Pluies intenses / ruissellement de surface

Corridor pour la circulation coordonnée des eaux de ruissellement entre les bâtiments

Les pluies intenses sont à l'origine de nombreuses inondations à travers toute la Suisse, même loin des ruisseaux, fleuves ou lacs. Des dommages se produisent quand l'eau ruisselle à la surface du terrain (ruissellement de surface) et pénètre dans un bâtiment par des ouvertures (fenêtres, voies d'accès, puits de lumière, etc.) ou par des éléments de maçonnerie non étanches. Les dépressions du terrain, les ravines et les terrains en pente sont particulièrement exposés, de même que les larges surfaces imperméabilisées et les zones urbaines. De l'eau de pluie peut s'accumuler sur un terrain quand par exemple un balcon, une terrasse ou une toiture ne dispose pas d’une évacuation d'eau suffisante. En cas de fortes pluies, les canalisations peuvent être surchargées, entraînant un refoulement. L'eau peut alors inonder des caves de l’intérieur.

Comme il est souvent impossible de prévoir les fortes pluies longtemps à l'avance, on a très peu de temps pour réagir en cas d’événement. Seules des mesures constructives permanentes offrent une protection efficace. Il faut donc les privilégier par rapport aux mesures de protection mobiles, mises en place à court terme.

Bases

Objectif de protection contre le ruissellement de surface

Les objectifs de protection nationaux pour les nouveaux bâtiments se réfèrent à la norme SIA 261/1. Cette norme définit l’événement tricentennal comme objectif de protection contre les dangers naturels gravitationnels (crues, glissements de terrain, laves torrentielles, chutes de pierres, avalanches) pour les bâtiments résidentiels et commerciaux standard (CO I). Il convient également de respecter les directives cantonales et communales, ces dernières n’excédant toutefois pas en général les exigences de la norme SIA 261/1. À partir de la classe d’ouvrage II, les exigences à respecter sont plus sévères. De plus, les crues extrêmes (EHQ) doivent aussi être prises en compte.

La norme SIA 261/1 inclut explicitement dans l’appellation « crues » aussi les inondations dues au ruissellement de surface. Concrètement, le bâtiment et ses niveaux souterrains doivent rester secs et intacts même en cas d’événement tricentennal.

Comment survient le ruissellement de surface ?

Si de fortes pluies tombent sur des sols denses, saturés d’eau ou gelés, l’eau a de la peine à pénétrer dans les sols et ruisselle en surface. Ce phénomène peut être diffus ou former des sources localisées. Des mesures constructives doivent être prises pour évacuer l'eau des rues et des places, car elle ne peut pas s’infiltrer naturellement dans les sols. En Suisse, l’évacuation de l’eau des zones résidentielles est conçue pour supporter des événements susceptibles de se produire tous les 5 à 10 ans. Lors de précipitations plus importantes, l'eau ruisselle donc en surface.

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Termes techniques

Classes d’ouvrages : Les ouvrages sont classés en trois classes d’ouvrage (CO I à III) selon la norme SIA 261, chiffre 16.3. La classe d’ouvrage permet de déterminer de manière simple le degré de protection en fonction du risque.

Le degré de protection est fixé par l’appartenance de l’ouvrage à une classe d’ouvrage (CO) I, II ou III selon la norme SIA 261.

Délai de préalerte : Intervalle de temps entre l’identification du danger et le début de l’inondation.

La durée d'inondation commence au moment où l’eau afflue et se termine lorsque l'eau s’est complètement retirée.

Facteur d’importance : Facteur de pondération de la classe d’ouvrage pour le dimensionnement.

La hauteur d’incidence hwi est déterminée en additionnant la hauteur d'écoulement hf, la majoration de la hauteur hg, la hauteur de retenue hstau et la hauteur des vagues (voir la partie traitant des effets).

La hauteur des vagues hwellen d'un lac en crue doit être prise en considération (voir la partie traitant des effets).

La hauteur de retenue indique de combien la hauteur d’écoulement s’élève encore plus lorsque le flux rencontre un obstacle.

Majoration de la hauteur : Majoration de pondération de la classe d’ouvrage pour le dimensionnement.

Le niveau de refoulement est le niveau le plus élevé que l’eau puisse atteindre dans une installation d’évacuation des eaux. On fait une distinction entre a) le niveau de refoulement calculé selon le plan général d’évacuation des eaux (PGEE) et b) le niveau maximum possible de refoulement. Ce dernier correspond à la hauteur d’écoulement maximum.

Lorsqu’un terrain de forte déclivité (≥ 5-10 %) est inondé, la vitesse d’écoulement peut dépasser les 2 m/s. De telles vitesses apparaissent notamment sur les tronçons canalisés (par ex. rues et ravines). En terrain peu incliné (< 2 %), la vitesse tombe nettement sous les 2 m/s.

La vitesse de montée des eaux décrit la rapidité avec laquelle le niveau des eaux s’élève lors d’une inondation. Cette valeur est décisive pour estimer la menace qui pèse sur les personnes à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments. En cas d’inondations dues à une obstruction (par des débris flottants au niveau des ponts, des passages d’eau et des passages étroits), à des ruptures de barrages ou au déplacement d’un chenal, la vitesse de montée des eaux est rapide.

Carte de l’aléa ruissellement

La carte de l'aléa ruissellement fournit des informations sur les voies d’écoulement et indique les endroits où l’eau pourrait s’accumuler, par exemple dans des cuvettes ou contre des obstacles.

vers le géoportail fédéral (geo.admin.ch)

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Attention : Cette carte est un pur produit de modélisation. Il est donc important de réaliser un contrôle de plausibilité des voies d’écoulement sur le terrain pour pouvoir en faire une interprétation correcte, car le modèle ne tient pas compte des petits éléments comme les bords de trottoirs, des bordures, ni non plus des passages souterrains ou sous voie. La carte suisse de l’aléa ruissellement n’a pas de force obligatoire en droit. Elle est une donnée de base technique et a un caractère indicatif.

Informations supplémentaires :

Dimensionnement pour l’évacuation de l’eau

Les quantités de précipitations sont très différentes selon les régions. En cas de pluies centennales ou tricentennals, les précipitations dépassent généralement nettement les 0,030 l/sm2 recommandés selon la norme SN 592'000 pour le dimensionnement de l’évacuation d'eau du bâtiment. L’eau qui ne peut pas circuler dans le dispositif d’évacuation de l'eau du terrain et dans la canalisation, s’accumule. Les ouvertures exposées du bâtiment et les parties mouillées de l'enveloppe du bâtiment doivent donc être conçues de manière à ce que de l'eau ne puisse pas pénétrer dans le bâtiment et à ce que les matériaux sensibles soient protégés de l’humidité et de la saleté. Il faut en outre que l’eau déviée ou évacuée n'augmente pas le degré de danger pour les terrains voisins.

Tableau: Quantités de pluies locales extrêmes durant 10 minutes r [l/sm2] (source : MétéoSuisse, 2014)
Situations de danger

Situation de danger 1 : construction dans une pente

Les eaux de ruissellement coulent vers le bâtiment à partir de la pente située en amont.

Le ruissellement de surface s'écoule de la pente et de la route vers la maison

Situation de danger 2 : construction dans une dépression

Les eaux de ruissellement s’accumulent dans la dépression où se trouve la parcelle.

L'inondation de la fouille due à de fortes pluies retarde les travaux de construction et entraîne des coûts et des problèmes supplémentaires

Situation de danger 3 : afflux d'eau des routes

Les eaux ruisselant sur les talus adjacents et les eaux refluant de la canalisation de la route s’accumulent sur la route et atteignent le terrain en empruntant son accès routier.

Situation d'inondation, l'eau s'écoulant de la rue vers le bâtiment

Situation de danger 4 : afflux d'eau des toitures et des places

L'eau qui afflue ne parvient pas à s'évacuer par les installations d’évacuation des toits et des places. Les toits plats et les places sont le siège d’une retenue d'eau momentanée, qui peut s'introduire dans le bâtiment.

Situation de danger 5 : pluie avec vent (pluie battante)

La pluie est accompagnée d’une tempête, si bien que de l’eau chassée par le vent peut pénétrer dans le bâtiment au travers des façades.

Situation de danger 6 : forte pluie avec grêle

Si de fortes pluies s'accompagnent de grêle, les grêlons et les feuilles mortes peuvent boucher les regards et les voies d'écoulement. Si l’enveloppe du bâtiment est endommagée par la grêle, de l'eau peut pénétrer à l’intérieur de ce dernier.

La grêle frappe les façades et les fenêtres

Situation de danger 7 : eaux souterraines

Les eaux souterraines montent sous l’effet des précipitations intenses et des cours d’eau en crue, et pénètrent dans les sous-sols par les ouvertures et l’enveloppe non étanche du bâtiment. Dans les cas les plus graves, elles peuvent même remonter à la surface du terrain et pénétrer dans le bâtiment via le rez-de-chaussée. Une remontée des eaux souterraines peut faire flotter le bâtiment et engendrer des problèmes de statique.

Inondation due à une remontée des eaux souterraines. L'eau pénètre dans les sous-sols par les ouvertures et l’enveloppe non étanche du bâtiment.

Situation de danger 8 : refoulement des canalisations

Si le système de canalisations est surchargé, un refoulement peut survenir.

Refoulement et Inondation dues à la surcharge du réseau d'égouts

Voies de pénétration de l'eau dans le bâtiment

Voies d'entrée de l'eau en cas d'inondation
  1. L'eau traverse les parois ou la dalle de la cave
  2. L’eau reflue dans le bâtiment par les canalisations
  3. L’eau pénètre par des raccordements non étanches du bâtiment (entrées de conduites, câbles noyés dans la maçonnerie sans protection étanche) ou par des joints non étanches
  4. L'eau s’écoule par les sauts-de-loup et les fenêtres de la cave
  5. L’eau suinte à travers les parois extérieures
  6. L’eau pénètre par les ouvertures des portes et des fenêtres
  7. L'eau / l’humidité pénètre à travers la façade lors d’une pluie intense combinée avec une tempête
  8. L’eau pénètre dans le bâtiment par le toit et le balcon
  9. La grêle et les feuilles bouchent les installations d'évacuation des eaux. Cela peut ainsi provoquer l’infiltration de l'eau dans le bâtiment (voir points 4, 5 et 6).

Lors d'une pluie intense, l’eau peut pénétrer dans les pièces ou endommager la structure (construction légère) lorsqu’elle s’accumule, même brièvement, sur des toits plats ou sur des balcons.

Types et causes de dommages

Le sol détrempé et les dépôts de boue entraînent une dépréciation partielle ou totale des aménagements intérieurs (sols, murs, toits), des installations et du contenu du bâtiment. Dans certains cas, la structure porteuse peut également être affectée. La saturation des sols a généralement un effet au-delà de la hauteur maximale d’inondation : les phénomènes de capillarité dans les parois et d’évaporation de l’eau peuvent en effet affecter également des parties de bâtiments situées plus haut que cette cote maximale. Toutes les matières solubles et non solubles charriées par l’eau causent une saleté considérable. Les produits en bois, papier, textiles ou plâtre subissent un dégât total s’ils absorbent de l’eau. Les courts-circuits aux installations électriques peuvent également causer des incendies, détruire des équipements techniques et mettre en danger les personnes. D’autres dommages peuvent être liés à des réactions chimiques avec des matières stockées ou dus à l’entreposage de matières solides ou de substances odorantes.

Mesures de protection

L'aménagement du terrain autour et sur la parcelle détermine la quantité d'eau qui va s'accumuler en surface et sa direction d’écoulement. Si l'on évite de construire dans une dépression et que l’on prévoit dès le départ l’écoulement de l’eau dans la direction inverse au bâtiment, on est généralement déjà bien protégé. On peut également calfeutrer les ouvertures du bâtiment potentiellement à risque ou les surélever.

Propositions de concepts et de mesures de protection pour les différentes parties du bâtiment : Check-up des dangers naturels

Littérature

Littérature générale

Egli, Th. (2007): Recommandations - Protection des objets contre les dangers naturels météorologiques. Association des établissements cantonaux d'assurance incendie, Berne.

Fondation de prévention des établissements cantonaux d'assurance (2014): Prevent-Building – une méthode et un outil d’évaluation de l’efficacité, de la rentabilité et de l’acceptabilité des mesures de protection des bâtiments, destinés à parer aux risques naturels gravitationnels et météorologiques. Rapport concernant la phase 1 incluant les adaptations de la phase 2. Groupe de travail Prevent-Building: WSL-Institut pour l'étude de la neige et des avalanches SLF, Egli Engineering AG, Geotest SA, B,S,S. Volkswirtschaftliche Beratung, Version 12.05.2014. (Download)

Suda J. und Rudolf-Miklau F. (Hrsg.) (2012): Bauen und Naturgefahren, Handbuch für konstruktiven Gebäudeschutz. Springer, Wien.

Fortes pluies / ruissellement de surface

Bernet DB, Sturny RA, Berger C, Kipfer A, Prasuhn V, Staub B, Stoll S, Thomi L (2018): Werkzeuge zum Thema Oberflächenabfluss als Naturgefahr – eine Entscheidungshilfe. Beiträge zur Hydrologie der Schweiz, Nr. 42, Bern.

Fukutome et al. (2015): Automatic threshold and run parameter selection: a climatology for extreme hourly precipitation in Switzerland. Theor Appl Climatol (2015) 120: 403. doi:10.1007/s00704-014-1180-5

Geo7 (2018): Carte de l’aléa ruissellement - rapport technique (en allemand).

Heinrichs et al. (2016): Gebäude- und Grundstücksentwässerung. Kommentar Planung und Durchführung DIN 1986-100 und DIN EN 12056-4, Beuth Verlag GmbH.

MeteoSchweiz (2014): Extremwertanalyse für Kurzzeit Niederschlagsspitzen. Bericht des Bundesamtes für Meteorologie und Klimatologie zuhanden der Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, Bern. (www.klima-extreme.ch)

Rickli, Ch., Forster, F. (1997): Einfluss verschiedener Standorteigenschaften auf die Schätzung von Hochwasserabflüssen in kleinen Einzugsgebieten. Schweizerische Zeitschrift für das Forstwesen, Nr. 148, Zürich.

Robinson, G., Baker, M.C. (1975): Wind-driven rain and buildings. National Research Council Canada No. 14792, Ottawa. doi:10.4224/20373773

Rüttimann, D. (2010): Wegleitung punktuelle Gefahrenabklärung Oberflächenwasser. Egli Engineering AG, St. Gallen.

Scherrer, S. (1997): Abflussbildung bei Starkniederschlägen – Identifikation von Abflussprozessen mittels künstlicher Niederschläge. Mitteilung Nr. 147, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH, Zürich.

Suter, U. (2013): Definition der Schutzhöhe beim Objektschutz Hochwassergefahren - Regelanwendung, Suter Hydro Engineering AG, Meilen.

van Mook, F.J.R. (2002): Driving rain on building envelopes. Fakultät für Architektur, Planung und Gebäude, Bausteine 69, Technische Universität, Eindhoven. doi:10.6100/IR563455

Vanomsen, P. (2011): Wasserdichte Türen und Fenster – Übersicht der Normenwerke und ausgewählte Bauprodukte, Egli Engineering AG, St. Gallen und Bern.

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