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I. Le cycle de l'eau
Le cycle de l'eau (ou cycle hydrologique) est un modèle représentant le parcours entre les grands réservoirs d'eau liquide, solide ou de vapeur d'eau sur Terre.
A. Le grand cycle de l'eau (cycle naturel)
L’eau circule sans arrêt sur la Terre. Elle s’évapore des océans et y revient sous forme de pluie. Le soleil fait s’évaporer l’eau des rivières, des lacs, des mers, des océans en de fines gouttelettes. En se regroupant, elles forment des nuages qui, poussés par le vent, rencontrent des masses d’air froid et donnent naissance à la pluie. L’eau de pluie s’infiltre dans le sol et rejoint les nappes phréatiques, les sources, les rivières, les fleuves, pour recommencer sans fin le même voyage.
Le grand cycle de l'eau (PDF)
B. Le petit cycle de l'eau (cycle domestique)
Pour s’approprier cette ressource, l’homme a dû organiser un système, c’est le circuit domestique de l’eau, ce qu’on appelle aussi le petit cycle de l’eau.
Le petit cycle de l'eau
En savoir plus :
Le petit cycle de l'eau (cycle domestique)
II. Perturbation du cycle de l'eau
- Augmentation du ruissellement
La déforestation, les pratiques agricoles dominantes, l'urbanisation ont pour effet d'augmenter le ruissellement car non seulement les racines ne retiennent plus les sols, qui n'absorbent donc pas les précipitations, mais les sols eux-mêmes sont déstructurés (humus), qui eux aussi absorbent les eaux de pluies).
Cela peut avoir pour conséquence de rendre les inondations plus fréquentes.
En savoir plus : L'eau de pluie et le ruissellement
- Diminution de l'évapotranspiration
La déforestation a pour effet de diminuer l'évapotranspiration, comme l'urbanisation et toutes formes d'imperméabilisation des sols
- Épuisement des nappes
Le prélèvement de l'eau dans les nappes peut ne pas avoir de conséquence s'il respecte le quota d'eau apportée par les pluies qui atteindra la nappe. Il est à noter que les nappes profondes sont rechargées par la météo de plusieurs décennies voire de plusieurs siècles et que les nappes superficielles se rechargent généralement très rapidement en quelques jours, en quelques mois ou en quelques années.
- Détournement de l'eau des cours d'eau
L'irrigation par des canaux ou par recouvrement est une méthode qui utilise le détournement l'eau et l'apport d'eau en grande quantité sur une durée très courte. Cette méthode est extrêmement consommatrice d'eau, contrairement à des systèmes d'aspersion (pivots, enrouleurs, quadrillage…) ou de goutte à goutte, qui apportent l'eau sur une durée plus importante. Un exemple fort d'irrigation par canaux est celui qui a eu pour conséquence la baisse du débit des fleuves, et l'assèchement de la mer d'Aral.
III. le Bassin versant
Un bassin versant ou bassin-versant est l'espace drainé par un cours d'eau et ses affluents. L'ensemble des eaux qui tombent dans cet espace convergent vers un même point de sortie appelé exutoire : cours d'eau, lac, mer, océan, etc.
Le bassin versant est limité par une ligne de partage des eaux qui correspond souvent aux lignes de crête mais pas toujours. Généralement un bassin versant se développe au-delà des lignes de crête. Une ligne de partage des eaux est une ligne de divergence de pentes. Les eaux de pluies de part et d’autre de cette ligne s'écoulent dans deux directions différentes en emportant avec eux les éléments dissous ou en suspension tels que les sédiments et les pollutions.
Chaque bassin versant se subdivise en un certain nombre de bassins élémentaires (parfois appelés « sous-bassin versant ») correspondant à la surface d’alimentation des affluents se jetant dans le cours d’eau principal.
Chaque bassin versant se caractérise par différents paramètres géométriques (surface, pente), pédologiques (nature et capacité d’infiltration des eaux), urbanistiques (présence de bâtiments) mais aussi biologiques (type et répartition de la couverture végétale).
On peut également y distinguer trois types de continuité :
- une continuité longitudinale, de l’amont vers l’aval (rus, ruisseaux, rivières, fleuves).
- une continuité latérale, des crêtes vers le fond de la vallée.
- une continuité verticale, des eaux superficielles vers les eaux souterraines et inversement.
Sauf si des canaux relient des rivières ou fleuves entre eux, pour le bassin-versant, le réseau des cours d'eau n'est pas écologiquement fragmentant.
On distingue le bassin versant physique ou topographique (définissable à partir des altitudes seules) du bassin versant réel qui tient compte d’autres paramètres comme la nature du sol, qui induit des écoulements souterrains, ou les aménagements anthropiques (qui a une origine humaine).
En savoir plus :
Le bassin versant - Les agences de l'eau (PDF)IV. Les inondations
A. Les différents types d’inondation
Ainsi pour qu’il y ait une inondation il est nécessaire de conjuguer la présence d’un aléa (débordement de cours d’eau et/ou ruissellement diffus et/ou submersion marine) et d’un enjeu (habitation, entreprise..).
Il existe 4 types d’inondation :
- L'inondation à montée lente
Les inondations de plaine se produisent lorsque la rivière sort lentement de son lit mineur et inonde la plaine pendant une période relativement longue. La rivière occupe ensuite son lit moyen et éventuellement son lit majeur.
Après une ou plusieurs années pluvieuses, il arrive que la nappe (masse d’eau contenue dans le sol) affleure le terrain et qu’une inondation spontanée se produise. On parle alors d’inondation par remontée de nappe phréatique. Ce phénomène concerne les terrains bas ou mal drainés. Sa dynamique lente perdure plusieurs semaines.
- L’inondation à montée rapide
Lorsque des précipitations intenses, telles des averses violentes, tombent sur tout un bassin versant, les eaux de ruissellement se concentrent rapidement dans le cours d’eau engendrant des crues rapides (torrentielles sur les cours d’eau à fortes pentes > à 6 %), brutales (rapides) et violentes (vitesse et charriage de matériaux). Généralement le temps de concentration est inférieur à 12h ce qui rend parfois difficile l’information de la population.
Le cours d’eau transporte de grandes quantités de sédiments et de flottants (bois morts…) ce qui se traduit par une forte érosion du lit et un dépôt de matières transportées. Ces dernières peuvent former des barrages, appelés embâcles, qui s’ils viennent à céder, libèrent une vague pouvant être très dangereuse voire mortelle.
- L’inondation par ruissellement pluvial (diffus)
L’imperméabilisation du sol due aux aménagements (bâtiments, routes, parkings…) limitent l’infiltration des précipitations dans le sol et accentuent le ruissellement. Ceci occasionne souvent la saturation et le refoulement du réseau d’assainissement des eaux pluviales. Il en résulte des écoulements plus ou moins importants et souvent rapides dans les rues. Lorsque ce dernier se produit en milieu urbain on appelle cela le ruissellement urbain.
Par ailleurs, il existe un type de ruissellement que l’on pourrait qualifier de « ruissellement pluvial organisé » dans des talwegs ou cadereaux.
- L’inondation par submersion marine
Cela désigne une inondation temporaire de la zone côtière par la mer dans des conditions météorologiques extrêmes, pouvant cumuler dépression atmosphérique, vent violent, forte houle, associés aux phénomènes marégraphiques provoquant une élévation du niveau moyen de la mer, aggravés lorsque ces phénomènes se conjuguent à l’occasion d’une tempête.
Prévention inondation (SIVOA)
Les types d'inondations en France : Explications et Carte des Zones à Risques !
B. La genèse des crues
Une crue correspond à l’augmentation de la quantité d’eau qui s’écoule dans la rivière. Elle peut concerner l’ensemble du lit majeur selon le type d’événement pluvieux. A savoir qu’une crue n’entraîne pas systématiquement un phénomène d’inondation.
a. Les facteurs influençant les crues
Les facteurs naturels ont une importance primordiale lors d’une crue. La quantité, la répartition spatiale et temporelle des pluies par rapport au bassin versant sont des facteurs déterminants. A cela s’ajoute la nature et l’occupation du sol qui influence le temps de concentration des eaux et la topographie du lit (pente et forme du lit).
Les facteurs anthropiques (c'est-à-dire non naturels, réalisés par l’Homme) constituent des éléments aggravants qui ont un rôle fondamental dans la formation et l’augmentation des débits des cours d’eau : la suppression des champs d’expansion par l’urbanisation notamment, les aménagements parfois hasardeux (suppression de méandres, endiguement…) accélèrent la crue en aval et altèrent le milieu naturel ; les digues et déversoirs mal entretenus exposent davantage au danger d’une rupture ; l’occupation du sol sur les pentes du bassin versant ( déboisement, pratiques agricoles) peuvent empêcher la pénétration des eaux dans le sol et favoriser ainsi une augmentation du ruissellement.
Les crues se forment après de fortes précipitations ou à la suite d'une fonte massive des neiges. A l'intérieur des terres, on peut distinguer trois types d'inondations. La crue par débordement, l'accumulation d'eau dans les bassins et l'inondation liée à l'urbanisation des zones inondables.
b. La période de retour de crues
Qu’est ce que la période de retour de crues? Il s’agit d’une probabilité de réalisation du phénomène ou de son dépassement. Généralement elle est classée ainsi :
- Crue fréquente : dont la période de retour est comprise entre un et deux ans ;
- Crue moyenne : dont la période de retour est comprise entre 10 été 20 ans ;
- Crue exceptionnelle : dont la période de retour est de l’ordre de 100 ans ;
- Crue maximale vraisemblable : qui occupe l’intégralité du lit majeur et dont la période de retour est proche du millénale
c. Le risque
C’est le croisement de l’aléa et des enjeux présents qui sont plus ou moins vulnérables c'est-à-dire sensible à l’aléa.
d. L’aléa
C’est la manifestation d’un phénomène naturel d’occurrence et d’intensité donnée. C’est aussi les caractéristiques physiques de l’inondation (emprise de la zone inondable, hauteur, vitesse, durée de submersion, type de montée des eaux…) et la fréquence.
Pour déterminer l’aléa, il existe 3 méthodologies d’approches à combiner selon les enjeux présents. En tout état de cause les 2 premières approches sont indispensables :
- L’approche historique (cartes anciennes, mémoire collective, plus hautes eaux, repères de crue…)
- L’approche hydro géomorphologique consiste en une analyse naturaliste du territoire par photo interprétation, cartographie, visite de terrain. Cela donne une enveloppe inondable mais ne permet pas d’avoir des hauteurs et vitesse. On sait juste qu’il y a eu de l’eau dans le passé.
- Les études hydrologiques et hydrauliques permettent de construire un modèle mathématique informatisé qui reproduit finement les conditions d’écoulement théorique. Cela permet ici d’obtenir des hauteurs d’eau et éventuellement des vitesses.
Pour qualifier l’aléa inondation d’un territoire, plusieurs paramètres doivent être pris en compte :
- La période de retour de crue : l’aléa de référence servant de base à l’élaboration des documents réglementaires correspond à l’événement centennal ou au plus fort événement connu, s’il présente une fréquence supérieure à cent ans.
- La hauteur, la vitesse et la durée de la submersion : elles peuvent avoir un impact important sur le bâti. La structure porteuse de l’habitation peut être endommagée et les sols et murs gorgés d’eau. Lorsque la durée de submersion est importante (supérieure à 24h voire 48h), des problèmes sanitaires peuvent survenir, l’eau étant sales. Pour l’Homme on considère généralement que des hauteurs d’eau supérieures à 50 cm associées à une vitesse de 1.8 km/h sont dangereuses car empêche les déplacements. Par ailleurs, une voiture commence à flotter à partir de 30 cm. La vitesse d’écoulement, très délicate à appréhender, est conditionnée par la pente du lit et sa rugosité. Elle peut atteindre plusieurs mètres par seconde. La dangerosité de l’écoulement dépend du couple hauteur/vitesse.
- Les enjeux : Ce sont les personnes et les biens susceptibles d’être affectés par une inondation. Depuis la Directive Cadre Européenne de 2007, les enjeux sont étendus à l’environnement, la santé humaine, au patrimoine culturel et à l’activité économique.
- La vulnérabilité : Elle exprime et mesure le niveau de conséquences prévisibles de l’aléa sur les enjeux.
Les effets d’une inondation peuvent concerner non seulement les enjeux situés en zone inondable mais également affecter indirectement des biens ou des activités en dehors du champ d’inondation (du fait notamment de la coupure de réseaux, des routes, de l’électricité…).
La vulnérabilité de la population, outre sa fragilité intrinsèque (personne âgée, à mobilité réduite, enfants…) est liée en particulier à sa localisation en zone inondable et au délai d’alerte et d’évacuation souvent très court dans notre département du fait des crues rapides.
Réduire sa vulnérabilité impose d’appréhender les dommages non seulement dans leur ensemble, dommages directes (immédiats) et indirects (perte d’exploitation pour une entreprise, chômage technique, traumatisme psychique pour les personnes…) mais aussi à l’échelle d’un territoire (au-delà de la zone inondable).
e. L'occupation de zones inondables
L'occupation de zones inondables s'est accrue ces dernières années en France: 80% des habitations aujourd'hui en zone inondable ont moins de 40 ans. Cette occupation accroît le risque d'inondation et les dommages ainsi causés sont de plus en plus importants, en termes financiers mais aussi parfois en vie humaine.
Les travaux d'urbanisation dans les vallées alluviales (terrains agricoles, aménagement de lotissements, de zones d'activités...) sont un facteur aggravant car ils empêchent la crue de s'épandre naturellement.
Le volet "Eaux pluviales" d'un zonage d'assainissement, défini dans le Code Général des Collectivités Territoriales, permet d'assurer la maîtrise des ruissellements et la prévention de la dégradation des milieux aquatiques par temps de pluie, sur un territoire communal ou intercommunal, selon une démarche prospective:
Art. L 2224-10 du CGCT « Les communes ou leurs établissements publics de coopération délimitent, après enquête publique réalisée conformément au chapitre III du titre II du livre Ier du code de l'environnement: [...]
- 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;
- Les zones où il est nécessaire de prévoir des installations pour assurer la collecte, le stockage éventuel et, en tant que de besoin, le traitement des eaux pluviales et de ruissellement lorsque la pollution qu'elles apportent au milieu aquatique risque de nuire gravement à l'efficacité des dispositifs d'assainissement ».
Le zonage peut être repris dans le règlement du Plan Local d'Urbanisme (Art. L 151-24 du Code de l'Urbanisme).
Le zonage pluvial permet de fixer des prescriptions (aspects quantitatifs et qualitatifs), comme par exemple la limitation des rejets dans les réseaux (voire un rejet nul dans certains secteurs), un principe technique de gestion des eaux pluviales (infiltration, stockage temporaire), d'éventuelles prescriptions de traitement des eaux pluviales à mettre en œuvre,... Il peut être établi dans le cadre d'un schéma directeur de gestion des eaux pluviales.
Le zonage n'aura de valeur juridique qu'après la tenue d'une enquête publique, l'approbation par la collectivité compétente et sa validation par arrêté. Son poids peut être renforcé par sa reprise dans le Plan Local d'Urbanisme.
Dans le cas des Communautés d'Agglomération assurant au 12 juillet 2010 des compétences dans le domaine de l'assainissement, à l'exclusion des eaux pluviales, une délibération sur la délimitation de ces zones devait être prise avant le 1er janvier 2015 (Art. 156 de la Loi Grenelle 2). Par ailleurs, si des mesures doivent être prises pour assurer la maîtrise de l'écoulement des eaux pluviales ou des pollutions apportées au milieu par le rejet des eaux pluviales, les Communautés d'Agglomération exercent de plein droit au lieu et place des communes membres la collecte, le stockage et le traitement de ces eaux (Art. 5216-5 du CGCT).
Le Ministère en charge de l'Environnement met à disposition une note de synthèse sur le zonage pluvial.
Guide pour la prise en compte des eaux pluviales dans les documents d'urbanisme
f. Réduire le risque
Prévenir le risque d'inondation et mieux gérer la crise impliquent un arbitrage à l'échelle du bassin versant entre différents acteurs aux intérêts divergents (amont/aval; urbain/rural; rive droite/rive gauche).
Face à l'aléa des crues par débordement, il convient avant tout de préserver les champs d'expansion des crues qui existent encore dans les milieux naturels, et reconquérir ceux non encore urbanisés.
Quant à la réduction des crues par ruissellement urbain, elle passe par une moindre imperméabilisation des sols, l'aménagement de bassins de rétention...
Il faut également mieux maîtriser l'urbanisation des zones inondables et réduire la vulnérabilité de ces zones: adapter les réseaux et infrastructures, moderniser la prévision des crues, améliorer la chaîne d'alerte et les plans de secours, sans oublier d'associer les populations exposées afin de les rendre acteurs face au risque.
En savoir plus :
La gestion des TRI : du PGRI aux stratégies locales. (Zones inondables)
Gestion des crues sur la rivière Orge en zone urbaine
PPRi de la vallée de l'Yvette
PPRi de l'Orge et de la Sallemouille (en projet)
V. Respecter le lit du fleuve
La meilleure façon d'anticiper les conséquences négatives des cours d'eau, selon les conclusions du colloque, c'est de leur rendre leur liberté. « Un fleuve, ce n'est pas seulement de l'eau qui coule dans un seul lit. C'est un "lit mineur", où l'eau coule la plupart du temps, et un "lit majeur", plus large, moins visible, qui va recevoir ses crues, petites ou grandes. »
Le lit majeur, c'est globalement la zone qui permet de faire tampon lors d'une inondation. Lorsque le fleuve déborde, il sort de son lit mineur et occupe les plaines alluviales. La porosité de ces terres autorise une absorption très rapide de l'eau en surplus. La largeur de ce lit peut atteindre 25 km pour le Nil.
Or à notre époque, les lits mineurs des rivières sont souvent bordés de digues, les berges bétonnées de constructions en tous genres qui ne remplissent pas aussi bien le rôle protecteur que les plaines alluviales. En France près de 10 % de la population vit sur des zones concernées par le risque d'inondation.
En France, dans certaines régions, des usines qui se situaient sur des zones inondables ont été déplacées. Près de Grenoble, il est prévu de mettre au point un système permettant d'orienter les crues vers des zones tampons : forêts ou plaines alluviales.
Il faut cesser de croire qu'on peut maîtriser les crues. Non seulement, c'est impossible mais, en plus, les crues sont nécessaires au bien-être des écosystèmes entourant les fleuves. Elles alimentent les nappes alluviales, qui sont des sources d'eau bien plus pures que celle de la rivière puisqu'elles sont filtrées par le sol. En outre, les animaux, certains oiseaux notamment, ont besoin de l'espace assuré par le lit majeur, où ils nichent.
Le WWF rappelle que tous ces phénomènes sont des services écologiques assurés par le fleuve et qu'il faut en prendre soin pour en bénéficier. Des services écologiques gratuits qui contrastent fortement avec les pertes économiques engendrées par les crues. Selon le WWF, en Europe, les crues ont coûté 25 milliards d'euros entre 1988 et 2005, soit environ 1,4 milliard d'euros par an.
En 2010, la loi Grenelle II a confirmé l'importance de la Trame verte et bleue.
Les zones humides (ZH) y relèvent des SDAGE (Schémas directeurs d'aménagement et de gestion des eaux), et les SDAGE cadrent les SAGE.
Les principaux sujets traités par le SDAGE sont prescrits par la loi :
- préservation des écosystèmes aquatiques, des sites et des zones humides,
- protection contre toute pollution et restauration de la qualité des eaux,
- développement et protection de la ressource en eau potable,
- valorisation de l'eau comme ressource économique et répartition de cette ressource...
En France, le schéma d'aménagement et de gestion des eaux (SAGE) décline à l'échelle d'un bassin versant et de son cours d'eau, appelés unité hydrographique ou d'un système aquifère les grandes orientations définies par le SDAGE. Il a été instauré par la loi sur l'eau du 3 janvier 1992 et codifié par les articles L212-3 à L212.11 du Code de l'environnement.
Le SAGE est élaboré par une Commission locale de l'eau (CLE) qui comprend des représentants de l'État (25 %), des collectivités locales (50 %) et des usagers (25 %). Parmi les usagers, on peut trouver des associations de consommateurs, et/ou de protection de l'environnement, et/ou de riverains, etc. Historiquement, les premiers usagers concernés par cette disposition de la loi, étaient les pêcheurs.
Le SAGE énonce les priorités à retenir, en tenant compte :
- de la protection du milieu naturel aquatique ;
- des nécessités de mise en valeur de la ressource en eau ;
- de l'évolution prévisible de l'espace rural ;
- de l'environnement urbain et économique ;
- de l'équilibre à assurer entre les différents usages de l'eau ;
- et des contraintes économiques.
Pour en faire un outil vraiment opérationnel, les collectivités territoriales intéressées peuvent s'associer dans une communauté locale de l'eau qui prend le plus souvent la forme d'un syndicat mixte ou d'un établissement public territorial de bassin.
Une autre loi, sur le développement des territoires ruraux (« DTR », 23 février 2005) a hiérarchisé 2 «niveaux» de zones humides : les Zones Humides d'Intérêt Environnemental Particulier (ZHIEP), dans lesquelles des Zones Humides Stratégiques pour la Gestion de l'Eau (ZHSGE) contribuent encore plus significativement à la protection de la ressource en eau potable ou à la réalisation d'objectifs du SAGE pour le « bon état des eaux ».
La restauration de la continuité écologique des cours d’eau en Île de France
Manuel de restauration hydromorphologique des cours d'eau
Renaturation des cours d'eau - Restauration des habitats humides
L’eau se la raconte - continuité écologique (BD)
charte promeneur - Syndicat de l'orge
http://www.syndicatdelorge.fr/
>> Vous trouverez de nombreuses informations complémentaires dans cet article :
Inondations juin 2016 - Débat
Et ICI
