On sait depuis longtemps que l'imperméabilisation des sols aggrave le ruissellement, et l'on sait aussi que la gestion à la source en est la bonne réponse. Ce que l'on dit moins, c'est que, faute d'une cartographie fine de la susceptibilité au ruissellement, on agit à l'aveugle : on dimensionne des bassins sans savoir d'où vient l'eau, on prescrit des débits de fuite sans savoir où elle s'accumule, on classe urbanisables des terrains qui sont des cuvettes. Je voudrais ici expliquer comment la cartographie de l'aléa spatial déplace le problème de la gestion des eaux pluviales, et pourquoi elle est, à mon sens, le maillon manquant entre le savoir hydrologique et la décision d'aménagement.
Aujourd'hui, la plupart des collectivités qui prescrivent la gestion à la source dans leur zonage pluvial le font de manière uniforme : un débit de fuite maximal, souvent compris entre 3 et 10 litres par seconde et par hectare, imposé à chaque parcelle nouvellement aménagée, sans distinction entre une parcelle de crête et une parcelle de talweg. L'obligation d'infiltration y est la même partout, que le sol soit sableux ou argileux, que la pente soit nulle ou forte, que la parcelle reçoive ou non le ruissellement de ses voisines.
Cette approche forfaitaire a le mérite de la simplicité. Elle a produit des résultats réels dans les collectivités pionnières, et il ne s'agit pas de la disqualifier. Mais elle présente, selon moi, trois angles morts.
Elle ignore la contribution réelle de chaque surface au ruissellement. Une zone de production, c'est-à-dire une surface imperméable, en pente, sur un sol limoneux compact, engendre infiniment plus de ruissellement qu'un jardin de plain-pied. Imposer le même débit de fuite aux deux revient à exiger le même effort de celui qui crée le problème et de celui qui n'y contribue pas.
Elle ignore les chemins de l'eau. Le ruissellement ne s'arrête pas aux limites de parcelle. Il suit la topographie, emprunte les rues en pente, longe les bordures de trottoir, se concentre dans les points bas. Un dispositif d'infiltration placé hors du chemin de l'eau ne capte rien ; le même dispositif, posé en travers d'un axe de transfert, peut intercepter des volumes considérables pour un dimensionnement modeste.
Elle ne protège pas les zones d'accumulation. Cuvettes topographiques, pieds d'immeubles en contrebas, passages souterrains, rampes de parking enterré : ces points bas collectent le ruissellement de tout leur bassin amont. Tant qu'on ne sait pas où ils se trouvent, on ne peut ni les protéger ni s'abstenir d'y construire.
Le forfait prescrit donc les mêmes règles partout, alors que le ruissellement ne se produit pas partout de la même façon, et c'est cet écart qu'une carte de susceptibilité permet de combler.
La cartographie de la susceptibilité au ruissellement repose sur une idée simple : décomposer le processus en trois étapes successives, chacune cartographiable indépendamment des autres. C'est la production, le transfert et l'accumulation.
La production désigne les surfaces où le ruissellement prend naissance, celles dont la capacité d'infiltration est faible : sols imperméabilisés, sols limoneux sensibles à la battance, sols argileux compacts. Les indicateurs mobilisés sont le taux d'imperméabilisation, la perméabilité des sols (l'indice IDPR du BRGM), l'occupation du sol et la pente, sachant qu'un sol imperméable en pente produit davantage qu'un sol imperméable en cuvette, où l'eau stagne plutôt qu'elle ne file.
Le transfert désigne les axes par lesquels le ruissellement gagne l'aval : lignes de concentration du flux, talwegs, rues en pente, caniveaux, axes de convergence topographique. Les indicateurs sont l'aire drainée à l'amont, la pente, la rugosité de surface et la présence de structures linéaires (murs, bordures, remblais) qui canalisent l'écoulement ou, au contraire, le détournent.
L'accumulation désigne les lieux où le ruissellement se concentre et s'immobilise : cuvettes, ruptures de pente, confluences de talwegs. L'eau s'y rassemble indépendamment de la pluie du jour ; c'est la géométrie du terrain, et elle seule, qui les définit.
| Composante | Question posée | Levier d'action |
|---|---|---|
| Production | Où le ruissellement prend-il naissance ? | Désimperméabiliser, végétaliser, restaurer la perméabilité des sols |
| Transfert | Par où l'eau circule-t-elle ? | Installer des noues, des bandes enherbées, des ralentisseurs de flux |
| Accumulation | Où l'eau se concentre-t-elle ? | Protéger les enjeux, proscrire la construction, aménager des bassins paysagers temporaires |
Cette décomposition tripartite est au cœur de la méthode IRIP (Indicateur de Ruissellement Intense Pluvial), développée par l'IRSTEA, devenu INRAE, à partir de 2010. Lilly-Rose Lagadec et ses coauteurs en ont donné la description et l'évaluation de référence : la méthode combine des données de topographie, d'occupation du sol et de pédologie pour produire trois cartes de susceptibilité, sans calibration ni donnée de pluie. Les auteurs prennent soin de ne pas surinterpréter leurs résultats. La probabilité de détection des axes d'écoulement concentré est élevée, de l'ordre de 73 à 90 % selon les territoires testés, mais elle s'accompagne d'un taux de fausses alarmes lui aussi élevé, de 77 à 92 % :
« Promising probabilities of detection are obtained for the comparisons with impacts (73 to 90 %), but the false alarm ratios are also high (77 to 92 %). »
LAGADEC, Lilly-Rose, PATRICE, Pierre, BRAUD, Isabelle et al., 2016. Description and evaluation of a surface runoff susceptibility mapping method. Journal of Hydrology, vol. 541, partie A, p. 495-509.
Autrement dit, la carte signale fidèlement les lieux exposés, mais elle en signale aussi beaucoup d'autres : elle relève davantage du dépistage, qui désigne où regarder, que du verdict qui dispenserait d'aller voir, et ce statut me semble faire sa force autant que sa limite. L'IRIP ne simule en effet aucun événement pluvieux ; il repère les zones structurellement prédisposées à produire, transférer ou accumuler du ruissellement, ce qui lui permet de fonctionner là où les modèles hydrauliques classiques manquent de données d'entrée.
L'article L2224-10 du Code général des collectivités territoriales confie aux communes et à leurs groupements le soin de délimiter, je cite,
« Les zones où des mesures doivent être prises pour limiter l'imperméabilisation des sols et pour assurer la maîtrise du débit et de l'écoulement des eaux pluviales et de ruissellement. »
Code général des collectivités territoriales, article L2224-10 (3°).
C'est le zonage pluvial, document opérationnel annexé au plan local d'urbanisme intercommunal. Le guide du Cerema (2020) insiste sur la nécessité d'un diagnostic hydrologique préalable ; la cartographie de susceptibilité au ruissellement fournit précisément ce diagnostic. En superposant les trois cartes (production, transfert, accumulation) à celle des enjeux (bâtiments, réseaux, équipements sensibles), on obtient un zonage adossé à la réalité physique du terrain, et non à un forfait administratif uniforme.
Concrètement, un zonage informé par la susceptibilité au ruissellement peut prescrire différemment selon les eaux pluviales et les lieux qu'elles parcourent.
En zone de forte production, les prescriptions visent la réduction à la source : coefficients de pleine terre élevés (de l'ordre de 40 à 60 %), obligation de désimperméabiliser lors des rénovations, débits de fuite très faibles, voire nuls quand l'infiltration totale est possible. C'est là que chaque mètre carré rendu perméable produit le plus d'effet.
Sur les axes de transfert, les prescriptions visent le ralentissement : aménagement de noues le long des voiries, refus de canaliser les écoulements dans des tuyaux enterrés, maintien ou restauration des talwegs. Les projets d'aménagement y démontrent qu'ils n'aggravent pas le transfert vers l'aval.
En zone d'accumulation, les prescriptions sont protectrices : interdiction de bâtir en fond de cuvette sans protection, surélévation obligatoire des seuils d'entrée, parfois classement en zone non aedificandi dans les cas les plus exposés. Les espaces publics qui s'y trouvent gagnent à être conçus comme des bassins paysagers temporaires, capables de stocker l'eau lors des événements intenses puis de redevenir parcs, places ou terrains de jeu.
Au-delà du seul zonage pluvial, la carte de susceptibilité éclaire l'ensemble des documents d'urbanisme. Un PLUi qui classe urbanisable une zone d'accumulation crée un risque futur, même si aucun plan de prévention des risques d'inondation ne la couvre. La carte livre une information qui faisait jusqu'ici défaut aux élus et aux aménageurs : la géographie du risque de ruissellement, indépendante de toute hypothèse sur la pluie de demain.
C'est le lien direct avec l'urbanisme de l'eau. Concevoir la ville depuis le cycle de l'eau suppose de connaître ce cycle, donc de savoir où l'eau ruisselle, par où elle transite et où elle s'arrête. La carte de susceptibilité est l'outil qui rend cette connaissance accessible à celles et ceux qui ne sont pas hydrologues : urbanistes, élus, aménageurs, instructeurs de permis de construire. Elle traduit en langage d'aménagement un savoir qui, faute de support, restait confiné dans les bureaux d'études.
Encore faut-il se souvenir de ce qu'est une carte. Jorge Luis Borges, dans une miniature célèbre, raille un empire dont les cartographes finissent par dresser
« une Carte de l'Empire, qui avait le Format de l'Empire et qui coïncidait avec lui, point par point. »
BORGES, Jorge Luis, 1946. De la rigueur de la science, in Histoire universelle de l'infamie (2ᵉ édition). Traduction de Roger Caillois et Laure Guille-Bataillon.
Une carte qui coïnciderait en tout point avec le territoire ne servirait à rien, puisqu'elle serait le territoire. Toute la valeur de la cartographie de susceptibilité tient au contraire à ce qu'elle écarte délibérément : elle ne reproduit pas la ville, elle en isole les trois propriétés qui décident du sort d'une goutte de pluie. C'est cette abstraction qui la rend utile, et qui lui permet de répondre à la question que les zonages forfaitaires éludent, celle de savoir où agir en priorité et avec quels types de mesures.
La méthode IRIP a été conçue pour fonctionner à l'échelle nationale, à partir de modèles numériques de terrain au pas de 25 ou de 5 mètres. À cette résolution, les éléments qui structurent le ruissellement urbain restent invisibles : une bordure de trottoir de quinze centimètres, un caniveau, un ralentisseur, un seuil de porte. Or c'est précisément à cette échelle, celle de la rue, que se jouent concrètement les inondations par ruissellement.
Des approches plus récentes reprennent la décomposition production / transfert / accumulation de l'IRIP, mais l'adaptent au milieu urbain en exploitant les modèles numériques de terrain issus du LiDAR. Le programme LiDAR HD de l'IGN met désormais à disposition un MNT au pas de cinquante centimètres, en cours de couverture sur l'ensemble du territoire hexagonal et des départements et régions d'outre-mer. À cette finesse, les chemins de l'eau réapparaissent. On mobilise pour cela les géomorphons, ces formes élémentaires du terrain proposées par Jasiewicz et Stepinski (2013), qui classent chaque point du relief en une dizaine de catégories (plat, sommet, crête, épaulement, éperon, versant, vallon, bas de versant, vallée, dépression). Cette grammaire de formes capte la microtopographie qui échappait au pas métrique et révèle, à l'échelle de la rue, les cuvettes et les axes de transfert où l'eau s'engouffre.
Reste que l'outil le plus fin ne décide de rien à la place des habitantes et des habitants ni de leurs collectivités. Il dessine la géographie du risque ; il revient à la délibération publique de choisir où désimperméabiliser, où protéger, où renoncer à construire. La carte arme la décision ; elle ne la remplace pas.
CEREMA, 2020. Zonage pluvial : de son élaboration à sa mise en œuvre. Éditions du Cerema.
AUJOLLET, Yvan, HÉLARY, Jean-Louis, ROCHE, Pierre-Alain et VELLUET, Rémi, 2017. Gestion des eaux pluviales : dix ans pour relever le défi. Tome 1 : Synthèse du diagnostic et propositions. Rapport n° 010159-01. CGEDD.
BORGES, Jorge Luis, 1946. De la rigueur de la science, in Histoire universelle de l'infamie (2ᵉ édition). Traduction de Roger Caillois et Laure Guille-Bataillon. Paris : Gallimard.
JASIEWICZ, Jarosław et STEPINSKI, Tomasz F., 2013. Geomorphons : a pattern recognition approach to classification and mapping of landforms. Geomorphology, vol. 182, p. 147-156.
LAGADEC, Lilly-Rose, PATRICE, Pierre, BRAUD, Isabelle et al., 2016. Description and evaluation of a surface runoff susceptibility mapping method. Journal of Hydrology, vol. 541, partie A, p. 495-509.
