Le ruissellement peut faire d'importants dégâts dans les territoires exposés : le Cerema construit des méthodes et des outils pour caractériser le risque de ruissellement à l'échelle de grands territoires comme à l'échelle communale.
Le ruissellement : de quoi s'agit-il ?
Le ruissellement peut être défini comme un "écoulement des eaux à la surface du sol, principalement celles issues des précipitations atmosphériques (pluie, fonte des neiges). Ce phénomène survient lorsque l'eau ne parvient pas à s'infiltrer dans le sol ou à s'évaporer. Il est influencé par divers facteurs tels que l'intensité des précipitations, la perméabilité du sol et sa couverture. Le ruissellement joue un rôle clé dans le cycle de l'eau et peut entraîner des effets comme l'érosion des sols ou les inondations…" - Aquagir [1].
Pour autant, dans une vision beaucoup plus urbaine, le Conseil général de l'environnement et du développement durable (CGEDD) proposait une approche non pas physique mais de gestion :"Les eaux dites pluviales sont, dans l’acceptation commune, la partie de l’écoulement qui est "gérée" par des dispositifs dédiés (infiltration, stockage, collecte, transport, traitement éventuel) ; elles interagissent en permanence avec les eaux souterraines et les autres réseaux. Les eaux dites de ruissellement sont la partie de l’écoulement qui n’est pas "gérée" par ces dispositifs…"
Lorsque l’on recherche le pourquoi de la forte augmentation de ces phénomènes, l’intensification des précipitations et l’urbanisation croissante sont les premiers éléments qui sont généralement cités mais la réalité est plus complexe et de multiples facteurs, souvent cumulatifs, entrent en ligne de compte (exposition des enjeux, imperméabilisation, niveau de service des réseaux pluviaux, pluviométrie et état hydrique des sols, modes d'exploitation agricoles, taille des parcelles, absence d’entretien des fossés…).
Au regard de ces facteurs, il apparait que divers acteurs portant de multiples compétences se superposant régulièrement, sont impliqués dans la prise en compte des ruissellements, ce qui rend leur gestion complexe.
Le Cerema auprès des collectivités pour comprendre et réduire le risque
Dans la grande majorité des cas, deux questions sont posées par les collectivités à savoir "Pourquoi ? On n’avait jamais connu ça ! " et "Que peut-on faire ?".
Pour la première, deux niveaux de connaissance imbriqués sont à distinguer, l’un relatif à la structuration et au fonctionnement du territoire et l’autre à la compréhension de l’évènement ayant impacté la collectivité. Il est don impératif d’étudier ces deux niveaux afin d’apporter une connaissance expliquant le pourquoi.
Pour la seconde, la réponse à apporter n’est pas unique et est intimement liée à la compréhension du territoire et des phénomènes, détaillée ci-dessus. Ainsi, en fonction du type d’évènement duquel on souhaite se prémunir (chronique, fréquent, fort, exceptionnel), du territoire concerné (rural, urbain, métropole…) et de sa morphologie, les stratégies/ techniques à mobiliser pourront être multiples et à adapter à chaque cas.
Afin de répondre aux besoins des collectivités, le Cerema a développé des outils pour cartographier et représenter les phénomènes :
Le logiciel Cartino 2D
Le logiciel Cartino 2D (Automatisation des modèles hydrauliques 2D pour la CARTgraphie des INOndations 2D) permet d’automatiser les calculs des zones inondables avec Telemac-2D sur de grands territoires, y compris en zone montagneuse ou urbanisée.
L’outil prend en compte la pluviométrie, l’infiltration, les débits, la topographie avec des données LIDAR 2, les ouvrages hydrauliques, et a été testé dans différentes configurations, à différentes échelles, pour être déposé en 2024.
Cartino 2D, qui continue à évoluer, permet de simuler les inondations localisées à une échelle de quelques mètres. Des formations pour l’utilisation de Cartino 2D sont organisées par le Cerema.
La méthode CRUS :
La méthode Cartographie du RUissellement de Surface (CRUS) pour cartographier rapidement la sensibilité des sols à générer du ruissellement (volet réaction des sols en lien avec l'occupation) et d'identifier les axes préférentiels des ruissellements. C’est une méthode sèche qui s’applique indépendamment de la pluviométrie et "à score" (affecte une valeur aux pixels du modèle numérique de terrain-MNT) qui s’appuie sur des données publiques et facilement accessibles : la pédologie, l’occupation des sols et un MNT.
Ces données sont ensuite traitées par un Système d’Information géographique pour identifier les zones préférentielles de production mais également de déterminer le réseau de drainage des différents bassins versants ainsi que la zone d’accumulation des écoulements.
Le Cerema peut par ailleurs modéliser les ruissellements avec d’autres logiciels que sont Hec-Ras ou Telemac.
Il s’appuie par ailleurs sur les compétences de ses ingénieurs (hydrologie, hydraulique, géologie, pédologie, SIG….) pour comprendre et expliquer les phénomènes avant de proposer des mesures adaptées à la fois aux territoires et aux attentes des élus.
Exemples d'interventions du Cerema :
Caractériser les événements de l’année 2024 à l’échelle départementale - REX
Dans le Grand Est notamment, plusieurs études ont été menées à la suite d’importants phénomènes de ruissellement survenus en 2024 en Haute-Marne (11 épisodes de ruissellement en 2024), dans les Vosges (13 épisodes pluvieux entre mai et septembre 2024) et en Meurthe-et-Moselle. Ces phénomènes ont pu entraîner des dégâts importants : rues et villages inondés, érosion de terrains et infrastructures, routes coupées, affaissements de chaussées, coulées d’eau boueuse sur les voiries et parcelles privées parfois sur plusieurs communes, touchant des habitations, parcelles agricoles et bâtiments publics, parfois en impactant les fondations.
Le Cerema est intervenu à la demande des Directions Départementales des Territoires pour réaliser un retour d’expérience sur les différents évènements. Il a étudié les données pluviométriques, les données radar et photographies aériennes prises lors des événements, les données déclaratives des dossiers sinistres ainsi que les médias, pour caractériser chaque épisode de ruissellement en termes de dynamique et d’impacts.
Ces travaux ont montré que l’année 2024 était très marquée par les précipitations (40% de plus qu’en 2023, année "normale" en la matière) sur l’ensemble du département. Le seuil de cumul de pluie centennal a été atteint 12 fois en 2024. Beaucoup de ces phénomènes étaient localisés sur une ou plusieurs parties du territoire et les zones les plus impactées étaient limitées à quelques communes.
Lors des événements les plus importants, comme celui de juin 2024, les hauteurs d’eau ont pu monter rapidement jusqu’à 1 mètre dans des habitations en Haute-Marne. Des coulées de boue ont traversé des villages, principalement dans les vallées, érodant le bâti, les terrains et les infrastructures, et pouvant avoir un impact sur les fondations. Le département a été inégalement touché (voir carte ci-dessus).
Tous les événements de ruissellement estivaux ont, pour les zones touchées, dépassé les cumuls associés à des périodes de retour de 50 ou 100 ans. Le Cerema a produit des cartes des axes de ruissellement et de sensibilité des communes, et proposé une échelle de gravité du ruissellement en fonction des risques sur les biens et les personnes et de l’importance de la pluviométrie, allant du vert au rouge et proche du modèle de vigilance existant pour les crues. En appliquant ce modèle, il est possible de classer un certain nombre de communes dans une des 4 classes de risque :
- En vigilance jaune les communes dont les dégâts sont limités à la voirie et aux zones agricoles, avec des pluies dont le retour est inférieur à 100 ans.
- En vigilance orange, un retour supérieur à 100 ans, et des dégâts touchant des habitations, avec des dégâts pouvant aller jusqu’à des habitations inondées et des routes partiellement détruites, mais les réseaux restent opérationnels.
- Vigilance rouge : les impacts sont importants, comme des réseaux coupés, des bâtiments détruits ou structurellement impactés. Plusieurs communes du département ont connu un événement de ce type en 2024.
Préconisations :
Agglomération d’Epinal : Etude des phénomènes de ruissellement et cartographie de la sensibilité du territoire
A la demande de la Communauté d’Agglomération d’Epinal (Vosges), le Cerema a analysé les phénomènes orageux et les désordres liés ayant impacté le territoire à l’été 2024, et cartographié la sensibilité à générer du ruissellement. Le territoire est constitué de plateaux et collines souvent boisés, et de vallées où se concentre l’urbanisation. 16 communes ont été très impactées par le ruissellement et ont été reconnues en catastrophe naturelle.
A travers cette démarche, l’objectif de l’agglomération était de rechercher des typologies de ruissellements en fonction des territoires, pour lesquelles des mesures de lutte pourraient être définies et s’appliquer à l’ensemble des communes de l’agglomération, qu’elles aient ou non été impactées.
La pluviométrie de 5 événements météorologiques survenus de juin à août a été étudiée : plusieurs communes ont connu des précipitations dont la période de retour dépasse 100 ans, et celle-ci a été dépassée pendant 6 jours durant une heure ou plus. Des cartes présentent les périodes de retour de chacun de ces évènements ainsi que la sensibilité des communes concernées
Trois grands types de typologies de ruissellements ont pu être identifiées (ruissellement agricole, urbain, crue éclair et accumulations en points bas). Le Cerema a proposé des mesures destinées à :
- augmenter l’infiltration de l’eau,
- ralentir et répartir les écoulements de surface
- limiter le transport de terre et d’intrants
- Mieux connaitre la vulnérabilité de son territoire et surveiller les phénomènes
Exemples de recommandations :
Ruissellement agricole :
Pour agir sur ce type de ruissellement, il est nécessaire de travailler en collaboration avec le milieu agricole, notamment la chambre d’agriculture. Les actions peuvent porter sur plusieurs volets :
- Une évolution des pratiques agricoles, afin de décompacter les sols, de maintenir une couverture végétale, de travailler dans le sens perpendiculaire aux pentes, en réduisant la taille des parcelles et en créant des bandes tampons en aval, en organisant les cultures pour avoir des cultures à paillage en bas des pentes.
- Mesures d’hydraulique douce avec des solutions fondées sur la nature :
- l’enherbement et la création de haies et fascines
- Le micro-terrassement perpendiculairement à la pente pour réduire la vitesse d’écoulement.
- Les zones de rétention des ruissellements.
- Les diguettes végétales qui font barrage.
- Les fossés.
- Les mesures d’hydraulique classique : ouvrages d’évacuation, pour collecter et conduire les eaux de ruissellement vers un exutoire, et ouvrages de stockage temporaire des eaux.
Ruissellement urbain :
La stratégie de réduction du ruissellement peut s’organiser autour de 3 axes :
- Désimperméabilisation des sols pour favoriser l’infiltration de l’eau de pluie au plus près de là où elle tombe,
- Renaturer pour restaurer les fonctionnalités des sols, favoriser l’infiltration et permettre l’évapotranspiration,
- La gestion durable des eaux pluviales, par exemple via le zonage pluvial.
Crues éclair et accumulation en points bas :
Une approche structurée en quatre étapes s’impose.
- Connaître et étudier son territoire permet d’identifier les enjeux et zones potentielles d’exposition,
- Evaluer la vulnérabilité des enjeux (habitations, infrastructures, équipements publics) et agir pour réduire leur vulnérabilité,
- Surveiller les cours d’eau et les épisodes météorologiques intenses, alerter et organiser la gestion de crise,
- Gérer durablement des eaux pluviales comme évoqué précédemment