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Photo de tête : Ouvrage d’écrêtement des crues de l’Oise à Proisy (crédit Entente Oise Aisne)

Ils sont d’une grande diversité de volume et de fonctionnalités, mais leur rôle dans la prévention des inondations (PI) est avéré. Qui sont-ils et comment mieux les gérer ? Explications.

Quel est le point commun entre l’ouvrage d’écrêtement des crues de l’Oise à Proisy, la zone de ralentissement dynamique de Mouzon dans les Ardennes, le barrage de Sainte Cécile d’Andorge dans le Gard, un petit bassin de rétention situé sur une commune du Pays Basque et le barrage de Salagou en Occitanie? Une première analyse montre surtout des différences dans leurs fonctions respectives : le barrage de Salagou est le seul à produire de l’hydro-électricité et il sert également à l'irrigation, le barrage gardois est le seul à approvisionner en eau potable. La zone de Mouzon est une zone humide avec des intérêts écologiques forts, pouvant stocker jusqu’à 11 millions de m3 d’eau de crue, alors que le petit bassin urbain se cantonne à quelques dizaines de milliers de m3 de ruissellement, sans jouer de rôle écologique notable. Pourtant tous ont un point commun : ce sont des aménagements qui contribuent à la prévention des inondations (PI) en stockant temporairement de l’eau. Autrement dit, des ouvrages de stockage temporaire des eaux. «Il y a une grande diversité de systèmes d’ouvrages de stockage temporaire, mais tous contribuent à réduire les inondations sur un territoire, soit en écrêtant les crues, soit en limitant le ruissellement ou encore, dans un contexte littoral, en contribuant au ressuyage», explique Rémy Tourment, Ingénieur Chercheur à l’INRAE (Unité de recherche RECOVER) et spécialiste des digues.

Diversité des ouvrages
Cette diversité des ouvrages de stockage a été soulignée en 2022 et 2023 par le groupe de travail France Digues consacré aux aménagements hydrauliques (AH). Elle est frappante en superficie utilisée, en volume stockable, en fonctionnalités...  La zone de stockage elle-même est diverse, pouvant être constituée d’un ou plusieurs bassins artificiels, de champs agricoles qui seront temporairement surinondés, d’une lagune, ou encore d’une zone humide boisée… Les composants aussi sont variés : digues en remblais, en déblais ou en génie civil, déversoirs, pertuis, vannes, clapets et automatismes associés…. Enfin, les dispositions topographiques, en transversal dans le lit du cours d’eau, en dérivation, avec une ou plusieurs zones de stockage, sont aussi des facteurs de diversité. Au vu de cette réalité et de l’absence de typologie générale et complète de ces ouvrages, France Digues et l’INRAE ont débuté fin 2022 un travail d’analyse qui porte ses premiers fruits.
 

Systèmes d’ouvrages de stockage
En premier lieu, le travail de typologie permet de clarifier les termes utilisés. « Plutôt que d’utiliser le terme « aménagement hydraulique », qui est réglementairement situé, d’un point de vue hydraulique il convient de parler de systèmes de stockage temporaires des eaux », recommande Rémy Tourment. Pourquoi système et pas ouvrage ? Parce que « beaucoup de configurations ont plusieurs zones de stockage », ajoute Rémy Tourment. Ces eaux sont dans tous les cas stockées temporairement, avant d’être restituées au cours d’eau, à la mer ou dans un autre exutoire (autre cours d'eau, étang…).

Outre une entrée « système », l’approche hydraulique sur ces ouvrages invite à faire la différence entre les systèmes composés d'un ou plusieurs ouvrages de stockage interdépendants hydrauliquement et des systèmes plus complexes, constitués d’ouvrages pouvant être indépendants hydrauliquement. Les systèmes interdépendants seront qualifiés de systèmes élémentaires. « Un système élémentaire de stockage est l'échelon minimal à laquelle les analyses hydrauliquement cohérentes (analyses fonctionnelles, analyses de la défaillance, analyses de risque, diagnostics, etc.) peuvent être menées », ajoute Béatrice Tourlonnias, animatrice du groupe de travail France Digues sur ces ouvrages.

Schéma 1 - crédit B. Tourlonnias (France Digues) et R. Tourment (INRAE)

Ouvrages de stockage élémentaires
Parmi les systèmes de stockage dits « élémentaires », les plus courants sont constitués d’une seule zone de stockage. C’est typiquement « un barrage écrêteur de crue composé d’un remblai et d’un pertuis de fond ouvert qui permet de limiter le débit en aval », explique Rémy Tourment. L’ouvrage est dit « transparent » (= sans effet hydraulique) pour les crues fréquentes et il ne se remplit que lorsque la capacité du pertuis est dépassée. Cela peut aussi être le cas d'un seul bassin en dérivation d'un cours d'eau.

Ces ouvrages de rétention sont dans la plupart des cas munis d’un déversoir de restitution vers le cours d’eau d’origine, pour éviter leur rupture à partir d’un certain volume de crue. Il en existe beaucoup dans l’hexagone, construits sur le lit mineur ou bien en dérivation sur l’une des deux rives du cours d’eau.

Schéma 2 : système d’ouvrage de stockage élémentaire, en dérivation (crédit INRAE)

Ces ouvrages, même uniques et élémentaires, peuvent être de très grande taille. Dans le sud des Hauts de France, l’ouvrage d’écrêtement des crues de l’Oise à Proisy, géré par l’Entente Oise Aisne, est constitué d’une digue longue d’1 km cheminant le long d’une route départementale. La digue construite en 2011 est associée à un clapet de 27 mètres, placé transversalement sur le lit mineur de l’Oise, permettant de contrôler l’écoulement en période de crue et stockant jusqu’à 4 millions de m3 d’eau. Cet ouvrage est sans commune mesure avec des petits ouvrages de rétention, comme ceux qui sont installés dans le Grand Est, dans la vallée du Sungdau en Alsace. Gérés par les autorités en charge de la compétence GEMAPI, ce sont des petits ouvrages destinés à lutter contre les ruissellements et les coulées de boues provenant des bassins versants agricoles intensifs, qui frappent régulièrement les villages de la vallée.

Plusieurs zones de stockage
Quand il y a plusieurs zones de stockage, deux situations hydrauliques sont possibles. La première correspond à l’interdépendance hydraulique des zones de stockage. Cette configuration (schéma 1 illustration du centre) peut être observée sur la Savasse, dans la Drôme, où un système de 5 casiers d’inondation contrôlée, en dérivation, est en place sur la rive droite, géré par Valence Romans Agglo. A partir de la crue décennale, les casiers se remplissent en cascade par surverse, avec une capacité maximale de 640.000 m3 d’eau. L’eau est restituée ultérieurement, en aval, par un canal de fuite vers l’Isère. Les cinq casiers sont bien interdépendants hydrauliquement.

Système de stockage de la Savasse (crédit : Valence Romans Agglo)

Configurations complexes
Mais une autre situation hydraulique, plus complexe, est possible : quand plusieurs ouvrages de stockage sont présents sur un même territoire et que l’un d’entre eux est indépendant hydrauliquement des autres ouvrages du système. Autrement dit, le système est constitué d’au moins deux systèmes élémentaires. L’analyse hydraulique doit alors être menée en deux temps : « une analyse à l'échelon de chaque système élémentaire puis une analyse du fonctionnement hydraulique à l'échelle de l'ensemble de ce système complexe », explique Béatrice Tourlonnias.

Cette configuration peut être observée dans le Bas Rhin, sur la rivière Zinsel du Sud (voir Schéma 3). Sur cet affluent de la Zorn, un système d’ouvrages de stockage est présent et il est constitué de sept ouvrages (Z4, Z5, Z6, Z8, Z10, Z14, Z16 sur le schéma). L’un d’entre eux (Z6) fonctionne indépendamment des ouvrages Z4 et Z5, mais il a une influence sur les autres ouvrages situés à son aval. On comprend bien qu’une analyse hydraulique à deux échelons est nécessaire et qu’il est nécessaire de raisonner hydrauliquement en « système »

Schéma 3 : Système de stockage de la Zinsel du Sud (crédit SDEA)

Objets réglementaires : les AH
S’il est bien un « système d’ouvrages de stockage » d’un point de vue hydraulique, le système de la Zinsel du Sud dans le Bas Rhin est aussi considéré comme un « aménagement hydraulique » (AH) réglementairement. En effet, dès lors qu’ils stockent dans leur ensemble et provisoirement un volume de plus de 50.000 m3 d’eau, les systèmes de stockage peuvent être considérés réglementairement comme des aménagements hydrauliques (AH), d’après l’article R 562-18 du code de l’environnement, relatif à la Prévention des Inondation (PI).

Ce cadre réglementaire induit que les autorités 'gémapiennes' ont potentiellement deux grandes catégories de systèmes de stockage (temporaire) des eaux à gérer : celle des systèmes d’ouvrages de plus de 50.000 m3 classés en tant qu’aménagements hydrauliques (AH) et les autres ouvrages plus petits. De cette distinction, découlent des obligations réglementaires différentes. En particulier, seuls les AH sont soumis à la rubrique IOTA (Installations, Ouvrages, Travaux et Aménagement) 3.2.6.0, qui n’existe qu’en régime d’autorisation. Quant aux ouvrages plus petits (non AH), ils peuvent être soumis, suivant leurs configurations spécifiques, aux obligations d’autres rubriques de la nomenclature IOTA.

AH de Bisel en construction  (2009, crédit Rivières de Haute Alsace)

Une fonction PI distincte de celle des endiguements
Qu’en est-il de la complémentarité entre ces systèmes de stockage et les systèmes d’endiguement ? En termes hydrauliques, leurs rôles sont assez opposés. « Les ouvrages de stockage retiennent de l'eau temporairement alors que les systèmes d’endiguement empêchent l'eau d'arriver sur une zone protégée », résume Rémy Tourment. Même si cette distinction n’est pas toujours aussi tranchée dans la réalité que sur le papier pour certains systèmes complexes, elle permet bien de clarifier la différence conceptuelle entre ces deux types d’ouvrage. Cette distinction, on le verra par la suite, n’interdit pas d’inclure réglementairement un ouvrage de stockage dans un SE. Certains AH déclarés existent indépendamment d’un système d’endiguement, alors que d’autres sont définis (réglementairement et hydrauliquement) en tant qu’AH contributifs à un SE voisin…

Pas de zone protégée
Réglementairement, une différence importante entre les AH et les systèmes d’endiguement (SE) concerne la « zone protégée ». Contrairement à un SE, un AH n’est pas défini réglementairement par une zone protégée. L’AH est essentiellement caractérisé par son Niveau de Protection (NP), défini par la capacité à réduire la crue (en m3/sec) et/ou par le volume d’eau stockable, si l’ouvrage stocke de l’eau de ruissellement ou de l’eau de mer. Il n’y a donc pas de zone protégée stricte pour un AH, mais attention, l'autorité gémapienne devra tout de même identifier, pour chaque AH déclaré, les communes qui bénéficient de son influence, lors de l’étude de dangers (d'après la note de cadrage de la DGPR, février 2023).

Ces différences induisent une conséquence importante : « un ouvrage ne peut pas être réglementairement à la fois AH et SE», précise Béatrice Tourlonnias. Pour autant, il peut être à la fois classé AH et barrage ou à la fois AH et plan d’eau, s’il a plusieurs fonctionnalités ! En cas de double classement, il sera soumis à la réglementation IOTA concernée la plus contraignante.

Quels droits et obligations des AH
« Les obligations des AH en termes d’autorisation, de surveillance et d’entretien sont assez similaires à celles des SE mais avec plus de souplesse administrative » poursuit Béatrice Tourlonnias. Une Étude de Dangers (EDD) est exigée, mais elle est moins lourde que pour un SE, avec un minimum de deux scénarii et non quatre à modéliser. En outre, il n’y a pas d’obligation de transmettre des rapports de surveillance aux services de l’Etat, ni de Visite Technique (VTA) obligatoire, à moins que l’AH soit parallèlement classé en tant que barrage. «Il est vivement conseillé de les diagnostiquer de manière approfondie régulièrement et de tenir à jour les informations sur les ouvrages pour sa propre gestion », ajoute Béatrice Tourlonnias.

Des devoirs mais aussi des droits : l’autorisation préfectorale pour un AH n’est pas anodine juridiquement. Comme pour les systèmes d’endiguement, elle ouvre juridiquement le droit, pour l’intercommunalité (EPCI), à bénéficier de la fameuse exonération de responsabilité. Autrement dit, l’EPCI ne sera pas tenu responsable juridiquement des dommages occasionnés par des événements correspondant au niveau de protection de l’AH, dès lors que l’AH a rempli son rôle hydraulique correctement.

EDD : témoignage de l’Entente Oise Aisne
Concernant les EDD des AH, « ce sont des EDD plus simples que celles des SE, surtout si les aménagements sont récents et qu’on dispose des études de conception », observe Virginie Fouilliart, la directrice des ouvrages et de l'exploitation de l’Entente Oise Aisne. Son syndicat mixte, qui gère plusieurs systèmes de stockage dans le sud des Hauts de France, dont d’importants AH, a déposé en 2023 les dossiers de régularisation des ouvrages d’écrêtement des crues de Proisy et Montigny-sous-Marle. Sans encombre. Il lui a fallu inclure les dossiers techniques issus des travaux et le document d’organisation en période de crise, « mais aucune étude ou reconnaissance supplémentaire n’a été nécessaire », explique Virginie Fouilliart. Cette simplicité dépend bien sûr de l’historique et des documents archivés sur l’ouvrage.
 

Un des casiers de l’AH de Longueil Sainte-Marie (crédit : Entente Oise Aisne)

EDD combinée avec l’endiguement
Pour certains AH, une EDD combinée avec celle d’un SE est aussi possible, d’après l’article 13 de l’arrêté du 7 avril 2017 consolidé en 2019. Il faut qu’une condition hydraulique soit remplie, c’est-à-dire que le système d’ouvrage de stockage exerce une influence hydraulique sur le SE voisin. « Il sera alors classé AH, mais associé à un SE pour la protection d’une zone protégée. Et il sera inclus dans l’arrêté préfectoral d’autorisation du SE, en tant qu’ouvrage contributif», explique Béatrice Tourlonnias.

En toute logique, si l’EDD de l’AH est intégrée dans l’EDD du SE, l’incidence hydraulique et le rôle de l’AH seront pris en compte lors de la détermination (dans l’EDD) du Niveau de protection du système d’endiguement … Par contre si l’AH faisait l’objet d’une EDD spécifique, il ne serait pas possible d’inclure directement son rôle hydraulique dans le calcul du Niveau de Protection du Système d’endiguement voisin.

Entretien et maintenance des AH
L’entretien et la maintenance dépendent évidemment du type d’AH. Pour des bassins de rétention simples, l’entretien peut se limiter à un fauchage annuel des talus et à la manœuvre et au graissage annuel des vannages. Quand l’aménagement est constitué d’ouvrages massifs asservis électriquement, les gestionnaires ont une problématique de maintenance plus contraignante.

C’est le cas pour l’Entente Oise Aisne, sur l’AH de Proisy, car celui-ci est appareillé d’une imposante vanne automatisée (27 mètres) barrant le lit mineur de l’Oise. Cette vanne est asservie à une centrale hydraulique, avec un groupe électrogène de secours. La vanne et les composants sensibles font l’objet d’une visite de maintenance annuelle, externalisée. Les vérins de la vanne ont d’ailleurs déjà été démontés et révisés une fois en atelier (depuis 2011). En plus de cette maintenance contractuelle, «notre technicien de maintenance en régie inspecte l’ouvrage une fois par mois », détaille Virginie Fouilliart.

Tour de vidange d’un bassin de rétention en Haute Alsace (crédit : syndicat RHA)

Gestion de crue et sa préparation
En période de crue et de remplissage, tous ces ouvrages nécessitent une surveillance renforcée. Sur le département de Haute Alsace par exemple, plus de 70 systèmes d’ouvrages de stockage sont déployés, avec un volume de stockage allant de 400 m3 à 800.000 m3. Le syndicat Rivières de Haute Alsace surveille directement les 18 ouvrages classés AH tandis que les communes assurent la surveillance des plus petits ouvrages. « La plupart de nos bassins de rétention se remplissent automatiquement, certains dès la crue biennale. Il n’y a donc aucune manœuvre à effectuer en période de crue, les vannes de fond étant préréglées [semi-ouvertes] sur la crue centennale», indique Gwendoline Kervellec, du syndicat Rivières de Haute Alsace. Ces bassins sont souvent équipés d’une vanne intermédiaire, qui servirait en cas de blocage (embacle…) sur la vanne principale. Leur activation peut être effectuée par les équipes communales, en liaison avec l’équipe d’astreinte du syndicat mixte. Et si une crue dépassait le niveau centennal, les bassins, remplis, évacueraient la surcharge d’eau par des déversoirs, dont l’un est souvent en enrochement et l’autre est une tour de vidange en génie civil.

Sur l’AH de Proisy dans l’Oise, c’est le binôme d’astreinte du syndicat mixte, l’Entente Oise Aisne, qui vient sur place s’il faut activer la vanne. Un entraînement est organisé pour réviser les bons gestes. Une fois par an, tous les agents potentiellement d’astreinte (ils sont plus de 10) participent à l’exercice. Ce jour-là, ils se retrouvent successivement dans le poste de commande, voisin du local technique, équipé d’un lit de camp et d’une cafetière (il faut être prêt à tenir 48H en situation de crue !). Tous ont suivi une formation et obtenu une habilitation électrique. Ils peuvent ainsi répéter l’activation de la vanne et son bon fonctionnement. Certains ont vécu la crue de 2011, la seule, jusqu’à présent, où il a fallu actionner l’ouvrage en conditions réelles.

AH de Proisy en fonctionnement (crédit : Entente Oise Aisne)

Ouvrages de moins de 50.000 m3
Beaucoup de syndicats mixtes ont dans leur patrimoine « PI » des plus petits bassins de rétention, stockant l’eau de cours d’eau ou de ruissellement. Ces ouvrages, suivant leurs situations géographiques et hydrauliques, sont considérés ou non contributifs d’un système d’endiguement voisin. Administrativement, ils ne peuvent pas être classés comme AH (du fait de leur volume), mais ils peuvent être soumis à la Loi sur l’eau, s’ils rentrent dans une des rubriques de la nomenclature IOTA (autre que celle des AH). Certains ouvrages non AH sont ainsi classés « plan d’eau non permanent, inférieur à 3 hectares », soit la rubrique 3.2.3.0.

En termes d’entretien et surveillance, aucune obligation n’est prescrite au titre de la PI, si l’ouvrage n’est pas mentionné dans l’autorisation d’un SE. Cela n’empêche pas que des visites annuelles et même des visites de type « VTA »  et un entretien régulier (fauchage, graissage) soient mises en place par les gestionnaires, pour les maintenir en bon état de fonctionnement et éviter des travaux de remise en état plus coûteux que de la maintenance régulière. C’est le cas par exemple du Syndicat des Eaux et de l’Assainissement de Haute Moselle, qui a défini des consignes de surveillance en routine et en crue pour ses petits ouvrages. Ce sont des « bonnes pratiques », dont la mise en place est laissée à l’appréciation du gestionnaire.

Questions en suspens
Comme on le signalait plus haut, le cadre de la gestion et des autorisations pour les systèmes d’ouvrages de stockage des eaux classés en tant qu’AH a été clarifié en février 2023, avec la note de la DGPR. Les partages d’expérience organisés par France Digues ont aussi permis de diffuser des bonnes pratiques et d’identifier des points à approfondir. Il reste des interrogations sur des cas de figure très spécifiques. Par exemple, quand plusieurs ouvrages de moins de 50.000 m3 sont présents sur une ou plusieurs communes voisines, hydrauliquement indépendant, ou non, sont-ils considérés comme un AH au sens réglementaire ? La journée technique sur les AH, en décembre 2023, a montré que des divergences d’appréciation existent parfois entre gestionnaires, services de l’Etat (DDT), bureaux d’étude et ingénieurs chercheurs. Sur ces cas complexes, des discussions devront se poursuivre.

Alors que l’année 2024 débutait, les Hauts de France ont subi des événements météorologiques dramatiques qui ont montré les limites des politiques publiques et des aménagements de prévention contre les inondations, face à des événements pluvieux exceptionnels. Pour autant, l’intérêt des systèmes de stockage temporaire des eaux est réel, quand ils sont bien dimensionnés et gérés. Lors de la crue de 2011 sur l’Oise, l’ouvrage de Proisy a été activé en conditions réelles, pour la première fois de son histoire. «Cet ouvrage avait coûté 8,2 millions d’euros. En écrêtant la crue de 2011, il a permis d’économiser collectivement 70 millions d’euros en dommages, d’après les chiffres des études préalables », se réjouit Virginie Fouilliart. D’autres bénéfices, psychologiques et écologiques n’ont pas été quantifiés.

Thibault Lescuyer pour France Digues