaux urbaines raquo (laquo integrated urban watermanagement raquo) qui consiste agrave organiser les compleacutementariteacutes de toutes les dimensions de lagestion de lrsquoeau en lien avec les besoins urbains (y compris lrsquoeau potable les riviegraveres etc)
Cette notion de gestion inteacutegreacutee des eaux urbaines a eacuteteacute expliciteacutee au niveau international dansles anneacutees 9082 comme une deacuteclinaison speacutecifique de la notion plus geacuteneacuterale de gestioninteacutegreacutee des ressources en eau (GIRE) terme qui est plutocirct reacuteserveacute aux eacutechelles de bassinnationales ou internationales Cette notion est encore aujourdrsquohui tregraves employeacutee mecircme srsquoilsubsiste une ambiguiumlteacute dans la formulation anglaise de reacutefeacuterence qui peut se traduire commelaquo gestion urbaine des eaux raquo ou laquo gestion des eaux urbaines raquo83
La figure 21 extraite drsquoun document de lrsquoassociation professionnelle International WaterAssociation (IWA) en vue de la confeacuterence internationale HABITAT III (Quito 2016) et la figure22 issue drsquoune ouvrage publieacute deacutebut 2016 par lrsquoOrganisation de coopeacuteration et dedeacuteveloppement eacuteconomique (OCDE) teacutemoignent en autres de la vitaliteacute de ces notions
82 Voir par exemple C Macsimovičs E Tejada-Guibert et P-ARoche ed laquo Urban water management deadlock orhope raquo UNESCO Presse des Ponts 2001
83 Voir par exemple le reacutecent rapport laquo Urban water challenges in the Americas a perspective from the Academies ofSciences raquo UNESCO IANAS 2015 qui deacutecline ce concept dans 23 eacutetudes de cas Document teacuteleacutechargeable aulien wwwianasorgbooksbooks_2015waterurban_water_210315pdf
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Figure 21 Cadre geacuteneacuteral des principes des villes pour pour leau quatre niveaux et cinq blocs dactions pour que les acteurs de la gestion de leau instaurent une gestion durable de leau dans leur villes Source the IWA principles for Water Wise cCities tbp IWA 2016
La gestion des eaux pluviales nrsquoa pas pour objet les relations de la ville avec de grandesriviegraveres au bord desquelles elles sont souvent installeacutees quand celles-ci drainent des bassins-versants de taille tregraves sensiblement supeacuterieure agrave celle de la ville
On ne peut se limiter aux seules zones urbaniseacutees par coheacuterence il convient de traiter ici ducycle de lrsquoeau dans des bassins-versants ou des parties amont de bassins-versants dequelques kmsup2 agrave quelques dizaines voire centaines de kmsup2 (et milliers de kmsup2 pour les grandesmeacutetropoles) dont une partie significative est urbaniseacutee
Ces bassins-versants concentrent souvent dans leurs parties les plus en aval des activiteacuteshumaines et drsquoimportantes surfaces de bacirctiments de parkings ou de voiries agrave la foisvulneacuterables aux risques drsquoinondation et ayant un effet significatif sur la qualiteacute des eaux
La commande incite agrave inteacutegrer dans la reacuteflexion lrsquoensemble du cycle de lrsquoeau urbaine prise iciau sens de lrsquoeau qui circule dans les bassins-versants urbaniseacutes qursquoil pleuve ou non horscours drsquoeau qui les traversent
Une part de cette eau qui circule interagit de plus avec les reacuteseaux drsquoadduction drsquoeau potablequi constituent un apport geacuteneacuteralement depuis lrsquoexteacuterieur du bassin-versant concerneacute etdrsquoassainissement des eaux useacutees qui participent plus ou moins aux eacutecoulements
Par rapport agrave la notion de gestion des eaux urbaines la gestion des eaux pluviales
bull eacutetend le champ de preacuteoccupation agrave des territoires ruraux affecteacutes par des eacutecoulementsrapides cette extension est particuliegraverement justifieacutee on le verra
bull restreint la prise en consideacuteration des riviegraveres (et dans une moindre mesure des nappessouterraines de grande extension) en ne les consideacuterant que comme des milieuxreacutecepteurs dont il convient de se preacuteoccuper du bon eacutetat eacutecologique et chimique maissans inclure ni les actions de geacutenie eacutecologique qui les concernent directement ni lesameacuteniteacutes sociales lieacutees agrave la freacutequentation des riviegraveres en traverseacutee des villes
Cette restriction peut ecirctre un handicap au regard de la volonteacute des commanditaires drsquoune notionde gestion inteacutegreacutee En tant que de besoin la mission eacutetendra dans le preacutesent rapport le champdes preacuteoccupations aux sujets de gestion des eaux urbaines
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Figure 22 Cadre deacutevaluation de la gouvernance de leau dans les villes Source Water Governance in Cities OCDE 2016
Le scheacutema de la figure 23 illustre ces diverses notions et leurs recouvrements
A 52 Dans quelle mesure les cours drsquoeau sont-ils exclus Ougrave marquer la limite
On ne srsquointeacuteresse pas ici a priori aux cours drsquoeau formeacutes et peacuterennes mecircme srsquoils sontintermittents mais aux eacutecoulements intermittents lieacutes directement aux eacutepisodes pluvieux Ladistinction peut paraicirctre bien artificielle quand on appreacutecie la globaliteacute du cycle de lrsquoeau et onvoit mal comment srsquoeacutetablit la limite entre les deux domaines
Comme il y a de nombreuses conseacutequences notamment en matiegravere de responsabiliteacute desriverains (on y reviendra) lrsquoadministration est chargeacutee de proceacuteder agrave une deacutelimitation de ce quiest reconnu comme laquo cours drsquoeau raquo Apregraves une premiegravere circulaire en 2005 une nouvelledeacutefinition geacuteneacuterale qui a eacuteteacute donneacutee par lrsquoinstruction du 3 juin 2015 relative laquo agrave la cartographieet lrsquoidentification des cours drsquoeau et agrave leur entretien raquo (NOR DEVL1506776J) srsquoappuyant surlrsquoarrecirct Ndeg 334322 MEDDTL cEARL Cintrat du 21 octobre 2011 du Conseil drsquoEacutetat laquo constitueun cours drsquoeau un eacutecoulement drsquoeaux courantes dans un lit naturel agrave lrsquoorigine alimenteacute par unesource et preacutesentant un deacutebit suffisant une majeure partie de lrsquoanneacutee raquo Trois critegraveres cumulatifsdoivent ainsi ecirctre retenus pour caracteacuteriser un cours drsquoeau
bull la preacutesence et permanence drsquoun lit84 naturel agrave lrsquoorigine
bull un deacutebit suffisant une majeure partie de lrsquoanneacutee85
84 Lrsquoannexe de lrsquoinstruction preacutecise laquo Ce lit se caracteacuterise par un deacuteniveleacute suffisant qui le distingue de certainseacutecoulements eacuterosifs pouvant geacuteneacuterer des ravines et dont lrsquoemplacement varie drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre En outrelrsquoeacutecoulement possegravede une dynamique de transport solide qui confegravere au support de lrsquoeacutecoulement un substratcaracteacuteristique et diffeacuterencieacute du sol de la parcelle adjacente Les pheacutenomegravenes drsquoeacuterosion de deacutepocirct de charriage detransport de matiegravere en suspension ont ainsi des conseacutequences visibles notamment sur le fond du lit desruisseaux raquo
85 Lrsquoannexe de lrsquoinstruction preacutecise laquo Le cours drsquoeau est un milieu caracteacuteriseacute par un eacutecoulement non exclusivementalimenteacute par des eacutepisodes pluvieux locaux Ainsi on peut proposer un critegravere de preacutesence drsquoeacutecoulement apregraves unepeacuteriode ougrave la pluviositeacute aura eacuteteacute non significative Un tel critegravere a donc vocation agrave eacuteliminer de lrsquoinventaire les fosseacutesrecueillant les eaux de ruissellement et ougrave se manifestent temporairement des eacutecoulements apregraves les pluies raquo etlaquo par ailleurs certains cours drsquoeau ont des eacutecoulements naturellement intermittents raquo
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Figure 23 La gestion des eaux pluviales et les autres notions de la gestion de leauEn jaune peacuterimegravetre de la gestion inteacutegreacutee urbaine de lrsquoeau
bull lrsquoalimentation par une source86 raquo
La loi ndeg2016-1087 du 8 aoucirct 2016 pour la reconquecircte de la biodiversiteacute de la nature et despaysages a repris de faccedilon simplifieacutee ces dispositions pour leur donner une porteacutee leacutegislative laquo constitue un cours deau un eacutecoulement deaux courantes dans un lit naturel agravelorigine alimenteacute par une source et preacutesentant un deacutebit suffisant la majeure partie delanneacutee Leacutecoulement peut ne pas ecirctre permanent compte tenu des conditionshydrologiques et geacuteologiques locales raquo
Mais exclure les cours drsquoeau veut-il dire que lrsquoon exclut lrsquoensemble des bassins-versants deceux-ci Cela nrsquoaurait eacutevidemment aucun sens rares sont les territoires concerneacutes par lagestion des eaux pluviales qui ne deacutebouchent pas sur des cours drsquoeau au sens ci-dessous Demecircme on le verra il y a tout inteacuterecirct agrave traiter eaux souterraines et eaux de surface comme untout indissociable dans la reacuteflexion Il srsquoagirait donc de traiter ici des eacutecoulements de lrsquoeau dansdes territoires qui se situent en amont de la limite amont fixeacutee aux cours drsquoeau
Tel qursquoainsi preacutesenteacute cela ne fait non plus guegravere de sens car cela reviendrait agrave consideacuterer desterritoires tregraves fragmenteacutes en milieu rural on ne srsquointeacuteresserait qursquoaux territoires draineacutes pardes fosseacutes qui ne sont pas reconnus comme des ruisseaux et en milieu urbain on exclurait lesbassins-versants des petits cours drsquoeau dont le rocircle dans la conception drsquoensemble de lagestion des eaux pluviales est pourtant essentielle Les bassins-versants des ruisseaux ou despetites riviegraveres urbaines87 assurant la coheacuterence du territoire concerneacute ne peuvent eacutevidemmentpas ecirctre eacutecarteacutes de la reacuteflexion
Trouverait-on une meilleure coheacuterence de lrsquoapproche par des notions de rapiditeacute deseacuteveacutenements Si lrsquoon sait deacutefinir des crues-eacuteclairs ou des crues torrentielles par exemple cesnotions pertinentes pour certains climats sont totalement inapproprieacutees au regard de la plupartdes autres situations qui relegravevent pourtant agrave lrsquoeacutevidence de la preacutesente reacuteflexion
La formulation de synthegravese qui reacutesulte de ces reacuteflexions est preacutesenteacutee dans le rapport
A 53 Une eacutevolution de la police de lrsquoeau pour y inclure des vallons secs ne conduirait pas agrave pour autant agrave modifier la notion de cours drsquoeau
Une extension du champ drsquoexercice de la police de lrsquoeau a eacuteteacute proposeacutee Citons ici lescollegravegues qui ont formuleacute cette proposition
Les laquo vallons secs raquo deacutesignent localement les lits de tregraves petits cours drsquoeau intermittents detype meacutediterraneacuteen ou des fonds de talwegs qui ne coulent que pendant des eacutepisodespluvieux Leurs bassins versants qui recueillent lrsquoeacutecoulement des eaux de pluie peuvent ecirctre lesiegravege de ruissellements importants Souvent totalement imbriqueacutes dans les ensembles urbainsles laquo vallons secs raquo sont alors tregraves contraints ils sont parfois utiliseacutes pour faire passer desreacuteseaux drsquoassainissement des eaux useacutees et peuvent passer en pleine ville entre deuximmeubles ou mecircme sous les immeubles ou des voiries Ces laquo vallons secs raquo sont le plussouvent des proprieacuteteacutes priveacutees (geacuteneacuteralement partageacutees en leur milieu entre les proprieacutetairesriverains)
86 Lrsquoannexe de lrsquoinstruction preacutecise laquo Un cours drsquoeau mecircme srsquoil ne coule pas toute lrsquoanneacutee doit donc ecirctre alimenteacutepar au moins une autre source que les seules preacutecipitations Lrsquoalimentation par une source permet ainsi de preacuteciserla notion de laquo deacutebit suffisant une majeure partie de lrsquoanneacutee raquo Le cours drsquoeau se distingue du fosseacute ou de la ravinequi ne font qursquoeacutevacuer le ruissellement issu des preacutecipitations Cette source nrsquoest pas neacutecessairement localiseacuteeElle peut ecirctre ponctuelle agrave lrsquoendroit ougrave la nappe jaillit mais ce peut aussi ecirctre lrsquoexutoire drsquoune zone humide diffusenotamment en tecircte de bassin ou un affleurement de nappe souterraine Comme pour le critegravere de deacutebit suffisantune majeure partie de lrsquoanneacutee il faut prendre en consideacuteration que certaines sources peuvent se tarir agrave certainespeacuteriodes raquo
87 Il nrsquoy a pas de limite distinguant ruisseaux et cours drsquoeau ni a fortiori de deacutefinition des laquo petites riviegraveres urbaines raquo
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La saturation des laquo vallons secs raquo leur obstruction par des embacirccles lrsquoeffondrement de leursberges et les monteacutees drsquoeau brutales qursquoils connaissent peuvent jouer un rocircle majeur danslrsquoaggravation des inondations Il est donc manifeste que ces laquo vallons secs raquo meacuteritentdrsquoentretenus et geacutereacutes comme constitutifs de reacuteseaux drsquoeacutecoulement sensibles
Il faut viser la preacuteservation du bon eacutecoulement des crues des laquo vallons secs raquo
Srsquoagissant des milieux aquatiques le code de lrsquoenvironnement vise explicitement la conciliationdrsquoexigences multiples dont la conservation et le libre eacutecoulement des eaux et la protectioncontre les inondations
Ainsi les dispositions leacutegislatives du code de lrsquoenvironnement soumettent agrave proceacutedure et agravecontrocircle suivant les dangers quils preacutesentent et la graviteacute de leurs effets la reacutealisation desinstallations ouvrages travaux et ameacutenagements (IOTA) susceptibles en particulier de laquo nuireau libre eacutecoulement des eaux raquo et laquo daccroicirctre notablement le risque dinondation raquo
Les dispositions reacuteglementaires fixent lrsquoapplication de ces dispositions88 et visent de maniegraverelimitative les seuls IOTA reacutealiseacutes dans les lits mineurs et majeurs des cours drsquoeau lesassegravechements de zones humides et les rejets drsquoeaux pluviales dans le milieu Donc la laquo policede lrsquoeau raquo des IOTA ne srsquoapplique pas aux fonds de talweg ou laquo vallons secs raquo Ceux-ci eneffet ne reacutepondent souvent pas agrave la deacutefinition des cours drsquoeau bien qursquoils soient susceptibles decrues soudaines et deacutevastatrices De tels IOTA sur des fonds de talwegs ou des laquo vallonssecs raquo ne relegravevent alors que des obligations geacuteneacuterales du code civil Leur soumission au codede lrsquoenvironnement et donc agrave la laquo police de lrsquoeau raquo uniquement pour les aspects de protectioncontre les inondations et de conservation du bon eacutecoulement des eaux apparaicirctrait doncpertinente89
Recommandation ndeg5 Modifier lrsquoarticle R214-1 du code de lrsquoenvironnement afin drsquoinclure unedisposition permettant son application agrave tous les fonds de talwegs et laquo vallons secs raquo poursatisfaire aux objectifs de protection contre les inondations et de conservation du boneacutecoulement des eaux (DGPR et DEB) raquo
La preacutesente mission constate que cette proposition ainsi que les instructions reacutecentes citeacutees ennote de bas de page ne conduisent pas agrave modifier la deacutefinition des cours drsquoeau
A 54 Urbain peacuteriurbain et rural
Il est rare mais il peut arriver que la deacutefinition retenue concerne des territoires deacutepourvusdrsquohabitation et drsquoactiviteacutes humaines autres qursquoagricoles Ces situations ougrave les seulespreacuteoccupations concerneraient lrsquoeacuterosion des sols et le transfert de produits phytosanitaires aumilieu ne sont pas au cœur de la commande le ministegravere en charge de lrsquoagriculture nrsquoeacutetantdrsquoailleurs pas partie prenante de la commande
On considegravere que sans se limiter aux enjeux strictement urbains et peacuteri-urbains laprobleacutematique agrave analyser concerne ceux de ces bassins-versants dont une part non neacutegligeableest urbaniseacutee Ces bassins-versants concentrent souvent dans leurs parties les plus en avaldes activiteacutes humaines et drsquoimportantes surfaces de bacirctiments de parkings ou de voiries agrave la
88 laquo Lrsquoarticle R214-1 du code de lrsquoenvironnement dispose que peuvent en particulier ecirctre soumis agrave deacuteclaration ouautorisation pour ce qui inteacuteresse la preacutevention des inondations les installations ouvrages travaux et activiteacutesdans le lit mineur qui constituent un obstacle agrave lrsquoeacutecoulement des crues les modifications de profils en long ou entravers les consolidations ou protections de berges lrsquoentretien autre que par le proprieacutetaire riverain et les remblaisen lit majeur raquo note de bas de page du rapport citeacute
89 laquo Par un courrier aux preacutefets du 12 octobre 2016 relatif agrave la cartographie des cours drsquoeau la ministre en charge delrsquoenvironnement indique la possibiliteacute laquo de faire figurer ces zones drsquoeacutecoulement [ne pouvant ecirctre consideacutereacuteescomme des cours drsquoeau mais preacutesentant des enjeux particuliers au regard du risque drsquoinondation] sur lescartographies des cours drsquoeau selon un code de repreacutesentation distinct (hellip) raquo note de bas de page du rapport citeacute
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fois vulneacuterables aux risques drsquoinondation et ayant un effet significatif sur la qualiteacute des eaux crsquoest lagrave le cœur des enjeux qui vont ecirctre traiteacutes
A 55 Risques quelles limites
Concernant les risques la mission a consideacutereacute utile de proposer les choix suivants
bull exclure du champ de la gestion des eaux pluviales les pheacutenomegravenes lieacutes auxdeacutebordements de grands cours drsquoeau selon la seacuteparation faite ci-dessus
bull inclure les mouvements de terrain laves torrentielles et couleacutees boueuses degraves lors qursquoilssont geacuteneacutereacutes par les preacutecipitations
bull traiter comme un tout les enjeux de ruissellement urbain et peacuteriurbain voire ruraux deces territoires dans la mesure cependant ougrave une dimension urbaine suffisante existent
La commande avait fait le choix de ne pas demander agrave la mission drsquoaborder la question desmesures drsquoalerte et de gestion de crise qui sont pourtant des eacuteleacutements majeurs de lrsquoadaptationaux risques Un rapport du CGEDD (2009) a traiteacute de cette question90 Depuis ce rapport desprogregraves ont eacuteteacute constateacutes que la preacutesente mission abordera donc agrave la marge de son rapportDes propositions fondeacutees sur les retours drsquoexpeacuterience du CGEDD en zone meacutediterraneacuteennesont formuleacutees parallegravelement par un rapport reacutecent et il nrsquoy avait donc pas lieu de doublonner cetravail Enfin des mesures ont eacuteteacute annonceacutees en juin 2016 qui integravegrent des renforcements desmoyens de preacutevision et drsquoalerte qui concernent des bassins-versants de taille modeste ainsi queles alertes aux crues soudaines
90 Michel Le Quentrec Jean-Louis Ravard et Pierre Verdeaux laquo Le ruissellement urbain et les inondationssoudaines connaissance preacutevention preacutevision et alerte raquo rapport CGEDD ndeg0005487-01 feacutevrier 2009httpwwwladocumentationfrancaisefrvarstoragerapports-publics094000166pdf
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Annexe 6 Pourquoi parler de ruissellement Sait-onmodeacuteliser lrsquoeau agrave travers et sur la ville
Le choix de terminologie retenu dans ce rapport est loin drsquoecirctre neutre et ne reacutesulte pas drsquounconsensus eacutetabli Il suppose donc quelques discussions et explications
A 61 Des repreacutesentations classiques inadapteacutees aux meacutesoeacutechelles (1-100 kmsup2)
Comme indiqueacute dans la partie principale du rapport nous ne reprenons pas ici la distinction carelle nous semble induire des erreurs de conception entre 3 meacutecanismes tels qursquoils sontsouvent deacutecrits
bull le reacuteservoir laquo sol raquo qui assurerait lrsquointerception de la pluie son stockage temporaire dansune capaciteacute de reacutetention et une infiltration vers les nappes qui serait gouverneacutee par deslois drsquoeacutecoulement en milieu poreux non satureacute
bull le ruissellement qui serait la collecte de ces eaux de surverse du reacuteservoir sol dans deseacutecoulements diffus
bull le transport de lrsquoeau qui serait assureacute par des eacutecoulements formeacutes
Ces repreacutesentations sont en effet sans doute pertinentes agrave lrsquoeacutechelle drsquoune parcelle ouinversement quand il srsquoagit de repreacutesenter de grands bassins-versants Elles ignorent en effet agravela fois la puissance morphogegravene de lrsquoeau la complexiteacute et lrsquoheacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale (le stockagene se fait pas dans un sol dont il srsquoagirait de connaicirctre la capaciteacute mais dans les videsaccessibles agrave lrsquoeau du systegraveme urbain lrsquoinfiltration ne passe pas que par la percolation dans lesol mais par toutes les pertes des reacuteseaux des galeries etc) les eacutecoulements rapides diffusne sont pas du ruissellement en nappe en surface etc
A 62 Sait-on repreacutesenter aujourdrsquohui la circulation de lrsquoeau en ville
Il faut se rappeler que ce qursquoon appelle lrsquohydrologie urbaine a eacuteteacute longtemps consideacutereacutee commela modeacutelisation des reacuteseaux ce qui supposait drsquoen appreacutecier les flux drsquoentreacutee et impliquait doncune repreacutesentation de la transformation de la pluie en eacutecoulement en cela elle constatenotamment quand ces reacuteseaux sont satureacutes des deacutebordements dont les volumes et les deacutebitsne sont souvent pas les parties les mieux maicirctriseacutees de ces modegraveles Rien nrsquoy est dit de ce quedevient lrsquoeau qui nrsquoest pas dans les reacuteseaux ougrave va-t-elle ougrave se stocke-t-elle comment circule-t-elle sur les voiries et les autres circuits possibles dans ce grand systegraveme complexetridimensionnel qui lui est offert De mecircme quand un volume significatif est stockeacute par unparking souterrain inondeacute en amont la faccedilon de le prendre en compte est deacutelicate
Bref pour faire simple disons que lrsquoon sait modeacuteliser en routine les eaux pluviales (ougravelrsquoessentiel se passe dans des reacuteseaux que lrsquoon modeacutelise depuis de nombreuses anneacutees) quelrsquoon a progresseacute plus reacutecemment pour les situations de temps sec mais que les tentativesreacutealiseacutees pour modeacuteliser lrsquoeau laquo sur et agrave travers la ville raquo en situation que nous qualifions ici deruissellement restent encore aujourdrsquohui assez theacuteoriques et peu deacuteveloppeacutees
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A 63 Pourquoi utiliser le terme de ruissellement tout en consideacuterant qursquoil nrsquoest pas pertinent hydrologiquement
En utilisant ce terme volontairement globaliseacute de laquo ruissellement raquo nous actons en fait pour unepart la difficulteacute drsquoaller de faccedilon pertinente dans une description plus fine des processus Leparadoxe apparent de ce choix crsquoest que la plupart des hydrologues reacutepugnent agrave juste titre agraveparler de ruissellement
Le bilan hydrologique que lrsquoon peut faire agrave partie des observations de pluie drsquoune part et dedeacutebits drsquoautre part (dans des sections supposeacutees controcircler lrsquoessentiel du flux sortant drsquounbassin-versant) permet de distinguer des parties de flux drsquoeacutecoulement lent et rapide et la partde la pluie qui srsquoest stockeacutee dans le bassin-versant (grosso-modo 70 de la pluie tombeacutee enzone tempeacutereacutee en France en site urbain finit par srsquoeacutecouler agrave lrsquoexutoire du bassin urbain le restepartant en eacutevapotranspiration ou alimentation de nappes plus profondes ne contribuant pas agrave lareacutealimentation du deacutebit de ces exutoires Bien souvent les eacutecoulements rapides interviennentsans qursquoil y ait pour autant un eacutecoulement apparent sur le sol que lrsquoon puisse assimiler agrave duruissellement au sens commun du terme
Ce sont bien de ces eacutecoulements rapides hors reacuteseaux organiseacutes dont nous parlons ici sous leterme de ruissellement Pourquoi ne pas abandonner le terme et ne pas parlerdrsquo laquo eacutecoulements rapides hors systegraveme pluvial raquo
La mission a choisi compte-tenu des enjeux que cela repreacutesente et on le verra desterminologies utiliseacutees dans la reacuteglementation drsquoemployer ce terme de ruissellement mais avecles preacutecautions de langage expliciteacutees dans lrsquoencadreacute du rapport
Ce terme peut ecirctre cependant mal compris il ne srsquoagit pas seulement drsquoune propagation delrsquoeau sur la surface du sol mais drsquoun ensemble de flux dont la propagation est rapide (au regarddes meacutecanismes drsquoinfiltration) et qui se partagent entre des eacutecoulements de surface et dans lesous-sol et mobilisent des stockages temporaires de surface et souterrains Ce nrsquoest pas nonplus lrsquoensemble des flux rapides puisque certains passent par les reacuteseaux preacutevus agrave cet effet
Est-il raisonnable de qualifier de laquo ruissellement raquo les flots qui constituent de veacuteritables riviegraveresimproviseacutees agrave travers la ville
Un tel choix ne fait pas consensus car il donne une acception tregraves large de cette notion deruissellement qui nrsquoest pas intuitive notamment parce que la culture laquo soit lrsquoeau srsquoeacutecoule soitelle ruisselle raquo est tregraves preacutesente comme srsquoil y avait deux pheacutenomegravenes drsquoeacutecoulement vraimentdistinguables physiquement Dans les discussions de la mission avec certains de sesinterlocuteurs une autre option est souvent avanceacutee reacuteduire le plus possible le champ attribueacuteau terme ruissellement et consideacuterer qursquoil vaudrait mieux eacutelargir la notion de cours drsquoeau oucreacuteer une notion suppleacutementaire drsquo laquo eacutecoulement concentreacute raquo avec lrsquoideacutee sous-jacentesouvent que le ruissellement est un pheacutenomegravene diffus et universel auquel on ne pourrait pasgrand-chose et qursquoen revanche la notion drsquoeacutecoulement en nous rapprochant des notions decours drsquoeau donnerait une image de meilleure possibiliteacute de deacutevelopper des strateacutegies drsquoaction
On pourrait penser trouver une formulation de synthegravese en parlant de laquo ruissellement eteacutecoulement concentreacute hors eaux pluviales raquo La mission considegravere cependant qursquoune telleapproche laisserait entendre une fois de plus qursquoil y aurait deux pheacutenomegravenes qursquoil seraitleacutegitime de seacuteparer lrsquoun de formation de la production drsquoeau exceacutedentaire qui serait leruissellement qui serait ensuite transporteacute via un reacuteseau temporaire de type hydrographique leslaquo eacutecoulements concentreacutes raquo
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A 64 Lrsquoincapaciteacute agrave modeacuteliser lrsquoensemble des pheacutenomegravenes nrsquoinduit pas une incapaciteacute agrave identifier un reacuteseau laquo drsquoeacutecoulement preacutefeacuterentiel raquo ougrave se concentre plus freacutequemment qursquoailleurs les eacutecoulements et des laquo zones drsquoaccumulation des eaux de pluies raquo
Il serait erroneacute pour autant de srsquoabriter derriegravere la complexiteacute du systegraveme urbain et lrsquoideacuteegeacuteneacuterale que lrsquo laquo eau peut passer partout raquo pour en deacuteduire une incapaciteacute agrave deacutefinir une partiedu territoire urbain habituellement parcouru par des flux drsquoeau importants en situations de fortesou tregraves fortes pluies
Lrsquoobservation la plus eacuteleacutementaire des eacuteveacutenements permet agrave lrsquoeacutevidence de tracer descheminements constituant un laquo reacuteseau drsquoeacutecoulements preacutefeacuterentiels raquo formeacutes de thalwegsvallons secs voiries exutoires de concentrations drsquoeacutecoulement qui sont assez systeacutematiquementemprunteacutes alors que drsquoautres ne le sont que dans des circonstances tregraves particuliegraveres
La deacutefinition des cours drsquoeau (cf annexe 5) ne couvre pas ces cas Il faut pourtant y agir
A 65 Les modes de fonctionnement du systegraveme hydrologique urbain
Les flux eacutevoqueacutes dans la figure 2 nrsquoont pas la mecircme importance relative selon lrsquointensiteacute de lapluie On peut distinguer de faccedilon simplifieacutee quatre modes de fonctionnement du systegravemehydrologique urbain (Figure 24) temps sec faible pluie forte pluie et pluie majeure Il ne srsquoagitpas ici drsquoune distinction fondeacutee sur la freacutequence des eacuteveacutenements mais sur les limites descapaciteacutes du systegraveme de gestion des eaux pluviales
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Temps sec preacutepondeacuterance de lrsquoeacutevapotranspiration et des eacutechanges sol-sous-sol ndash reacuteseaux - nappes
Pluie modeacutereacutee preacutepondeacuterance des laquo eauxpluviales raquo ou laquo eaux geacutereacutees raquo
Forte pluie preacutepondeacuterance des flux drsquoeaux pluviales ou eaux laquo geacutereacutees raquoet des deacuteversements du systegraveme dans le milieu
Pluie majeure preacutepondeacuterance des eaux deruissellement crsquoest-agrave-dire des eacutecoulements et des stockages hors systegraveme geacutereacute des eaux pluviales
Figure 24 Quatre modes diffeacuterents de fonctionnement du systegraveme hydrologique urbain selon limportance de la pluie au regard des systegravemes de gestion existants des eaux pluviales Source mission
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Annexe 7 Flux polluants et eaux pluviales
A 71 Lrsquoeau de pluie est-elle un vecteur de pollution avant drsquoavoir toucheacute le sol
La composition chimique de lrsquoeau de pluie a eacutevolueacute durant les anneacutees 1990-2000 (Tableau 5) etnrsquoest pas homogegravene sur le territoire (Tableau 6) Si cette eau ne correspond souvent pas auxnormes de potabiliteacute en raison notamment de son aciditeacute (la norme eacutetant de 65 agrave 95) et de satrop faible mineacuteralisation elle ne contient que des quantiteacutes assez modestes de substancespolluantes
Evolution Commentaire
Baisse de la preacutesence de sulfatesRemplacement au cours des anneacutees 80 des centrales thermiquespar des centrales nucleacuteaires Ce paramegravetre est essentiel dans ladeacutetermination de lrsquoaciditeacute de lrsquoeau
Baisse de lrsquoammonium Le gaz ammoniac se transforme en ammonium au contact de lrsquoeau
Hausse tendancielle preacutesencenitrates
180 mgm2 par an en moyenne (1990-1991) 296 mgm2 en moyenne (1999-2000)Soit 03 mglitre drsquoeau de pluie
Variation de lrsquoaciditeacuteDans un mecircme lieu lrsquoaciditeacute peut varier entre 38 (eau tregravesagressive) agrave 7 (eau neutre) Lrsquoeacutecart est encore plus important quandon le mesure entre plusieurs sites
Tableau 5 Evolution dans le temps de la composition chimique de leau de pluie en Meacutetropole Source G Miquel rapport de lrsquoOPECST ndeg215 2002-2003
Reacutegions Caracteacuteristiques
Nord-EstFortement exposeacute aux pluies acides Les deacutepartements et reacutegionsqui reccediloivent le plus de pluies acides sont aussi ceux qui reccediloiventle plus de soufre et de nitrates
Alpes-Maritimes PH mesureacute 78
Ardegraveche PH mesureacute 38
Reacutegions oceacuteaniquesLa pluie est naturellement chargeacutee en chlorures potassiumcalcium magneacutesium et sodium (jusqursquoagrave 100 kghectare et par an)
Littoral atlantique
Les pluies contiennent plus de 10 mg de chlorures par litre Cetteteneur deacutecroicirct progressivement mais lrsquoinfluence naturelle maritimese fait encore sentir jusqursquoagrave 100 km agrave lrsquointeacuterieur des terres Au-delagravela teneur en chlorures ne deacutepasse par 25 mg par litre
Tableau 6 Variations reacutegionales de la composition de leau de pluie Source G Miquelrapport de lrsquoOPECST ndeg215 2002-2003 Il conviendrait drsquoajouter dans les commentairesrelatifs agrave la baisse de la preacutesence ds sulfates la deacutesulfurisation geacuteneacuteraliseacutee des combustiblespeacutetroliers
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A 72 Eaux pluviales et eaux useacutees
Au sens de la directive europeacuteenne qui leur est consacreacutee (voir chapitre 3) les eauxreacutesiduaires urbaines qursquoil srsquoagit de collecter91 et de traiter sont drsquoune part les eaux de rejetsdes usages domestiques ou industriels raccordeacutes au reacuteseau drsquoassainissement qursquoon appellecommuneacutement les eaux useacutees et drsquoautre part les eaux pluviales quand elles sontmeacutelangeacutees avec les eaux useacutees (notamment au sein des reacuteseaux dits unitaires)
Avec lrsquoameacutelioration de la collecte et du traitement des eaux useacutees qui a eacuteteacute la prioriteacute de toutesles strateacutegies drsquoassainissement92 jusqursquoagrave ces derniegraveres anneacutees eacutemerge aujourdrsquohui unesituation nouvelle dont beaucoup drsquoacteurs nrsquoont sans doute pas encore pris la pleine mesure les eaux pluviales (comme vecteur de pollution) et les deacutebordements de temps de pluie (commecirconstance de rejet) mecircme srsquoils ne concernent que quelques jours par an en moyennerepreacutesentent deacutesormais une grande part des rejets globaux au milieu (les 34 pour la DBO dansle bassin Seine-Normandie)
Les flux polluants lieacutes aux eaux pluviales (transports de matiegraveres preacutesentes dans les milieux ousur les surfaces ougrave les eaux srsquoeacutecoulent toitures voiries faccedilades sol et sous-sol) et ceux deseaux useacutees (lieacutees au circuit de preacutelegravevement drsquoeau potable ou non de consommation et de rejetde celle-ci par les populations et les activiteacutes) ont des origines et des compositionscomplegravetement diffeacuterentes
bull preacutepondeacuterance drsquohydrocarbures de meacutetaux (zinc et aluminium notamment) et demicropolluants dans les eaux pluviales biocides utiliseacute pour le traitement des toitures etdes faccedilades
bull preacutepondeacuterance de pollution organique et microbiologique - contaminations feacutecales - dansles eaux useacutees
Leurs effets se combinent notamment lorsque les eaux pluviales contribuent au deacutebordementdes eaux useacutees agrave partir des reacuteseaux unitaires mais aussi bien souvent agrave partir des reacuteseauxsupposeacutes seacuteparatifs on constate des arriveacutees importantes drsquoeaux dites claires ou parasitesdans les reacuteseaux censeacutes ecirctre deacutedieacutes exclusivement aux eaux useacutees et du fait des erreurs debranchements et de la non eacutetancheacuteiteacute des reacuteseaux dans les reacuteseaux seacuteparatifs deacutedieacutes aux eauxpluviales
Crsquoest aujourdrsquohui la question des rejets des deacuteversoirs drsquoorage des reacuteseaux unitaires en raisonde ces meacutelanges entre eaux pluviales et eaux useacutees qui domine les efforts drsquoameacutelioration desconnaissances opeacuterationnelles La France est plutocirct en retard dans ce domaine et lesinformations sont encore trop lacunaires (voir ci-dessous)
Les rejets des reacuteseaux pluviaux stricts sont encore plus mal recenseacutes et de faccedilon geacuteneacuterale lesflux de matiegraveres polluantes notamment les micropolluants ne sont connus qursquoagrave lrsquooccasion detravaux de recherche sur des sites speacutecifiques et ne font pas encore lrsquoobjet de suivissysteacutematiques Il faut cependant srsquoattendre lorsque des donneacutees seront recueillies agrave ce quecertains des plus grands et des moins performants reacuteseaux pluviaux dits seacuteparatifs se reacutevegravelentveacutehiculer une pollution qui soit de lrsquoordre de grandeur des seuils de lrsquoautosurveillance imposeacuteesur les deacuteversoirs des reacuteseaux unitaires
Le ravinement lrsquoeacuterosion les vitesses drsquoeacutecoulement les lieux drsquoaccumulations des meacutecanismesde deacutepocircts de temps secs et de lessivage par temps de pluie deacuteterminent drsquoune faccedilon complexeles transports des matiegraveres polluantes particulaires et dissoutes durant les eacutepisodes pluviaux93
91 Cette expression (collecte et traitement) est ici et souvent dans le preacutesent rapport utiliseacutee pour simplifier de faccedilongeacuteneacuterale en y incluant les dispositifs drsquoinfiltration de gestion agrave la parcelle et drsquoassainissement non collectif
92 Des plans nationaux drsquoaction se sont succeacutedeacutes apregraves un laquoplan drsquoaction pour la mise aux normes delrsquoassainissement des eaux useacutees des collectiviteacutes locales raquo de 2007 agrave 2011 domineacute par les stations drsquoeacutepuration dela pollution domestique le nouveau plan drsquoaction 2012-2018 a mis lrsquoaccent sur la conformiteacute du systegravemedrsquoassainissement (et non plus seulement des stations drsquoeacutepuration et sur la collecte par temps de pluiehttpwwwassainissementdeveloppement-durablegouvfrdocuments2011_09_27_Plan_daction_assainissement_version_finalepdf
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A 73 Une vision de synthegravese nationale est aujourdrsquohui inaccessible
La connaissance des flux de pollution lieacutes aux deacuteversements de temps de pluie repose sur lesdonneacutees drsquoautosurveillance des systegravemes drsquoassainissement (voir chapitre 3) et sur des travauxde recherche conduits sur des sites speacutecifiques Certains eacutetats des lieux des districtshydrographiques (au sens de la directive-cadre sur lrsquoeau) eacutetablis en 2013 dans le cadre de lapreacuteparation des scheacutemas directeurs drsquoameacutenagement et de gestion des eaux (SDAGE) commecelui de la Seine et des bassins cocirctiers normands comportent des eacuteleacutements de synthegraveseconcernant les flux rejeteacutes au milieu qui distinguent les eaux pluviales des eaux useacutees ainsique les rejets des stations et ceux des deacuteversoirs94 Un bilan de quelques donneacutees sur les fluxde pollution issu de diverses deacutemarches est preacutesenteacute ici sans qursquoune synthegravese nationale soitencore possible95
Les agences de lrsquoeau qui sont toutes conscientes de lrsquoenjeu sont aujourdrsquohui agrave des stades tregravesdiffeacuterents de collecte et de bancarisation des donneacutees drsquoautosurveillance stations96 La premiegravereagrave srsquoecirctre mobiliseacutee compte-tenu de la sensibiliteacute de ses milieux reacutecepteurs et de la densiteacute depopulation est Artois-Picardie qui a commenceacute degraves 2007 Cette agence dispose pour 2014des donneacutees de 400 deacuteversoirs drsquoorages (date pluie volume deacuteverseacute eacuteventuellement deacutebut etfin de lrsquoeacutepisode) Le bilan syntheacutetique de ces donneacutees pour 2014 montre lrsquoimportance desvolumes deacuteverseacutes (Encadreacute 5)
93 Le seacuteminaire sur les apports de la recherche laquo Vers une politique de gestion inteacutegreacutee des eaux pluviales leseacuteclairages de la recherche raquo du 9 septembre 2015 citeacute en introduction a permis de dresser qualitativement letableau de ces enjeux voir notamment la table ronde 2 contribution de Ghassan Chebbo Veacuteronique RobinJohnny Gaspeacuteri et Jean-Luc Bertrand Krajewski On se reportera aussi avec beaucoup drsquointeacuterecirct agrave la thegravese qui serabientocirct publieacutee de Jeacutereacutemie Sage (LEESU) intituleacutee laquo Concevoir et optimiser la gestion hydrologique duruissellement pour une maicirctrise agrave la source de la contamination des eaux pluviales urbaines raquo soutenue agravelrsquoUuniversiteacute Paris-Est le 11 juillet 2016 Outre le tregraves grand inteacuterecirct des propositions de lrsquoauteur pour faire eacutevoluer lesprescriptions et les dimensionnements des ouvrages vers une conception inteacutegrant mieux un objectif de reacutegulationen volume plutocirct qursquoen limitation de deacutebit de fuite on lira notamment lrsquoanalyse tregraves eacuteclairantes des limites qursquoilsuggegravere des approches classiques laquo deacutepocirct-lessivage raquo
94 Plus preacuteciseacutement les by-pass en tecircte de station (qui pourraient ecirctre consideacutereacutes comme des deacuteversoirs drsquoorage)sont consideacutereacutes comme partie inteacutegrante de la station et leurs flux contribuent agrave lrsquoestimation du rendement ce celle-ci Ceci est lrsquoheacuteritage drsquoune eacutepoque ougrave lrsquoattention se concentrait sur la laquo conformiteacute station raquo et non la laquo conformiteacutesystegraveme drsquoassainissement raquo dans son ensemble il srsquoagissait alors de srsquointeacuteresser agrave la deacutepollution de la pollutioneffectivement collecteacutee
95 Aux Eacutetats-Unis on savait dire par exemple degraves 2004 qursquoil y a 746 reacuteseaux unitaires couvrant 15 de la populationqursquoil y a 9 000 deacuteversoirs drsquoorage pour lesquels ont eu lieu 40 000 deacuteversements dans lrsquoanneacutee rejetant 33 Md msup3drsquoeau non traiteacutee
96 Les agences de lrsquoeau collectent les donneacutees drsquoautosurveillance et eacutetablissent leurs redevances sur ces bases etapportent des aides agrave la deacutepollution Les obligations preacuteciseacutees reacutecemment ndash juillet 2015 (on les deacutetaille enchapitre 3) sont de suivre tous les rejets au milieu drsquoune certaine importance Il srsquoagit bien de passer drsquouneautosurveillance des rejets des stations (souvent appeleacutee laquo autosurveillance-station raquo) agrave une autosurveillance delrsquoensemble du systegraveme drsquoassainissement incluant les flux non collecteacutes et les deacuteversements On parlera iciconformeacutement agrave lrsquousage drsquolaquo autosurveillance-reacuteseau raquo
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Le bassin Artois-Picardie repreacutesente une pollution eacutemise de lrsquoordre de 6 M EH97 En 2014 200 Mmsup3 eacutetaient traiteacutes en station de traitement des eaux useacutees dont 20 agrave 30 provenantdes eaux pluviales (soit de lrsquoordre de 50 Mmsup3) Sur les 400 deacuteversoirs drsquoorage eacutequipeacutes ont eacuteteacutemesureacutes en 2014 16 000 jours cumuleacutes de deacuteversements (40 jours par an en moyenne de deacuteversement soit 11 des jours pour lrsquoensemble de ces deacuteversoirs) Le cumul des deacuteversements mesureacutes en volume eacutetait de 475 Mmsup3 chiffre qui sous-estime les deacuteversements totaux de lrsquoordre de 20 agrave 30 (deacuteversoirs non instrumenteacutes et deacuteversoirs instrumenteacutes sans eacutevaluation de dureacutee drsquoeacutepisode Lrsquoarrecircteacute de 2007 preacutevoyait une obligation pour 70 des deacuteversoirs au-dessus de 10 000 EH et sont a priori instrumenteacutes les deacuteversoirs au-dessus de 120 kg DBO) Les deacuteversements peuvent ecirctre eacutevalueacutes agrave 60 Mmsup3 Autotal donc ce sont environ 110 Mmsup3 drsquoeau pluviales qui sont collecteacutees (soit 70 du volume des eaux useacutees drsquoenviron 150 Mmsup3) dont la moitieacute environ sont traiteacutees avant rejet
Encadreacute 5 Les deacuteversements par temps de pluie dans le bassin Artois-Picardie Source note de Didier Mosio et Anne-Laure Mill produite agrave la demande de la mission Extrapolations et commentaires de la mission
Lrsquoannexe 8 preacutesente les reacutesultats drsquoune analyse deacutetailleacutee de la part des flux polluants lieacutes auxdeacuteversements par temps de pluie de la zone centrale drsquoIcircle-de-France (peacuterimegravetre drsquoaction dusyndicat interdeacutepartemental drsquoassainissement de lrsquoagglomeacuteration parisienne - SIAAP)
Cet exemple pris dans un territoire ougrave le poids des eaux reacutesiduaires urbaines est pourtantparticuliegraverement eacuteleveacute et ougrave les pluies sont modeacutereacutees et qui est par ailleurs eacutequipeacute drsquoimportantsreacuteseaux unitaires montre que les flux de temps de pluie deacutebordant des reacuteseaux sanstraitement constituent aujourdrsquohui une part significative des flux rejeteacutes au milieu98 Il confirmeeacutegalement que les flux deacuteverseacutes par chaque deacuteversoir drsquoorage ont des charges polluantes tregravesdiverses et que ces ratios sont variables eacutegalement selon les situations De ce fait lesextrapolations agrave partir de volumes de deacuteversements pour calculer des flux de pollutions sonttregraves difficiles Crsquoest pourtant bien agrave partir des flux de pollutions que doit se piloter la strateacutegie dereacuteduction des deacuteversements de temps de pluie pour avoir la meilleure efficaciteacute sur la qualiteacutedes milieux Dans cet exemple le classement des deacuteversoirs selon leur volume dedeacuteversement et selon leur volume de rejet de DBO599 ou de DCO100 par exemple est tregravesdiffeacuterent Il serait neacutecessaire chaque deacuteversoir important soit instrumenteacute pour permettre desmesures de qualiteacute ou tout au moins que des campagnes de mesures soient entreprises aumoment de la preacuteparation des scheacutemas directeurs
Des bilans reacutealiseacutes notamment par le SOeS et lrsquoIFREMER agrave la demande de la DEB dans lecadre des plans successifs laquo micropolluants raquo101 montrent que les meacutetaux lourds (notammentle zinc provenant du lessivage des toitures les hydrocarbures (provenant notamment dulessivage des chausseacutees) et surtout les hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP)102
97 Equivalent-habitant (EH) Uniteacute de mesure de la charge organique biodeacutegradable deacutefinie par la directive du 21 mai1991 conccedilue pour repreacutesenter la quantiteacute eacutemise par personne et par jour 1 EH = 60 g de DBO5jour soit 216 kgde DBO5an Des tables convertissent drsquoautres sources de pollution dans cette uniteacute
98 Lorsqursquoon se concentre sur la peacuteriode drsquoeacutetiage ougrave les faibles deacutebits rendent les impacts de ces rejets beaucoupplus sensibles
99 DBO (demande biologique en oxygegravene) Uniteacute de mesure de la pollution organique baseacutee sur la quantiteacutedoxygegravene consommeacutee agrave 20 degC et agrave lobscuriteacute pendant un temps de reacutefeacuterence pour assurer loxydation desmatiegraveres organiques preacutesentes dans leau par voie biologique La DBO5 cest-agrave-dire la quantiteacute doxygegraveneconsommeacutee apregraves 5 jours dincubation est conventionnellement utiliseacutee La DBO5 est repreacutesentative que de lapollution organique carboneacutee biodeacutegradable
100 DCO (demande chimique en oxygegravene) Uniteacute de mesure de pollution qui integravegre tous les composeacutes oxydables (selsmineacuteraux et composeacutes organiques) susceptibles de consommer de lrsquooxygegravene dans lrsquoeau Elle inclut donc la DBOLe facteur DCODBO5 drsquoun effluent urbain est de lrsquoordre de 2 agrave 25
101 Le laquo plan national sur les micropolluants 2010-2013 raquo a fait lrsquoobjet drsquoun bilan Il coexistait avec deux autres plansnationaux le plan national de lutte contre les polychlorobipheacutenyles (PCB) et le laquo plan national sur les reacutesidus demeacutedicaments raquo le laquo plan micropolluants 2016-2021 pour preacuteserver la qualiteacute des eaux et la biodiversiteacute raquo integravegreces trois preacuteoccupations Un effort particulier a eacuteteacute fait pour assurer son articulation avec le plan national Santeacuteenvironnement 3 (PNSE3) lanceacute en deacutecembre 2014 ndash notamment son action 53 concernant les perturbateursendocriniens
102 Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont geacuteneacutereacutes par lrsquoincineacuteration de deacutechets la combustion decarburants automobiles de charbon ou de bois des productions industrielles (acieacuteries aluminerieshellip) ou sont issus
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constituent des facteurs importants de deacuteclassement des masses drsquoeau en lien direct avec lesflux de polluants transporteacutes par les eaux pluviales laquo les micropolluants autres que lespesticides sont sources de deacutepassement de normes sur 40 des points dans les cours drsquoeau[hellip] La majoriteacute des deacutepassements est due aux HAP et PBDE103 raquo
A 74 Paramegravetres classiques de pollution
Lrsquoannexe 8 montre eacutegalement que les flux de temps de pluie deacutebordant des reacuteseaux sanstraitement constituent aujourdrsquohui une part significative des flux rejeteacutes au milieu104
Lrsquoeacutetat des lieux du bassin de la Seine et des fleuves cocirctiers normands preacutesente une analysecomplegravete des flux annuels de DBO5 et de DCO ainsi que les flux drsquoazote sous ses diffeacuterentesformes (Figure 30) Les flux non traiteacutes repreacutesentent globalement 77 de la pollution rejeteacutee enDBO5 (65 pour la DCO) une grande part de ceux-ci provenant des deacutebordements de tempsde pluie des eaux meacutelangeacutees pluviales et domestiques (et industriels raccordeacutes) dans lesreacuteseaux unitaires la contribution agrave la production du pluvial est marginale (45 74 pour laDCO) Pour les flux drsquoazote la contribution du pluvial est de lrsquoordre de 10 du flux totalcollecteacute Mais la quasi-absence de traitement de cette pollution dans les reacuteseaux seacuteparatifspluviaux et le deacutebordement des eaux des reacuteseaux unitaires conduisent agrave un rejet hors stationsde 16 si lrsquoon srsquointeacuteresse agrave lrsquoazote rejeteacute sous toutes ses formes et de 30 si lrsquoon se limite agravelrsquoazote sous forme reacuteduite
Flux de DBO5 et de DCO (KTan) Flux drsquoazote (KTan) sous ses diverses formes
Figure 25 Flux polluants issus du systegraveme urbain hors industries non raccordeacutees Bassin Seine et cocirctiers normands Donneacutees extraites de lrsquoeacutetat des lieux 2013
de processus naturels (eacuteruptions volcaniques feux)
103 PBDE Poly-bromo-dipheacutenyls-eacutethers servant pour ignifuger des textiles ou plastiques
104 Lorsqursquoon se concentre sur la peacuteriode drsquoeacutetiage ougrave les faibles deacutebits rendent les impacts de ces rejets beaucoupplus sensibles
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A 75 Meacutetaux lourds micropolluants et substances dangereuses
Nous reprenons ici quelques passages des actes du seacuteminaire organiseacute par le CGEDD et leCEREMA le 9 septembre 2015
laquo Pendant longtemps les recherches ont porteacute sur les polluants globaux traditionnels (MESDCODBO azote phosphore) et quelques micropolluants (certains meacutetaux et hydrocarbures)Depuis les anneacutees 2000 les micropolluants sont devenus une theacutematique de recherche agrave partentiegravere et le nombre de polluants eacutetudieacutes dans les eaux de ruissellement (eaux pluviales ouRUTP) a augmenteacute consideacuterablement Cependant de cette approche naicirct un certain nombrede questions Le nombre des micropolluants est aujourdrsquohui de plusieurs milliers voire deplusieurs dizaines de milliers Leur toxiciteacute et leur eacutecotoxiciteacute sont pour la majoriteacute drsquoentre euxau mieux suspecteacutees au pire meacuteconnues Il en est de mecircme pour leurs produits dedeacutegradation dont on connaicirct mal par ailleurs les modes de production et drsquoeacutevolution de lrsquoamontagrave lrsquoaval des hydrosystegravemes urbains raquo [hellip]
laquo Cette production est lieacutee soit au lessivage des surfaces urbaines (toitures bacirctis) desveacutehicules ou encore du mobilier urbain soit des activiteacutes qui srsquoy deacuteroulent A titre drsquoexemple deseacutemissions importantes en cuivre et en zinc ont eacuteteacute rapporteacutees pour certaines toituresmeacutetalliques Certains pesticides peuvent ecirctre eacutegalement eacutemis depuis les faccedilades Pour leshydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) les eacutemissions lieacutees au trafic automobileconstituent la principale source raquo[hellip]
La contribution des eaux pluviales dans les flux de meacutetaux lourds ou de HAP vers le milieu peutecirctre preacutepondeacuterante Lrsquoeacutetat des lieux du bassin de la Seine et des cours drsquoeau cocirctiers normandsde 2013 tente un premier chiffrage de ces flux pour une vingtaine de substances Le tableau 7est extrait de ces donneacutees
Rejets (en kgan) Industrie Stations drsquoeacutepuration Eaux pluviales
Zinc et ses composeacutes 9600 41 400 [190 000 - 200 000]
Cuivre et ses composeacutes 1800 5400 [23 200 - 37 700]
Chrome et ses composeacutes 260 2100 [220 - 3400]
Benzo(a)pyregraveneBenzo(b)fluoranthegraveneBenzo(k)fluoranthegraveneBenzo(ghi)peacuterylegraveneIndeno(123-cd)pyregravene
3 203203
94391311651
[30 - 45][50 - 100][20 - 40][30 - 70][30 - 50]
Nonylpheacutenols 300 23 [240 - 570]
Diuron 04 58 [90 - 260]
Composeacutes du tributyleacutetain(Tributyleacutetain cation)
004 06 [1 - 7]
Tableau 7 Origines des flux (kgan) de quelques substances dangereuses Source donneacutees extraites dun tableau plus complet de leacutetat des lieux du bassin de la Seine et des cours drsquoeau cocirctiers normands 2013 pp 275-276
La connaissance de ces flux est relativement preacutecise pour quelques bassins-versantsnotamment pour les trois observatoires urbains OPUR en reacutegion parisienne (depuis 1994)OTHU agrave Lyon depuis 1998 et ONEVU agrave Nantes en 2006 reacuteunis dans le reacuteseau URBIS depuis2010 qui a constitueacute le SOERE (systegraveme drsquoobservation et drsquoexpeacuterimentation sur le long terme)URBIS labelliseacute par AllEnvi Ce label a cependant eacuteteacute perdu pour ne pas avoir fait aboutir etpeacuterenniser un systegraveme drsquoinformation commun Des reacuteflexions sont en cours pour relancer ceprojet
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Une base de donneacutees plus large pour la peacuteriode 2010-2013 a eacuteteacute creacutee dans le cadre drsquoune ANR(INOGEV)
Les travaux de recherche105 ont identifieacute la preacutesence drsquoun certain nombre de substancesprioritaires de la directive cadre europeacuteenne sur lrsquoeau (HAP alkylpheacutenols phtalates diuronisoproturon atrazine plomb) dans les eaux pluviales drsquoun bassin versant amont agrave des niveauxde contamination globalement plus faibles qursquoagrave lrsquoaval des reacuteseaux seacuteparatifs (certainsparamegravetres ont eacuteteacute mesureacutes au-dessus des NQE) Ce travail a montreacute que les techniquesalternatives diminuent les volumes drsquoeau rejeteacutes vers lrsquoaval drsquoenviron 50 et reacuteduisent lesmasses de contaminants eacutemises de 20 agrave 80 (MES DCO PCB HAP alkylpheacutenols meacutetauxtraces) par effet de diminution de volume (fixation par le sol de micropolluants infiltreacutes)
Des travaux meneacutes en reacutegion nantaise montrent que le meacutecoprop qui nrsquoeacutetait pas preacutesent agravelrsquoexutoire du bassin versant apparaicirct dans lrsquoeacutecoquartier du fait des relargages car il estincorporeacute dans certaines toitures veacutegeacutetaliseacutees agrave cause des enduits de faccedilades106 Une autreeacutetude montre que la contribution des retombeacutees atmospheacuteriques par rapport aux concentrationsretrouveacutees agrave lrsquoexutoire est infeacuterieure agrave 40 pour une majoriteacute de meacutetaux de HAP ou dePBDE107
Par ailleurs une base de donneacutees unique au niveau national108 a permis drsquoobtenir dans lesreacuteseaux seacuteparatifs des donneacutees comparables (77 micropolluants eacutetudieacutes109) sur trois bassinsversants aux contextes diffeacuterents en termes de trafic drsquooccupation des sols ou de taille En cequi concerne les HAP la variabiliteacute inter-eacuteveacutenementielle srsquoexplique par les diffeacuterences de traficde mecircme que pour les meacutetaux Ces polluants sont majoritairement preacutesents sous formeparticulaire Les veacutehicules sont eacutegalement composeacutes de matiegraveres plastiques qui geacutenegraverentdivers polluants tout comme le mobilier urbain (abris de bus en PVC panneaux publicitairesetc) ou les surfaces comme le bitume le beacuteton le geacutenie civil etc
A 76 Les effets constateacutes sur les milieux reacutecepteurs
Nous reprenons ici aussi un extrait des actes du seacuteminaire du 9 septembre 2015
laquo Les rejets agrave des deacutebits et des volumes parfois tregraves eacuteleveacutes en fonction de lrsquointensiteacute et de lahauteur des preacutecipitations qui les ont geacuteneacutereacutes peuvent accroicirctre de maniegravere significative lesdeacutebits et les vitesses drsquoeacutecoulement des milieux aquatiques dans lesquels ils se produisent Audroit des rejets on observe des eacuterosions localiseacutees (affouillements) ou eacutetendues et parfois despheacutenomegravenes marqueacutes drsquoincision et de creusement des lits des cours drsquoeau pouvant conduire agravedes modifications geacuteomorphologiques significatives Les impacts chimiques des polluantstraditionnels (MES DCODBO N et P) ont eacuteteacute eacutetudieacutes depuis de nombreuses anneacutees et sontdirectement lieacutes agrave la preacutesence des polluants transporteacutes par les rejets
Lorsque les deacutebits et volumes drsquoeaux pluviales deacuteverseacutes sont significatifs par rapport agrave ceuxtransitant dans les cours drsquoeau on observe geacuteneacuteralement une augmentation des concentrationsdes polluants concerneacutes dans les milieux aquatiques Les rejets de MES peuvent entraicircner descolmatages du lit et modifier temporairement ou durablement la composition des zoneshyporheacuteiques Les MES sont eacutegalement le vecteur des polluants preacutesents en phaseparticulaire Les rejets de matiegravere organique oxydable (DBO) entraicircnent une baisse de laconcentration en oxygegravene dissous des milieux aquatiques Si cette baisse est suffisammentlongue et prononceacutee elle peut conduire agrave des mortaliteacutes piscicoles
105 laquo Flux de micropolluants dans les eaux de ruissellement urbaines et effets de diffeacuterents modes de gestion agravelrsquoamont raquo thegravese drsquoAdegravele Bressy LEESU 2010 httpstelarchives-ouvertesfrtel-00582379fileTH2010PEST1051pdf
106 Preacutesentation de Veacuteronique Ruban chercheuse agrave lrsquoIfsttar et coordinatrice de lrsquoobservatoire nantais ONEVU(seacuteminaire citeacute en introduction 9 sept 2015)
107 Johnny Gasperi chimiste au LEESU (seacuteminaire citeacute en introduction 9 sept 2015)
108 Projet ANR INOGEV qui srsquoest deacuterouleacute entre 2010 et 2013
109 Des diffeacuterences sont apparues srsquoagissant du nickel et du chrome du fait de la preacutesence de sites industriels
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Les rejets drsquoazote et de phosphore dans les milieux aquatiques avec des eacutecoulements tregraveslents ou relativement fermeacutes (certaines baies de mecircme que les lacs et ruisseaux urbains parexemple) contribuent au pheacutenomegravene drsquoeutrophisation
Les concentrations en meacutetaux HAP et micropolluants organiques des milieux aquatiques sonteacutegalement augmenteacutees significativement par les rejets drsquoeaux pluviales A lrsquoeacutechelleeacuteveacutenementielle les rejets de certains polluants (meacutetaux pesticides HAP par exemple) dans leseaux pluviales peuvent repreacutesenter une contribution significative et parfois majeure des rejetsurbains par rapport aux rejets des stations drsquoeacutepuration A lrsquoeacutechelle annuelle la contribution deseaux pluviales aux flux polluants totaux rejeteacutes dans un milieu aquatique est variable selon lessites et les polluants de ratios de 20 agrave 60 ont eacuteteacute observeacutes sur certains sites parisiens
Les impacts biologique et eacutecologique affectent la bioceacutenose des milieux aquatiques Pour uncertain nombre de substances (pesticides PCB certains meacutetaux) les rejets drsquoeaux pluvialesentraicircnent des pheacutenomegravenes de bioaccumulation et de bioamplification le long des chaicircnestrophiques pouvant conduire agrave terme agrave la disparition de certaines espegraveces (maladies longeacuteviteacuteplus faible reproduction perturbeacutee) et donc agrave la perturbation de lrsquoeacutecosystegraveme et des populationspreacutesentes
Les tregraves nombreux micropolluants organiques suivis plus reacutecemment dans les eaux pluvialesont des conseacutequences sur les milieux aquatiques encore tregraves mal documenteacutees Certainessubstances semblent ecirctre bioaccumulables eacutecotoxiques et sont suspecteacutees pour certainesdrsquoentre elles drsquoecirctre des perturbateurs endocriniens susceptibles drsquoaffecter les populations desmilieux aquatiques Des eacutetudes de long terme sur les effets des expositions chroniques agrave desfaibles concentrations pour la bioceacutenose sont neacutecessaires
Pour toutes ces raisons lrsquoatteinte du bon eacutetat chimique et eacutecologique de certains milieuxaquatiques neacutecessite une reacuteduction significative des rejets drsquoeaux pluvialesraquo
On ajoutera agrave ces constats lrsquoimpact des pollutions bacteacuteriennes porteacutees par ces rejets drsquooragesnon traiteacutes conduisant agrave rendant obligatoire la fermeture temporaire des baignades en bord demer ou en riviegravere ainsi que sur les activiteacutes de conchyliculture
Toutes les appreacuteciations geacuteneacuterales ci-dessus ne permettent agrave elles seules de quantifierlrsquoimportance des rejets lieacutes aux eaux pluviales par rapport drsquoune part aux eaux reacutesiduairesurbaines (crsquoest drsquoautant plus difficile quand il y a un reacuteseau unitaire qui meacutelange ces eaux) etdrsquoautre part par rapport agrave la sensibiliteacute du milieu
Ce sont geacuteneacuteralement bien les eacuteveacutenements de pluies modestes qui contribuent le plus eacutetantplus nombreux au deacuteclassement des masses drsquoeau
A 77 Lrsquoagenda de la reacuteduction des rejets de substances dangereuses et pesant sur le bon eacuteteacute chimique des eaux
Le constat que les substances dangereuses doivent faire lrsquoobjet drsquoactions volontaristes desEtats dans le cadre de la DCE srsquoest traduit dans la mise en place drsquoobjectifs ambitieuxdrsquoameacutelioration des connaissances mais aussi de reacuteduction voir de suppression des rejets
Les polluants speacutecifiques de lrsquoeacutetat eacutecologique (PSEE) sont les laquo substances dangereusesrecenseacutees comme eacutetant deacuteverseacutees en quantiteacute significative dans les masses drsquoeau de chaquebassin raquo Une liste de PSEE par bassin figure dans lrsquoarrecircteacute de surveillance du 7 aoucirct 2015(modifiant lrsquoarrecircteacute du 25 janvier 2010)
Lrsquoeacutetat chimique de la masse est consideacutereacute comme mauvais si la concentration drsquoau moins unpolluant (principe laquo one out all - out raquo) dans lrsquoeau les seacutediments ou le biote deacutepasse uneconcentration appeleacutee NQE (norme de qualiteacute environnementale) deacutefini au niveau europeacuteenpar la directive 201339UE Il peut srsquoagir de concentrations moyennes ou maximales
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Les eacutecheacuteances de suppression des eacutemissions de substances prioritaires sont eacutechelonneacutees pources diverses substances (Figure 31)
La DCE ne fixe pas explicitement dobjectifs de reacuteduction pour les substances dangereuses nonprioritaires qui entrent dans la caracteacuterisation de lrsquoeacutetat chimique des eaux mais preacutecise qursquoil estattendu des Eacutetats membres que des actions pour reacuteduire la pollution par ces substances soientengageacutees Il a eacuteteacute deacutecideacute en France dappliquer la mecircme logique en terme de surveillance etreacuteduction que pour les autres substances
Pour une preacutesentation tregraves claire et preacutecise de la traduction qui a eacuteteacute faite en France voir lanote technique DEB-DGPR du 11 juin 2015 relative laquo aux objectifs nationaux de reacuteduction deseacutemissions rejets et pertes de substances dangereuses dans les eaux de surface et agrave leurdeacuteclinaison dans les SDAGE 2016-2021 raquo NOR DEVL1429906N
Linventaire des eacutemissions sera reacutealiseacute en 2019 et des mesures compleacutementaires serontinteacutegreacutees dans les PDM mis agrave jour en 2021 ce qui justifie des objectifs de reacuteduction agraveleacutecheacuteance du 3e cycle de SDAGE en 2033
Parmi les HAP lrsquoanthracegravene qui a un objectif europeacuteen de suppression en 2028 fait lrsquoobjet drsquouneambition particuliegravere (-30 en 2021) plus forte que celle des autres nouvelles substancesprioritaires qui ont un objectif franccedilais de reacuteduction de -10 en 2021) Ces choix sont reacutesumeacutesdans le tableau 8
De faccedilon eacutevidemment tregraves simplifieacutee on peut consideacuterer que les eaux pluviales sontparticuliegraverement concerneacutees par les eacutecheacuteances suivantes
bull Anthracegravene objectif particulier de 2028 les eaux pluviales sont concerneacutees par lestraitements du bois des constructions
bull Cadmium 2021 les eaux pluviales sont concerneacutees par de nombreux usages mais lesrejets majeurs dans le milieu sont plutocirct dans les deacutechets solides (piles notamment)
bull Di phthalate (DEHP) 2033 les eaux pluviales sont marginales mais concerneacutees par lesreacuteseaux unitaires
bull Nonylpheacutenols 2021 flux mineur au regard des flux passant par les stations deacutepuration
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Figure 26 Evolution de la liste des substances prioritaires et des eacutecheacuteances associeacutees Source DEB 2016
bull HAP 2021 les eaux pluviales sont fortement concerneacutees les pheacutenomegravenes delessivage eacutetant preacutepondeacuterants par rapport aux rejets dusage
bull Composeacutes du tributyleacutetain 2021 les eaux pluviales sont concerneacutees par le lessivagedes faccedilades
bull Dioxines et composeacutes de type dioxine 2027 les eaux pluviales ne sont concerneacutees quemarginalement par le lessivage de sols pollueacutes par des eacutemissions atmospheacuteriques
bull Produits phytosanitaires 2021 pour les eaux pluviales une partie de la question esttraiteacutee par les restrictions de commercialisation et drsquousage dans les jardins et lesespaces verts mais il reste la question de la deacuterogation pour les voiries
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Tableau 8 Les objectifs nationaux de reacuteduction des substances dangereuses Source note technique DGPR-DEB de juillet 2015
Annexe 8 La zone centrale drsquoIle-de-France analyse des fluxpolluants des deacuteversements de temps de pluie
Sur le systegraveme de la zone centrale drsquoIle-de-France les 5 premiers rejets en volume quiexpliquent 52 du volume global de rejet deacutepasseacute 2 jours par an sont dans lrsquoordredeacutecroissant Garges-Epinay Clichy Fresnes-Choisy la Briche et le collecteur drsquoEnghein et les5 premiers pour la DBO5 qui repreacutesentent 57 du flux sont dans le mecircme ordre deacutecroissantClichy la Briche Garges-Epinay le canal du Chesnay et le canal de la Frette (Figure 27)
Sur ce mecircme systegraveme de grande ampleur les flux deacuteverseacutes aux deacuteversoirs drsquoorages ontrepreacutesenteacute une proportion de 15 agrave 20 au deacutebut des anneacutees 2000 pour repreacutesenter audeacutebut de lrsquoordre de 10 de lrsquoensemble des rejets (Tableau 9) ceci eacutetant ducirc agrave la fois agrave lrsquoeacutecart depluviomeacutetrie des deux peacuteriodes et aux efforts de maicirctrise des flux drsquoorage (Figure 28)
Pluie annuelle moyenne (mman) Volume deacuteversements temps de pluie hors chocircmage (Mmsup3an)
1998-2003 716 293640
2004-2011 578 161492
Tableau 9 Volumes annuels (lmillions de msup3 par an) deacuteverseacutes par temps de pluie et pluviomeacutetrie Zone centrale dIle-de-France Donneacutees tireacutees de documents de travail de la preacuteparation du scheacutema directeur dassainissement 2014 non publieacutes
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Figure 27 Volumes (msup3) et flux de DBO5 (kg) quotidiens deacuteverseacutes Valeurs deacutepasseacutees 2 jours par an par temps de pluie Zone centrale dIle-de-France Document de travail de la preacuteparation du scheacutema directeur dassainissement 2014 non publieacute
Pour les flux annuels de DBO5 deacuteverseacutes la proportion est plus eacuteleveacutee (27 en moyenne) tregravesfluctuante (de 13 agrave 30 ) et assez stable sur lrsquoensemble de la peacuteriode (Figure 29) Cetexemple montre que les flux de temps de pluie deacutebordant des reacuteseaux sans traitementconstituent aujourdrsquohui une part significative des flux rejeteacutes au milieu (bien entendu celareacutesulte notamment du fait que la plus grande part des flux de matiegraveres polluantes sont traiteacuteesde faccedilon efficace par les stations les flux marginaux en volumes le sont moins en chargepolluante110
110 Lorsqursquoon se concentre sur la peacuteriode drsquoeacutetiage ougrave les faibles deacutebits rendent les impacts de ces rejets beaucoupplus sensibles
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Figure 28 Volumes annuels (millions de msup3an) rejeteacutes au milieu aux deacuteversoirs dorage et aux stations deacutepuration Zone centrale dIle-de-France Synthegravese par la mission de donneacutees des documents de travail de la preacuteparation du scheacutema directeur dassainissement 2014 non publieacutees Les donneacutees de 2004 sont incomplegravetes et nont pas pu ecirctre traiteacutees
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110
200
400
600
800
1000
1200
Deacuteversoirs dorage Stations deacutepuration
Volu
me
s a
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teacutes
(m
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)
Figure 29 Charges de DBO5 (tonnesan) rejeteacutees au milieu aux deacuteversoirs dorage et aux stations deacutepuration Zone centrale dIle-de-France Synthegravese par la mission de donneacutees des documents de travail de la preacuteparation du scheacutema directeur dassainissement 2014 non publieacutees Les donneacutees de 2004 sont incomplegravetes et nont pas pu ecirctre traiteacutees
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20110
5000
10000
15000
20000
25000
Deacuteversoirs doragesStations deacutepuration
Ch
arg
es
de
DB
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(t)
Annexe 9 Les pluies et leur mesure
A 91 Les progregraves de la connaissance de la variabiliteacute spatiale des pluiesextrecircmes
Les pluies ont une variabiliteacute qui domine la deacutetermination des ordres de grandeurs deseacutecoulements111
La mesure de la pluie repose sur un reacuteseau au sol bancariseacute drsquoenviron 2200 pluviographes soitune densiteacute sur lrsquoessentiel du territoire drsquoenviron drsquoun poste pour 300 kmsup2 Cette densiteacute estaccrue sur les parties du territoire ougrave les pluies sont les plus variables dans le temps et danslrsquoespace et y atteint alors de lrsquoordre drsquoun poste pour 100 kmsup2 Localement dans un certainnombre drsquoespaces urbains les reacuteseaux des collectiviteacutes non bancariseacutes au niveau nationalatteignent une densiteacute drsquoun poste pour 10 agrave 30 kmsup2 Elle est compleacuteteacutee deacutesormais parlrsquoutilisation des donneacutees de radars dont les technologies et la couverture du territoire ontsensiblement progresseacute depuis 30 ans Celles-ci permettent deacutesormais de produire avec unefiabiliteacute raisonnable des estimations en temps reacuteel de lames drsquoeau avec une maille eacuteleacutementairedrsquo1 kmsup2 au pas de temps horaire et vraisemblablement agrave court terme agrave 15mn112
Les preacutecipitations qui vont concerner le preacutesent rapport se distinguent par leur intensiteacute maisaussi par leur dureacutee sur le mecircme bassin dureacutee deacuteterminante pour le volume qui srsquoeacutecoule
On peut distinguer
Les pluies intenses (atteignant 10 mm en dix minutes) de courte dureacutee (moins de30 minutes) atteignant 20 agrave 30 mm de pluie cumuleacutee concernent lrsquoensemble duterritoire
Les pluies fortes laquo remarquables raquo113 dont lrsquointensiteacute forte se poursuit de une agrave troisheures (cumulant 50 agrave 200 mm) sont exceptionnelles en plaine (ougrave elles ne deacutepassentguegravere 100 mm) mais concernent les reliefs montagneux leurs pieacutemonts exposeacutes auvent et les zones meacutediterraneacuteennes et tropicales
Les pluies laquo meacutemorables raquo (abats drsquoeau) de forte intensiteacute stationnaires plusieursheures et deacutepassant sensiblement 200 mm concernent essentiellement les zonesmeacutediterraneacuteennes et tropicales
Les pluies laquo exceptionnelles raquo qui constituent souvent des records mondiauxdeacutepassant 500 mm en un jour se concentrent sur les Ceacutevennes et la faccedilade au vent delrsquoicircle de la Reacuteunion
111 Pour prendre la mesure de ces quantiteacutes drsquoeau preacutecipiteacutees rappelons que lrsquoon parle de lames drsquoeau (une lamedrsquoeau drsquoun millimegravetre repreacutesente 1 litre par msup2) sans commune mesure entre elles de quelques mm agrave de lrsquoordre dumegravetre Sur une surface de 10 kmsup2 qui accueille en milieu urbain de 10 000 agrave 200 000 habitants
bull une pluie banale de climat tempeacutereacute (1 agrave 10 mm de pluie) repreacutesente un volume de 10 000 agrave 100 000m3 (soitlrsquoeacutequivalent du volume drsquoun agrave dix parkings souterrains de 200 places)
bull une averse exceptionnelle de 100 mm en quelques heures apporte un million de msup3 soit le volume de 100parkings souterrains de 200 places ou 25 km de tunnel de meacutetro)
bull 1 m de pluie comme on peut en rencontrer en 24 heures lors drsquoun eacutepisode ceacutevenol centennal ou en peacuteriodecyclonique sur le versant au vent de la Reacuteunion dix millions de msup3 crsquoest-agrave-dire 1000 de ces parkings de 200places ou 250 km de tunnel de meacutetro
112 Localement des cartes radars recalibreacutees sont exploiteacutees en routine au pas de temps de 5 minutes
113 Les qualificatifs employeacutes ici (laquo remarquables raquo laquo meacutemorables raquo et laquo exceptionnelles raquo) sont inspireacutes du sitedeacuteveloppeacute par Meacuteteacuteo-France qui reacutepertorie ces eacuteveacutenements (httppluiesextremesmeteofr)
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La connaissance de ces eacuteveacutenements pluvieux agrave des mailles de lrsquoordre du kmsup2 et des pasde temps de quelques minutes et la capaciteacute de les preacutevoir agrave des eacutecheacuteances dequelques heures progressent tregraves rapidement Ces eacutechelles de temps et drsquoespace sontparfaitement pertinentes pour ces eacuteveacutenements et cela ouvre de nombreux espoirsdrsquoameacutelioration opeacuterationnelle
A 92 Reacuteseaux de mesure
La mesure114 de la pluie au sol au sol repose sur un reacuteseau de plus de 2190 pluviomegravetres(Figure 30) dont les donneacutees sont collecteacutees dans la base de donneacutees climatologiques geacutereacuteepar meacuteteacuteo-France (BDCLIM) et eacutegalement preacutesentes sur la plateforme PhyC du service centraldrsquohydromeacuteteacuteorologie et drsquoappui agrave la preacutevision des inondations (SCHAPI) service techniqueplaceacute au sein de la direction geacuteneacuterale de la preacutevention des risques (DGPR)
bull 820 geacutereacutes par la Meacuteteacuteorologie nationale (607 stations Radome115 (564 en meacutetropole) et213 stations Salamandre116 (192 en meacutetropole))
bull 582 geacutereacutes par les services de preacutevision des crues (SPC)
bull 311 geacutereacutes par Eacutelectriciteacute de France
bull 477 (392 en meacutetropole) deacutetenues par des collectiviteacutes ou des opeacuterateurs et geacutereacutees parconvention par Meacuteteacuteo France
bull un nombre inconnu drsquoautres stations essentiellement en milieu urbain geacutereacutees par lescollectiviteacutes locales ou leurs opeacuterateurs et qui ne sont pas bancariseacutees
Ces reacuteseaux ont donc une densiteacute sur lrsquoessentiel du territoire drsquoenviron drsquoun poste pour 300 kmsup2et cette densiteacute est accrue sur les parties du territoire ougrave les pluies sont les plus variables dansle temps et dans lrsquoespace et atteint de lrsquoordre drsquoun poste pour 100 kmsup2 Localement dans uncertain nombre drsquoespaces urbains les reacuteseaux non bancariseacutes au niveau national descollectiviteacutes atteignent une densiteacute drsquoun poste pour 10 agrave 30 kmsup2
114 On traite ici la question de la connaissance des pheacutenomegravenes on abordera la question des preacutevisions et du tempsreacuteel dans un chapitre ulteacuterieur
115 Stations automatiques teacuteleacutetransmises mesurant de faccedilon automatique la tempeacuterature et lhumiditeacute sous abri lespreacutecipitations et le vent (vitesse et direction) agrave une hauteur de 10 megravetres Certaines stations mesurent desparamegravetres compleacutementaires comme la pression lhumiditeacute dans le sol le rayonnement la visibiliteacute leacutetat du soletc
116 Stations automatiques teacuteleacutetransmises mesurant deux paramegravetres (pluie et tempeacuterature)
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Lameacutelioration de la couverture radar de Meacuteteacuteo-France (Figure 31) repose sur le renouvellementprogressif des radars agrave longue porteacutee (freacutequences de la bande S de 2 agrave 4 GHz ou plussouvent de la bande C de 4 agrave 8 GHz) sur linteacutegration de radars frontaliers dans la mosaiumlque(radar de Jersey et les radars suisses notamment celui de la Dole) et enfin sur linstallation denouveaux radars Pour ces derniers agrave lexception de la Corse du Sud qui est en bande C cesradars en bande X de 8 agrave 12 Ghz sont de porteacutee plus reacuteduite en raison de la forte atteacutenuationdu signal par les preacutecipitations Les radars ont maintenant eacutequipeacutes pour mesurer la vitesseradiale par effet Doppler-Fizeau La geacuteneacuteralisation de la double polarisation117 a permis
117 Au lieu drsquoeacutemettre des train drsquoonde tous polariseacutes horizontalement qui ne permettent qursquoune mesure de reacuteflectiviteacuteles radars agrave double polarisation alternent des eacutemissions drsquoondes polariseacutees horizontalement et verticalement ce qui
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Figure 30 Les pluviographes dont les donneacutees sont bancariseacutees Source SCHAPI 2016
Figure 31 Deacuteveloppement du reacuteseau de radars meacuteteacuteorologiques enmeacutetropole Source SCHAPI 2016 DPOL double polarisationPRT pulse repetition time
drsquoameacuteliorer de faccedilon substantielle la qualiteacute des lames deau sur tous les radars et notammentsur les bandes X Les radars en bande X du projet RHYTMME (Vars Mont Maurel MontColombis Nice) ainsi que le radar du Moucherotte (Grenoble) sont deacutesormais opeacuterationnelsleurs apports sont importants notamment pour mener des avertissements sur les cruessoudaines dans des zones jusqursquoalors tregraves mal couvertes Deux radars de la mecircme gammedevraient ecirctre implanteacutes dans le Morbihan ainsi que dans le massif central Le coucirctdrsquoinvestissement dun radar bande X est 1Meuro alors qursquoil est de 15 agrave 2 Meuro pour un radar de typebande C Il nexiste pas de collectiviteacutes posseacutedant de tels eacutequipements certaines beacuteneacuteficient duservice apporteacute par des laboratoires de recherches posseacutedant leur propre radar (Mont Vialdans les Alpes Maritimes utiliseacute par lagglomeacuteration de Nice Puys-de-Docircme pour Clermont-Ferrand ENPC agrave Marne-la-Valleacutee service non opeacuterationnel agrave ce jour) dautres sappuient surdes systegravemes de calibrage deacuteveloppeacutes par des entreprises priveacutees (ex systegraveme CALAMAR deRhea-Kisters utiliseacute par le SPC Grand Delta mais aussi par Nicircmes et Montpellier ainsi que parcertains deacutepartements de petite couronne francilienne avec un calibrage118 toutes les 5 minutes)agrave partir dimages radar de Meacuteteacuteo France
Le calibrage des lames deau radar avec les donneacutees au sol a progresseacute les scores des lamesdeau laquo Antilope raquo en teacutemoignent (maille de 1 kmsup2 avec un recalage horaire des radars parkrigeage119 des donneacutees sols avec une pondeacuteration adapteacutee en fonction du caractegraverestratiforme ou convectif des nuages) Des travaux tregraves avanceacutes sur la tregraves haute reacutesolutioninteacutegrant toujours la spatialisation de la calibration devraient encore ameacuteliorer les reacutesultats Unecalibration infra-horaire (15 minutes) pour les secteurs soumis aux pheacutenomegravenesmeacutediterraneacuteens paraicirct neacutecessaire et est agrave lrsquoeacutetude Les donneacutees des pluviomegravetres des SPC nesont cependant pour lrsquoinstant pas utiliseacutees par Meacuteteacuteo France alors qursquoelles pourraient tregravesutilement agrave coucirct tregraves marginal ameacuteliorer ces estimations de lames drsquoeau
Des utilisations sont deacuteveloppeacutees pour des collectiviteacutes comme lrsquoexemple de la ville drsquoAntibesrencontreacutee par la mission
La plateforme RAINPOL est une application pour la preacutevision et la gestion des criseshydromeacuteteacuteorologiques utilisant un radar en bande X Elle a eacuteteacute deacuteveloppeacutee par la socieacuteteacuteNovimet dans le cadre drsquoun programme de coopeacuteration europeacuteen piloteacute par lrsquoIRSTEA la reacutegiondu Pieacutemont italien et le Conseil geacuteneacuteral des Alpes-Maritimes Associeacutee depuis 2010 agravelrsquoexpeacuterimentation dans un contexte de crues torrentielles urbaines la ville drsquoAntibes lrsquoutilisecomme un outil drsquoanticipation des preacutecipitations et drsquoaide agrave la deacutecision destineacutee aux servicesopeacuterationnels
Le service drsquoavertissement de pluie intense agrave lrsquoeacutechelle des communes (APIC) est baseacute sur lesmesures radar de Meacuteteacuteo-France qui permet de caracteacuteriser les preacutecipitations en temps reacuteelavec une preacutecision au kilomegravetre Lrsquointensiteacute de la pluie est compareacutee agrave des reacutefeacuterencesclimatologiques locales Si une commune comporte plusieurs pixels caracteacuteriseacutes par une pluieintense ou tregraves intense (2 niveaux drsquoavertissement ldquopluie intenserdquo et ldquopluie tregraves intenserdquo) lesresponsables de la commune sont alerteacutes par mail appel teacuteleacutephonique ou sms selon lescaracteacuteristiques de leur abonnement Il ne srsquoagit donc pas drsquoune preacutevision mais bien drsquounavertissement eacutetabli agrave partir drsquoobservations
A 93 Pluies intenses
Rappelons ici la preacutesentation qursquoen font Le Quintrec et al 2009 rapport CGEDD citeacute
laquo Les preacutecipitations intenses sobservent dans des zones ougrave latmosphegravere fortement instableest le siegravege de cellules convectives plus ou moins nombreuses et plus ou moins organiseacutees
bull Un systegraveme convectif peut ecirctre reacuteduit agrave une seule super-cellule caracteacuteriseacutee par lapreacutesence dun cumulonimbus geacuteneacuterant un orage violent isoleacute Le territoire concerneacute agrave unmoment donneacute atteint quelques kilomegravetres carreacutes et la dureacutee de vie de la cellule deacutepasse
permet la mesure de la taille des gouttes et facilitent la suppression du pheacutenomegravene dit de bande blanche et ladeacutetection drsquoeacutechos fixes
118 La production drsquoune estimation de preacutecipitations agrave partir des donneacutees de reacuteflectiviteacute radar passent par destransformations de ce signal qui ne sont pas stables dans le temps ni uniformes geacuteographiquement
119 Krigeage meacutethode drsquointerpolation spatiale de donneacutees ponctuelles Pour plus de deacutetail cf Roche et al 2012
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rarement une heure mais les pluies peuvent alors atteindre 100 mm lorsque la cellulestationne au-dessus du mecircme territoire Pratiquement tout point de France peut ecirctreaffecteacute avec une probabiliteacute plus ou moins forte et encore mal connue Cest la cause dela majoriteacute des cas de ruissellement localiseacute et soudain
bull Un systegraveme convectif eacutevoluant au-dessus dune surface surchauffeacutee ou qui beacuteneacuteficiedun refroidissement caracteacuteriseacute en altitude ou les deux agrave la fois est le siegravege denombreuses cellules convectives agrave des stades de maturiteacute diffeacuterents eacutevoluantseacutepareacutement dans une zone ou organiseacutees en lignes Ces systegravemes orageux concernentdes centaines ou quelques milliers de kilomegravetres carreacutes et affectent un territoire pendantplusieurs heures Le cumul des preacutecipitations peut atteindre localement quelquescentaines de millimegravetres Ces situations geacutenegraverent agrave la fois du ruissellement et des cruesrapides des riviegraveres et des fleuves cocirctiers dans le ou les bassins versants concerneacutes
bull Des manifestations pluvio-orageuses sobservent agrave plus grande eacutechelle lorsque lairchaud et humide en provenance de la Meacutediterraneacutee - ougrave la tempeacuterature de leau estencore eacuteleveacutee en fin deacuteteacute deacutebut dautomne ndash est souleveacute par le relief des Ceacutevennes dela Montagne Noire des Corbiegraveres de lest des Pyreacuteneacutees ou du sud des Alpes etrencontre des masses dair froid en provenance du Nord Ces eacutepisodes peuvent affecterplusieurs deacutepartements pendant un agrave quelques jours et geacuteneacuterer des cumuls depreacutecipitations de plusieurs centaines de millimegravetres voire pregraves dun megravetre comme lors del laquo aiguade raquo entre le 16 et le 19 octobre 1940 dans le Vallespir Ces situations peufreacutequentes sont agrave lorigine de crues deacutevastatrices et eacutetendues torrentielles avec destransports solides consideacuterables dans les hautes valleacutees Laspect ruissellement urbainest preacutesent mais souvent secondaire dans la catastrophe
Dans toutes les situations associeacutees agrave des systegravemes convectifs la distribution despreacutecipitations sur la zone affecteacutee est particuliegraverement heacuteteacuterogegravene les accidents du reliefinfluencent agrave micro-eacutechelle lorganisation des cellules nuageuses et les pluies en reacutesultant
Dautres cas de ruissellement urbain peuvent ecirctre la conseacutequence de pluies dintensiteacutemodeacutereacutee affectant un bassin satureacute par des pluies anteacuterieures reacutecentes Cest le cas dans lePays de Caux et geacuteneacuteralement dans les zones de plaine Ces types de preacutecipitations sont lacause de submersion en milieu habiteacute quelles que soient les zones arroseacutees agglomeacuteration oupetit bassin versant en amont Dans la suite de ce rapport nous assimilerons ruissellementurbain et crues soudaines raquo
On peut compleacuteter cette preacutesentation par quelques eacuteleacutements quantitatifs
A lrsquoeacutechelle europeacuteenne des pluies extrecircmes de faible dureacutee souvent de faible extensionspatiale se produisent en peacuteriode estivale agrave lrsquooccasion drsquoorages violents (preacutecipitationsconvectives) sur une large part de lrsquoEurope continentale les tregraves fortes intensiteacutes alorsenregistreacutees sont alors proches des maxima mondiaux La courbe-enveloppe constitueacutee agrave partirdes donneacutees collecteacutees par le recensement europeacuteen HYDRATE (Figure 34) montre que lesdeacutebits pseudo-speacutecifiques120 sont proches des maxima mondiaux pour de petites surfaces debassins-versants
Pour des dureacutees plus longues de quelques heures crsquoest tout speacutecifiquement dans lesCeacutevennes que se concentrent la particulariteacute de cellules convectives stationnaires reacutealimenteacuteescontinucircment par des masses drsquoair chaud et humide En revanche les eacutepisodes de la cotemeacutediterraneacuteenne franccedilaise sont loin de repreacutesenter des eacuteveacutenements exceptionnels agrave lrsquoeacutechellemondiale (Figure 35)
Pour des dureacutees de quelques heures agrave 3 jours ce sont les pluies cycloniques du versant auvent de lrsquoicircle de la Reacuteunion qui deacutetiennent les records mondiaux 261 mm en une heure422 mm en trois heures 687 mm en six heures 1 m en un jour 2 m en deux jours 3 m en troisjours Pour des dureacutees plus longues ce sont les pluies de mousson sur la bordure sud de lachaicircne himalayenne qui deacutetiennent ces records (Figure 35)
120 Les deacutebits dits speacutecifiques sont les deacutebits drsquoun cours drsquoeau rapporteacutes agrave la surface du bassin versant de celui-ci etsont mesureacutes en msup3skmsup2 Pour comparer des eacuteveacutenements ayant conduit agrave des deacutebits Q mesureacutes sur des bassins-versants de surfaces A diffeacuterentes on utilise communeacutement la notion de deacutebit dit peudospeacutecifique QA 06 Lrsquouniteacute estalors msup3s(kmsup2)06
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Annexe 10 Les deacutebits et leur mesure
A 101 Lrsquohydrologie des petits bassins-versants est complexe
La distinction entre les pluies notamment quant agrave leurs dureacutees renvoie essentiellement agrave lataille des bassins-versant qui concernent les eaux pluviales de quelques hectares agrave quelquescentaines de kmsup2 (meacuteso-eacutechelle) avec des temps de reacuteponse ou de reacuteaction allant de quelquesminutes agrave quelques heures
La terminologie des eacutepisodes hydrologiques correspondants est assez floue ruissellement (plutocirct utiliseacute en hydrologie urbaine et dans les deacutemarches reacuteglementaires)ruissellementintense mais aussi eacutecoulements rapides crues-eacuteclairs crues soudaines (termes plusfreacutequemment utiliseacutes par les hydrologues notamment du fait que lrsquoemploi du terme deruissellement leur apparaicirct inapproprieacute) submersion rapides (qui concerne aussi lesinondations par la mer)hellip Autant les pluies sont un pheacutenomegravene relativement simple agravecaracteacuteriser pour les enjeux qui nous concernent ici (intensiteacute et dureacutee) mecircme si les situationsmeacuteteacuteorologiques sont elles plus complexes agrave deacutecrire autant une typologie des pheacutenomegraveneshydrologiques est hasardeuse
On srsquointeacuteresse aux eacutecoulements rapides (quelques minutes agrave quelques jours) geacuteneacutereacutespar des pluies intenses fortes agrave extrecircmes sur des bassins-versants dits de meacuteso-eacutechelle ne deacutepassant pas quelques centaines de kmsup2 hors des bassins de cours drsquoeaupeacuterenne Les deacutebits speacutecifiques de ces eacutecoulements rapides sont de quelquescentaines de Ls agrave quelques msup3s par kmsup2 Les deacutebordements stockages dans des zonesdrsquoaccumulation et inondations correspondants seront appeleacutes ici par commoditeacute desinondations par les eaux de ruissellement
A 102 Les informations hydromeacutetriques sont rares et disperseacutees
Les donneacutees nationales hydromeacutetriques comportent tregraves peu de stations couvrant des bassinsde petite taille (actuellement la banque HYDRO compte 119 stations ayant des bassins-versants de moins de 10 km2 et 20 de moins drsquo1 kmsup2) Les informations hydrologiques pour lespetits bassins-versants sont essentiellement produites par les collectiviteacutes mais ne sontgeacuteneacuteralement pas bancariseacutees au niveau national et bien souvent elles concernent les reacuteseauxdrsquoeaux pluviales et non les eacutecoulements dans leur ensemble
Les petits bassins-versants de meacuteso-eacutechelle ne font donc pas aujourdrsquohui lrsquoobjet drsquoune mise encommun des chroniques de deacutebits mesureacutes permettant drsquoanalyser lrsquohydrologie agrave des eacutechellesfines de territoires tout en rendant compte de la diversiteacute des situations et de la complexiteacute despheacutenomegravenes121
La connaissance de ces eacuteveacutenements agrave petite eacutechelle ne srsquoappuie en effet pas sur un reacuteseauqui pour ecirctre repreacutesentatif neacutecessiterait des deacutepenses consideacuterables mais sur diversesapproches
bull quelques bassins-versants repreacutesentatifs expeacuterimentaux (BVRE) et un site-observatoirehydroclimatique (Ceacutevennes-Livarais) bien instrumenteacutes et faisant lrsquoobjet de suiviscontinus
121 Ce deacutefaut de bancarisation des donneacutees produites par les collectiviteacutes et lrsquoaccegraves de tous agrave ces donneacutees mais aussile coucirct de mise agrave disposition des donneacutees nationales restent depuis pregraves de quarante ans des sujets de profondeinsatisfaction collective Cette insuffisance ne peut que sembler paradoxale au regard des efforts collectifsconsentis qui sont somme toute tregraves conseacutequents pour produire ces donneacutees Les stations susceptibles drsquoecirctreconcerneacutees nrsquoont pas eacuteteacute recenseacutees
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bull trois sites drsquohydrologie urbaine mieux instrumenteacutes par les collectiviteacutes et les organismesde recherche et faisant lrsquoobjet de deacutemarche de recherche dans la dureacutee (reacutegionparisienne Grand Lyon et Nantes-meacutetropole)
bull des analyses de terrain post-crue conduite essentiellement par lrsquoIFSTTAR enconcertation avec le SCHAPI Depuis 10 ans une mission par an de ce type a eacuteteacuteconduite Elle recueille dans les semaines et les mois qui suivent un eacuteveacutenementlrsquoensemble des informations susceptibles de permettre de deacutecrire et quantifier leseacutecoulements et une analyse hydrologique de lrsquoeacuteveacutenement est produite
bull drsquoautres analyses post-eacuteveacutenements sont eacutegalement reacutealiseacutes par les servicesdrsquoassainissement parfois documenteacutes de faccedilon deacutetailleacutee (pratiques courantes desdeacutepartements de petite couronne drsquoIcircle-de-France et du SIAAP du Grand Lyon deMarseille de Bordeaux par exemplehellip) Cette documentation reste cependant interne agravela collectiviteacute et agrave son exploitant
bull des travaux de modeacutelisation que lrsquoon appelle laquo de descente drsquoeacutechelle raquo qui consistent agravetravailler agrave ces eacutechelles laquo non jaugeacutees raquo agrave partir des informations disponibles sur de plusgrands bassins-versants jaugeacutes en exploitant des donneacutees de topographie voire decontexte geacuteomorphologique issues de systegravemes drsquoinformation geacuteographique nrsquointeacutegrantpas de donneacutees hydrologiques
Le systegraveme urbain comme le systegraveme rural est pourtant tregraves complexe et tregraves varieacute agrave ceseacutechelles La connaissance hydrologique de tels eacuteveacutenements agrave des eacutechelles de quelques kmsup2est ainsi trop fragmentaire et mal bancariseacutee Cela contraste avec les progregraves de laconnaissance des pluies Des reacuteseaux de mesures au sol sans preacutetendre agrave unerepreacutesentativiteacute qui serait hors de porteacutee et des analyses hydrologiques approfondies aposteriori des eacutepisodes les plus importants sont les principaux moyens de faire progresser cesconnaissances Lrsquoideacutee que lrsquoon puisse se contenter de modegraveles preacutedictifs agrave partir de la seuleconnaissance des pluies sans disposer drsquoun bouclage de terrain compte-tenu notamment de lacomplexiteacute des pheacutenomegravenes en cause agrave ces eacutechelles est un leurre dangereux
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Figure 32 Deacutebit (msup3s) quinquennal pour une surface de 1 km2 Source SHYPRE IRSTEA 2014 Leacutegende et traceacutes simplifieacutes des contours ajouteacutes par la mission
lt1
1 agrave 4lt1
gt4
A 103 La variabiliteacute pluviomeacutetrique reste cependant deacuteterminante
La grande variabiliteacute spatiale des pluies domine les variations de production drsquoeacutecoulementrapide Crsquoest pourquoi le travail conduit par IRSTEA (SHYPRE et sa version reacutegionalemeacutediterraneacuteenne SHYREG) pour valoriser les donneacutees pluviographiques par unerepreacutesentation hydrologique simplifieacutee agrave maille reacuteguliegravere de 1 km2 permet de donner une imagegeacuteneacuterale en ordre de grandeur de la varieacuteteacute des eacutecoulements qui illustre correctement cettesituation Ces estimations ne reposent pas sur une validation solide122 au regard du faiblenombre de bassins versants jaugeacutes drsquoune taille adapteacutee (Figure 32) mais sur un controcircle devraisemblance baseacute sur la coheacuterence de ces informations avec celles des bassins versantsjaugeacutes de plus grande taille
Ces eacuteleacutements reprennent le fort contraste entre
bull les situations exceptionnelles au niveau mondial des Ceacutevennes et de lrsquoEst reacuteunionnais
bull les cas deacutejagrave plus communs de lrsquoarc meacutediterraneacuteen dans son ensemble et des Outre-merstropicaux
bull les probleacutematiques communes aux zones de montagnes les plus escarpeacutees et les plusarroseacutees (Alpes et Pyreacuteneacutees) qui connaissent de tregraves nombreux analogues en Europe
bull et le reste du territoire meacutetropolitain qui connaicirct des conditions tempeacutereacutees
La reacuteflexion concernant les politiques de preacutevention exprimeacutees en termes de temps de retourdes eacuteveacutenements (une strateacutegie historiquement communeacutement admise consistait agrave se proteacutegercontre un eacuteveacutenement deacutecennal) tendent agrave induire agrave tort dans lrsquoesprit de nombreux acteursrencontreacutes que les mecircmes reacuteponses pourraient ecirctre apporteacutees agrave la preacutevention des risques surlrsquoensemble du territoire et que les mecircmes niveaux de preacutevention y seraient accessibles avecdes moyens similaires On trouvera en annexe 11 une contribution de Michel Desbordes sur lafragiliteacute et les incertitudes qui entourent la deacutefinition de freacutequences drsquoeacuteveacutenements de cettenature qui invite agrave la plus grande prudence
Les situations et modes de fonctionnement deacutecrits en annexe 6 concernent donc diffeacuteremmentles territoires
bull Tous les territoires sont concerneacutes par les deux trois premiers modes de fonctionnement(temps sec faible pluie et forte pluie occasionnant des deacutebordements du reacuteseau pluvialqui ont des effets environnementaux significatifs)
bull Une grande partie des territoires urbains peut ecirctre concerneacutee par la situation de pluiemajeure qui occasionne des dommages aux biens et aux personnes Ce sont des risquesrares Les eacutepisodes qui les geacutenegraverent ne sont cependant pas neacutecessairement comme onle croit trop souvent des orages isoleacutes mais peuvent au contraire ecirctre de grandeextension geacuteographique ce qui confegravere agrave ces eacuteveacutenements des conseacutequencesimportantes et dans le mecircme temps une difficile preacutevention
bull Dans certains territoires cette situation de pluie majeure est suffisamment freacutequente pourneacutecessiter des mesures seacuterieuses de preacutevention Cela ne signifie pas pour autant que letraitement des enjeux correspondant aux situations de plus faibles pluies y soient absentet que les solutions pour y reacutepondre soient inadapteacutees
Les territoires123 qui connaissent relativement freacutequemment des pluies de plus de100 mm en une agrave deux heures et de faccedilon encore plus marqueacutee et deacutelimiteacutee ceux quisubissent des pluies de plus de 200 mm en une journeacutee connaissent des enjeux
122 Lrsquoaction nationale de recherche (ANR) EXTRAFLO a neacuteanmoins permis de srsquoassurer que ces estimations eacutetaientconsistantes avec les informations disponibles de la banque HYDRO sur de plus grands bassins-versants
123 Ceci rejoint les observations du rapport du CGPC dit rapport Ponton (voir sect 154 et annexe Erreur source de lareacutefeacuterence non trouveacutee) suite agrave lrsquoinondation de Nicircmes de 1988 qui distinguait trois zones dans lesquelles desrisques particuliers devaient ecirctre particuliegraverement surveilleacutes
bull les deacutepartements du sud-est (avec des orages de plus de 100 mmh pouvant deacutepasser 200 mmh) Pyreacuteneacutees-Orientales Aude Heacuterault Gard Bouches-du-Rhocircne Var Alpes-Maritimes Corse-du-Sud Haute-Corse ArdegravecheLozegravere
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quantitatifs de maicirctrise des eaux pluviales qui ne peuvent ecirctre confondus avec ceux quiconcernent la plus grande partie du territoire meacutetropolitain (qui ne sont soumis agrave unepluie horaire de 100 mm que de faccedilon totalement exceptionnelle)
A 104 Lrsquohydromeacutetrie est difficile et tregraves lacunaire pour ces eacutechelles
Les donneacutees nationales hydromeacutetriques comportent tregraves peu de stations couvrant des bassinsde petite taille (actuellement la banque HYDRO124 compte 2031 stations pour des bassins demoins de 1 000 kmsup2 752 stations de bassins de moins de 100 km2 119 de moins de 10 km2 et20 de moins drsquo1 kmsup2 Les informations pour les petits bassins-versants sont essentiellementproduites par les collectiviteacutes
Ces nombres de bassins jaugeacutes sont agrave comparer au nombre de bassins de cette taille Au-dessus de 100 kmsup2 la proportion de bassins jaugeacutes est significative et en dessous elle devientdeacuterisoire
Les petits bassins-versants de moins de 50 voire 100 kmsup2 dans leur diversiteacute pourtantgrande de comportements hydrologiques ne sont guegravere connus par des chroniques de deacutebitsmesureacutes
Les efforts annonceacutes par la ministre le 8 juillet 2016125 suite agrave la reacuteunion de la Commission mixteinondation portent notamment sur le renforcement des reacuteseaux hydromeacutetriques pour unbudget de 2 millions drsquoeuros drsquoinvestissement drsquoici mi 2017 pour installer 80 capteurssuppleacutementaires laquo dont la moitieacute sur les cours drsquoeau drsquoIcircle-de-France et du Centre agrave lrsquoorigine desreacutecentes inondations et qui nrsquoeacutetaient pas suffisamment eacutequipeacutes raquo
Crsquoest sans doute la premiegravere prise de conscience qursquoun effort de reacuteeacutequilibrage des efforts pourdisposer drsquoune meilleure information hydrologique pour des bassins plus petits est neacutecessaireLes objectifs sont ceux drsquoune inteacutegration dans VIGICRUE et donc dans un systegraveme depreacutevision tourneacute vers des cours drsquoeau certes plus petits mais encore drsquoune taille qui nrsquoest pascelle des petits bassins urbains
Les connaissances hydrologiques des eacutecoulements rapides geacuteneacutereacutes par des pluiesintenses pour les meacuteso-eacutechelles (1-100 kmsup2) ne reposent pas sur un reacuteseau de mesureau sol deacuteveloppeacute agrave ces eacutechelles Elles se fondent sur quelques rares bassinsinstrumenteacutes sur des bilans hydrologiques post-eacuteveacutenement peu nombreux et sur dessystegravemes de calcul srsquoinscrivant dans des deacutemarches dites de descente drsquoeacutechellecomportant de fortes incertitudes
bull une seconde zone avec des eacutepisodes moins intenses (70 mmh) Ariegravege Drocircme Vaucluse Alpes-de-Haute-Provence Hautes-Alpes et Pyreacuteneacutees-Atlantiques
bull enfin quelques deacutepartements ougrave lrsquoon a enregistreacute des eacutepisodes de plus de 100 mmh (Haute-Vienne) ou de 70 mmh(Eure Haute-Marne Loire-Atlantique Niegravevre Lot)
124 On peut remarquer que pour 129 stations de la banque HYDRO la donneacutee pourtant eacuteleacutementaire de la surface dubassin-versant nrsquoest pas renseigneacutee
125 httpwwwdeveloppement-durablegouvfrSuite-aux-inondations-recenteshtml
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La bancarisation des donneacutees produites par les collectiviteacutes et lrsquoaccegraves de tous agrave ces donneacuteesmais aussi le coucirct de mise agrave disposition des donneacutees nationales restent depuis pregraves dequarante ans des sujets de profonde insatisfaction collective Ces difficulteacutes ne peuvent quesembler paradoxales au regard des efforts collectifs consentis qui sont somme toute tregravesconseacutequents pour produire ces donneacutees cette question de la constitution de bases de donneacuteeshydro-meacuteteacuteorologiques adapteacutees aux eacutechelles de lrsquohydrologie urbaine appellera de la part de lamission la formulation de propositions
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Figure 33 Nombre de stations hydromeacutetriques de la banque HYDRO controcirclant un bassin-versant de taille donneacutee Pourcentage de bassin non jaugeacutes Source donneacutees duSCHAPI graphique eacutetabli par la mission
1000 100 10 10
500
1000
1500
2000
2500
0001
0010
0100
1000
10000
100000
1000000nombre bassins jaugeacutes
pourcentage bassins jaugeacutes
surface du bassin versant (km2)
No
mb
re d
e b
as
sin
s ja
ug
eacutes
Ra
tio b
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eacutes
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Pour une description de la deacutemarche de probabilisation et de reacutegionalisation des donneacuteesutiliseacutees dans SHYPRE et SHYREG126 voir le site httpwwwhydris-hydrologiefroutilshtml
126 La meacutethode SHYPRE a pour but de geacuteneacuterer de tregraves longues chroniques de hyeacutetogrammes et drsquohydrogrammes afinde deacuteterminer des quantiles de pluie de deacutebit et de cote du plan drsquoeau drsquoun barrage SHYPRE est mise en œuvre agrave
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Figure 34 Deacutebits pseudo-speacutecifiques extrecircmes recenseacutes en Europe (HYDRATE 2009) Source E Gaume
Figure 35 Deacutebits pseudo-speacutecifiques mondiaux Source E Gaume
A 105 Risques de crues soudaines
Redonnons la parole agrave Le Quintrec et al 2009
laquo Un pheacutenomegravene dont la freacutequence semble augmenter
Leacutevolution aussi bien en freacutequence quen intensiteacute des pluies paroxystiques est lobjet duneattention particuliegravere dans le cadre du changement climatique Le reacutechauffement delatmosphegravere sur une grande eacutepaisseur augmente en effet sa capaciteacute agrave contenir de la vapeurdeau Le GIEC indique que cela devrait conduire agrave une augmentation de la freacutequence despreacutecipitations intenses Si selon de nombreux experts laugmentation du risque est probable ilest cependant preacutematureacute de tirer une conclusion deacutefinitive dautres facteurs que la teneurmaximale en vapeur deau dans latmosphegravere intervenant dans la geacuteneacuteration de tellespreacutecipitations
La probabiliteacute est faible quun eacuteveacutenement pluvieux intense circonscrit agrave une zone de faiblesuperficie et dont le positionnement est aleacuteatoire affecte une zone urbaine ou un bassinversant sensible eacutegalement peu eacutetendu Mais le nombre des eacuteveacutenements tout comme celui dessites sensibles est suffisamment eacuteleveacute pour que leur superposition ne soit pas rare Si lafreacutequence de tels eacuteveacutenements est variable geacuteographiquement aucune commune nest vraimentagrave labri mecircme si laleacutea na jamais eacuteteacute constateacute par le passeacute Les fichiers de catastrophesnaturelles font eacutetat de plusieurs dizaines de cas chaque anneacutee entre avril et octobre (enmoyenne plus de deux cas par an dans lAisne la Seine-Maritime et le Pas-de-Calais un peumoins dans lHeacuterault le Maine-et-Loire et le Vaucluse) et les guides de reacutefeacuterence indiquent uneaugmentation sensible des inondations par ruissellement parallegravelement agrave lextension peacuteri-urbaine
La reacutepeacutetition a priori anormale dans une mecircme commune deacuteveacutenements reconnus catastrophenaturelle laquo inondation et couleacutee de boue raquo ou laquo inondations couleacutees de boue et mouvementsde terrain raquo a donneacute lieu agrave une eacutetude du CERTU en 2006 portant sur pregraves de 80 000enregistrements en vingt ans Bien que comportant des biais administratifs (superficie de lacommune freins incitations ou inteacuterecircts plus ou moins marqueacutes selon les deacutepartements agrave userde la proceacutedure de catastrophe naturellehellip) et des incertitudes sur la cause reacuteelle de lacatastrophe (inondation par deacutebordement ou par ruissellement malgreacute un filtrage sur la dureacuteede leacuteveacutenement) cette eacutetude met clairement en eacutevidence la forte vulneacuterabiliteacute de certaines villes(Nice Marseille Antibes Bordeaux Lyon Rouen Strasbourg Saumur Argenteuil hellip) ougrave detelles situations se reacutepegravetent au moins 13 fois en vingt ans et de quelques deacutepartements ougraveplusieurs dizaines de communes ont eacuteteacute sinistreacutees cinq fois ou plus (Seine-Maritime Pas-de-Calais Seine-et-Marne Aisne Moselle Maine et Loire ) raquo
Les choses se compliquent lorsqursquoon essaie de mettre en regard ces pluies avec les bassins-versants sur lesquelles elles tombent pour deux raisons
bull laquo lrsquoimportant crsquoest ougrave ce qursquoelle tombe raquo127
bull la pluie observeacutee ponctuellement nrsquoest pas la lame drsquoeau reccedilue en moyenne surune surface Selon les types de preacutecipitations et leur dynamique de deacuteplacementlrsquoextension des territoires recevant les mecircmes intensiteacutes de preacutecipitation est tregravesvariable drsquoun diamegravetre de quelques centaines de megravetres agrave quelques dizaines dekilomegravetres On parle de lrsquo laquo abattement des pluie raquo pour traduire lrsquoeacutecart entre lesmesures ponctuelles et les lames drsquoeau inteacutegreacutees sur une surface
bull la dureacutee des eacutepisodes est agrave mettre en regard avec la physique propre auxeacutecoulements sur chaque bassin-versant et agrave ses laquo temps de reacuteaction raquo laquo tempsde concentration raquo etc
partir drsquoune chronique de pluie observeacutee La meacutethode SHYREG est une reacutegionalisation de la meacutethode SHYPRE quipermet de constituer une base de donneacutees des quantiles de pluie et de deacutebit de la reacutegion eacutetudieacutee au pas drsquoespacede 1 kmsup2 Les quantiles de la base de pluies SHYREG jusquagrave la peacuteriode de retour de 100 ans de la Francemeacutetropolitaine sont disponibles aupregraves de Meacuteteacuteo-France
127 Emprunt agrave Boris Vian laquo la bombe atomique raquo
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bull la dynamique drsquoun eacutepisode et de ses deacuteplacements donneacutes au regard du bassinquestion qui fait le lien avec la faccedilon dont le bassin reacuteagit
bull laquo rien ne se perd rien ne se creacutee tout se deacuteplace 128raquo
bull une fois lrsquoeau tombeacutee au sol son devenir est complexe et un multitude depheacutenomegravenes entre en jeu Si elle ne disparaicirct eacutevidemment et si la part qui repart agravelrsquoatmosphegravere par eacutevaporation ou eacutevapotranspiration est faible dans le cours drsquouneacutepisode pluvieux la modeacutelisation de ces processus de stockage deacutestockagetransferts est complexe
De nombreuses tentatives sont conduites pour permettre au-delagrave de la modeacutelisationparticuliegravere drsquoun bassin-versant de preacutedeacuteterminer agrave partir drsquoun ensemble simple decaracteacuteristiques des bassins-versants la faccedilon dont ils se comportent Ce travail sur lequelbeaucoup drsquohydrologues continuent agrave buter semble agrave certain plus simple degraves lors que lrsquoonsrsquointeacuteresse agrave de petits bassins et drsquoautant plus facile que ceux-ci sont fortement urbaniseacutes etque les pluies reccedilues sont importantes Cette simplification des pheacutenomegravenes au-delagrave decertains niveaux qui est agrave lrsquoorigine y compris en hydrologie geacuteneacuterale de nombreusesmeacutethodes comme le GRADEX repose sur les ideacutees suivantes
bull le sol et le sous-sol ont une capaciteacute drsquoinfiltration limiteacutee leur effet est important pour lesfaibles quantiteacutes drsquoeau mais quand ces capaciteacutes sont satureacutees toute lrsquoeau laquo ruisselle raquoet crsquoest un eacutecoulement de surface qui est preacutedominant
bull ceci est drsquoautant plus marqueacute drsquoune part que les pentes sont fortes et drsquoautre part que lasurface du sol est plus impermeacuteabiliseacutee129
bull il y a donc au fur et agrave mesure du deacuteveloppement drsquoun eacutepisode pluvieux des laquo surfacescontributrices raquo les plus proches des exutoires qui sont satureacutees et lrsquoextension de celles-ci srsquoaccroicirct vers lrsquoamont au fur et agrave mesure de la saturation des sols130
bull les bassins amont plus ruraux plus faiblement impermeacuteabiliseacutes ont des coefficients deruissellement plus faibles eacuteventuellement compenseacutes par de plus fortes pentesconduisant agrave des eacutecoulements plus rapides
bull il faut distinguer le ruissellement en surface et lrsquoeacutecoulement dans le reacuteseau amont(caniveaux autres cheminements preacutefeacuterentiels)
Meacutethodes et modegraveles drsquoemploi deacutesormais courants valorisant les donneacutees des modegravelesnumeacuteriques de terrain permettant drsquoavoir une repreacutesentation assez reacutealiste des pentes se sontmultiplieacutes sur ces principes Nul doute que ces deacutemarches ont marqueacute un progregraves par rapportaux eacutepoques anteacuterieures
De nombreuses eacutetudes montrent cependant les limites de ces approches131
128 Emprunt plus qursquoapproximatif agrave Antoine Lavoisier laquo [hellip] car rien ne se creacutee ni dans les opeacuterations de lart ni danscelles de la nature et lon peut poser en principe que dans toute opeacuteration il y a une eacutegale quantiteacute de matiegravereavant et apregraves lopeacuteration que la qualiteacute et la quantiteacute des principes est la mecircme et quil ny a que deschangements des modifications raquo (Traiteacute eacuteleacutementaire de chimie 1789 wwwlavoisiercnrsfr) Il reprenait lrsquoideacuteedrsquoAnaxagore laquo Τούτων δὲ οὕτω διακεκριμένων γινώσκειν χρή ὅτι πάντα οὐδὲν ἐλάσσω ἐστὶν οὐδὲπλείω (οὐ γὰρ ἀνυστὸν πάντων πλείω εἶναι) ἀλλὰ πάντα ἴσα ἀεί raquo (laquo Apregraves cette seacuteparation de touteschoses il faut savoir que le tout nest en rien ni plus grand ni plus petit Car il nest pas possible quil yait plus que le tout mais le tout est toujours eacutegal agrave lui-mecircme raquo)
httpremacleorgbloodwolfphilosophesanaxagorefragmentshtm
129 Crsquoest ce que dit la formule de Caquot dont la mise en œuvre a eacuteteacute preacuteconiseacutee par lrsquo laquo instruction techniquerelative aux reacuteseaux dassainissement des agglomeacuterations raquo circulaire interministeacuterielle ndeg 77284INTMinistegravere de lInteacuterieur 1977 Q = aIβIMPγAδ avec I pente du plus long parcours de leau IMP coefficientdrsquoimpermeacuteabilisation a β γ δ coefficients numeacuteriques empiriques La formule est eacutetablie pour I compris entre 02 et5 A lt 200 ha et IMP compris entre 02 et 1
130 La theacuteorie des surfaces contributrices a eacuteteacute deacuteveloppeacutee notamment par JK Kirkby (laquo hillslope hydrology raquo Wileyed 1978) et Keith Beven (laquo on subsurface stormflow an analysis of response times raquo Hydrological sciencesJournal 412 505-521 1982 En hydrologie urbaine elle trouve sa formulation degraves lrsquoouvrage de GastonReacutemeacutenieras (laquo hydrologie de lrsquoingeacutenieur raquo Eyrolles 1972) qui fournit une meacutethode pratique de deacuteterminationdrsquoisochrones pour calculer un hydrogramme de ruissellement par la meacutethode rationnelle
131 On en trouvera une premiegravere analyse critique dans laquo hydrologie quantitative raquo Roche PA E Gaume et J Miqueldeacutejagrave citeacute On pourra se reporter plus reacutecemment aux articles drsquoEric Gaume et de ses confregraveres agrave lrsquoIFFSTAR pourdes retours drsquoexpeacuteriences de crues urbaines
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Les pheacutenomegravenes qursquoil convient de ne pas neacutegliger pour ameacuteliorer la compreacutehension de ceseacutecoulements complexes sont
bull pour les situations de relativement faibles pluies et au deacutebut des eacutepisodes plus intenses
bull les nappes souterraines interagissent fortement avec les reacuteseauxdrsquoassainissement et drsquoeaux pluviales les trancheacutees et autres remaniements dusous-sol constituent des cheminements preacutefeacuterentiels qui peuvent convoyer desdeacutebits significatifs agrave grande vitesse mecircme depuis les zones les plus amont
bull les versants pentus comportent souvent des terrains de fortes macro-porositeacutes132moins soumis au compactage impermeacuteabilisant ducirc agrave la battance des pluies133
bull lrsquoimpermeacuteabiliteacute des sols urbains facile agrave constater ponctuellement est tregravesperturbeacutee par la multipliciteacute des trous et ouvrages mettant en communication le solavec des horizons plus profonds
bull pour les eacutepisodes de plus grandes preacutecipitations quand les eacutecoulements sortent deslaquo reacuteseaux mineurs raquo constitueacutes par lrsquohomme pour les guider pour occuper les laquo reacuteseauxmajeurs raquo qui ne sont a priori pas faits pour cela
bull les volumes de stockage souterrains et amont ne sont pas une constante qui unefois satureacutee laisserait tout lrsquoeacutecoulement en surface bien au contraire plus y adrsquoeau et plus il y a de caviteacutes qui se remplissent (caves parkings) et drsquoespacesougrave lrsquoeau srsquoaccumulent (flaques etc)
bull lrsquoeau ne se deacuteplace pas dans un milieu physique invariant mais contribue elle-mecircme en cours drsquoeacuteveacutenement agrave faccedilonner les cheminements qursquoelle emprunte ceci peut se faire en eacuterodant le sol de cheminements preacuteexistant constituant encours drsquoeacuteveacutenement des nouveaux cheminements preacutefeacuterentiels de beaucoup plusgrande deacutebitance que les cheminements preacuteexistants inversement en deacutecantantdans les fonds de flaques les particules fines transporteacutees elle peut localementcolmater des espaces habituellement plus permeacuteables) ceci relativise lapertinence de lrsquoideacutee de surfaces contributives croissantes drsquoaval en amont et desisochrones
bull en surface lrsquoeau peut srsquoeacutecouler en nappe degraves qursquoelle a une lame drsquoeau drsquoeacutepaisseursuffisante pour contrecarrer la viscositeacute et selon la rugositeacute du terrain (ce que lrsquoonentend souvent par ruissellement) mais aussi tregraves souvent comme un eacutecoulementhydraulique essentiellement filaire (ce qui ne veut pas dire mono-dimensionnel carau contraire ces eacutecoulements souvent tregraves turbulents se deacuteveloppant dans destopographies peu reacuteguliegraveres sont tri-dimentionnels) dans des lits temporaires (lescaniveaux puis les chausseacutees et thalwegs plus ou moins occupeacutes puis lrsquoensembledes espaces publics) il nrsquoy a pas de distinction entre des zones amont quiruisselleraient et des zones aval qui transporteraient lrsquoeau dans des reacuteseaux cesmeacutecanismes sont mecircleacutes et se produisent en tous lieux Tous ces pheacutenomegravenesconcourent au fait que les coefficients de ruissellement peuvent rarement ecirctre priscomme des constantes dans le cours de lrsquoeacuteveacutenement sans que ce sujet puisse selimiter agrave reacuteduire les premiegraveres pluies drsquoune capaciteacute drsquoinfiltration et deremplissagestockage initial de quelques millimegravetres
bull lrsquoeau comme elle faccedilonne ses cheminements souterrains faccedilonne aussi lesconditions de ses eacutecoulements de surface et ceci drsquoune faccedilon extrecircmementdifficile agrave preacutevoir par le transport de gros mateacuteriaux (y compris des arbres dumobilier urbain des voitures etc) qui forment des embacirccles qui peuvent obstruerlrsquoun de ses cheminements et la conduire vers drsquoautres jusqursquoagrave une deacutebacirccle quinrsquointervient pas toujours mais est souvent extrecircmement destructrice car analogueagrave la rupture drsquoune digue de faible hauteur
Ces reacuteflexions concernant la repreacutesentation des pheacutenomegravenes peuvent sembler un deacutebatdrsquoexperts sans conseacutequence pratique car de toutes faccedilons la repreacutesentation par des modegraveles
132 Macroporositeacute ou laquo porositeacute en grand raquo les vides au sein du sol sont des quelques millimegravetres et en bonneconnexion entre eux permettant une circulation rapide de lrsquoeau ce sont souvent de surcroicirct des sols meubles ougravelrsquoeau va deacuteplacer les mateacuteriaux en creacuteant de nouveaux cheminements de forte deacutebitance
133 Les gouttes de pluie avec lrsquoeacutenergie cineacutetique lieacutee agrave leur chute dans lrsquoatmosphegravere martegravelent le sol Ce faisant ellespeuvent tout autant le deacutesagreacuteger et favoriser son entraicircnement par la circulation de lrsquoeau et tasser les premierscentimegravetres du sol en en refermant les pores rendant celui-ci impermeacuteable
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de la reacutealiteacute drsquoun eacuteveacutenement est toujours assez globale et ne peut preacutetendre agrave une totaleexactitude et cela marque bien les limites de preacutevisibiliteacute de ces pheacutenomegravenes
Elles se reacuteveacuteleront cependant essentielles quand il srsquoagira drsquoeacutevoquer les meacutethodes de zonagesles mesures de preacutevention adapteacutee lrsquoefficaciteacute des techniques dites alternatives etc
Drsquoores et deacutejagrave elles nous conduisent agrave eacuteviter drsquoeacuteventuelles sur-interpreacutetations des approchescomme celle des laquo indicateurs de ruissellement intense potentiel raquo IRIP deacuteveloppeacutes parIRSTEA qui tentent aujourdrsquohui aujourdrsquohui de cartographier et combiner des facteurs depotentiels de production134 de transfert et drsquoaccumulation pour deacutefinir ces IRIP(Figure 36)
Ces approches srsquoinscrivent dans les travaux que la direction geacuteneacuterale de la preacutevention desrisques (DGPR) conduit en collaboration avec le BRGM et le CEREMA pour la mise en placedrsquoici 2018 drsquoune cartographie du ruissellement intense
134 Les facteurs a priori pris en compte pour la production sont la permeacuteabiliteacute lrsquoeacutepaisseur lrsquoeacuterodabiliteacute la pente etlrsquooccupation du sol Pour le transfert srsquoajoutent la preacutesence drsquoaxes drsquoeacutecoulement preacutefeacuterentiels le sens des rupturesde pentes et la compaciteacute (indice de Horton)
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Figure 36 Eacutetude de la sensibiliteacute de la France aux inondations par ruissellement intense Pascal Breil amp A Chiavarino IRSTEA Preacutesentation seacuteminaire DGPR deacutecembre 2015
Potentiel daccumulationPotentiel de transfertPotentiel de production
Risque de ruissellement intense
Annexe 11 La peacuteriode de retour du risque de deacutefaillance drsquounameacutenagement hydrologique une variable agrave risque
Texte de Michel Desbordes (professeur honoraire PolytechrsquoMontpellier Universiteacute Montpellier2) de 2011 reproduit ici avec lrsquoaccord de lrsquoauteur
A 111 Concepts de base
Soit X une variable aleacuteatoire pouvant prendre suivant un processus temporel (ouchronologique) drsquoapparition une valeur x sur son domaine de variation xm xM Soit Dx laprobabiliteacute de deacutepassement drsquoune valeur x particuliegravere probabiliteacute reacutesultant theacuteoriquement dela laquo fonction de distribution raquo des probabiliteacutes de X La peacuteriode de retour T de la variable Xreacutepond agrave
Prob [X ge x] = Dx et T = 1Dx (eq1)
T est la dureacutee laquo moyenne raquo seacuteparant deux reacutealisations successives de X ge x dans le processusaleacuteatoire drsquoapparition dans le temps de la variable X Elle srsquoexprime ainsi en uniteacutes de tempscorrespondant agrave la distance temporelle moyenne entre deux apparitions de la variable X aucours du processus temporel
Pour illustrer le propos imaginons une dureacutee drsquoobservation de N anneacutees au cours desquelleson a observeacute n reacutealisations telles que X ge x (n pouvant ecirctre gt ou lt agrave N) on obtiendrait T parexemple en anneacutees uniteacute usuelle de comptabiliteacute du temps en multipliant 1Dx par Nn
A 112 Peacuteriodes de retour theacuteorique et empirique
Si le laquo jeu raquo de probabiliteacute agrave lrsquoorigine de la variable X est connu (fonction densiteacute de probabiliteacutef(x) et processus drsquoapparition temporel) alors la peacuteriode de retour peut se deacuteduiretheacuteoriquement de lrsquoeacutequation 1 ci-dessus
Pour les variables laquo naturelles raquo supposeacutees aleacuteatoires comme de nombreuses variableshydrologiques (pluies deacutebits neige vent hellip) le jeu de probabiliteacute supposeacute agrave lrsquoorigine de cesvariables est quasiment inconnu Le caractegravere aleacuteatoire masque en fait notre incapaciteacute plus oumoins totale agrave inscrire lrsquoapparition de ces variables dans des processus deacuteterministes (decauses agrave effet) Le traitement probabiliste de ces variables ne peut donc se faire que parlrsquoeacutevaluation de leurs probabiliteacutes drsquooccurrence ou de leurs peacuteriodes de retour et relegraveve delrsquoestimation statistique qui doit satisfaire agrave la theacuteorie de lrsquoinfeacuterence statistique crsquoest-agrave-dire agrave latheacuteorie de lrsquoeacutechantillonnage Cette theacuteorie comporte un certain nombre de regravegles de baseauxquelles doit satisfaire la prise drsquoeacutechantillons notamment par exemple
bull la stationnariteacute (invariance) du (ou des) processus de geacuteneacuteration des variables (pas delaquo changement climatique raquo par exemple durant lrsquoeacutechantillonnage pas de modificationsde lrsquooccupation des sols (urbanisation deacuteforestations etc) drsquoune uniteacute hydrologiquependant lrsquoeacutechantillonnage etc)
bull la stationnariteacute du mode de prise drsquoeacutechantillons et du mode de mesure des variables (pasde changement des sites et des dispositifs de mesure durant lrsquoeacutechantillonnage)
bull lrsquoindeacutependance stochastique de deux valeurs successives de la seacuterie chronologiquedrsquoobservation (ce qui nrsquoest pas le cas par exemple des hauteurs de pluies successivessur une dureacutee infeacuterieure agrave 12 agrave 24 h (pheacutenomegravene de laquo persistance raquo))
Lrsquoapproche empirique conduit alors agrave une estimation de la peacuteriode de retour T soit
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Tes = Tv + ε(T) (eq2)
dans laquelle Tes est la valeur estimeacutee agrave partir de lrsquoeacutechantillonnage Tv la vraie valeur de T etε(T) un reacutesidu aleacuteatoire dont la distribution est geacuteneacuteralement inconnue dans la mesure ougrave ladistribution de la variable X est eacutegalement inconnue
Lrsquoestimation de lrsquoeacutequation 2 tend vers la vraie valeur T lorsque la taille de lrsquoeacutechantillon tend verslrsquoinfini (loi des grands nombres)
La dureacutee des seacuteries drsquoobservation des variables hydrologiques eacutetant neacutecessairement limiteacutee(rarement supeacuterieure agrave la centaine drsquoanneacutees en geacuteneacuteral) lrsquoestimation de la peacuteriode de retourdrsquoune valeur particuliegravere de ces variables sera en geacuteneacuteral drsquoautant moins preacutecise que cettevaleur sera plus rarement atteinte ou deacutepasseacutee dans la seacuterie des observations Ceci estdrsquoautant plus vrai qursquoil nrsquoest pas toujours facile de srsquoassurer de la stationnariteacute du modedrsquoeacutechantillonnage sur des dureacutees longues au cours desquelles les appareils les modesopeacuteratoires les sites de mesure ont pu connaicirctre diverses modifications (station de jaugeagedrsquoun cours drsquoeau modifieacutee par des crues successives environnement drsquoun pluviomegravetre oupluviographe modifieacute par des constructions ou la pousseacutee de la veacutegeacutetation modification desappareils de mesure ou des meacutethodes de jaugeage hellip)
Lrsquoeacutevaluation empirique de la peacuteriode de retour drsquoune variable hydrologique supposeacutee aleacuteatoirerepose sur le deacutenombrement agrave partir des seacuteries chronologiques observeacutees de cette variable hauteur de pluie sur une dureacutee donneacutee intensiteacute maximale moyenne sur une dureacutee donneacuteedeacutebit de pointe drsquoun hydrogramme de crue volume de crue sur une dureacutee donneacutee Lesexemples ci-dessus sont proposeacutes pour rappeler un point important source de confusionpossible dans le traitement des donneacutees hydrologiques On notera en effet que la notion depeacuteriode de retour suppose une relation drsquoordre (ge agrave) (eq 1) et donc une variable unique ducircmentidentifieacutee Elle ne peut srsquoappliquer simplement par exemple agrave un processus stochastiquetemporel comme celui rencontreacute dans lrsquoanalyse des hauteurs de pluie successives sur unedureacutee dt donneacutee laquo La pluie ou la crue de peacuteriode de retour T raquo nrsquoont donc pas de sens entenducomme la reacutealisation drsquoun processus i(t) ou h(t) (intensiteacute ou hauteur de pluie variant en fonctiondu temps au sein drsquoun laquo eacuteveacutenement raquo ou laquo eacutepisode raquo pluvieux ou deacutebimeacutetrique) Elle nrsquoa desens au regard de lrsquoeacutequation 1 qursquoau travers drsquoune variable identifieacutee indeacutependante du tempset correspondant par exemple agrave la hauteur maximale de pluie sur une dureacutee ∆t au sein drsquouneacuteveacutenement ou au deacutebit maximal drsquoune crue etc
Supposons une variable hydrologique X observeacutee n fois au cours de N anneacutees Ce sera parexemple la hauteur de pluie drsquoun mois particulier auquel cas n sera eacutegal agrave N Ou encore lahauteur maximale de pluie en 1 heure observeacutee au sein drsquoun laquo eacuteveacutenement pluvieux raquo Dans cecas n nombre drsquoeacutepisodes pourra ecirctre tregraves supeacuterieur agrave N Si la hauteur de pluie mensuelle nepose pas de problegraveme de deacutefinition si ce nrsquoest pour les pluies se produisant le dernier jour dumois preacuteceacutedent et se poursuivant le premier jour du mois de mecircme que celle se produisant ledernier jour et se poursuivant le premier jour du mois suivant il nrsquoen va pas de mecircme pour ladeacutefinition drsquoun laquo eacutepisode pluvieux raquo qui peut reacutepondre agrave une certaine subjectiviteacute Ladeacutetermination de la peacuteriode de retour drsquoune valeur particuliegravere de la variable X deacutecoule duclassement par ordre deacutecroissant des valeurs observeacutees Soit j le rang de classement drsquounevaleur particuliegravere la freacutequence empirique de deacutepassement pourrait reacutepondre agrave
Dj = jn (eq3)
Au demeurant la formule 3 implique que la plus petite valeur de rang n serait toujoursdeacutepasseacutee (Dn = 1) De la mecircme faccedilon si lrsquoon reacutealise un classement par ordre croissant lafreacutequence empirique (de non deacutepassement cette fois) pour le rang j devient
Fj = jn = Prob [X le xj] = 1 ndash Dj (eq4)
et donc pour la valeur de rang n la plus grande Fn = 1 et donc Dn = 0 qui signifie que cettevaleur ne pourrait ecirctre deacutepasseacutee Pour contourner les difficulteacutes reacutesultant de lrsquoemploi deseacutequations 3 et 4 diverses formules de calcul des freacutequences empiriques ont pu ecirctre proposeacuteescomme par exemple
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Dj = j (n +1) (eq5)
De mecircme le recours agrave la theacuteorie de lrsquoeacutechantillonnage permet de deacuteterminer lrsquoestimation desfreacutequences empiriques drsquoeacutechantillons tireacutes drsquoune population megravere dont la fonction de distributionserait connue Une formule geacuteneacuterale peut ecirctre
Dj = (j ndash α) ( n + β) (eq6)
dans laquelle α deacutepend de la nature de la fonction de distribution Ainsi pour des fonctions dedistribution agrave comportement exponentiel utilise-t-on la formule de Hazen dans laquelle α esteacutegal agrave 05 et β = 0 Les formules 3 5 ou 6 conduisent donc agrave des valeurs de T qui peuvent ecirctresensiblement diffeacuterentes selon le rang j de la valeur classeacutee et la taille de lrsquoeacutechantillonSupposons 100 observations au cours drsquoune dureacutee de 50 ans soit en moyenne 2 eacuteveacutenementspar an Lrsquoeacutequation 3 donne pour j = 1 2 50 et 100
bull j = 1 D1 = 1100 et T1 = 1D1 = 100 uniteacutes de 50100 anneacutees (ou 6 mois) soit enanneacutees T1(ans) = (1001) (50100) = 50 ans
bull j = 2 rarr T2 = (1002) (50100) = 25 ans
bull j = 50 rarr T50 = (10050) (50100) = 1 an
bull j = 100 rarr T100 = (100100) (50100) = 05 an = 6 mois
De mecircme lrsquoeacutequation 5 conduit-elle agrave
j = 1 T = 505 ans j = 2 T = 2525 j = 50 T = 101 an j = 100 T = 0505 ans = 606 mois
et lrsquoeacutequation 6 pour α = 05 et β = 0
j = 1 T = 100 ans j = 2 T = 333 ans j = 50 T = 111 an j = 100 T = 05025 = 603 mois
La formule empirique retenue peut donc avoir une incidence non neacutegligeable sur lrsquoestimation dela peacuteriode de retour empirique drsquoune variable hydrologique en particulier pour les valeurs lesplus eacuteleveacutees
A 113 Incertitudes hydrologiques et fluctuations drsquoeacutechantillonnage
Les donneacutees hydrologiques de base comme les preacutecipitations ont longtemps eacuteteacute partiellesincomplegravetes et de dureacutees drsquoobservation reacuteduites Leurs traitements en vue de lrsquoobtention devariables de projet de peacuteriode de retour donneacutee sont donc incertains et lieacutes agrave lalaquo repreacutesentativiteacute raquo ou laquo vraisemblance raquo des seacuteries observeacutees au regard de la population megravereagrave laquelle ces donneacutees hydrologiques sont supposeacutees appartenir
Les jeux probabilistes agrave lrsquoorigine de ces donneacutees eacutetant inconnus les traitements statistiquesreposent sur des hypothegraveses de leur appartenance agrave une population dont les caracteacuteristiquesstatistiques seraient connues Les traitements statistiques consistent alors agrave estimer agrave partirdes observations les paramegravetres deacutecrivant les populations megraveres auxquelles sont supposeacuteesappartenir ces observations Ces estimations sont entacheacutees drsquoincertitudes et conduisent agraveeacutevaluer le degreacute de confiance que lrsquoon peut leur accorder
La mesure des preacutecipitations aux petites eacutechelles de temps par exemple nrsquoa deacutebuteacute qursquoagrave la findu 19ᵉ siegravecle Crsquoest ainsi qursquoun premier pluviographe fut installeacute agrave lrsquoObservatoire de ParisMontsouris en 1873 Cependant pour la reacutealisation de lrsquoInstruction Geacuteneacuterale 1333 de 1949 pourles systegravemes drsquoassainissement des agglomeacuterations lrsquoingeacutenieur Grisollet ne srsquoappuya que sur laseacuterie 1927-1946 car en 1927 on avait changeacute lrsquoappareil initialhellip La formule de calcul du deacutebitde ruissellement pluvial deacutecennal de la CG 1333 nrsquoeacutetait donc valable que pour les pluies deParis observeacutees sur une peacuteriode assez courte de 20 ans Or suivant lrsquoirreacutegulariteacute du climat lesfluctuations naturelles drsquoeacutechantillonnage des variables hydrologiques peuvent entraicircner des
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incertitudes tregraves significatives sur les estimations des peacuteriodes de retour de valeurs particuliegraveresde ces variables Ainsi la seacuterie de reacutefeacuterence Montpellier Bel Air 1920-1971 compte peu depreacutecipitations intenses bien qursquoelle couvre une peacuteriode de 50 ans Dans la deacutecennie suivante1972-1981 on a au contraire observeacute plusieurs pluies intenses (1979 1980 1981hellip) Ainsipour des dureacutees de 30 minutes agrave 2 heures inteacuteressant lrsquohydrologie urbaine une hauteur depluie de peacuteriode de retour 30 ans sur 1920-1971 nrsquoa plus qursquoune peacuteriode de retour de 10 anssur la peacuteriode 1920-1981hellip Les estimations des peacuteriodes de retour ont donc varieacute dans unrapport de 1 agrave 3 Certes les hauteurs de pluies de mecircme peacuteriode de retour dans les deuxseacuteries varient dans des proportions beaucoup moins importantes (20 agrave 30 )
De mecircme la mesure des deacutebits de crue des cours drsquoeau excegravede rarement la centainedrsquoanneacutees voire moins pour des cours drsquoeau de petite taille Ainsi pour le Lez fleuve cocirctiermeacutediterraneacuteen traversant Montpellier la premiegravere station de jaugeage a eacuteteacute installeacutee en 1975Lrsquoestimation de la crue centennale agrave Montpellier a de ce fait fortement fluctueacutee depuis cettedate Les derniegraveres estimations ont drsquoailleurs donneacute lieu agrave une controverse la crue centennaleeacutetant estimeacutee selon les experts agrave 750 ou 900 m3s Si lrsquoon fait lrsquohypothegravese que la cruecentennale est bien de 900 m3s cela signifierait que lrsquoestimation agrave 750 aurait une peacuteriode deretour de 46 ans environ en supposant que les deacutebits varient comme le logarithme de leurpeacuteriode de retour A lrsquoinverse si la crue centennale devait ecirctre agrave 750 cela signifierait quelrsquoestimation agrave 900 finalement retenue par les autoriteacutes aurait une peacuteriode de retour de 250 ansLa peacuteriode de retour apparaicirct donc comme une variable peu fiable car tregraves lieacutee aux fluctuationsdrsquoeacutechantillonnage Dans ce cas pour une fluctuation de deacutebit de 20 la peacuteriode de retourvarie dans un rapport de 1 agrave 5
Plus encore pour deacuteterminer le deacutebit drsquoune uniteacute hydrologique donneacutee il conviendrait dedisposer non de la pluie observeacutee en un point de cette surface mais de la hauteur moyenne depluie (laquo lame raquo) sur cette derniegravere Lagrave encore les fluctuations spatiales des preacutecipitationspeuvent conduire agrave des incertitudes consideacuterables quant agrave la peacuteriode de retour du pheacutenomegravenespatial le seul inteacuteressant finalement lrsquoameacutenagement des uniteacutes hydrologiques Ainsi agrave Nicircmeslors de lrsquoeacuteveacutenement du 3 octobre 1988 a-t-on constateacute que les hauteurs de pluies sur desdureacutees de 2h agrave 6h observeacutees en 3 points du site hydrologique nicircmois (4500 hectares) avaientpar rapport agrave la station laquo de reacutefeacuterence raquo de Nicircmes Courbessac des peacuteriodes de retour variantde 80 agrave plus de 5000 ans selon les meacutethodes drsquoajustement des donneacutees aux distributionspotentielles de probabiliteacute
La faible densiteacute moyenne des reacuteseaux de pluviographes au regard de la dimension moyennedes pheacutenomegravenes convectifs agrave lrsquoorigine des preacutecipitations intenses conduit agrave la sous-estimationde la freacutequence drsquoapparition spatiale de ces pheacutenomegravenes Pour le Languedoc-Roussillon parexemple on a pu montrer qursquoun laquo objet raquo pluvieux de 30 km2 nrsquoavait que 7 de chance drsquoecirctreintercepteacute par le reacuteseau existant (pluviomegravetres) sur la peacuteriode 1870-1957 et 20 sur la peacuteriode1958-1997 Pour un objet de 80 km2 ces pourcentages sont respectivement de 20 et 50 Lespeacuteriodes de retour spatiales des pluies qualifieacutees drsquointenses ou drsquoexceptionnelles sont doncbeaucoup plus faibles que ne le laisserait supposer lrsquoanalyse statistique des donneacutees desreacuteseaux drsquoobservation Lrsquoeacutetude ci-dessus ne concernait en outre que des preacutecipitations sur desdureacutees de 24 h Sur des dureacutees plus courtes inteacuteressant lrsquohydrologie urbaine les fluctuationsdrsquoeacutechantillonnage spatial sont certainement encore plus importantes comme lrsquoatteste lrsquoexemplenicircmois indiqueacute ci-dessus Lrsquoexploitation des images du reacutecent reacuteseau de radarsmeacuteteacuteorologiques de Meacuteteacuteo France devrait permettre lrsquoameacutelioration de lrsquoeacutetude des distributionsspatiotemporelles des pluies intenses
Les eacutetudes reacutegionales sur les preacutecipitations permettent drsquoeacutevaluer les eacutecarts entre les pluiesobserveacutees en un point particulier et leurs homologues reacutegionaliseacutees Ainsi la pluie centennalejournaliegravere estimeacutee agrave partir de la seacuterie Montpellier Bel Air 1920-1971 est de lrsquoordre de 260 mmLa pluie laquo reacutegionale raquo issue de divers travaux reacutecents (CEMAGREF drsquoAix-en-Provence LHMUniversiteacute Montpellier 2) serait de lrsquoordre de 310 mm (+ 19 ) En supposant que les hauteursde pluie varient comme le logarithme de leurs peacuteriodes de retour cela signifierait que la pluiecentennale de Montpellier Bel Air aurait une peacuteriode de retour de 48 ans par rapport agrave la pluiecentennale reacutegionaliseacutee et donc se produirait en moyenne 2 fois plus souvent Ainsi uneincertitude de + ou - 20 sur une hauteur de pluie de peacuteriode de retour supposeacutee de 20 50 et
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100 ans correspondraient agrave des intervalles drsquoincertitudes de 11-36 ans 23-110 ans et40-250 ans respectivement pour leurs peacuteriodes de retour (soit -45 agrave + 150 )
Un autre problegraveme relatif aux fluctuations drsquoeacutechantillonnage concerne le rocircle futur deschangements climatiques annonceacutes rocircle qui commence agrave preacuteoccuper les ameacutenageurs Alrsquoheure actuelle divers sceacutenarios du GIEC proposent pour diverses reacutegions du globe les effetssupposeacutes de ces changements sur les pluies journaliegraveres Outre le fait que ces preacutevisionsconcernent des eacutechelles drsquoespace tregraves importantes lrsquoeacutechelle de temps de 24 h est peufavorable aux eacutetudes des ameacutenagements de petits bassins versants comme les bassinsversants urbaniseacutes Certes il est possible par des techniques dites laquo de deacutesagreacutegation raquo derelier les pluies de 24 h agrave celles sur des dureacutees plus courtes (travaux du CEMAGREFdrsquoAix en Provence du LHM de lrsquoUniversiteacute Montpellier 2 ou du LTHE de lrsquoUniversiteacute JosephFourrier de Grenoble) Des changements drsquoeacutechelle iso freacutequence sont eacutegalement obtenus agravelrsquoaide des classiques courbes laquo intensiteacute-dureacute-freacutequence raquo dont le modegravele le plus reacutepandu estcertainement celui dit laquo de Montana raquo proposeacute en 1904 par le Professeur Talbot et qui srsquoeacutecrit
iM(tT) = a(T) t b(T) (eq7)
dans laquelle a et b sont des paramegravetres numeacuteriques drsquoajustement aux donneacutees observeacutees etiM(tT) lrsquointensiteacute moyenne maximale sur la dureacutee t Il est geacuteneacuteralement neacutecessaire pour couvrirdes dureacutees t de quelques minutes agrave quelques jours drsquoavoir recours agrave 2 ou 3 couples (ab)Supposons que lrsquoon puisse deacutecrire lrsquointervalle de 2 h agrave 24 h par un seul couple (ab) alorsdrsquoapregraves lrsquoeacutequation 7 pour t ge 2 h on pourrait eacutecrire
iM (tT) = iM (24 T) (t24)b(T) (eq8)
Le facteur drsquoeacutechelle b(T) preacutesente une certaine constance agrave lrsquoeacutechelle de la planegravete il est parexemple de lrsquoordre de - 05 pour T = 10 ans Au demeurant srsquoil doit y avoir changementclimatique cela signifie que lrsquoeacutechantillonnage est instationnaire ce qui pourrait avoir uneincidence sur le facteur drsquoeacutechelle Cette incidence devrait ecirctre cependant modeste puisque b(T)semble preacutesenter une certaine stabiliteacute quel que soit le climat terrestre passeacute (depuis que lrsquoonmesure les preacutecipitations) et actuel On devrait donc theacuteoriquement pouvoir juger des effets duchangement climatique sur les pluies inteacuteressant les ameacutenagements urbains Il conviendraitdans un premier temps drsquoanalyser les incertitudes propres aux diffeacuterents modegraveles climatiques(agrave eacutegaliteacute drsquohypothegraveses de deacuteveloppement) et veacuterifier qursquoelles ne sont pas supeacuterieures agrave cellesreacutesultant des fluctuations actuelles laquo naturelles raquo drsquoeacutechantillonnage conseacutequences des modesde mesure des preacutecipitations Rappelons qursquoun pluviographe de bague reacuteceptrice de 400 cm2
repreacutesente un eacutechantillonnage de 10ndash8 agrave lrsquohectare et de 10ndash10 au km2 et qursquoil faut une certainedose drsquooptimisme pour penser qursquoil est repreacutesentatif de lrsquohomogeacuteneacuteiteacute et de lrsquoisotropiespatiotemporelle des champs preacutecipitants Comme le faisait remarquer Jean-Marie Massonun hydrologue de lrsquoUniversiteacute Montpellier 2 laquo La seule chose dont on soit sucircr crsquoest qursquoentre lesgouttes il ne pleut pas raquo
A 114 Peacuteriode de retour une variable probablement mal perccedilue sociologiquement
Dire qursquoune variable hydrologique est par exemple deacutecennale ou centennale signifie qursquoelle arespectivement 10 et 1 de risque de se produire chaque anneacutee ou qursquoelle laquo revient raquo enmoyenne une fois tous les 10 ou 100 ans La perception sociologique de la dureacutee moyenneseacuteparant deux reacutealisations successives drsquoun pheacutenomegravene rare en reacutefeacuterence agrave la dureacutee moyennede la vie humaine masque lrsquoimportance des risques reacuteels par rapports agrave drsquoautres risques usuels(santeacute transports constructions hellip)
Consideacuterons deux eacuteveacutenements hydrologiques de peacuteriode de retour 10 ans et 100 ans Sur desdureacutees de 20 30 et 50 ans ils ont respectivement 878 958 et 995 de se produire pourT = 10 ans et 182 26 et 395 pour T =100 ans Pour un pheacutenomegravene centennal pour lequelon peut penser qursquoil entraicircnerait des dommages importants les probabiliteacutes drsquooccurrenceapparaissent donc eacuteleveacutees Imaginons un jeu de hasard type Loto pour lequel on a 1 chance
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sur 13 millions de gagner en jouant une combinaison eacuteleacutementaire Supposons qursquoun joueur joueune combinaison deux fois par semaine durant six ans La probabiliteacute eacuteleacutementaire p de gagneragrave chaque tirage est donc de 113 millions soit 769 10-8 La probabiliteacute de ne pas gagner estdonc q = 1 ndash p En six ans le joueur aura joueacute 624 fois et la probabiliteacute qursquoil ne gagne pas est deq624 soit environ 0999 952 et donc (1 ndash q) = 48 10-5 qursquoil gagne crsquoest-agrave-dire tregraves peu Durantcette peacuteriode il a par contre 585 de risque de subir une crue centennale srsquoil est exposeacute agrave cerisque Il a donc 1 219 fois plus de risque de subir une crue centennale durant 6 ans (dureacutee drsquounmandat municipalhellip) que de gagner au Loto en jouant 2 fois par semaine durant cette dureacutee Ilaurait de mecircme environ 1 000 fois moins de chance de gagner en jouant durant 50 ans deuxfois par semaine que de subir une crue centennale au cours de cette dureacutee Sur une anneacuteetoujours en jouant deux fois par semaine la probabiliteacute drsquoun gain est de lrsquoordre de 8 10 -6 Celasignifie que la laquo peacuteriode de retour raquo drsquoun gain annuel est de lrsquoordre de 125 000 ans Il estprobable que peu de joueurs de Loto soient conscients de ces rapports de probabiliteacute Etcependant chaque semaine (voir plus aujourdrsquohui) des centaines de milliers de personnes (etplus) jouent au Loto avec lrsquoespoir de gagner tout en pensant qursquoils ont peu de risque de subirun pheacutenomegravene reacuteputeacute centennal au cours de leur existencehellipEt il est vrai que lrsquoun ouquelques-uns drsquoentre eux gagnenthellip A contrario ces joueurs ne joueront sans doute pas agrave lalaquo roulette russe raquo alors qursquoils ont 833 de chance sur un coup de ne pas subir de dommageet mecircme 335 de chance drsquoeacutechapper 6 fois de suite agrave ce dommage pour peu que chaqueessai ait lieu dans les mecircmes conditions Cette derniegravere probabiliteacute est sensiblement eacutegale agravecelle drsquoobserver une crue centennale sur une dureacutee de 50 anshellip
Les probabiliteacutes ci-dessus concernent lrsquooccurrence drsquoun seul eacuteveacutenement de peacuteriode de retour Tau cours drsquoune dureacutee donneacutee de n anneacutees On peut eacutegalement calculer les probabiliteacutesdrsquoobserver k eacuteveacutenements sur cette dureacutee Ces probabiliteacutes reacutepondent agrave une loi binomiale dontlrsquoexpression est
Prob k = Ckn pk (1 ndash p)n ndash k (eq9)
Ainsi a-t-on respectivement 328 et 756 de risque drsquoobserver 2 crues au moins centennalessur des dureacutees de 30 et 50 ans Ou encore 59 de risque drsquoobserver 3 crues au moinscentennales au cours de 100 ans Ces risques sont donc significatifs et tregraves supeacuterieurs agrave ceuxaccepteacutes dans drsquoautres domaines de la vie courante
A 115 Choix du niveau de protection drsquoun ameacutenagement
En dehors de quelques grands ameacutenagements hydrauliques (grands barrages par exemple)pour lesquels des normes internationales fixent les niveaux de protection qursquoils doivent assureret donc les peacuteriodes de retour des eacuteveacutenements qursquoils sont supposeacutes controcircler les choix desniveaux de protection reacutesultent de lrsquohistoire des deacuteveloppements des techniques et desadaptations conseacutequences des sinistres constateacutes A propos de grands barrages on noteraque la regravegle a longtemps eacuteteacute de calculer leurs eacutevacuateurs de seacutecuriteacute pour un pheacutenomegravenemillennal La regravegle est deacutesormais de retenir une peacuteriode de retour T de 10 000 ans Cechangement ne provient certes pas drsquoune ameacutelioration de nos connaissances en matiegravere depheacutenomegravenes hydrologiques drsquoun accroissement continu des dureacutees drsquoobservations ou drsquouneameacutelioration des traitements statistiques de ces derniegraveres Drsquoailleurs agrave de telles eacutechelles detemps se pose la question de lrsquoinstationnariteacute climatique Lrsquoeacuteleacutevation du niveau de protectionest dicteacutee par des consideacuterations drsquoordre psychosociologique au regard des risques reacutesultant dela rupture drsquoun ouvrage et pouvant condamner cette technique dans une reacutegion donneacuteeLrsquoaugmentation continue du nombre drsquoouvrages accroicirct en effet les risques de ruptures dansune reacutegion donneacutee agrave lrsquoeacutechelle drsquoune vie humaine Ainsi au cours drsquoune vingtaine drsquoanneacuteesentre 1959 et 1979 une dizaine de ruptures ont fait de lrsquoordre de 35 000 victimes Ces sinistresnrsquoont certes pas militeacute en faveur du deacuteveloppement de ces ouvrages et conduit agrave reacuteviser leursnormes de seacutecuriteacute La liste ci-dessous reacutecapitule ces sinistres
1959 Espagne Wega de Fera 144 victimes 1959 France Malpasset 423 1960 BreacutesilLrsquoOros 1000 1961 Ukraine Kiev 145 1962 Coreacutee du Sud Sunchon 163 1963 ItalieLongarone 2118 1967 Indoneacutesie Kebumen 160 1970 Argentine Mendoza 100 1972
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Colombie Foleacutedon 60 1972 USA Logan 450 1976 USA Teton 140 1979 Inde Madu30 000
En assainissement pluvial urbain par exemple la protection deacutecennale a eacuteteacute eacuterigeacutee en principedoctrinal national apregraves la publication de la Circulaire geacuteneacuterale 1333 de 1949 Lors de sareacutevision agrave la faveur de lrsquoInstruction Technique 77 284 de 1977 les reacutedacteurs du documentreprirent cette doctrine tout en la modulant Ainsi peut-on lire en page 22 (Chapitre II laquo Calculdes deacutebits drsquoeau pluviale raquo)
laquo Il est souvent admis a priori qursquoil est de bonne gestion de se proteacuteger du risque de freacutequencedeacutecennale Cependant un degreacute moindre pourra ecirctre consideacutereacute comme acceptable par leMaicirctre drsquoouvrage dans les zones modeacutereacutement urbaniseacutees et dans les zones ougrave la pentelimiterait strictement la dureacutee des submersions (hellip) En sens inverse dans les quartiersfortement urbaniseacutes et deacutepourvus de relief le Maicirctre drsquoouvrage nrsquoheacutesitera pas agrave calculer lescollecteurs principaux en vue drsquoabsorber les deacutebits de peacuteriode de retour de 20 ans voire 50 ansde maniegravere agrave eacuteviter mecircme agrave de tels intervalles des inondations eacutetendues et prolongeacuteescompte tenu de la longeacuteviteacute des ouvrages et de lrsquoaccroissement continuel du coefficient deruissellement raquo
On notera que la modulariteacute de la peacuteriode de retour du risque eacutetait dicteacutee par desconsideacuterations de deacutegacircts reacutesultant de la dureacutee des submersions potentielles dans des secteursagrave faible relief Divers sinistres majeurs survenus en France agrave la fin des anneacutees 1980 et dansles anneacutees 1990 (Nicircmes 1988 Vaison la Romaine 1992 Puisserguier (Heacuterault) 1996 Aude1999) montregraverent que plus que la dureacutee de submersion la vitesse des eacutecoulements en surfaceeacutetait responsable des dommages les plus graves et notamment des pertes en vies humaines
La question des conseacutequences de pheacutenomegravenes pluvieux de peacuteriode de retour supeacuterieure agravecelle utiliseacutee pour le calcul des ouvrages avait eacuteteacute eacutegalement abordeacutee par lrsquoIT 77-284 et lrsquoonpeut lire au Chapitre 1 paragraphe I400 laquo La pluviomeacutetrie de la reacutegion raquo laquo Il est doncineacutevitable drsquoaccepter des insuffisances occasionnelles pour les ouvrages et drsquoen mesurer lesconseacutequences (hellip) en examinant les chemins de lrsquoeau en cas drsquoinsuffisance des reacuteseaux raquo
En reacutealiteacute lrsquoabsence au deacutebut des anneacutees 1980 drsquooutils de simulation permettant de jugerrapidement des conseacutequences drsquoun choix donneacute limita fortement la porteacutee de cesrecommandations qursquoil srsquoagisse de la modulariteacute de la peacuteriode de retour de protection et afortiori des conseacutequences de pluies extrecircmes elles mecircme assez mal connues agrave lrsquoeacutepoque Parsuite les Maicirctres drsquoouvrages choisirent des peacuteriodes de retour de protection au greacute deshabitudes locales ou de recommandations techniques proposeacutees au fil des ans par desorganismes comme le Service Technique de lrsquoUrbanisme ou le CERTU Crsquoest ainsi que sontproposeacutees aujourdrsquohui les niveaux de protection de la norme NF EN 752-2 qui peut se reacutesumeraux eacuteleacutements suivants
Freacutequence de mise encharge
Lieu Freacutequencedrsquoinondation
1 an zones rurales 1 tous les 10 ans
1 tous les 2 ans Zones reacutesidentielles 1 tous les 20 ans
1 tous les 2 ans centre-ville ZI ou commerciales si risque drsquoinondation veacuterifieacute 1 tous les 30 ans
1 tous les 5 ans centre-ville ZI ou commerciales si risque drsquoinondation non veacuterifieacute
1 tous les 30 ans
1 tous les 10 ans passage souterrain routier ou ferreacute 1 tous les 50 ans
De mecircme pour les ouvrages de retenue des eaux pluviales lrsquoEncyclopeacutedie de lrsquoHydrologieUrbaine (1997) indique laquo Mecircme si on choisit souvent des peacuteriodes de retour drsquoinsuffisance dumecircme ordre de grandeur que celles prises en compte pour les reacuteseaux (10 agrave 20 ans) il ne fautpas heacutesiter agrave prendre parfois en compte des peacuteriodes de retour beaucoup plus longues (100200 voir 500 ans) lorsqursquoun deacutebordement drsquoun bassin fait courir des risques graves agrave lapopulation raquo (voir les observations ci-dessus agrave propos des grands barrages)
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Srsquoagissant de preacutecipitations sur des dureacutees infeacuterieures agrave 24 heures et donc observeacutees agrave lrsquoaidede pluviographes estimer une hauteur de pluie de peacuteriode de retour 200 ou 500 ans avec unecinquantaine drsquoanneacutees drsquoobservation peut poser problegraveme sur le plan statistique
Lrsquoextrapolation des fonctions de distribution retenues pour caracteacuteriser lrsquooccurrence drsquounpheacutenomegravene donneacute peut conduire agrave des approximations tregraves grossiegraveres Nous avons vu le casde lrsquoestimation de la peacuteriode de retour des pluies sur Nicircmes le 3 octobre 1988 suivant lesdureacutees retenues et les modegraveles statistiques utiliseacutes Certains avaient conclu par reacutefeacuterence agrave lastation de Nicircmes Courbessac agrave un pheacutenomegravene de peacuteriode de retour 500 ans En reacutealiteacutelrsquoexamen des archives de la ville depuis le 14ᵉ siegravecle montre que le site a connu depuis cettedate de nombreuses inondations qui auraient donneacute lieu agrave des dommages seacuterieux dans la villedrsquoaujourdrsquohui (laquo instationnariteacute raquo de lrsquooccupation des sols faussant la statistique des laquodommages raquo) Ainsi lrsquoexamen de ces sinistres conduit agrave conclure que lrsquoeacuteveacutenement de 1988eacutetait probablement agrave peine centennal et que le site nicircmois preacutesente deacutesormais des risques dedommages significatifs pour des freacutequences bien supeacuterieures De mecircme a-t-on conclu peut ecirctreun peu vite au caractegravere millennal des crues de septembre 2002 dans le Gard au coursdesquelles les preacutecipitations avaient atteint localement 700 mm en 24 heures (laquo Lrsquoeacutequivalentdrsquoune anneacutee de preacutecipitations raquo selon lrsquoexpression chegravere aux journalistes appreacuteciation nrsquoayantaucun sens statistique dans une reacutegion ougrave mecircme les pluies annuelles ne sont pas normalementdistribueacuteeshellip) En reacutealiteacute des recherches effectueacutees dans les gorges du Gardon ont montreacuteqursquoune grotte dont le niveau drsquoouverture se situait agrave 3 m au-dessus du niveau atteint en 2008avait eacuteteacute envahie au moins trois fois par des crues depuis le 16egraveme siegravecle gracircce agrave lrsquoanalyse aucarbone 14 des seacutediments qui y avaient eacuteteacute retrouveacutes Si donc on compte ces 3 crues cellesreacutecentes de 1958 et de 2008 et la crue monstrueuse de 1404 qui engloutit totalement le villagede Massillan la peacuteriode de retour des crues de 2008 serait donc a peine centennale sachantque drsquoautres crues auraient pu se produire avec des niveaux infeacuterieurs agrave la cote des grotteshellip
Face agrave ces incertitudes la tendance actuelle est agrave lrsquoaugmentation des peacuteriodes de retour deprotection des travaux neufs en matiegravere drsquoassainissement urbain ne serait-ce que pourcompenser certaines erreurs du passeacute lrsquoinstationnariteacute de la vulneacuterabiliteacute des secteursconstruits ou la constitution drsquoune marge drsquoadaptation pour de futurs deacuteveloppements
Par ailleurs plus que la valeur absolue de la peacuteriode de retour de protection que devrait assurerun ouvrage donneacute les Maicirctres drsquoouvrages devraient attacher plus drsquoimportance au poids relatifde cette valeur sur les caracteacuteristiques de lrsquoouvrage A ce sujet on peut simplifier lrsquoanalyse dece poids par quelques calculs simples Drsquoapregraves la formule rationnelle drsquoun usage courant poureacutevaluer les deacutebits de ruissellement de bassins versants urbaniseacutes ces derniers sontproportionnels aux intensiteacutes moyennes des preacutecipitations sur les temps de concentration desbassins Ces deacutebits sont donc entacheacutes des mecircmes incertitudes toutes choses eacutegales parailleurs Leurs conseacutequences sur les dimensions moyennes des ouvrages peuvent ecirctreappreacutecieacutees par de simples consideacuterations hydrauliques Pour une eacutevacuation agrave pleine sectionpar un tuyau circulaire de diamegravetre D la formule de Strickler conduit agrave
Q = (14)83 K D83 α12 (eq10)
K eacutetant le coefficient de Strickler et α la pente du collecteur Lrsquoeacutequation 8 donne
∆QQ = 83 ∆DD = ∆ii = ∆T(T log T) (eq11)
i eacutetant lrsquointensiteacute moyenne sur la dureacutee du temps de concentration Ainsi une incertitude de20 sur la pluie de projet se traduirait-elle par une incertitude de 75 sur le diamegravetre du tuyauSi le coucirct des collecteur devait repreacutesenter 50 du coucirct total du reacuteseau lrsquoincertitude sur ce coucirctreacutesultant de celle sur la pluie de projet ne serait donc que de lrsquoordre de 4 crsquoest-agrave-dire bieninfeacuterieure agrave celle avec laquelle le coucirct du projet peut ecirctre estimeacutehellipAinsi passer drsquoune protectiondeacutecennal agrave une protection centennal soit T multiplieacute par 10 conduirait agrave multiplierapproximativement le deacutebit de projet par 2 le diamegravetre moyen des collecteurs par 1375 et lecoucirct du reacuteseau par 119 Il est donc possible drsquoassurer un surcroicirct de protection au sensstatistique du risque sans pour autant entraicircner des deacutepenses consideacuterables
Un problegraveme demeure cependant qui fut retenu lors des travaux de lrsquoInstruction 77-284 choisirune peacuteriode de retour de protection tregraves eacuteleveacutee peut entraicircner de mauvais fonctionnements
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quasi permanents des ouvrages fondeacutes sur des eacutevacuations gravitaires des ruissellements lesvitesses drsquoeacutecoulement ne permettant pas des conditions satisfaisantes drsquoauto curage et doncentraicircnant des surcoucircts drsquoexploitation qui pourraient devenir une contrainte eacuteconomiquemajeure au regard de la dureacutee de vie des ouvrages Crsquoest dans ce cadre lagrave que les systegravemes destockage peuvent preacutesenter un grand inteacuterecirct dans la mesure ougrave suivant leur mode dereacutegulation ils peuvent assurer des niveaux de protection tregraves eacuteleveacutes tout en garantissant desfonctionnements hydrauliques acceptables agrave lrsquoaval
A 116 Conclusions
Depuis le deacuteveloppement des reacuteseaux de pluviographes au milieu du 20egraveme siegravecle on disposeaujourdrsquohui drsquoune information consideacuterable autorisant la reacutealisation de multiples sceacutenarios par lebiais de progiciels de simulation du comportement des bassins versants et de leurseacutequipements drsquoassainissement Ces progiciels ont connu des deacuteveloppements tregraves importants agravela fin des anneacutees 1980 On dispose donc theacuteoriquement drsquoun arsenal drsquooutils qui devraientdeacutesormais autoriser une approche laquo intelligente raquo de lrsquoameacutenagement hydrologique des sitesurbaniseacutes
Si le niveau de protection que devrait assurer les ouvrages reste de la compeacutetence descollectiviteacutes territoriales la peacuteriode de retour associeacutee agrave ce niveau ne peut ecirctre qursquoun paramegravetreindicatif dont la sensibiliteacute agrave la nature des donneacutees hydrologiques manipuleacutees limite la porteacuteedans lrsquoestimation fiable des risques encourus Plus que la deacutefinition au coup par coup opeacuterationapregraves opeacuteration de la peacuteriode de retour que devrait assurer les ouvrages de chaque opeacuterationlrsquoameacutenagement urbain devrait relever deacutesormais drsquoune approche inteacutegreacutee des conseacutequenceshydrologiques agrave lrsquoeacutechelle des bassins versants sur lesquels ces opeacuterations sont reacutealiseacutees Eneffet quand bien mecircme chaque opeacuteration serait correctement conccedilue pour assurer un niveaude protection donneacute la non lineacuteariteacute des processus hydrologiques ne permet pas drsquoassurer quece niveau serait globalement atteint pour lrsquoensemble des opeacuterations drsquoune uniteacute hydrologiqueparticuliegravere Crsquoest notamment le cas des ameacutenagements comportant de nombreux bassins deretenue des eaux pluviales qui par lrsquoallongement artificiel des temps de concentration peuventconduire localement agrave lrsquoaval agrave des deacutebits plus importants que ceux qui auraient existeacute enlrsquoabsence de ces bassins de retenue
Par ailleurs les reacutesultats issus des bases de donneacutees des arrecircteacutes de catastrophe naturellelaquo inondation raquo (arrecircteacutes laquo catnat raquo) permettent de srsquointerroger sur les niveaux de protectionmoyens assureacutes par les systegravemes existants En 2003 le Directeur du Bureau des RisquesNaturels indiquait qursquoau cours de la peacuteriode 1982-2003 4 199 communes avaient beacuteneacuteficieacute deplus de cinq arrecircteacutes Pour ces communes la freacutequence empirique de deacutesordre eacutetait doncinfeacuterieure agrave quatre ans En supposant que ces communes eacutetaient doteacutees drsquoeacutequipementsdrsquoassainissement autorisant une maicirctrise deacutecennale classique des ruissellements celasignifierait (drsquoapregraves lrsquoeacutequation 9) que la probabiliteacute drsquoune telle accumulation drsquoincidents au moinsdeacutecennaux serait seulement de 44 ce qui est bien sucircr tregraves faiblehellip
La consultation de la base de donneacutees laquo Gaspar raquo du MEEDDM est ainsi tregraves richedrsquoenseignement pour juger du niveau moyen de protection des eacutequipements communaux faceau risque drsquoinondation Ainsi agrave la suite du sinistre de Draguignan en juin 2010 le bilan laquo catnatraquode la reacutegion PACA fait apparaicirctre des reacutesultats parfois surprenants Sur la peacuteriode 1982-2009soit 28 ans 281 communes sur 963 (292) ont beacuteneacuteficieacute de plus de 3 arrecircteacutes dont 114 de 6 agrave10 dont 20 de plus de 10 le maximum eacutetant de 21 pour une commune Avec la mecircmehypothegravese que ci-dessus les communes agrave 6 arrecircteacutes nrsquoavaient que 37 de risque de connaicirctre6 eacuteveacutenements au moins deacutecennaux durant la peacuteriode 1982-2009 Ce risque tombe agrave 002 pour 10 arrecircteacutes et agrave 57 10-14 pour le record Il est par conseacutequent tregraves probable que denombreuses communes franccedilaises soient dans des situations de grande vulneacuterabiliteacute dont lesorigines peuvent ecirctre nombreuses et parmi lesquelles on peut rencontrer
bull des donneacutees climatologiques inadapteacutees (seacuteries pluviomeacutetriques courtes en climatirreacutegulier comme le climat meacutediterraneacuteen) pour calculer des ouvrages conccedilus il y aquelques dizaines drsquoanneacutees
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bull une topographie favorable agrave la concentration des eacutecoulements intra et extra-muros
bull une sous estimation des deacutebits potentiels de petits cours drsquoeau apparemment inoffensifset de lrsquoimportance de leurs champs drsquoinondation
bull la densification continue de lrsquourbanisation et lrsquoaccroissement de lrsquoimpermeacuteabilisation parrapport aux hypothegraveses initiales
bull des erreurs dans la conception des systegravemes drsquoeacutecoulement conduisant agrave de multiplesincidents lors drsquoeacutepisodes de pluie intense non neacutecessairement exceptionnels fils drsquoeaude voirie mal conccedilus avaloirs mal implanteacutes ou mal entretenus entonnement et grillesde protection mal placeacutes et favorisant les obstructions par les flottants etchellip
Parfois la non prise en compte des retours drsquoexpeacuterience dans une reacutegion donneacutee la laquo perte demeacutemoire raquo peut entraicircner des conseacutequences graves Ainsi apregraves les eacuteveacutenementscatastrophiques de Nicircmes en octobre 1988 qui avait mis en eacutevidence le risque pluvial drsquoautoinondation des agglomeacuterations lrsquoIngeacutenieur Geacuteneacuteral Ponton en conclusion de son rapportdrsquoexpertise avait signaleacute un certain nombre de villes plus particuliegraverement exposeacutees agrave ce risqueparmi lesquelles Vaison la Romaine qui fut sinistreacutee en 1992 et hellip Draguignan Lesresponsables du deacuteveloppement de cette ville ont-ils tenu compte du rapport Ponton
Deacutesormais le deacuteveloppement de lrsquourbanisation dans une collectiviteacute et a fortiori un ensemblede collectiviteacutes installeacutees sur le mecircme systegraveme hydrologique devrait ecirctre analyseacute au traversdrsquoun Scheacutema Directeur drsquoAssainissement intercommunal en vue drsquoune gestion inteacutegreacutee deseacutecoulements dans ce systegraveme Mais au-delagrave drsquoune analyse pour une maicirctrise classique deseacutecoulements crsquoest-agrave-dire pour des risques laquo ordinaires raquo correspondant agrave des peacuteriodes deretour de 10 agrave 50 ans par exemple les deacuteveloppements de lrsquourbanisation devraient faire lrsquoobjetdrsquoeacutetudes de vulneacuterabiliteacute sous des pheacutenomegravenes rares agrave exceptionnels qui pourraient remettreen question certaines options en raison des risques encourus Ces eacutetudes ont longtempseacutetaient difficiles agrave mettre en œuvre en raison de lrsquoabsence de progiciels de simulation delrsquoinondabiliteacute drsquoun secteur donneacute Ces outils se deacuteveloppent rapidement actuellement etdevraient ecirctre disponibles tregraves prochainement
Lrsquoutilisation de ces outils devrait permettre de limiter la multiplication des erreursdrsquoameacutenagement ayant conduit depuis 1982 agrave un accroissement continu des preacutelegravevements autitre de la garantie laquo dommages raquo des contrats drsquoassurance Srsquoil est classique de dire que laquo lerisque zeacutero nrsquoexiste pas raquo en matiegravere drsquoinondation cette banaliteacute eacutenonceacutee agrave chaquecatastrophe par des laquo responsables raquo ne reacutesiste pas agrave lrsquoanalyse Pour le Deacutepartement du Gardpar exemple on estime que seulement 7 du territoire est exposeacute agrave un risque eacuteleveacutedrsquoinondation il y a donc theacuteoriquement beaucoup drsquoespace ougrave lrsquoon peut se consideacuterer agrave lrsquoabri dece risque Cela peut donc interroger sur le traitement mutualiste de ce risque par le biais drsquounfond drsquoindemnisation alimenteacute par une majoriteacute drsquoindividus ne courant aucun risque pour leursbiens immobiliers Cette observation doit cependant ecirctre tempeacutereacutee au regard des pertes en vieshumaines dont une proportion eacuteleveacutee reacutesulte de conducteurs de veacutehicules pouvant se trouverloin de leur reacutesidence non exposeacutee Ce risque est deacutesormais une composante incontournabledes inondations pluviales en milieu urbain ou par des crues eacuteclair en climat meacutediterraneacuteenAinsi entre les inondations de 1958 et de 2002 dans le Gard on a estimeacute que la populationgardoise passe 13 fois plus de temps agrave bord drsquoun veacutehicule automobile (Michel Lescure CG 30)Quoiqursquoil en soit on ne peut deacutesormais se reacutefugier derriegravere le laquo cas de force majeure raquo degraves qursquoilcommence agrave pleuvoir laquo un peu fort raquo Lrsquoinformation hydrologique et les outils de simulation descomportements hydrologiques des bassins versants existent et doivent ecirctre utiliseacutes de faccedilonpreacuteventive pour limiter ces spectacles deacutesolants dont rendent compte les journaux teacuteleacuteviseacutesapregraves chaque orage significatif se produisant du nord au sud du pays laquo Responsable raquo sansrisque pourrait bien ecirctre une espegravece en voie de disparition dans des socieacuteteacutes de plus en plusporteacutees agrave lrsquoaction judiciaire
M Desbordes Assas 21 janvier 2011
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Annexe 12 Risques et logement dans le Sud unteacutelescopage des politiques publiques
La preacutesente annexe insiste sur lrsquoutiliteacute de mettre en regard les politiques publiques concernantle logement et les risques dans le pourtour meacutediterraneacuteen ougrave lrsquoacuiteacute des enjeux de ces deuxpolitiques publiques est susceptible de geacuteneacuterer des injonctions contradictoires Force est deconstater que les nombreux rapports produits notamment par le CGEDD sont concentreacutes surlrsquoun ou lrsquoautre de ces sujets mais pas sur la conciliation raisonnable de ces politiques et surlrsquoobjectivation du poids des contraintes imposeacutees par lrsquoun sur lrsquoautre
A 121 Lrsquoacuiteacute des enjeux du ruissellement
Ce paragraphe srsquoappuie plus particuliegraverement sur le rapport du CGEDD de 2016 laquo propositionsdrsquoactions pour lutter contre les inondations en zone meacutediterraneacuteenne et limiter leursconseacutequences raquo (ndeg 010664-01) et sur divers documents dont un guide eacutelaboreacute par la DDTMdes Alpes-Maritimes agrave destination des collectiviteacutes locales et des eacutechanges intervenus au coursdes tables rondes de Montpellier et Marseille
Quelques chiffres permettent de comprendre lrsquoimportance des risques lieacutes aux inondations dansles deux reacutegions PACA et anciennement Languedoc-Roussillon
bull ce sont environ 200 deacutecegraves recenseacutes entre 1988 et 2011 lrsquoanneacutee 2014 seule a vu ladisparition de 23 personnes
bull le montant des deacutegacircts infligeacutes aux eacutequipements publics se sont eacuteleveacutes agrave plus de 140millions drsquoeuros pour 2014 celui pour les particuliers pris en charges dans le cadre de laproceacutedure catastrophe naturelle srsquoeacutetablissant agrave plus drsquoun milliard drsquoeuros
Cela tient tout drsquoabord agrave la brutaliteacute des pheacutenomegravenes meacuteteacuteorologiques observeacutes dont lecaractegravere exceptionnel de ceux concernant les Ceacutevennes mais aussi pour des eacuteveacutenements demoindre ampleur dans les Alpes du sud ougrave des orages dont les preacutecipitations peuvent deacutepasser400 mm restant bloqueacutes pendant plusieurs heures aux mecircmes endroits La traduction en est unruissellement pouvant provoquer des accumulations drsquoeau sur des hauteurs pouvant atteindre2 megravetres dans les points bas en bordure de littoral apregraves avoir deacutevaleacute les pentes des vallons
Le caractegravere exceptionnel de ces pluies est aggraveacute localement par les faits suivants
bull la nature juridique variable des systegravemes drsquoeacutevacuation des eaux de ruissellement allantdu priveacute plus ou moins collectif (ces ouvrages eacutetant souvent situeacutes en fonds de parcellepriveacutees sans que la partie faisant office de reacuteseau drsquoeacutevacuation ne fasse lrsquoobjet deconventions claires en matiegravere de proprieacuteteacute ni drsquoentretien) au public rapporteacute auxcommunes lrsquoassainissement des eaux pluviales leur incombant alors que la compeacutetenceeaux useacutees est communautaire comme crsquoest le cas agrave Nicircmes avec les caderaux
bull le manque de gestion coordonneacutee des eaux pluviales agrave lrsquoeacutechelle du bassin versant lacompeacutetence communale ne permettant pas de reacuteduire les deacutebits drsquoapport des zonessitueacutees en amont qui geacuteneacuteralement subissent les plus fortes tensions en matiegraveredrsquourbanisations nouvelles agrave cet eacutegard on constate des interpreacutetations au rebours dusens qursquoil convient de leur donner des articles L640 et 641 du code civil quilaquo cautionneraient raquo des augmentations de deacutebits sans que les secteurs geacuteographiquessitueacutes en aval ne puissent ni srsquoopposer par manque de coordination et ni en revenir agrave unesituation anteacuterieure aux urbanisations nouvelles creacuteatrices de ces apports voir agrave cepropos lrsquoexplicitation pertinente qui en est donneacutee par Patrick Savary (Annexe 25)
bull un manque drsquoentretien les systegravemes ouverts drsquoeacutevacuation des eaux de ruissellement setrouvant encombreacutes par des embacirccles provoquant des reacutetentions drsquoeaux non maicirctriseacutees
bull parfois lrsquooubli mecircme de lrsquoexistence des zones drsquoexpansion des rus recouverts devenusdes eacutegouts publics drsquoeacutevacuation des eaux pluviales agrave cet eacutegard la remise agrave lrsquoair libre de
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certains tronccedilons de tels ouvrages meacuteriterait drsquoentrer dans le cadre de programmes depreacutevention
bull le non recours plus ou moins systeacutematique de prescriptions de limitation des eaux deruissellement produite par les opeacuterations nouvelles drsquourbanisme soit par absence detoute reacutefeacuterence agrave de telles mesures dans les PLU soit par manque de coordinationgeacuteneacuteralement lieacutee au fait que les PLU restent de peacuterimegravetre communal agrave cet eacutegard lareacutegion PACA se distingue particuliegraverement par un nombre tregraves majoritaire de documentsde planification urbaine encore en eacutelaboration seul un tiers du total de ceux-ci eacutetantactuellement approuveacute Malgreacute tout la progression du PLU intercommunal est reacuteelleavec 548 EPCI qui ont adopteacute cette compeacutetence repreacutesentant plus de 20 du total deleur nombre et pregraves du tiers de la population nationale
Face aux eacuteveacutenements observeacutes reacutecemment la neacutecessiteacute drsquoeacutetablir de faccedilon encoreexpeacuterimentale des volets ruissellement des PPRI portant sur des peacuterimegravetres essentiellementcommunaux srsquoest faite jour Ce sera sans doute le cas pour Cannes dans les Alpes-Maritimes etMontpellier en Languedoc-Roussillon Lrsquoeacutelaboration de ces prescriptions par lrsquoEtat ne manquerapas de se heurter agrave de nombreuses contestations Le rapport ndeg 010664-01 du CGEDDpreacuteceacutedemment citeacute met en exergue plusieurs points que la mission souhaite rappeler
bull une adaptation reacuteglementaire et peut-ecirctre leacutegislative pour les campings et autresreacutesidences leacutegegraveres de tourisme dans le choix de leur implantation apparaicirct neacutecessaire
bull une attention particuliegravere doit ecirctre porteacutee aux voies submersibles surtout dans lesdeacutepartements du Gard et de lrsquoHeacuterault
bull lrsquoemploi des reacuteseaux sociaux et autres moyens de communication dans lrsquoalerte despopulations sont agrave eacutetudier
bull la mobilisation de moyens de surveillance par la reacuteserve civique du type Force 06 dansles Alpes-Maritimes pour la lutte contre les feux de forecircts serait tregraves utile
A 122 Preacutevention des risques et logement des tensions entre politiques publiques
La reacutegion PACA est classeacutee en zone tendue au regard des besoins en logements alors quelrsquoancienne reacutegion Languedoc-Roussillon est dans une situation plus favorable La constitutionde fonciers constructibles est un reacuteel souci Les eacutelus solliciteacutes par lrsquoEtat notamment en matiegraverede logement social ne manquent pas de faire valoir la multiplication des interdictions drsquourbaniserreacutesultant de la juxtaposition des plans sectoriels de preacutevention aux risques Les 23 descommunes de la reacutegion connaissent une exposition agrave quatre voire cinq risques (seacuteismeinondations incendies de forecircts glissements de terrains avalanches hellip)
A titre drsquoillustration la commune des Arcs dans le Var qui a fait lrsquoobjet drsquoun classement justifieacute enmatiegravere de carence au regard de lrsquoarticle 55 de la loi SRU par manque de production delogements locatifs sociaux dans la preacuteceacutedente peacuteriode triennale ne se prive pas de rappelerque ses possibiliteacutes de construire ont eacuteteacute fortement reacuteduites agrave cause notamment de lrsquoaleacuteainondation de lrsquoArgens Drsquoautres EPCI comme la meacutetropole de Nice qui a fait de reacuteels efforts enmatiegravere de construction de logements sociaux font le mecircme constat
Si la confusion entre logement dans son ensemble et logement social dans ces posturessemble abusive (car la construction srsquoy poursuit agrave un rythme soutenu montrant que despossibiliteacutes existe) la question du coucirct du foncier reste agrave lrsquoeacutevidence preacutegnante Les restrictionsapporteacutees par la preacutevention des risques peuvent en ecirctre un des facteurs drsquoexplication ce quireste agrave veacuterifier agrave supposer que ces contraintes soient leveacutees la pression fonciegravere et le prixdiminueraient-ils pour autant dans des territoires dont lrsquoattractiviteacute pour des populations aiseacuteessemble si forte Une mission speacutecifique sur ces questions drsquointerface entre ces politiquessemblerait neacutecessaire pour consolider la coheacuterence de lrsquoaction de lrsquoEacutetat et fournir aux servicesqui en ont la responsabiliteacute les arguments utiles agrave leur action
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Annexe 13 Les communes listeacutees par le rapport PONTON
Le rapport Ponton sans preacutetendre ecirctre exhaustif attirait lrsquoattention sur la situation de 50villes susceptibles drsquoecirctre confronteacutees agrave des eacuteveacutenements du mecircme type que lacatastrophe de Nicircmes qursquoil caracteacuterisait ainsi
Alpes-de-Haute-Provence Chacircteau-Arnoux Digne Manosque Sisteron
Alpes-Maritimes Antibes Beaulieu Beausoleil Cannes Cap-drsquoAil Carros Egraveze GattiegraveresGrasse Menton Nice Roquebrune-Cap-Martin Saint-Jean-Cap-Ferrat Sophia-AntipolisVillefranche-sur-Mer
Ardegraveche Aubenas Bourg-Saint-Andeacuteol Le Teil Viviers
Ariegravege Foix
Aude Carcassonne Fitou Leacutezignan Limoux Narbonne
Bouches-du-Rhocircne Aix-en-Provence Carry-le-Rouet Cassis La Ciotat Gardanne MarseilleMartigues Sausset-les-Pins Vitrolles
Corse Ajaccio Bastia
Drocircme Monteacutelimar
Gard La Grand-Combe Saint-Christol-legraves-Alegraves Le Vigan Villeneuve-legraves-Avignon
Heacuterault Beacuteziers Lodegraveve Montpellier Segravete
Lozegravere Florac Mende
Pyreacuteneacutees-Atlantiques Saint-Jean-de-Luz
Pyreacuteneacutees-Orientales Ceacuteret Collioure Prades Vernet-les-Bains
Var Bandol Cavalaire Draguignan Hyegraveres Sainte-Maxime Saint-Raphaeumll Saint-TropezSanary-sur-Mer Toulon
Vaucluse Apt Vaison-la-Romaine
La circulaire du 16 aoucirct 1994 a preacuteciseacute par les eacuteleacutements de la politique de preacutevention du risquedrsquoinondations rapides et indique lrsquoengagement drsquoun programme de diagnostic des zonessoumises agrave des crues brutales dans trente deacutepartements du sud-est de la France Lrsquoeffort aparticuliegraverement porteacute sur les zones urbaniseacutees ougrave la preacutesence humaine est concentreacutee (500habitants minimum) Chaque commune fait lrsquoobjet drsquoune cartographie au 125 000 ougrave sontreporteacutes la geacuteomorphologie de la riviegravere les limites des bassins versants peacuteri-urbains et lesrenseignements concernant les crues historiques
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Annexe 14 Des eacuteveacutenements pluvieux et des inondations parruissellement particuliegraverement remarquables
A 141 En meacutetropole
Les exemples ci-dessous dont la plupart sont repris du guide du CEPRI laquo geacuterer les inondationspar ruissellement pluvial raquo 2014 ne sont pas exhaustifs et ne constituent pas neacutecessairementdes eacuteveacutenements laquo purement pluviaux raquo
Octobre 1988 - Nicircmes
Une inondation par ruissellement se produit suite agrave une pluie ayant atteint localement 420 mmen 6 h faisant 9 morts 10 blesseacutes et occasionnant de nombreuses probleacutematiques de reacuteseauxvitaux endommageacutes Le montant des deacutegacircts srsquoeacutelegraveve agrave 4 milliards de francs (610 Meuro) Les eauxont stagneacute pendant 6 jours en ville car les exutoires naturels eacutetaient obstrueacutes (remblais routierset ferroviaires embacirccles) Elles auraient pu ecirctre eacutevacueacutees en quelques heures
Aoucirct 1989 - Narbonne
Un orage particuliegraverement localiseacute srsquoabat le 5 aoucirct 1989 sur lrsquoagglomeacuteration de Narbonne soitmoins drsquoun an apregraves lrsquoeacutepisode de Nicircmes Les cumuls sont importants 235 mm en 24 h dont lamajoriteacute tombeacutee en seulement quelques heures (127 mm en 2 h) Le reacutesultat est la formationdrsquoune lame drsquoeau dans les rues de la ville atteignant par endroits 180 m ainsi que lasubmersion de lrsquoautoroute et de routes nationales bloquant la circulation Heureusementlrsquoeacuteveacutenement nrsquoa fait que des deacutegacircts mateacuteriels et lrsquoeau srsquoest eacutevacueacutee rapidement
Juin 1990 ndash Paris et Seine-Saint-Denis
Le 27 juin 1990 une pluie orageuse dont la peacuteriode de retour est estimeacutee entre 25 et 50 ansselon les endroits srsquoabat sur Paris et le deacutepartement de la Seine-Saint-Denis alors en peacuteriodede seacutecheresse Une nappe de ruissellement se forme dans les 10 min qui suivent le deacutebut de lapluie pour srsquoestomper 45 min apregraves seulement Malgreacute la rapiditeacute du pheacutenomegravene on auramesureacute des hauteurs drsquoeau allant de 20 cm dans certaines rues de Paris agrave 150 m agrave Aulnay-sous-Bois Suite agrave cela le trafic routier et ferroviaire est bloqueacute pendant plusieurs heures dansla capitale Cependant ce qui a le plus marqueacute crsquoest la mort de 80 t de poissons dans la Seinesuite agrave la pollution de celle-ci par les eaux ruisseleacutees et les deacuteversements du reacuteseau unitaireCela marque un tournant dans la reconnaissance du pouvoir pollueur des eaux pluviales de laneacutecessiteacute de les seacuteparer des eaux useacutees et de les traiter avant de les renvoyer au milieureacutecepteur
Janvier 1996 - Puisserguier (Heacuterault)
Le 28 janvier 1996 apregraves un automne et un hiver particuliegraverement pluvieux un eacutepisode pluvio-orageux intense touche la ville de Puisserguier Les sols satureacutes nrsquoabsorbent pas la pluie quiruisselle fortement sur le relief marqueacute formant une lame drsquoeau qui traverse le centre-ville eninondant de nombreux bacirctiments au passage (eacutecole logements commerces) Une couleacutee deboue drsquoenviron 150 m drsquoeacutepaisseur (jusqursquoagrave 250 m) se forme tuant 4 personnes emportant desveacutehicules et arrachant des vignes
Novembre 1999 - Labastide-Rouairoux (Tarn)
Les intempeacuteries des 12 et 13 novembre 1999 ont geacuteneacutereacute dans le Tarn et les deacutepartements de lareacutegion Languedoc-Roussillon des inondations par deacutebordement de cours drsquoeau parruissellement des couleacutees de boue et des glissements de terrain Lrsquoeacuteveacutenement marquant fut leglissement de terrain de Labastide-Rouairoux deacuteclencheacute par des pluies intenses sur un solinstable Le pheacutenomegravene a toucheacute un bacirctiment en aval faisant 4 victimes
Rapport ndeg 010159-01 Gestion des eaux pluviales Tome 2 diagnostic deacutetailleacute Page 151338
Mai 2000 - Bassin de lrsquoAustreberthe
Le 10 mai 2000 dans le bassin versant de lrsquoAustreberthe un eacutepisode pluvieux geacutenegravere unimportant ruissellement mecircleacute de boue dans un talweg entraveacute par une route et une voie ferreacuteeMais le pheacutenomegravene est drsquoune ampleur telle que la route cegravede ainsi que le remblai de la voieferreacutee Une vague de plus drsquoun megravetre et tregraves rapide se propage alors jusqursquoagrave lrsquoexutoire encontrebas lrsquoimpasse du Glu ougrave sont implanteacutees 13 maisons Les deacutegacircts mateacuteriels sontconsideacuterables voirie deacutetruite bacircti endommageacute voie ferreacutee partiellement emporteacutee
Le preacutefet deacuteclare alors la zone inhabitable et les habitants traumatiseacutes acceptent pour laplupart de quitter leur logement Ce sont donc 11 acquisitions agrave lrsquoamiable et 2 expropriations quipermirent degraves 2003 drsquoentamer les travaux de deacuteconstruction jusqursquoen 2005 Le tout a coucircteacute 15Meuro financeacutes par lrsquoEacutetat (30 ) le deacutepartement (50 ) la reacuteserve parlementaire (25 ) et leSMBVAS (175 )
Degraves 2006 cet espace classeacute inconstructible a eacuteteacute reacuteameacutenageacute sous la forme drsquoune zonenaturelle partiellement humide en bord de cours drsquoeau une partie a eacuteteacute boiseacutee lrsquoautre sert depacircturage
Juillet 2001 ndash diverses reacutegions et notamment Paris et la Petite Couronne
Un orage intense dont les preacutecipitations sont drsquoune peacuteriode de retour en tout point supeacuterieure agrave100 ans srsquoabat sur des sols deacutejagrave satureacutes en eau Srsquoensuivent des inondations par ruissellementrural et urbain des crues soudaines des couleacutees de boue et des pheacutenomegravenes de geyser(remonteacutees drsquoeau dans les collecteurs ou par les nappes souterraines) Les infrastructuresroutiegraveres sont ravineacutees ou srsquoaffaissent sous lrsquoeffet de la circulation des eaux Les deacutegacirctsmateacuteriels srsquoeacutelegravevent agrave 43 Meuro
Mai 2012 ndash Nancy
Dans la nuit du 21 au 22 mai 2012 des pluies exceptionnelles (peacuteriode de retour de 500 agrave 1000 ans) se sont abattues sur un territoire deacutejagrave gorgeacute drsquoeau suite aux eacuteveacutenements pluvieux dessemaines preacuteceacutedentes Si les reacutecents ameacutenagements ont permis de geacuterer un peu plus de lamoitieacute des volumes preacutecipiteacutes avec succegraves en les eacutevacuant vers la Meurthe sans aggraver lasituation les 5 millions de megravetres cubes restants ont ruisseleacute dans toute lrsquoagglomeacuterationnanceacuteenne De nombreuses caves ont enregistreacute plus drsquoun megravetre drsquoeau et certains endroits ontmecircme eacuteteacute immergeacutes sous une hauteur drsquoeau atteignant 2 m En tout ce sont 60 communes quiont eacuteteacute reconnues en eacutetat de catastrophe naturelle avec un montant des deacutegacircts estimeacute au-delagravede 50 Meuro Pregraves de 3 000 habitations ont eacuteteacute toucheacutees ainsi que 400 entreprises et commercesDe nombreuses fuites drsquohydrocarbures ont eacuteteacute constateacutees
Juillet 2013 - Caen
Le 22 juillet 2013 80 mm de pluie tombent sur Caen et ses environs en seulement 1 h 40 cequi correspond agrave un eacuteveacutenement de peacuteriode de retour centennal Le reacuteseau drsquoassainissementsurpasseacute sature et lrsquoeau ruisselle et srsquoaccumule dans les rues parfois sur 30 cm de hauteurLes veacutehicules et les poubelles sont emporteacutes les circulations routiegravere et ferroviaire sontperturbeacutees les sous-sols sont inondeacutes ainsi que des bacirctiments importants la maison drsquoarrecirctle tribunal de grande instance la Banque de France le museacutee des Beaux-Arts Le coucirct destravaux et des reacuteparations srsquoeacutelegraveve agrave 1 million drsquoeuros pour la ville de Caen
Mai 2016 ndash Nord-Ouest drsquoOrleacuteans
Apregraves un printemps et notamment un mois de mai pluvieux 200mm de pluie tombent en quatrejours sur la forecirct drsquoorleacuteans et drsquoautres territoires Des ruissellement importants la crue drsquouncours drsquoeau intermittent la Retregraveve qui coupe lrsquoautoroute A10 pendant deux semaines sontaccompagneacutes agrave plus grande eacutechelle des crues de nombreux affluents moyens de la Loire etde la Seine
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