Inondations par ruissellement, un risque sous-estimé

Chronique des crues et inondations en Île-de-France, n° 1 Sommaire

30 novembre 2023ContactLudovic Faytre

Évoquer la question des risques naturels liés aux inondations en Île-de-France renvoie généralement aux phénomènes de crues majeures par débordement de la Seine ou de ses principaux affluents (Marne, Oise, Loing…) et à leurs conséquences potentiellement catastrophiques pour les territoires riverains. Si les événements de mai-juin 2016 dans la vallée du Loing et de janvier 2018 sur les vallées de la Seine et de la Marne ont ravivé la conscience du risque, ces crues majeures restent heureusement rares.

En revanche, chaque année, de nombreux épisodes climatiques sont à l’origine de phénomènes de ruissellement qui provoquent des inondations, aussi bien dans des territoires ruraux franciliens que dans des secteurs densément urbanisés de l’agglomération parisienne. Événements plus localisés, ces inondations par ruissellement résultent le plus souvent de précipitations d’intensité exceptionnelle survenant principalement en été, à l’occasion d’orages violents. Mais ces phénomènes de ruissellement peuvent également se manifester en saison hivernale, et ce même avec un cumul pluviométrique relativement faible, en raison de la saturation des sols ne permettant plus l’absorption des pluies.

Chiffres clés

• 88 % des événements enregistrés depuis 1982 donnant lieu à des arrêtés de catastrophe naturelle « inondation » (arrêtés CatNat) en Île-de-France peuvent être rattachés à des phénomènes de ruissellement.

• 3 769 arrêtés CatNat inondation liés à des phénomènes de ruissellement ont été promulgués sur 1 090 communes depuis 1982, soit 74 % des arrêtés CatNat inondation.

• 100 % des communes franciliennes sont potentiellement exposées à l’aléa ruissellement.

• 101 400 ha (8,4 % du territoire régional) potentiellement exposés à l’aléa ruissellement (période de retour 100 à 200 ans).

Les inondations par ruissellement majoritaires en Île-de-France

L’ensemble du territoire régional est potentiellement exposé aux risques d’inondation. Entre 1982 et 2021, plus de 92 % des communes d’Île-de-France (1 187 sur 1 287) ont fait l’objet d’au moins un arrêté portant reconnaissance de l'état de catastrophe naturelle (dit arrêté CatNat) pour des phénomènes d’inondation, tous types confondus (débordement, ruissellement ou remontée de nappe). Au total, ce sont 5 045 arrêtés qui ont été promulgués sur cette période pour plus de 715 événements.
Les phénomènes de ruissellement (voir encadré) représentent la très grande majorité de ces événements (619 sur 715, soit 88 %). À la différence des crues par débordement qui peuvent impacter plusieurs dizaines de communes sur des périodes de plusieurs jours à plusieurs semaines, les événements à l’origine des phénomènes de ruissellement sont de courte durée, beaucoup plus circonscrits, touchant en général seulement une ou quelques communes même si, plus exceptionnellement, quelques épisodes orageux ou de cumuls pluviométriques prolongés affectent des territoires beaucoup plus vastes sur quelques dizaines de communes, comme récemment en mai 2016 dans l’Essonne ou en juin 2021 sur le nord de la Seine-et-Marne.
Ces événements climatiques ont donné lieu à près des trois quarts des arrêtés CatNat inondation (74,7 %, 3 769), prescrits sur 1 090 communes (86 % des communes franciliennes). Le nombre d’arrêtés recensés se distribue de façon très inégale : un tiers des communes franciliennes (1 353, soit 36 %) enregistre trois arrêtés ou moins. À l’inverse, 38 communes (3,4 %) sont concernées par dix arrêtés ou plus, totalisant 424 arrêtés (11,2 %) : Argenteuil (17 arrêtés), Saint-Denis (14 arrêtés), Paris, Mitry-Mory, Signy-Signets, Yerres, Tremblay-en-France, Sarcelles (13 arrêtés) sont les communes les plus fréquemment impactées depuis une quarantaine d’années.

Entre 1982 et 2021

des arrêtés CatNat inondation étaient liés au phénomène de ruissellement

Les ruissellements, de quoi s’agit-il ?

Les ruissellements se matérialisent par des écoulements temporaires diffus ou concentrés hors des cheminements habituels de l’eau (réseaux hydrographiques, réseaux et autres systèmes artificiels). Ils provoquent des inondations qui surviennent de façon aléatoire. Tous les bassins versants, même de faible superficie, sont potentiellement concernés. Les modes d’occupation du sol (urbanisation et artificialisation des sols, espaces agricoles de grandes cultures…) sont souvent déterminants dans la gravité du phénomène. Les inondations peuvent alors causer d’importants dégâts localement : dégradation des constructions, inondation des sous-sols ou des rez-de-chaussée, véhicules emportés, coupure de réseaux routiers ou ferroviaires, détérioration des réseaux (électricité, communication, assainissement)... Au-delà des enjeux économiques, les phénomènes de ruissellement ont des impacts environnementaux, avec des risques de pollution des cours d’eau liés aux lessivages des chaussées et des surfaces imperméabilisées, mais aussi à la saturation des réseaux d’assainissement qui, en cas de fortes pluies, peuvent engendrer des débordements polluants. Pour les personnes, cela se caractérise par des temps d’alerte réduits mais avec des enjeux de sécurité immédiats. En revanche, le caractère localisé de ces événements, à l’échelle de petits bassins versants, mais aussi les temps de submersion relativement courts, qui ne dépassent généralement pas quelques heures, limitent les conséquences systémiques de ces inondations sur les territoires impactés.

La cartographie des arrêtés CatNat fait plus particulièrement ressortir deux territoires :

l’agglomération parisienne, très urbanisée et avec une imperméabilisation de ses sols importante, concentre 50 % des arrêtés et 75 % des communes concernées par six arrêtés ou plus, en particulier le long d’un large arc de cercle de l’Est parisien ;
le quadrant nord-est de la Seine-et-Marne jusqu’à la vallée du Grand Morin apparaît également comme particulièrement impacté avec plus de 17 % des arrêtés CatNat recensés.

À l’inverse, les secteurs plus ruraux du sud de l’Essonne et de la Seine-et-Marne, de l’ouest des Yvelines, du nord du Val-d’Oise aux franges du territoire francilien, apparaissent moins impactés. La présence de grands massifs forestiers (Fontainebleau, Rambouillet), de vastes plaines alluviales caractérisées par l’absence de relief (secteur de la Bassée en amont de Montereau), de sols plus filtrants… contribue probablement à réduire les conséquences de pluies intenses sur ces territoires.
L’exposition aux inondations par ruissellement n’est par ailleurs pas exclusive. De très nombreuses communes sont également touchées par des inondations par débordement. Ainsi, sur les 439 communes concernées par des arrêtés CatNat « inondation par débordement » entre 1982 et 2021, 363 (83 %) l’ont été également par des arrêtés « ruissellement » (pour 1 379 arrêtés). C’est le cas en particulier des nombreuses communes riveraines de la Seine, de la Marne ou de l’Oise souvent caractérisées par des paysages de coteaux.

Toutes les communes franciliennes potentiellement exposées aux inondations par ruissellement

L’évaluation de l’exposition du territoire francilien et des enjeux humains et économiques (constructions, infrastructures…) aux inondations par ruissellement s’est longtemps heurtée à l’absence d’une cartographie de cet aléa à l’échelle régionale. La construction de cette cartographie reste confrontée à la difficulté de modélisation du phénomène au regard des très nombreux paramètres qui le composent et de leur besoin de précision : taux d’imperméabilisation, connaissance fine des reliefs et des pentes, caractérisation des sols, phénomènes météorologiques (pluviométrie, occurrence, intensité…). En milieu urbain, cela nécessite une connaissance fine des capacités des réseaux d’eau pluviale ou des ouvrages de rétention et de régulation. Cependant, avec la mise en œuvre de la Directive inondation et des différentes politiques de gestion des risques d’inondation à l’échelle des territoires¹, mais aussi l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des phénomènes pluviaux dans le contexte du changement climatique, plusieurs organismes (Cerema, BRGM, Caisse centrale de réassurance…) se sont engagés ces dernières années dans des travaux de modélisation et de cartographie de cet aléa à petite échelle.

L’exploitation d’une cartographie de l’aléa ruissellement (cf. carte ci-dessous) acquise par L’Institut Paris Region auprès de la Caisse centrale de réassurance, couvrant l’ensemble de l’Île-de-France, permet de mieux appréhender l’exposition du territoire régional. Premier constat, et à la différence du risque d’inondation par débordement² qui ne concerne qu’environ 43 % (549) des communes franciliennes, toutes les communes sont potentiellement exposées au risque d’inondation par ruissellement. À l’échelle régionale, les emprises des zonages d’aléas totalisent, selon les scénarios, de 59 550 ha (4,9 % du territoire régional), pour une période de retour (PDR)³ inférieure à vingt ans, à 101 400 ha (8,4 % du territoire régional) pour la PDR 100 - 200 ans.

Le modèle de ruissellement de la Caisse centrale de réassurance

Pour améliorer la connaissance de l’exposition du territoire francilien aux phénomènes d’inondation par ruissellement, L’Institut Paris Region a acquis auprès de la Caisse centrale de réassurance (CCR) une cartographie du ruissellement à l’échelle régionale. Cette cartographie est issue d’un modèle national de simulation développé par la CCR pour estimer le coût des événements survenus sur l’ensemble des régions de France métropolitaine. Les simulations du ruissellement prennent en compte les pentes naturelles et l’occupation du sol. Elles reproduisent les écoulements sur le relief avec une intensité plus forte dans les zones urbanisées pour tenir compte du taux d’imperméabilisation. Cependant, dans le contexte très urbain de l’agglomération parisienne, certains phénomènes générateurs de sinistres au niveau très local ne sont pas reproduits : les débordements des réseaux d’assainissement, les écoulements suivant les axes de voirie ou l’emprise des bâtis, les obstacles à l’écoulement (murets, éléments de sursol…). Les simulations ont été fournies pour différents scénarios de période de retour (PDR) de l’intensité de la pluviométrie : inférieure à 20 ans, 20 à 50 ans, 50 à 100 ans, 100 à 200 ans. Pour chaque période de retour, des classes d’intensité sont définies, correspondant à des valeurs de débit de ruissellement (de faible [0,015 à 0,1 m³/s] à très forte [> à 5 m³/s]). À noter : la restitution de la cartographie d’aléas par maille de 25 x 25 mètres conduit à une enveloppe maximaliste des zonages d’aléas (extension spatiale).

Cette exposition est proportionnellement plus importante dans les territoires urbanisés, reflétant ainsi l’importance de l’occupation du sol et de l’imperméabilisation dans l’émergence du phénomène de ruissellement. Ainsi, les emprises des zonages d’aléas représentent de 5,5 % (PDR inférieure à 20 ans) à 9,8 % (PDR 100 à 200 ans) de la surface des communes de l’agglomération parisienne, et plus encore dans le cœur d’agglomération (Paris et première couronne).
L’intensité de l’aléa (débit de ruissellement de faible à très fort) peut se traduire aussi par des vitesses d’écoulement plus élevées, des hauteurs de submersion plus importantes, des durées de submersion plus longues… Le niveau de risque que reflètent les niveaux d’aléas cartographiés reste toutefois globalement faible : 94,2 % des surfaces sont exposées à des niveaux d’intensité faible à modérée pour le scénario PDR inférieure à 20 ans. Plus de 90 % des surfaces le sont encore dans le scénario PDR 100 à 200 ans.
Traditionnellement, les indicateurs de l’exposition humaine (population, logement, développement urbain) et socio-économique dans les zones à risque constituent les premiers éléments d’appréciation de la vulnérabilité potentielle d’un territoire aux risques naturels ou technologiques. À l’échelle régionale, le taux d’urbanisation moyen des zonages de l'aléa ruissellement atteint les 30,5 % (PDR 100 à 200 ans, source Mode d’occupation du sol - Mos 2021) :

17,9 % en espaces construits (habitat individuel et collectif, activités, équipements, infrastructures…),
12,6 % en espaces urbains ouverts (sports et de loisirs, espaces verts, campings, cimetières…).

Ce taux d’urbanisation élevé à l’échelle régionale masque cependant d’importantes disparités entre les territoires. Si dans les espaces ruraux, moins de 10 % des zones d’aléas sont urbanisées (dont 4,3 % d'espaces construits), ce taux dépasse les 50 % dans les communes de l’agglomération centrale, jusqu’à atteindre près de 90 % (dont 61,9 % d’espaces construits) dans les communes du cœur d’agglomération.

L’analyse des emprises bâties en zones de l'aléa ruissellement constitue un autre indicateur de l’exposition. C’est en effet sur les bâtis que porte la plus grande partie des atteintes et des dommages directs d’une inondation. À l’échelle régionale, ces emprises⁴ totalisent 25,7 millions de m² pour la PDR inférieure à 20 ans ; elles augmentent significativement avec l’évolution des périodes de retour pour atteindre 46,5 millions de m² pour le scénario PDR 100 à 200 ans. L’agglomération parisienne concentre plus de 80 % de ces enjeux :

de 11,8 M m² (PDR inférieure à 20 ans) à 20,7 M m² (PDR 100 à 200 ans) dans les communes du cœur d’agglomération,
de 8,9 M m² (PDR inférieure à 20 ans) à 16,9 M m² (PDR 100 à 200 ans) dans les autres communes de l’agglomération centrale.

La très grande majorité des bâtiments potentiellement exposés (87 %) s’inscrit dans les tissus d’habitats individuel et collectif : immeubles d’habitation, locaux techniques, dépendances, garages...
Si ces enjeux apparaissent comme très importants, il convient de rappeler que s’agissant d’événements souvent très circonscrits, liés à des épisodes de pluies intenses à caractère orageux, l’ensemble de ces surfaces et emprises n’est pas concerné simultanément à l’échelle de la région Île-de-France.

Un accroissement prévisible des inondations par ruissellement dans le futur

Comme pour d’autres risques naturels (retrait-gonflement des argiles, feux de forêts), le changement climatique qui devrait se traduire par une augmentation de la fréquence et de l’intensité des pluies violentes, expose le territoire à un accroissement des phénomènes de ruissellement au cours des prochaines décennies.
Le récent rapport du Grec⁵ francilien rappelle ainsi que « Les précipitations extrêmes ont augmenté en intensité depuis 1950 d’environ 10-20 % en moyenne, signe probable d’une influence du changement climatique », mais aussi que « l’intensité des précipitations extrêmes va poursuivre son augmentation, pour tous les types d’événements (courts ou longs), avec une augmentation des intensités d’environ 20 % d’ici la fin du siècle par rapport au passé récent pour les scénarios climatiques élevés. Cela augmente la probabilité de crues des rivières et d’inondations pluviales en l’absence d’adaptation spécifique ».
Les projections de la Caisse centrale de réassurance (CCR) qui s’appuient sur des modélisations de l’impact du changement climatique, mais aussi sur l’évolution des enjeux, vont dans le même sens. Elles révèlent un plus que doublement des pertes moyennes annuelles qui s’élèveraient pour cet aléa inondation à 89 millions d’euros/an⁶ à l’horizon 2050 contre 40 M€/an⁷ en moyenne en Île-de-France sur la période 1995-2016.

Mieux appréhender les enjeux du ruissellement dans l’aménagement

La récurrence observée des événements ces dernières années et leurs conséquences sur les territoires justifient que l’aléa ruissellement soit aujourd’hui mieux pris en compte dans les réflexions d’aménagement et d’urbanisme. À cet égard, les élus, les services des collectivités, ainsi que la population sont de plus en plus attentifs aux risques que représente une telle exposition. La difficulté à anticiper ces événements ainsi que leur caractère subit, vécu comme violent, tend à accroître cette sensibilité.
Néanmoins, la gestion des eaux pluviales dans les territoires urbains, l’assainissement, la prévention des risques (GEMAPI), l’aménagement, l’urbanisme… sont autant de politiques publiques et de compétences des collectivités qui rendent complexes la définition et la mise en œuvre de stratégies territoriales.
Plusieurs enjeux se dessinent, et en premier lieu celui de l’amélioration de la connaissance. En effet, les collectivités territoriales ne disposent aujourd’hui que de peu d’éléments pour déterminer les zones à risque et orienter les stratégies de prévention dans le cadre des projets d’aménagement urbain. Dans cette perspective, la cartographie pourrait être consolidée avec le recensement précis de la localisation des zones impactées à la suite d'un événement au moyen d'une enquête approfondie menée auprès des collectivités ou des services départementaux d'incendie et de secours (SDIS). Ceci inclurait également une précision accrue dans la localisation des zones sinistrées. L’amélioration des modèles constitue une autre piste. Élaboré à l’échelle nationale, le modèle de la CCR est établi sur un mode d’occupation du sol à petite échelle (Corinne LandCover, 1/100 000) ; la mobilisation de données d’occupation du sol beaucoup plus fines et précises comme le « Mos+ » de L’Institut (1/5 000) pourrait être envisagée. La mise à disposition dans les prochaines années d’un modèle numérique de terrain beaucoup plus précis (Lidar) représente également une possibilité d’amélioration. Cette meilleure connaissance doit être accompagnée d’un partage de l’information auprès des acteurs des territoires. Les diagnostics de vulnérabilité des territoires aux inondations, portés par le Plan de gestion des risques d’inondation (PGRI), sont l'occasion de présenter les données d’aléas et d’enjeux et de les confronter aux projets territoriaux.
En matière d’aménagement, la réduction de l’aléa et la maîtrise de l’urbanisation dans les zones à risque constituent d’autres axes de réflexion. Il importe d’anticiper et de mieux prendre en compte le risque dans les documents d’urbanisme (SCoT, PLU, PLUi) afin de réduire les phénomènes de ruissellement, de limiter l’urbanisation dans les zones les plus exposées, et d’adapter l’urbanisation existante pour réduire la vulnérabilité des biens et des personnes.
Pour réduire l’aléa, il convient d’encourager les actions qui permettent d’améliorer l’infiltration à la source de l’eau de pluie et de ralentir le ruissellement : désimperméabilisation des sols, renaturation d’espaces de pleine terre, réouverture de petites rivières en milieu urbain, développement des techniques alternatives de gestion des eaux pluviales en privilégiant les solutions fondées sur la nature (fossés et noues, jardins de pluie, bassins végétalisés à ciel ouvert, etc.). Et ce d’autant plus que ces actions peuvent permettre de répondre à d’autres objectifs d’aménagement durable des espaces urbains, dans une approche multifonctionnelle : renaturation et augmentation de la biodiversité, lutte contre les îlots de chaleur urbains, préservation des ressources en eau...

Exemples d'aménagements en milieu urbain

En zone rurale, l’adaptation du parcellaire et des pratiques culturales avec la réalisation d’aménagements permettant la maîtrise du ruissellement sont également nécessaires. Il s’agit par exemple de préserver, d’entretenir ou de restaurer les surfaces de rétention ou d’infiltration telles que les haies, les bandes enherbées, les fossés, les rus ou les zones humides.
Ces questions doivent être portées dans une réflexion plus large de réduction de la vulnérabilité du territoire francilien aux inondations. La nouvelle Stratégie locale de gestion du risque inondation (SLGRI) de la métropole francilienne 2023-2029 devrait étendre ses réflexions et son plan d’action aux inondations par ruissellement. Il en est d’ailleurs de même dans le futur Schéma directeur de la région Île-de-France (SDRIF-E), actuellement en procédure d’enquête publique avant une mise en application au quatrième trimestre 2024, où nombre d’orientations visent à augmenter la résilience du territoire francilien face aux risques naturels et au dérèglement climatique.■

Ludovic Faytre

De formation universitaire (DESS aménagement, environnement), Ludovic Faytre a intégré L’Institut Paris Region en 1993 et possède trente années d’expérience professionnelle dans le domaine de l’aménagement du territoire et de l’intégration des enjeux environnementaux dans les documents d’orientation et projets d’aménagement. Ludovic intervient sur des travaux menés aux différentes échelles de l’aménagement (planification régionale, projets locaux…), en Île-de-France et à l’international (Maroc, Liban). Il a également participé au sein de l’équipe projet à l’élaboration du Schéma directeur de la région Île-de-France 2030. Il développe depuis une vingtaine d’années une expertise dans la thématique des risques naturels et technologiques majeurs et de leur prise en compte dans les réflexions d’aménagement du territoire autour de travaux sur la qualification des enjeux humains et économiques, les approches multirisques, la vulnérabilité systémique et la résilience des territoires, la culture du risque, le lien aménagement/gestion de crise… Il est également intervenu en tant qu’expert auprès de l’OCDE (Formation nationale sur la gestion des risques au Maroc). Ludovic est par ailleurs membre depuis 2020 du Conseil d’orientation de la prévention des risques naturels (COPRNM) et de la Commission mixte inondation (CMI). Il participe également aux travaux de l’Observatoire national des risques naturels.

1. Plan de gestion des risques d’inondation (PGRI) à l’échelle des grands bassins hydrographiques, Stratégie locale de gestion des risques d’inondation (SLGRI) sur les territoires à risques importants d’inondation (TRI), programmes d’actions de prévention des inondations (PAPI) sur les bassins de risques.
2. Cartographie des zones inondables en Île-de-France.
3. Il s’agit d’une durée moyenne au cours de laquelle, statistiquement, une crue d’une même intensité se reproduit. Par exemple, une crue exceptionnelle de période de retour de 100 ans présente chaque année une chance sur 100 de se produire. On parle de crue d’occurrence centennale.
4. Source BD Topo 2022, IGN - emprises intersectées.
5. « Les extrêmes climatiques et les risques associés au changement climatique », Les Carnets du GREC francilien (Groupe régional d’expertise sur le changement climatique et la transition écologique en Île-de-France), 2022.
6. Hors inondations majeures par débordement (occurrence cinquantennale ou centennale) sur les bassins de la Seine et/ou de la Marne.
7. Coût des dommages assurés liés aux inondations.