Documentation d’accompagnement: Directive « Évaluation hydraulique des systèmes de gestion des eaux urbaines »

La documentation d’accompagnement explique les méthodes à appliquer du point de vue technique. Elle décrit les différences par rapport aux pratiques courantes actuelles ainsi que les conséquences qui en découlent. En outre, la délimitation par rapport aux directives et aux normes existantes y est évoquée, tout comme les interconnexions avec celles-ci.

1 Introduction

1.3 Domaine d’application et renvois à des normes et directives (directive, section 1.3)

DÉLIMITATION PAR RAPPORT AUX NORMES ET DIRECTIVES EUROPÉENNES EN VIGUEUR

La vérification des systèmes d’évacuation des eaux au moyen d’objectifs de protection est inscrite dans la norme européenne EN 752 [EN 752 (2017)]. Celle-ci ne contient toutefois pas de prescriptions précises concernant les exigences en matière de sécurité ; elle donne uniquement des exemples. Cette approche est pratiquée en Allemagne depuis plusieurs années déjà et réglementée dans la norme DWA 118 (2006). Cette dernière a été révisée en profondeur suite aux changements intervenus dans la réglementation, dans les possibilités de modélisation, dans les bases de données disponibles ainsi que dans les conditions-cadres de la planification de l’évacuation des eaux. La nouvelle version a été publiée en janvier 2024 [DWA-A 118 (2024)]. Les points suivants y ont été modifiés ou ajoutés :

• Révision des critères visant à assurer une protection suffisante contre les inondations en fonction du niveau de protection souhaité, sur la base des fréquences des débordements et des inondations.
• Nouveau : évaluation des performances hydrauliques des systèmes d’évacuation des eaux existants, sur la base du rapport de travail publié en 2004.
• Nouveau : inclusion d’une appréciation complémentaire des risques d’inondation liés à des événements pluvieux rares et d’une intensité extraordinaire selon la notice DWA-M 119 [DWA-M 119 (2016)], en tant qu’élément contraignant de la vérification hydraulique des systèmes existants.
• Nouveau : prise en compte de scénarios d’évolution potentielle et des conséquences du changement climatique.
• Nouveau : indices concernant des apports provenant de la périphérie.
• Nouveau : indications concernant la conception de déviations temporaires pendant des travaux.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

L’état actuel des connaissances a été rassemblé dans le cadre de l’élaboration de la directive, par une équipe de projet constituée de membres issus de la recherche (EAWAG, MétéoSuisse), des autorités cantonales et communales (office de l’environnement SO, OED BE, Ville de Lucerne) ainsi que de bureaux d’ingénieurs (HBT, HOLINGER AG). La direction de projet a été assurée par le VSA et l’OFEV.

INTERCONNEXIONS

Le sujet traité dans la directive du VSA fait l’objet de plusieurs projets du VSA, de la VSS et de l’OFEV, dont certains sont achevés, d’autres en cours ou identifiés. Leurs interconnexions avec la directive et les synergies potentielles sont décrites ci-après. La documentation indique la position de la directive par rapport à chacun de ces projets et précise dans quels domaines des compléments d’information et des délimitations existent ou sont prévus.

Directive du VSA Gestion des eaux urbaines par temps de pluie, [VSA (2019)] : il est important de faire une distinction claire entre la directive du VSA et les exigences relatives au dimensionnement des ouvrages et des installations d’infiltration et de rétention (module DA) et des installations de décharge et de traitement (module DB). Les connaissances acquises dans le cadre du présent projet au sujet des séries pluviométriques, des pluies de dimensionnement, etc. influent à leur tour sur les simulations à long terme réalisées pour la vérification des mesures selon STORM (module S) et la vérification des exigences minimales (module B).

Base de métadonnées pluviométriques [Base de métadonnées pluviométriques du VSA, site Web] : accessible sur le site Web du VSA, elle fournit un aperçu complet des données pluviométriques existantes et constitue par conséquent un élément fondamental pour la partie méthodologique « Données pluviométriques ».

Guide du PGEE du VSA [VSA (2025) : les connaissances issues du présent projet ont des répercussions significatives sur les exigences formulées dans le nouveau Guide du PGEE, en particulier sur la sélection des données pluviométriques et, par le biais de la définition des objectifs de protection, sur le Concept d’évacuation des eaux et la planification des mesures dans le cadre du PGEE. En outre, un nouveau module Ruissellement a été ajouté pour le traitement du PGEE. Les prestations qu’il comprend correspondent à l’analyse sommaire décrite dans la directive du VSA. D’où la publication coordonnée des deux documents.

Modèle de données du PGEE (VSA-DSS 2020) : il doit être possible à l’avenir de saisir des attributs tels que la classe de biens à protéger dans la base de données. Une mise à jour de la structure des données sera entamée dès que la nouvelle approche se sera établie.

Changement climatique : des éléments permettant d’inclure le changement climatique dans la vérification des réseaux d’assainissement pourront être intégrés ultérieurement, dès que l’on disposera de résultats de recherche applicables dans la pratique.

2 Objectifs de protection

2.2 Classes de biens à protéger (directive, section 2.2)

La directive distingue entre trois classes de biens à protéger. L’attribution des classes 1 et 2 se fait sur la base du type d’utilisation des bâtiments et des surfaces. Les objets sensibles de classe 3 doivent dans tous les cas être évalués individuellement. L’attribution se fait d’entente avec la commune, les exploitants et les services spécialisés cantonaux compétents.

Remarques :

• Une répartition sommaire pourrait être faite par exemple sur la base des plans d’affectation des zones (voir études de cas).
• À la différence de la norme allemande DWA 118 et de la notice DWA 119, aucune distinction n’est faite en fonction de l’actuelle utilisation des sous-sols (habités ou non), car il n’existe souvent pas de données sur cette utilisation et elle peut changer à tout moment pendant les 80 ans de durée de vie des canalisations.
• Une autre distinction peut en principe être faite entre les « zones d’habitation simples » et les « centres-villes », en créant deux sous-classes (2a et 2b). La matrice des objectifs de protection de l’ARE pour le ruissellement ne prévoit toutefois pas cette répartition.
• Il est possible également de prévoir moins de trois classes, c’est-à-dire de regrouper des classes (voir études de cas).
• Les exigences de la norme SIA 261/1 s’appliquent aux nouvelles constructions et aux mesures de protection des objets ; elles sont définies en fonction des classes d’ouvrages.
• Pour l’attribution de la classe 3, il est conseillé d’associer d’autres acteurs tels que les sapeurs-pompiers, des consultants en dangers naturels ou des états-majors de conduite régionaux.

2.2.2 Classes de biens à protéger (directive, section 2.2.2)

Infrastructures critiques
L’Office fédéral de protection de la population (OFPP) qualifie d’infrastructures critiques les ouvrages, objets et installations des domaines suivants [OFPP, Infrastructures critiques] :

L’OFPP a élaboré des fiches d’information apportant des précisions concrètes au sujet de ces différents domaines ; elles sont téléchargeables sur son site Web.

Selon l’OFPP, l’inventaire des infrastructures critiques en Suisse est un document classifié, qui n’est donc pas accessible au public. Les instances autorisées (Confédération, cantons et exploitants) s’en servent comme base pour la planification et la définition des priorités dans la gestion des risques et la maîtrise des événements.

2.3 Critères pour la vérification des systèmes d’évacuation des eaux (directive, section 2.3)

La directive encourage vivement la vérification hydraulique du réseau d’assainissement au moyen d’une simulation hydrodynamique. Ce mode de calcul correspond à l’état de la technique et a remplacé en large partie le calcul par table. Ce dernier ne permet pas de relever de manière économiquement supportable les défis de l’assainissement urbain découlant de la densification vers l’intérieur, des adaptations au changement climatique et du maintien du fonctionnement face au vieillissement du réseau. Pour la simulation, il faut un catalogue des événements pluvieux représentant les séries chronologiques enregistrées sur une durée de 20 à 40 ans.

Les objectifs de protection destinés à l’analyse des déficits sont définis individuellement pour chaque système d’évacuation des eaux. Les fourchettes de fréquences indiquées dans la directive ne reposent pas sur une analyse à l’échelle nationale (aucune étude n’a été menée sur les conséquences économiques de l’application de la directive), mais ont été définies en collaboration avec le groupe de travail intercantonal sur l’évacuation des eaux urbaines. Les cantons pourront préciser ces fourchettes après la publication de la directive. Pour cette étape, il est conseillé de travailler en collaboration avec l’assurance immobilière cantonale.

2.4 Critères pour l’analyse détaillée (directive, section 2.4)

Les fréquences d’occurrence admissibles pour le ruissellement, y compris les inondations induites par la canalisation, sont définies en s’appuyant sur la matrice des objectifs de protection destinée à la prévention par la gestion du territoire (ARE, 2005). Si la stratégie cantonale en matière de dangers naturels (en général) ou en matière d’aménagement des eaux définit des exigences pour la matrice des objectifs de protection, celles-ci doivent être appliquées en priorité.

Pour définir les objectifs de protection, il convient d’une manière générale de s’associer des experts en dangers naturels ou en aménagement des eaux, et au besoin de l’assurance immobilière cantonale.

Le tableau des exemples figurant dans la directive reprend les mêmes fréquences (temps de retour) et intensités que celles qui sont utilisées pour les inondations (danger naturel Crue). Ces mêmes classes d’intensité sont utilisées selon la norme SIA 261/1 pour attester la sécurité structurale et l’aptitude au service ou l’appréciation des mesures de protection des objets. Pour les nouvelles constructions et les mesures de protection des objets, un événement de dimensionnement ayant un temps de retour de 300 ans est déterminant selon la norme SIA 261/1 (classe d’ouvrages 1). Pour les classes d’ouvrages 2 et 3, l’événement extrême doit également être pris en compte pour les crues. Cette exigence ne s’applique pas au contrôle des constructions existantes, mais les propriétaires doivent en tenir compte s’ils ajoutent de nouvelles constructions ou mettent en œuvre des mesures de protection de l’objet.

Contrairement à la matrice des objectifs de protection de l’ARE, les catégories de biens à protéger n’intègrent pas explicitement les valeurs naturelles (paysages naturels, terres agricoles), car l’application de la directive se limite en principe au territoire urbanisé.

Selon l’OFEV, une inondation des voies de communication est d’une manière générale admissible, à l’exception des axes de sauvetage utilisés par les organisations d’intervention d’urgence. Les routes peuvent donc potentiellement servir de corridors d’urgence pour les eaux (de faibles intensités sont admises). Il faut cependant prendre en compte les risques pour les personnes et les usagers de la route. Dans la matrice de l’ARE, les voies de communication d’importance communale, cantonale ou nationale se voient attribuer un grand besoin de protection. Les voies de communication importantes doivent d’une manière générale être évaluées plus en détail et ne devraient être inondées que rarement. Une évaluation du cas particulier devrait être réalisée dans le cadre de l’examen des alternatives.

Lors de la conception de mesures liées aux corridors d’urgence sur les routes, il faut en outre veiller à ce que les infiltrations d’eau par le biais des gueules de loup et des regards de visite ne provoquent pas de refoulement vers des biens-fonds privés. Le dimensionnement de l’évacuation des eaux de chaussée doit obéir aux exigences formulées par la VSS, qui ne tiennent toutefois compte que du débit provenant de la route elle-même ; les eaux venant de surfaces utilisant la route comme corridor de secours ne sont pas prises en compte. Il n’est donc pas nécessaire que le volume d’eau parvenant dans le corridor d’urgence lors d’un événement ayant un temps de retour d’un an puisse être absorbé par le système d’évacuation des eaux de chaussée.

3 DONNÉES PLUVIOMÉTRIQUES

3.2 Données pluviométriques disponibles en Suisse (directive, section 3.2)

En Suisse, différentes institutions récoltent des données pluviométriques. Aujourd’hui, ce sont les enregistrements de MétéoSuisse qui sont fréquemment utilisés. Le tableau 2 donne un aperçu de la durée d’enregistrement des données à haute résolution (10 min). Toutes les stations de mesure qui disposent d’une série de mesures d’une durée supérieure à 20 ans, avec des valeurs enregistrées toutes les 10 minutes, sont colorées en bleu.

Dès que la Suisse disposera d’un instrument pour générer des données pluviométriques synthétiques, il sera utilisé dans la pratique. La démarche à suivre pour sélectionner des données pluviométriques appropriées (directive, section 3.5) sera alors adaptée. La grande différence entre la pratique actuelle et la future utilisation de données synthétiques sera la disponibilité de données en haute résolution spatiale et temporelle.

L’expérience avec SYNOPSE II [INIS-Verbundprojekt SYNOPSE II (2019)] en Allemagne montre que l’utilisation de données pluviométriques synthétiques dans l’évacuation des eaux urbaines produit des résultats même plus précis que le recours aux données pluviométriques conventionnelles.

3.4 Vérification des données pluviométriques (directive, section 3.4)

La vérification des données pluviométriques n’est pas décrite de manière exhaustive dans le présent document. Il est recommandé de confier ce travail à un spécialiste avéré. La littérature spécialisée traite la vérification des données pluviométriques dans les documents suivants : VERWORN (1999), DWA-A 531, DVWK Merkblätter 230/1994 (fiches techniques).

La manière de vérifier les données de mesure dépend de l’utilisation qui en est faite. Si l’intention est d’analyser les valeurs extrêmes à l’aide des maxima de blocs (peak-over-threshold), il suffit de vérifier les maximums mensuels (valeurs se situant au-dessus du seuil). Si l’analyse porte au contraire sur toute la fourchette des données, il faut également vérifier les valeurs basses (par ex. des valeurs de 1 mm toutes les 10 min répétées par erreur), dont la fréquence peut fausser les résultats. Ce dernier cas de figure n’est pas examiné ici, vu que ce sont les événements de fortes pluies qui sont déterminants pour la vérification hydraulique d’un système d’évacuation des eaux.

Quelques exemples sont donnés ci-après sur la manière dont peut se dérouler la vérification des maximums (directive, section 3.4.3).

3.5 Données pluviométriques pour la vérification hydraulique des systèmes d’évacuation des eaux

3.5.1 Aperçu (directive, section 3.5.1)

Atlas hydrologique / Hydromaps [Hydromaps, site Web]
L’Atlas hydrologique met à la disposition d’un vaste cercle d’utilisateurs des informations hydrologiques de base. Les cartes des précipitations ponctuelles extrêmes illustrent les hauteurs enregistrées lors d’événements rares de forte intensité dans le contexte du climat actuel. Les données et méthodes sur lesquelles elles reposent sont décrites dans le texte explicatif « Précipitations ponctuelles extrêmes » [Frei et Fukutome (2018/2022)]. Pour chaque cellule de la grille (résolution de 1 km²), il est possible d’afficher un tableau indiquant les niveaux de retour au milieu de la cellule (médiane et marge d’incertitude). L’échelle de couleurs varie selon les différents temps de retour et durées d’accumulation des précipitations. Pour l’heure, seuls les résultats pour des cumuls extrêmes sur 24 heures et 60 minutes sont disponibles, mais des analyses seront intégrées ultérieurement pour d’autres durées.

Analyses de valeurs extrêmes de MétéoSuisse [Extrêmes climatiques, site Web]
Depuis 2016, MétéoSuisse met à la disposition du public des analyses de valeurs extrêmes des précipitations pour plus de 300 stations de son réseau de mesures météorologiques. Les données et méthodes servant de base sont documentées dans le rapport technique [Fukutome et al (2018)]. Les analyses des valeurs extrêmes pour la période standard de 1961 à 2020 ont été publiées en 2024, pour les cumuls par minute (10, 20, 30 minutes), par heure (1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 heures) et par jour (1, 2, 3, 4, 5 jours).

3.5.2 Exigences relatives à la résolution, à la durée d’enregistrement et à la représentativité spatiale (directive, section 3.5.2)

Aujourd’hui, il existe des données pluviométriques ayant une résolution de 5 minutes (par ex. certaines stations pluviométriques cantonales ou privées) ou de 10 minutes (par ex. MétéoSuisse). Dans l’évacuation des eaux urbaines, il est bon d’utiliser des données pluviométriques avec une résolution de 10 minutes. Les données sur 5 minutes peuvent fournir des résultats encore plus précis, spécialement pour les tronçons initiaux. MétéoSuisse prévoit également de publier des données sur 5 minutes. La méthode décrite dans la directive pour la vérification hydraulique des systèmes d’évacuation des eaux peut aussi être appliquée avec des données pluviométriques ayant une résolution de 5 minutes. Il faut utiliser les données pluviométriques ayant une résolution de 5 minutes dès qu’elles sont disponibles. L’utilisation de données ayant un intervalle de mesure encore plus petit pour la vérification de systèmes d’évacuation des eaux (à l’exception de l’évacuation des eaux des biens-fonds) doit être examinée au cas par cas et requiert une adaptation des paramètres du modèle. La résolution des données pluviométriques utilisées dans le domaine de l’évacuation des eaux urbaines est traitée dans la publication Die Anwendung von Kanalnetzmodellen in der Stadthydrologie [Verworn (1999)].

Les stations pluviométriques n’enregistrent pas la grêle. Il n’est dès lors pas possible de distinguer entre différents types de précipitations lors de la sélection.

La durée minimale d’enregistrement nécessaire dépend de la fréquence des débordements et des inondations qu’il s’agit d’attester. Il est possible d’utiliser les valeurs indicatives de la norme DWA-A 118 (directive, tableau 8). La durée d’enregistrement doit être suffisamment longue pour qu’il y ait une forte probabilité que la série chronologique de mesures inclue des événements pluvieux présentant un certain temps de retour. La représentativité statistique des événements de fortes pluies sélectionnés peut être vérifiée à l’aide d’une statistique des précipitations (par ex. les analyses des valeurs extrêmes de MétéoSuisse).

3.5.5 Démarche pour sélectionner la station pluviométrique avec des des données pluviométriques locales (directive, sections 3.5.4 et 3.5.5)

La méthode utilisée pour sélectionner la station de mesure appropriée repose sur les données des analyses des valeurs extrêmes mises à disposition par MétéoSuisse. Ces données sont publiées par MétéoSuisse [Extrêmes climatiques, site Web] et dans l’Atlas hydrologique de la Suisse [Hydromaps, site Web]. Ces deux sources n’ont toutefois pas utilisé la même méthode et les mêmes paramètres pour les valeurs qu’elles ont tirées de ces analyses et publiées. Il en découle que les niveaux de retour diffèrent pour un même temps de retour. Lors de la sélection de la station pluviométrique appropriée, il faut veiller à ce que toutes les données proviennent de la même source (à savoir de l’Atlas hydrologique (Hydromaps). Les différences entre les niveaux de retour pour les mêmes temps de retour sont dues essentiellement au fait que MétéoSuisse utilise des cumuls horaires ou journaliers pour ses analyses des valeurs extrêmes, tandis que Hydromaps utilise des cumuls sur 60 minutes ou sur 24 heures.

• Sélection de la station pluviométrique appropriée sans données pluviométriques locales : il faut utiliser uniquement les données de Hydromaps.
• Sélection de la station pluviométrique appropriée avec des données pluviométriques locales : selon que l’analyse des valeurs extrêmes des données pluviométriques locales repose sur des cumuls horaires ou des cumuls sur 60 minutes, il faut utiliser les temps de retour des analyses de MétéoSuisse ou d’Hydromaps.

3.5.6 Catalogue des événements pluvieux représentatif de la série chronologique (directive, section 3.5.6)

Comparaison des résultats de la simulation de longues séries chronologiques avec la simulation à l’aide d’un catalogue des événements pluvieux. Sur la base de l’étude de cas de Laupen, les résultats de la simulation de longues séries chronologiques ont été comparés avec ceux des calculs effectués selon la méthode avec un catalogue de données pluviométriques conformément au chapitre 3.5.6.
Les enregistrements de la station pluviométrique de Mühleberg de 1988 à 2020 ont été utilisés pour les calculs. Le catalogue des événements pluvieux a été défini sur la base des événements pluvieux les plus intensifs pour les durées d’accumulation des précipitations de 10, 20 et 60 minutes ainsi que de quatre heures. Pour cette station, les durées d’accumulation de 30 minutes et de deux heures n’étaient pas disponibles pour téléchargement sur le site de MétéoSuisse au moment de l’étude de cas.
Les événements pluvieux ont été classés dans l’ordre chronologique et les données redondantes ont été supprimées. Ce sont finalement 30 événements qui ont été retenus dans le catalogue de données pluviométriques et un intervalle de quatre heures a été ajouté entre les événements.
Avec les critères de début et de fin sélectionnés, le calcul fait au moyen de la simulation à long terme comprend finalement 100 événements pluvieux.
Pour 6 % des regards de visite, les fréquences d’occurrence des débordements calculées s’écartent les unes des autres. Les résultats de la vérification des objectifs de protection sont toutefois identiques. Dans l’exemple de Laupen, la simulation de longues séries chronologiques peut donc être remplacée à l’identique par un calcul au moyen d’un catalogue des événements pluvieux.
La comparaison des niveaux d’eau classés par ordre décroissant dans trois regards de visite caractéristiques (tronçon initial, collecteur à la fin du réseau et regard où un débordement a été constaté) révèle les différences suivantes pour les valeurs extrêmes :

Tronçon initial
Situation identique pour les douze plus grands événements. Suivent quelques événements qui n’ont été modélisés que dans la simulation à long terme. En conséquence, des écarts ne seraient possibles que pour la vérification des objectifs de protection dont la fréquence admissible est inférieure à une fois tous les 2,46 ans.

Collecteur
Situation identique pour les treize plus grands événements. Suivent quelques événements qui n’ont été modélisés que dans la simulation à long terme. En conséquence, des écarts ne seraient possibles que pour la vérification des objectifs de protection dont la fréquence admissible est inférieure à une fois tous les 2,67 ans.

Canalisation surchargée
Situation identique pour les quinze plus grands événements. Suivent quelques événements qui n’ont été modélisés que dans la simulation à long terme. En conséquence, des écarts ne seraient possibles que pour la vérification des objectifs de protection dont la fréquence admissible est inférieure à une fois tous les 2 ans. Pour le regard considéré, l’objectif de protection n’a pas été respecté, ni dans la simulation au moyen du catalogue des événements pluvieux, ni dans la simulation à long terme.

3.6 Données pluviométriques pour la modélisation du ruissellement (analyse détaillée) (directive, section 3.6)

La directive prescrit l’utilisation de pluies constantes pour la modélisation du ruissellement. Cette exigence a été formulée sur la base de la publication Werkzeuge zum Thema Oberflächenabfluss als Naturgefahr – eine Entscheidungshilfe (Outils pour le thème « Le ruissellement comme danger naturel » – Une aide à la décision) [Bernet et al., 2018]. Si de futures études devaient montrer que des événements pluvieux d’une intensité variable sont plus représentatifs sur la durée, il est possible de modifier la directive et de revenir sur la prescription concernant les pluies constantes.

3.7 Effets du changement climatique (directive, section 3.7)

S’agissant de l’influence du changement climatique, il n’existe pas, en l’état actuel des connaissances, de recommandations générales pour un complément de sécurité prenant la forme par exemple d’une augmentation d’un certain facteur du volume des précipitations. Les données actuellement disponibles ne permettent pas de déterminer un tel facteur de manière fiable. La méthodologie prônée dans la directive permet cependant, dans des cas particuliers, d’utiliser des données pluviométriques synthétiques ou d’appliquer des compléments. Au lieu de procéder à une adaptation quantitative à une éventuelle future intensification des précipitations, il faut bien plus s’appuyer sur l’état actuel des connaissances et mettre l’accent sur la planification et la mise en œuvre de mesures solides.

4 Vérification hydraulique des installations d’évacuation des eaux

4.3 Brève description des étapes de planification (directive, section 4.3)

Analyse des déficits
La vérification des systèmes d’évacuation des eaux s’effectue au moyen de la statistique des valeurs extrêmes des niveaux d’eau dans les regards de visite, sur la base d’une simulation à long terme ou, de manière simplifiée, sur la base d’un catalogue des événements pluvieux.
Lorsque le réseau d’assainissement est trop complexe pour en reproduire adéquatement les conditions hydrauliques dans un modèle hydrodynamique (par ex. canalisations à forte pente avec écoulement d’un mélange eau-air, ouvrages complexes sur le plan hydraulique, pulsations possibles en cas de pertes locales, etc.), il faut, pour respecter les objectifs de protection, fournir en outre une attestation hydraulique basée sur une analyse hydraulique détaillée des installations.

Conditions de charge
L’analyse des déficits distingue entre deux états de surcharge : le débordement et l’inondation induite par la canalisation. Si le niveau d’eau dans la canalisation dépasse le niveau de dommage lors d’un événement pluvieux, on parle de débordement. Si de l’eau sort d’un regard, on parle d’inondation induite par la canalisation. La définition des états s’écarte de la terminologie allemande de la manière suivante :

La norme DWA définit d’une manière générale le niveau de dommage au niveau du terrain. Selon la directive du VSA, le niveau de dommage peut toutefois être fixé entre la génératrice supérieure de la canalisation et le niveau du terrain. Le niveau de dommage est le plus souvent défini sur la base d’une hypothèse générale (par ex. 2 m en dessous du niveau du terrain, pour les sous-sols). Il peut aussi être fixé spécifiquement pour un regard lorsqu’il existe des données précises sur la construction d’un bâtiment (par ex. des plans joints à la demande de permis de construire). Il peut être différent pour les systèmes d’évacuation des eaux mixtes et des eaux pluviales. Les sous-sols sont toujours raccordés à la canalisation d’eaux mixtes ou d’eaux usées, tandis qu’aucune surface souterraine n’est habituellement raccordée au système d’évacuation des eaux pluviales. En conséquence, le niveau de dommage pour les eaux pluviales se situe au niveau du terrain. Pour l’exécution, il est important de tenir compte de la protection contre le refoulement lors de la fixation du niveau de dommage. Selon la norme SN 592000, des mesures de protection contre le refoulement doivent être prises pour les nouveaux biens-fonds jusqu’au niveau de refoulement. Il en découle que là où cette protection est systématiquement exigée dans la demande de construire, le niveau de dommage peut être assimilé au niveau de refoulement.

La norme DWA parle d’inondation (induite par la canalisation) lorsque de l’eau sort d’un regard et provoque des dégâts. Il est important que le dommage soit causé par l’eau qui s’écoule depuis le regard. Les dégâts dus à un refoulement ne sont pas des dommages engendrés par une inondation. Selon la directive du VSA, une inondation induite par la canalisation correspond à une sortie d’eau indésirable calculée mathématiquement ; les dommages potentiels ainsi déterminés doivent être examinés sur le terrain, dans le cadre d’un contrôle de vraisemblance du wet-spot. Dans le cas d’une voie de circulation par exemple, le dommage peut aussi consister dans la défaillance de l’infrastructure. La sortie d’eau calculée peut également être causée par refoulement.

Des dégâts sont possibles dans les deux cas de surcharge : débordement dû au refoulement dans les sous-sols (niveau d’eau supérieur au niveau de dommage) ; eaux usées pénétrant en outre dans les bâtiments en surface lors d’inondations induites par la canalisation. Les dégâts causés aux biens-fonds par le refoulement et par le ruissellement présentent des points communs. Pourtant, les objectifs de protection définis sont différents. Le critère proposé pour la vérification des systèmes d’évacuation des eaux est un débordement ayant un temps de retour de 5 à 10 ans pour les zones d’habitation (classe de biens à protéger 2). Dans le cas du ruissellement, une probabilité d’occurrence supérieure à 100 ans est proposée pour cette classe de biens à protéger, sur la base de la matrice des objectifs de protection de l’ARE. Cette différence d’approche est liée aux considérations sur le rapport coût-bénéfice. Pour des raisons économiques, le réseau de canalisations ne peut pas être dimensionné en fonction d’événements pluvieux extrêmes.

Selon la norme SN 592:000, la protection contre le refoulement jusqu’au niveau de refoulement doit être assurée par l’évacuation des eaux des biens-fonds. Dans le PGEE, il convient donc de définir si le niveau de refoulement est calculé ou s’il est fixé d’une manière générale au niveau de la route (du terrain) dans le règlement sur les constructions. Le niveau calculé correspond à celui de l’événement présentant une fréquence d’occurrence selon l’objectif de protection.

Les sorties d’eau à la surface sont tolérables dans une gestion moderne des eaux pluviales :

• si les dommages peuvent être ramenés à un degré acceptable par des mesures suffisantes de protection des infrastructures et des bâtiments (considération coût-bénéfice),
• si la dérivation des eaux est ciblée et contrôlée (par ex. en utilisant une route jusqu’à un espace de rétention).

Les fréquences d’occurrence des deux situations de charge peuvent certes être calculées à l’aide d’un modèle hydrodynamique du réseau d’assainissement, mais il est néanmoins recommandé, lors de la vérification des mesures de prévention des inondations induites par la canalisation, de procéder à une évaluation des risques d’inondation tenant compte des voies d’écoulement (analyse détaillée).

Cadastre des événements
Remarques importantes concernant le cadastre des événements :

• Le « cadastre des dommages » des communes est un outil important pour la validation des modèles. Mais de très nombreuses communes ne tiennent pas (encore) un tel cadastre. Pour la future compréhension du système, il est utile de ne pas documenter uniquement les dommages, mais de répertorier toutes les sorties d’eau des regards qui ont été observées, même si elles n’ont pas provoqué de dégâts.
• Les dommages causés par le refoulement d’eaux usées de la canalisation vers les biens-fonds ne sont pas pris en charge par l’assurance immobilière obligatoire. Ils peuvent être assurés par la couverture des dégâts d’eau dans le cadre des assurances bâtiment privées. Quant à savoir si les assureurs privés ont le droit de communiquer de tels sinistres, c’est une question à régler au cas par cas.

Représentation de la vérification hydraulique sur des plans
Ci-dessous figure un exemple de représentation des taux de charge sur un plan, y compris indications concernant le respect des objectifs de protection à l’aide des niveaux d’eau dans les regards de visite. Les taux de charge et les niveaux d’eau se rapportent au résultat (niveau d’eau max. ou débit max.) correspondant à la fréquence selon la définition des objectifs de protection.

4.4 4 Exigences pour la modélisation (directive, section 4.4)

Paramètres du modèle

• La directive du VSA ne contient pas d’instructions spécifiques concernant la détermination de la surface contribuant au ruissellement, ni le paramétrage du modèle de réseau d’assainissement (par ex. coefficients de rugosité, pertes dans les regards), ni le processus précipitations-ruissellement (par ex. humidité initiale, pertes dans les cuvettes, temps de réponse). Pour ce faire, nous renvoyons aux fiches techniques DWA-M 165-1 (2021) et DWA-M-119 (2016). Le guide pratique KLAS (2017) contient une compilation des conceptions de modèle possibles pour calculer les inondations, établie sur la base de la fiche technique DWA-M-119. La section 6.3 du présent document fournit des informations relatives aux méthodes de calcul et aux paramètres pour le ruissellement.
• Les instructions concernant le paramétrage des bassins versants (par ex. à l’aide de la gestion des données de mesure, de l’analyse d’orthophotos, etc.) ne figurent pas dans la directive du VSA, mais feront partie d’un éventuel projet consécutif du VSA.

Indications concernant la prise en compte des cours d’eau
Les points ci-après doivent aider à décider si un cours d’eau doit être pris en compte dans la modélisation :

• Au vu de la topographie (cote de sortie du point de rejet par rapport au niveau du cours d’eau, tracé des canalisations très plat et donc exposé au risque de refoulement, altitude/exposition des biens à protéger raccordés à la canalisation), des rapports d’expérience ou d’indications issues de la carte des dangers naturels pour les inondations, il faut escompter que l’évacuation des eaux ne fonctionnera plus en cas de crue (temps de retour à définir) et que des dommages sont possibles.
• Au vu des caractéristiques naturelles du bassin versant, il faut s’attendre à ce que des événements de fortes pluies engendrent immédiatement une élévation significative du niveau du cours d’eau et aient ainsi une incidence sur les rejets du réseau d’assainissement ou à ce que des rejets en amont provenant de l’évacuation des eaux entraînent une augmentation importante du niveau du cours d’eau.
• Lorsque l’évacuation des eaux rejette dans des cours d’eau mis sous terre, il peut être judicieux de modéliser la voie d’écoulement naturelle du cours d’eau ou le bassin versant naturel afin de représenter correctement la capacité hydraulique de la mise sous terre. Il est également possible de modéliser différents cas de charge en tenant compte de débits (de pointe) constants dans le cours d’eau. Les données de base proviennent des cartes des dangers, des mesures des stations hydrométriques, d’expertises hydrologiques ou de simples estimations des débits de crue maximaux dans les bassins versants naturels (par ex. à l’aide de l’application HAKESCH).

Dans les simulations à long terme surtout, les résultats obtenus pour les derniers tronçons avant le point de rejet dépendent fortement des hypothèses posées pour les conditions générales dans le cours d’eau. Lors de la planification des mesures, il faut par conséquent évaluer au cas par cas la probabilité qu’un événement pluvieux susceptible de déclencher les mesures entraîne simultanément une situation de crue dans le cours d’eau. Pour étudier ces questions d’une haute complexité, il est toujours recommandé de s’adresser à une personne spécialisée.

Voici quelques exemples de scénarios envisagés :

• Situation de crue dans le cours d’eau (HQ30, HQ100) avec, simultanément, une averse orageuse dans l’agglomération (événement ayant un temps de retour d’un an).
• Événement de fortes pluies dans l’agglomération (fréquence d’occurrence selon la définition des objectifs de protection) coïncidant avec le débit de pointe annuel du cours d’eau (HQ1).

Les paramètres hydrologiques (Q₃₄₇, MQ, HQ1) peuvent être estimés avec le soutien de l’OFEV, à l’aide du type de régime d’écoulement [Paramètres hydrologiques, OFEV].

4.4.1 Généralités (directive, section 4.4.1)

Méthodes et modèles de calcul
Dans l’évacuation des eaux urbaines, des modèles sont utilisés essentiellement pour les calculs suivants :

• Calculs relatifs au réseau d’assainissement pour démontrer la capacité hydraulique des systèmes et de leurs composants.
• Calculs relatifs aux inondations pour déterminer les voies d’écoulement, les niveaux d’eau et les vitesses d’écoulement en surface.
• Calculs relatifs à la charge polluante pour démontrer les caractéristiques de déversement des ouvrages spéciaux dans un système unitaire.
• Calculs relatifs à la charge polluante pour simuler le rejet de substances dû aux débits d’eaux pluviales dans un système séparatif.

Le chapitre qui suit présente les modèles pertinents pour la directive du VSA ainsi que leurs principes de base pour les calculs de vérification hydraulique du réseau d’assainissement. La majeure partie des informations sont tirées des normes allemandes DWA-M 165-1 [DWA-M 165-1 05/2021] et DWA-M-119 [DWA-M 119 (2016)].

Formation du ruissellement
Le terme formation du ruissellement couvre tous les processus physiques qui déterminent la part des précipitations tombées dans un bassin versant qui se transforme en ruissellement (effectif). Il est impossible de saisir ces processus tels qu’ils se produisent dans la nature ; selon la tâche à accomplir, une simplification plus ou moins importante sera donc nécessaire :

• Les caractéristiques de la zone doivent être considérées comme uniformes pour chacune des surfaces partielles.
• Il faut fixer des conditions initiales.
• Il faut formuler des hypothèses concernant le cumul des pertes pendant un événement et la répartition temporelle.

Il en découle des différences, qui dépendent de la tâche à accomplir :

a) Simulation de débits de dimensionnement à partir de pluies ou de groupes de pluies types (événements pluvieux isolés)
Il faut sélectionner des conditions initiales. Pour les surfaces imperméables, les conditions initiales seront généralement considérées comme sèches, tandis qu’elles seront supposées moyennes pour les surfaces perméables.

b) Simulation avec une évolution des précipitations mesurée sur une longue période (simulation continue à long terme)
Les conditions initiales de chaque événement découlent des conditions à la fin de l’événement précédent et des modifications des niveaux de perte (pertes par remplissage des dépressions, par humidification des surfaces et par infiltration) survenues pendant l’intervalle sans précipitations.

c) Simulation d’événements pluvieux isolés sélectionnés parmi des événements mesurés (simulation de longues séries chronologiques)
Selon que les événements utilisés ont été séparés par des interruptions des précipitations ou non, il convient de tenir compte des indications au point a) ou b)..

d) Simulation d’événements isolés de très forte intensité (crue éclair)
Dans ce cas, les conditions initiales n’influent pas grandement sur les résultats des calculs ; il est donc permis de simplifier et de partir de conditions initiales sèches.

Concentration du ruissellement
La concentration du ruissellement décrit la transformation des précipitations réparties sur la surface y contribuant en ligne d’écoulement se concentrant au point le plus bas de la surface partielle considérée. Les processus d’écoulement en surface (translation) et de retardement (rétention) jouent un rôle. Ces mécanismes physiques complexes ne peuvent être modélisés que par approximation.
Dans la plupart des modèles précipitations-ruissellement, la concentration du ruissellement est déterminée selon le principe des cascades de stockage linéaires. Le calcul du ruissellement peut toutefois être effectué également en résolvant l’équation de continuité et en appliquant la formule de Manning sur un plan incliné. Les différentes surfaces doivent dans ce cas être idéalisées en fonction de leur géométrie. Une autre approche consiste à utiliser les cellules de la grille du modèle numérique de terrain pour déterminer la concentration du ruissellement à l’aide d’un calcul bidimensionnel à la surface, les pertes (par ex. infiltration) étant également prises en compte.

Évacuation dans les canalisations
À la différence du ruissellement en surface, l’écoulement des ondes de crue dans le réseau de canalisations est clairement défini par la géométrie des conduites et des ouvrages spéciaux. Lors du transport d’une onde de crue dans un canal ou un tronçon de cours d’eau, deux effets peuvent être observés : le décalage de l’onde (translation) et l’atténuation de l’onde (rétention). Ce processus de transport non stationnaire est décrit mathématiquement par les équations de Barré de Saint-Venant pour les écoulements quasi-unidimensionnels. Dans les modèles de transport hydrodynamique unidimensionnels, cette équation différentielle est résolue de manière soit explicite, soit implicite.

Les modèles de transport hydrodynamiques sont les seuls à pouvoir calculer les niveaux d’eau en cas de débit non stationnaire et donc les inondations (niveau d’eau supérieur au niveau du terrain). La hauteur de pression ne se limite pas ici au niveau du terrain. Elle peut dépasser ce dernier si des lacs se forment ou si l’écoulement se fait sous pression, ce qui peut entraîner des débits plus importants en aval ou une augmentation du refoulement en amont.

Si aucun calcul n’est effectué pour les inondations, il convient de formuler des hypothèses concernant la hauteur de pression et l’endroit où s’accumule l’eau retenue en surface. Les approches suivantes sont possibles pour ce faire :

• La hauteur de pression est augmentée de manière fictive (par ex. en modélisant des couvercles de regard étanches sous pression), de manière que l’ensemble du volume d’eau reste dans la canalisation. Il s’agit d’une méthode appropriée pour les calculs théoriques concernant l’assainissement de réseaux surchargés, car les goulots d’étranglement situés en aval sont mis en évidence. Si les tronçons où se produit le refoulement sont assainis, les débits dans les tronçons en aval ne changent généralement que très peu.
• N’est pris en compte que le volume d’eau pouvant être évacué par la canalisation lorsque le niveau d’eau correspond au niveau du terrain. L’eau qui est sortie du système n’est plus intégrée dans les calculs. Cette approche est indiquée lorsque l’eau qui déborde a la possibilité de s’écouler par d’autres voies. Ces quantités qui n’ont pas été prises en compte doivent être intégrées lors de l’établissement du bilan.
• Des réservoirs fictifs sont présumés en surface ; ils se remplissent en cas de débordement et se vident dans le même regard dès que les hauteurs de pression retombent en dessous du niveau du terrain. Cette approche est à considérer pour une topographie plane, où les chemins d’écoulement en surface ne sont pas très marqués.

4.4.2 Validation du modèle (directive, section 4.4.2)

Un calage du modèle implique toujours un ajustement spécifique de paramètres choisis du modèle, sur la base d’une analyse des données de mesure et d’une analyse de sensibilité des résultats de calcul.
Dans le cadre du PGEE, le calage du modèle hydrodynamique du réseau d’assainissement ne peut pas être réalisé avec un effort raisonnable. Le problème réside essentiellement dans la grande incertitude liée à la détermination des surfaces contributives (c.-à-d. les zones qui sont effectivement raccordées) et à l’absence de données récoltées lors de fortes précipitations. De plus, les paramètres du modèle ne peuvent être ajustés que pour l’analyse d’un événement spécifique.
Un bon calage du modèle de réseau d’assainissement requerrait des données de mesure d’événements pertinents, à savoir correspondant à la fréquence de dimensionnement. C’est la raison pour laquelle la directive exige la validation du modèle plutôt que son étalonnage. La validation vise à renforcer la confiance dans les résultats calculés afin que le modèle puisse être utilisé à long terme comme un judicieux outil de planification.
Vu que la validation n’inclut généralement pas non plus les fortes précipitations, il faut prêter une attention toute particulière aux surfaces (imperméabilisées et non imperméabilisées) enregistrées dans le modèle lors des analyses relatives aux wet-spots. Les calculs effectués pour des événements de fortes pluies afin de définir les wet-spots ont pour but premier de déterminer les regards où les débordements sont les plus probables et les plus fréquents, indépendamment du volume d’eau et de la fréquence réelle des incidents. Aux points ainsi repérés, il convient ensuite de vérifier sur place si l’eau sortant du regard risque de provoquer des dommages ou non.

4.6 Démarche pour le dimensionnement des canalisations (directive, section 4.6)

Le débit de dimensionnement est calculé pour chaque canalisation à travers une évaluation statistique des maxima d’écoulement (en tenant compte de tous les événements pluvieux recensés dans le catalogue). Lorsque le réseau d’assainissement existant est analysé dans son état actuel et dans l’état de développement complet, le débit maximum dans une canalisation peut être fortement restreint en raison d’un goulot d’étranglement situé en aval. Il en résulte un refoulement dans la canalisation et le débit maximal est inférieur à ce qu’il pourrait être en cas d’écoulement gravitaire.

D’où l’importance de vérifier les débits ou les mesures prévues à l’étape de la planification, ce qui permet de s’assurer que les différentes mesures sont bien coordonnées entre elles.

Comme l’exige la norme SIA 190, les nouvelles canalisations doivent, au débit de dimensionnement, fonctionner en écoulement gravitaire et sans refoulement. À la différence de l’ancienne pratique, la fréquence d’occurrence des pluies de dimensionnement est désormais définie individuellement pour chaque classe de biens à protéger, c’est-à-dire que le réseau n’est plus conçu dans son ensemble pour un même événement pluvieux. Les temps de retour sont fixés par tronçon. Il convient, dans le cadre de l’analyse des déficits, de les harmoniser avec les objectifs de protection afin de vérifier la sécurité en matière de débordements et d’inondations. Les fourchettes indiquées dans la directive pour les fréquences d’occurrence du débit de dimensionnement ont été définies en collaboration avec le groupe de travail intercantonal « Évacuation des eaux urbaines ».

En nuançant les objectifs de protection, ceux-ci peuvent être supérieurs dans une zone et avec eux le débit de dimensionnement au début d’une canalisation que plus en aval. Dans cette démarche, il est toutefois important que l’objectif de protection plus en aval ne soit pas enfreint, et que les mesures prises n’entraînent aucune modification de la section transversale dans le sens de l’écoulement. Les mesures réalisées sur des tronçons de canalisation doivent être adaptées au réseau existant en aval. Il convient ce faisant de prendre en compte également la proportionnalité. Par exemple, si le respect de l’objectif de protection d’un ouvrage spécial de classe 3 situé au début d’une canalisation nécessitait une extension de la totalité de celle-ci, il convient d’étudier la protection de l’objet / la protection contre le refoulement de la part du propriétaire et de réaliser l’option la plus économique. Les propriétaires de biens-fonds doivent être informés dans ce sens.

5 Analyse sommaire du ruissellement

5.2 Analyse de la documentation (directive, section 5.2)

Les données de base nécessaires (documentation) sont illustrées dans la figure 5 et résumées dans le tableau 3.
Outre les structures, les utilisations et les infrastructures, l’analyse doit inclure les événements qui se sont produits dans le passé, y compris les dégâts qu’ils ont causés. Les cadastres des événements et les documentations d’intervention revêtent par conséquent une grande importance.
Les applications pratiques ont montré qu’il est utile qu’il y soit fait une distinction entre les causes d’intervention (infiltrations d’eau dues au ruissellement, inondation induite par la canalisation). Pour que ces informations essentielles soient disponibles, les événements doivent être enregistrés, évalués et documentés dans les bases de données.
D’autres données de base peuvent être ajoutées en fonction de la situation. Pour l’analyse sommaire, seule la localisation des objets, des personnes et des bâtiments est nécessaire dans un premier temps.

Aucune base d’utilisation n’est prescrite pour les objets sensibles. Dans les standards minimaux pour l’évaluation des risques, il est recommandé aux services spécialisés cantonaux d’utiliser un extrait de l’inventaire PIC de l’OFPP comme solution minimale. Selon l’OFPP, l’inventaire des infrastructures critiques en Suisse est un document classifié, qui n’est donc pas accessible au public. Les instances autorisées (Confédération, cantons et exploitants) s’en servent comme base pour la planification et la définition des priorités dans la gestion des risques et la maîtrise des événements.

Selon la publication de l’OFEV, les objets sensibles sont des biens et des services où les risques sont concentrés. Les biens et les services de première nécessité sont par conséquent couverts par l’inventaire PIC.

Il convient de prendre contact au préalable avec les services concernés pour savoir où obtenir des informations pertinentes complémentaires, telles que les fiches des sapeurs-pompiers concernant des interventions passées lors de fortes pluies, les avis de sinistre des assurances immobilières, les données sur les canalisations (ouvrages spéciaux compris) et d’autres conduites de service ou les informations de la mensuration officielle.

Les modèles numériques de terrain peuvent être obtenus directement auprès de swisstopo
(https://www.swisstopo.admin.ch/fr/modele-altimetrique-swissalti3d)

Le fichier Base de géodonnées de la carte de l’aléa ruissellement de l’OFEV est téléchargeable pour toute la Suisse (sauf Lucerne) ou pour chaque canton individuellement.

Toute la Suisse, SANS le canton de Lucerne (17 Mo !): https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss.zip

AG:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_AG.zip

AI:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_AI.zip

AR:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_AR.zip

BE:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_BE.zip

BL:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_BL.zip

BS:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_BS.zip

FR:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_FR.zip

GE:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_GE.zip

GL:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_GL.zip

GR:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_GR.zip

JU:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_JU.zip

NE:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_NE.zip

NW:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_NW.zip

OW:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_OW.zip

SG:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_SG.zip

SH:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_SH.zip

SO:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_SO.zip

SZ:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_SZ.zip

TG:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_TG.zip

TI:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_TI.zip

UR:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_UR.zip

VD:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_VD.zip

VS:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_VS.zip

ZG:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_ZG.zip

ZH:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/data.geo.admin.ch/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss/gdb/2056/GefaehrdungskarteOberflaechenabfluss_ZH.zip

Informations concernant la commande de données du canton de Lucerne : https://www.geo.lu.ch/map/oberflaechenabfluss/

Des données supplémentaires relatives à la carte indicative des dangers Ruissellement de l’OFEV sont téléchargeables à l’adresse suivante : https://data.geo.admin.ch/browser/index.html#/collections/ch.bafu.gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss?.language=fr-CH

5.3 Identification des wet-spots (directive, section 5.3)

Détermination de l’exposition à l’aide du SIG
L’exposition des objets, installations et surfaces peut être déterminée à l’aide d’un SIG. La procédure décrite ci-après repose sur l’annexe C des standards minimaux vues d’ensemble cantonales des risques liés aux dangers naturels gravitaires [OFEV 2020a].

Pour l’essentiel, l’exposition découle d’un croisement entre la carte de l’aléa ruissellement et les bâtiments, les autres objets, les installations ou les surfaces. La procédure est représentée sommairement dans la figure 6.

La procédure est décrite étape par étape ci-dessous. Elle peut être appliquée à d’autres objets également.

Étape 1 : représentation des hauteurs d’eau > 0,25 m (carte de l’aléa ruissellement)
Pour effectuer le croisement des bâtiments avec les surfaces présentant une hauteur d’eau supérieure à 0,25 m, il faut commencer par réduire le fichier Shapefile chargé à ces surfaces. Une requête (Query Builder) est utilisée à cet effet. Pour obtenir les plus grandes hauteurs d’eau (> 0,25 m), il faut sélectionner 0.25 dans la colonne « UE_Tiefe_UG ». Si la carte de danger nationale a été chargée, il est possible de sélectionner le canton souhaité.

Étape 2 : sélection des bâtiments concernés
Les bâtiments concernés sont sélectionnés en fonction de leur localisation. Il s’agit des objets situés sur des surfaces où l’eau peut atteindre une hauteur supérieure à 0,25 m. La valeur seuil de 0,25 m est motivée par a) les incertitudes plus importantes de la carte pour les faibles hauteurs d’écoulement et b) l’accent qui est placé sur la protection des surfaces, donc sur l’identification des « zones problématiques » générales.
Sur la carte de danger, les bâtiments ne sont pas inclus dans les zones colorées, mais restent dans leur couleur d’origine. Il apparaît dès lors judicieux d’agrandir la sélection en définissant un rayon de recherche.
La recherche s’effectue sur la base de la situation (select by location/ Select within distance), en définissant un rayon de 0,5 m par exemple.

Fig. 8: Sélection des bâtiments concernés dans un rayon de 0,5 m.

Étape 3 : exportation des bâtiments concernés
Pour la suite du traitement, les bâtiments concernés qui ont été sélectionnés peuvent être représentés comme exportés et affichés à titre complémentaire.

Le modèle numérique de terrain peut être utilisé pour repérer les entrées de garages (souterrains), les accès et les sous-voies publics ; les pentes peuvent être calculées sur cette base dans le SIG. Un croisement des pentes et de la mensuration officielle (MO) fournit des indices concernant la situation d’entrées, d’accès et de sous-voies. Les figures 10 et 11 donnent des exemples qui ont été évalués sur le terrain.

5.4 Contrôle de vraisemblance des wet-spots (directive, section 5.4

La vraisemblance des wet-spots repérés à l’aide de l’analyse SIG doit être contrôlée sur place. Les constats suivants ont été faits lors de l’application de cette méthode :

• Il est difficile de repérer les sous-sols utilisés à l’aide d’une analyse SIG. Il faut partir du principe que la plupart des immeubles d’habitation disposent d’une cave. Les données accessibles publiquement ne permettent cependant pas de savoir si ces caves sont utilisées à des fins d’habitation. Les risques sont spécialement importants dans le cas de sous-sols où se rassemblent de nombreuses personnes, par exemple la salle de réunion d’une paroisse.
• La méthode consistant à déterminer les entrées de garages à l’aide du modèle numérique de terrain et des pentes calculées sur cette base s’est révélée relativement fiable. Le risque réel doit cependant être évalué plus exactement sur le terrain comme le montre la figure 12.

6 Analyse détaillée du ruissellement

6.2 Événements pluvieux et scénarios (directive, section 6.2)

Des études sur le ruissellement en tant que danger naturel ont montré que ce risque et les dommages qui y sont liés ne résultent pas uniquement de fortes pluies brèves et de grande intensité, mais également d’événements pluvieux de longue durée avec un important cumul [Bernet et al., 2018]. Il est recommandé d’en tenir compte dans les analyses.
Pour certaines stations de mesure de l’Office fédéral de météorologie et de climatologie, il est possible de télécharger des diagrammes d’intensité et les données (voir section 3.5 et figure 13)..

6.3 Sélection de la méthode (directive, section 6.3)

Les informations qui suivent sont tirées essentiellement des normes allemandes DWA-M 165-1 [DWA-M 165-1 05/2021] et DWA-M-119 [DWA-M 119 (2016)] ainsi que du guide pratique [HSB (2017)] élaboré dans le cadre du projet de recherche KLASII.

Le tableau 4 donne un aperçu des différentes approches méthodologiques pour analyser le ruissellement. Le choix de la méthode, et les éventuelles étapes consécutives de plus en plus détaillées, dépendent de l’objectif de l’analyse des risques ainsi que des données disponibles et des conditions locales.

Sur la base de l’analyse sommaire, il convient de décider si une analyse détaillée est nécessaire et le cas échéant comment celle-ci doit être réalisée.

Il convient d’utiliser une méthode adaptée aux zones considérées et aux questions posées, et permettant de concevoir des mesures et de définir de façon fiable les conditions de planification des mesures.

Les tableaux 5 et 6 fournissent une aide à la décision sur la base des questions posées. Par ailleurs, [Bernet et al., 2018] décrivent différents outils pouvant être utilisés en lien avec le ruissellement en tant que danger naturel. La figure 14 présente un schéma de décision comprenant les différentes procédures, qui sont attribuées à l’analyse des événements, à l’analyse des dangers ou à la vérification des mesures de protection.

Il convient de relever spécialement la modélisation fine du ruissellement, qui prend en compte tous les éléments, ainsi que l’évaluation ponctuelle des dangers, qui permet d’analyser les risques et de vérifier les mesures.

L’évaluation ponctuelle des dangers est la procédure appliquée dans le canton de Saint-Gall ; elle est décrite en détail dans le guide pour l’évaluation ponctuelle des dangers liés au ruissellement [Rüttimann & Egli, 2010].

Une démarche pour choisir un modèle de calcul approprié a été proposée dans le cadre du projet KLASII, voir figure 15.

Le guide pratique KLAS [HSB (2017)] contient un aperçu des méthodes de calcul possibles, en fonction de la formation du ruissellement, avec des indications concernant les résultats et les domaines d’application. Une distinction est faite entre les méthodes de calcul non couplées et couplées (figure 17).

Calcul non couplé

Calcul couplé

6.4 Simulation (directive, section 6.4)

6.4.1 Validation et sensibilité

Les modèles à petite échelle nécessitent généralement un calage du modèle et une validation. Pour le ruissellement, il manque généralement des informations concernant les niveaux d’eau ou les débits en surface. Le calage du modèle au sens classique est donc souvent impossible. Les résultats du modèle peuvent en revanche être vérifiés et adaptés à l’aide de données d’observation, tels que des avis de sinistre et la documentation sur des surfaces inondées (Bernet, et al., 2018). Selon le cas, il peut être judicieux d’utiliser la carte de l’aléa ruissellement pour valider les résultats du modèle. Il faut alors tenir compte des hypothèses sur lesquelles est fondée la carte.
En outre, une analyse de sensibilité permet de déterminer quels paramètres influent grandement sur les résultats et lesquels jouent un rôle mineur. C’est pourquoi l’analyse de sensibilité est recommandée.
Des valeurs indicatives peuvent être tirées notamment des applications dans le cadre du projet KLASII [HSB (2017)] ou de [Bernet et al., 2018].

Dans une étude de cas, [Bernet et al., 2018] ont varié la hauteur d’écoulement minimale à partir de laquelle un ruissellement se produit, la quantité de précipitations, le modèle de terrain, les paramètres du sol et les paramètres de rugosité.

Les simulations ont révélé que la hauteur d’écoulement minimale influe grandement sur les résultats. Un modèle de terrain à plus haute résolution a permis d’améliorer légèrement la représentation des surfaces inondées observées, mais il a considérablement rallongé le temps de calcul.

Une analyse de sensibilité a montré que l’impact des précipitations est notable, alors que le coefficient de rugosité et les variations des paramètres du sol n’influent que très peu sur les résultats, voir figure 18.

6.4.2 Estimation du ruissellement dans de petits bassins versants

La carte de l’aléa ruissellement fournit des indications sur les zones en Suisse qui sont exposées au risque de ruissellement et sur la hauteur d’eau qui pourrait y être atteinte lors d’un événement ayant un temps de retour inférieur à cent ans. Il est possible d’en tirer non seulement les hauteurs d’eau, mais également les volumes du ruissellement en [l/s]. Elle montre les surfaces qui sont susceptibles d’être touchées par le ruissellement à l’occasion d’événements pluvieux rares à très rares (temps de retour > 100 ans) [Bernet et al (2018)]. D’autres temps de retour ne peuvent pas être déduits. Pour définir les conditions de la modélisation à petite échelle pour l’analyse détaillée, il faut connaître les apports extérieurs vers la zone examinée pour différents scénarios. La documentation d’accompagnement (version allemand) présente une méthode, appropriée surtout pour les petits bassins versants (< 1 km²), qui permet d’estimer les volumes du ruissellement, à l’intérieur et à l’extérieur des agglomérations, à l’aide de simples bilans massiques.                                                                                                               

6.5 Cartes d’intensité (directive, section 6.5)

La loi sur la géoinformation (LGéo) et ses ordonnances d’exécution obligent l’OFEV à définir des « modèles de géodonnées minimaux » pour les géodonnées de base relevant du droit fédéral. Les modèles de géodonnées sont définis en étroite collaboration avec les cantons. Selon le modèle de données pour la cartographie des dangers [OFEV (2021)],  il est recommandé, pour le processus « inondation », de recourir à une répartition affinée pour l’intensité (voir tableau 4).

En cas de ruissellement, il n’est pas rare que des profondeurs d’inondation plus faibles s’observent également, raison pour laquelle une hauteur de 0,1 m a été ajoutée. De ce fait, l’OFEV propose que les paramètres suivants (degrés d’intensité) soient définis pour le ruissellement :

Cette répartition, qui correspond aux recommandations de la Confédération, permet de décrire le ruissellement avec suffisamment de précision.

7 Mesures

7.1 Conception intégrée des mesures (directive, section 7.1)

Le guide Eau de pluie dans l’espace urbain [OFEV (2022)] contient différentes mesures envisageables pour gérer les fortes pluies et les eaux pluviales.

7.2 Types de mesures

Des exemples de mesures peuvent être consultés ici :

• Plate-forme d’information ville éponge – pour une gestion de l’eau adaptée au climat en milieu urbain (ville-epong.info)
• Construire en se protégeant contre les dangers naturels grâce au check-up des dangers naturels – Plateforme d’information Eau Protection des bâtiments contre les dangers naturels (protection-dangers-naturels.ch)
• Ruissellement : Plate-forme nationale Dangers naturels PLANAT

8 Communication des risques

8.3 Moyens de communication et outils de travail (directive, section 8.3)

Évaluation qualitative des risques

Le risque est une mesure pour la gravité de la mise en danger ; il inclut la fréquence ou la probabilité ainsi que l’ampleur des dommages d’un événement indésirable. Il prend en compte une incertitude quant à la survenue d‘un événement et à l’ampleur des dommages qui en résulteront. Il décrit par conséquent un dommage attendu, qui survient avec une probabilité ou une fréquence donnée. Au sens mathématique, cela correspond à la valeur probable du dommage (glossaire des risques, OFPP).
Une évaluation qualitative du risque ne tient pas compte du dommage monétaire attendu, mais indique uniquement le dommage potentiel. Le risque est déterminé pour les différents temps de retour, en tenant compte du dommage potentiel ou de la classe de biens à protéger définie ainsi que de l’intensité ou de l’exposition.
Pour simplifier, il est possible de former des classes de risque et de représenter la classe maximale pour chaque objet sur une carte agrégée ; cette formule facilite la communication.

La figure 23 montre un exemple de détermination du risque qualitatif. Pour chaque événement, une valeur entre 1 et 100 a été attribuée pour l’exposition ou l’intensité. La même procédure a été appliquée pour le dommage potentiel, qui découle des classes de biens à protéger. La valeur probable du dommage a été calculée en multipliant la valeur d’exposition par la valeur du dommage potentiel, et en divisant le produit par la fréquence de l’événement :

Valeur probable du dommage = (Valeur d’exposition * Valeur du dommage potentiel) / Fréquence de l’événement

Le produit de la valeur d’exposition et de la valeur du dommage potentiel correspond à l’ampleur potentielle des dommages.

Pour un temps de retour z30 par exemple, la valeur du tableau est 333 (arrondi) pour un dommage potentiel très élevé et une intensité/exposition forte. Les valeurs des tableaux ont été attribuées à des classes de risque selon les limites définies et les cases ont été colorées en conséquence. Les mêmes couleurs sont transposables aux objets/surfaces/installations, sur la base de la carte d’intensité de chaque événement (z30, z100, z300). Il devient ainsi possible de fixer l’ordre de priorité pour les mesures. Une carte des risques agrégée peut également indiquer la classe de risque la plus élevée pour chaque objet.