Cartographie des dangers naturels

4 octobre 2016 – SwissTech Convention Center, Lausanne

Cartographie des dangers naturels

Alexandre VallotonDamien Poffet

David ConsuegraChristian Gerber

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Journée ASIT 2016 - La géoinformation pour tous

Lausanne, 04 octobre 2016

Christian Gerber : géologue, chef de projet

Unité des dangers naturels (UDN)

DGE – DIRNA- GEODE

Cartographie des dangers naturels dans le canton de Vaud

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1. Projet de cartographie des

dangers naturels

2. Méthode d’évaluation

3. Statistiques

4. Documentation

Thèmes

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Projet CDN-VD

VD développement du territoire responsabilité communale

Crédit Grand Conseil CHF 2’673’000.- en 2007

Budget 8'200'000 avec les participations CH, ECA et communes

Soutien technique + administratif du canton → mise à disposition d’une cellule de projet (UDN)

Les communes participent en tant que MO.

270 communes (sur 318)

Regroupement des communes par lot au sein d'un partenariat canton-commune formalisé par une convention.

Mandats marchés publics 15 consortiums, 36

bureaux, 3 BAMO

Durée été 2008 → décembre 2015 = 7 ½ ans

1. Le projet

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ALEAS NATURELS = gravitaires et prévisibles

Les dangers naturels étudiés

GéologiquesGlissements, chutes de pierres, effondrements

HydrologiquesInondations crues des

cours d’eau, laves

torrentielles

NivologiquesAvalanches

Climatiques Sismiques Incendies

2. La méthode

Oui

Non

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Cartes indicatives et cartes de dangers

2. La méthode

Réalisées par le canton Réalisées par les communes

Carte indicative des dangers Carte synthétique des dangers

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Périmètres carte de dangers (PDN)

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+ =

occupation du sol

(Leysin)

dangers indicatifs surfaces considérées

périmètre DN

Cartographie systématique: zones à bâtir, zones à options

Au cas par cas: zones spéciales, zones intermédiaires, zones agricoles spécialisées

Pas de cartographie CDN: zones agricoles, aires forestières, zones à protéger

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Maitre d’ouvrage

Communes

Validation

Bureau d’étude:

Modélisation

Terrain

Canton:

• PDN

• Vérification

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Des cartes indicatives aux cartes de dangers

2. La méthode

Périmètre d’étude

Carte synthétique de dangers CSD

CDN cartes de dangers par aléaCID cartes indicatives

COS

CPH

CPR

INO

CPB

GPP

GSS

…

…PDN

CIN

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Que contiennent les cartes de dangers naturels ?

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Les produits CDN décrivent une situation de danger et déterminent un niveau

de danger. Elles ne tiennent pas compte de la vulnérabilité du bâti ou des

infrastructures elles ne qualifient pas le risque !

Exemple CDN: a priori, il n'y a pas de différence entre un

bleu INO statique dans plaine du Rhône ou INO dynamique

du torrent de Brent

Rhône T. de Brent

2. La méthode

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L’objectif des cartes de dangers naturels

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Première étape du processus de gestion intégrée des risques

Permettent de mettre en place:

• des mesures d’aménagement de territoire (modification d’affectation, dispositions constructives sur les batiments)

• des mesures de protection

• des mesures d’alertes

Les étapes à venir :

• Objectifs de protection cantonaux

• Analyse des risques

• Analyse de priorités, planification et réalisation des mesures de protection

• Guichet cartographique

2. La méthode

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Secteurs faisant l’objet de cartes de danger

3. Statistiques

17% de la surface cantonale (56’118 ha)

43% des bâtiments cantonaux (90’543

bâtiments)

94% des communes vaudoises (298

communes)

46% de la surface bâtie cantonale (9181 ha)

638 km de cours d’eau, 265 km de torrents

145 km de falaises instables

270 km2 de terrains en mouvement

45 km de zones de départ d'avalanches

2'400 événements répertoriés (tous

dangers confondus)

10'000 cartes et produits dérivés publiés

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Surfaces impactées par danger

3. Statistiques

Surfaces exposées en zones à bâtir

par rapport à la surface totale

étudiée

Inondation (INO) : 16 %

Laves torrentielles (LTO): 18 %

Glissement permanent (GPP) : 16 %

Glissements superficiels spontanés

(GSS): 14 %

Chutes de pierres et des blocs

(CPB): moins de 6 %

Effondrement (EFF): 55 %

Avalanche (AVA): moins de 5 %

Total étudié

Total en zone à

bâtir

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Communes exposées aux dangers naturels

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3. Statistiques

Danger

- Elevé : 88 communes

- Moyen : 108 communes

- Jaune : 41 communes

- Résiduel: 8 communes

- Nul ou indéterminé : 73

communes

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Bâtiments exposés aux dangers naturels

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3. Statistiques

Elevé

1154 bâtiments

1 % tot VD

21 130 bâtiments

10 % tot VD

Moyen

8409 bâtiments

4 % tot VD

Résiduel

14 980 bâtiments

7 % tot VD

Bâtiments VD Canton ZàB %ZàB

Total 208 642 169 853

A priori non exposés na 94 279 55.5%

Analysés 90 543 75 574 44.5%

Exposés - étudiés 45 673 36 783 21.7%

Non exposés - étudiés 44 870 38 791 22.8%

dont par degré de danger

Elevé 1 154 589 0.3%

Moyen 8 409 5 960 3.5%

Faible 21 130 17 378 10.2%

Résiduel 14 980 12 856 7.6%

dont par aléa

Inondations CE 23 682 19 678 11.6%

Laves torentielles 847 677 0.4%

Glissements de terrain 15 381 12 352 7.3%

Chutes de pierres 1 637 1 000 0.6%

Effondrements 3 305 2 762 1.6%

Avalanches 821 314 0.2%

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Guichet cartographique cantonal (ex Geoplanet)

http://www.geo.vd.ch/theme/dangers_nat_thm

4. Documentation

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Documentation pour mieux comprendre les CDN

4. Documentation

• Vade mecum DN, Questions fréquentes

• Directive ARE 2005 (document CH pour la prise en compte des DN)

• Guide pratique VD (plans AT et permis de construire)

• Recommandations AEAI (ECA) – Protection contre les dangers naturels gravitationnels

• Flyer CDN-VD (Dangers naturels Informez-vous !)

Téléchargeable sur www.vd.ch/dangers-naturels

Pour contact: info.dangers-naturels@vd.ch

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Merci de votre attention !

Cartographie du dangerChutes de pierres et blocs

Exemple de la commune de Veytaux

ABA-GEOL SA - Alexandre Vallotton - Damien Poffet

1905.10.2016

• Introduction

• Contexte géologique et historique

• Chutes de pierres et de blocs (CPB)

– Inventaires des ouvrages existants

– Scénarios de danger

– Modélisation numérique

– Cartes d’intensités CPB

– Cartes de danger CPB

– Evaluation des déficits de protection

• Glissements profonds permanents (GPP)

• Glissements superficiels spontanés (GSS)

• Conclusions20

Plan de la Présentation

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Géologie

• Structure de synclinal• Falaises calcaires dès 600 m d’altitude

• Dogger (brun): calcaire argileux (ø blocs 0.5 - 1m)

• Malm (bleu) : calcaire compact (ø blocs 1 - 6m)

• Néocomien (vert): Calcaires fins plissés et fracturés (ø blocs 1 - 5m)

• Eboulis• Eboulements• Moraine

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Phénomènes

• Zones sources (rouge et rose)• Falaises• Zones de départ diffus

(remobilisation)• Zones de transit (vert)• Zones d’accumulation (bleu)• Blocs (récents/anciens)• Couloirs de cheminements préférentiels

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Evénements - CPB• 30 ans d’observation pour ABA-GEOL SA• nombreux événements de chutes de

blocs

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Ouvrages de protection existants

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Scénarios de danger

• Scénarios propres à chaque temps de retour (Tr 30, Tr100, tr300 ans)

• Scénarios sans/avec mesures de protection• 4 groupes falaises (1à4)• 1 groupe remobilisation (5)

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Modélisation numérique avec RockyFor 3D©

• Simulation en 3D• Paramètres principaux:

• Taille des blocs• Type de sol• Rugosité

• Simulation d’un grand nombre de blocs (14mio/simulation)

• Evaluation statistique des trajectoires obtenues

• Résultats: • Comportement statistique des blocs

selon un scénario défini• Distribution statistique des énergies

libérées• Hauteurs de passage• Vitesse de passage• Probabilité d’atteinte

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Types de sols Rugosité

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Prise en compte de la foret protectrice

• Données d’inventaire secteur Veytaux et Chillon (1994/2003)

• Paramètres insérés dans le modèle:• Nombre de tiges/ha• Diamètre moyen• Écart-type des diamètres• Pourcentage de conifères

• Suppression de la forêt dans les couloirs• La forêt est prise en compte dans TOUS les

scénarios (également ceux «sans mesures» de protection)

Prise en compte des ouvrages de protection• Pour les scénarios «avec mesure» de

protection• Position, hauteur, classe d’énergie• Résistance soit certifiée par homologation

soit admise selon estimation

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Energie libérée en kJ, exemple Tr300 sans mesures Hauteurs de passage des blocs

Résultats

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Cartes des intensités Tr100 sans et avec mesures

32

Des cartes d’intensités aux cartes de dangers:

• Attribution d’une classe de danger selon l’intensité et la fréquence

• Superposition des cartes d’intensité et traitement informatique

• Le polygone avec la classe de danger la plus élevée est retenu pour la carte de danger

Exemple:

Tr30 sans mesures Tr100 sans mesuresTr300 sans mesures

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Cartes des dangers - CPBSans mesures de protection Avec mesures de protection

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Evaluation du déficit de protection

• Basé sur l’inventaire des ouvrages, la simulation numérique, avec prise en compte du rôle de la forêt protectrice.

• Evaluation statistique de l’efficacité des ouvrages

• Résultats individuels de l’évaluation sur les fiches d’ouvrages

• Intervention nécessaire pour les ouvrages C3, G1, G3, G4, G7 et G8

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Autre déficit de protection observé

• Dernière visite au mois de septembre 2015• Zone à l’aval d’un talus raide (avec blocs remobilisables?)• Mise en place d’une protection permanente et robuste nécessaire (cf. rebond d’un bloc

sur l’autoroute)• Petite étude de terrain détaillé sur ce secteur nécessaire

CONCLUSIONS

• Nouvelles cartes approuvées selon la méthodologie et les standards CDN-VD

• Le secteur de «Grandchamp» souffre d’un déficit de protection pour les faibles temps de retour → étude détaillée en vue du remplacement des ouvrages actuels?

• Le couloir très actif au droit de l’ouvrage provisoire G1 doit être sécurisé de façon pérenne → projet de digue?

• Déficit potentiel dans le secteur où l’autoroute côtoie le «chemin de l’Eau» → petite étude détaillée?

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Le territoire et ses dangers naturels : un pas vers la réconciliation

David Consuegra

interdiction

réglementation

Sensibilisation

Ris

qu

es

résid

uels

Zone jaune

Danger faible

• Sensibilisation des propriétaires

Zone rouge

Danger élevé pour les bâtiments et les personnes dans ceux-ci

• Aucuns bâtiments ou installations autorisés

Zone bleue

Danger moyen

• Constructions autorisées sous conditions

Zone striée jaune:

Danger résiduel

• Protection spéciales pour les objets sensibles /

Plan d’intervention d’urgence

Les consignes en matière d’occupation des sols

40

Les processus de danger que l’on a tendance à oublier

Le ruissellement de surface

Potentiel de débordement

Granulométrie

Erosion des berges

Les processus associés

Processus aggravants

45

INCERTITUDES et INTERPRETATION

Consuegra

46Etat de Fribourg

47

INCERTITUDES et INTERPRETATION

Bureau A

48Bureau B

49

Bureau A

50

Etat de Fribourg

51Bureau A

52 Etat de Fribourg

Q m3/s

h m

incertitudes

w m

Extrapoler des Q, calculer des hauteurs h, produire des largeurs w inondées

INCERTITUDES

Coupe A-A

A

A

Q-1D

Q-1D

Qd-2D

Q-1D

Casier

RouteModélisation hydraulique

1 inondation pour 1

scénario Q. V.

Une probabilité

d’inondation pour tous

les scénarios Q. V.

basse

élevée

Sportif stressé

Non Sportif

Enfant

Bateau sans moteur

Moyenne

Faible

Forte

Moyenne

Faible

Forte

FORTE

FAIBLE0,5m

MOYENNE

2m

0,3m

1m

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Quatre nouveaux critères à prendre en compte

• Durée de submersion

• Charriage

• Vitesse de montée des eaux

• Préserver zones expansion des crues

Standardisation d’une liste d’objets avec les zones d’affectation où ces objets peuvent se retrouver

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Standardisation des vulnérabilités des objets et impacts des facteurs atténuants ou aggravants

Carte des dangers

Risque CHF/an Bâti existant

Risque CHF/an Selon affectation

1 - OBJETS STRATEGIQUES ET SPECIAUX

2 - BATIMENTS INDUSTRIELS, COMMERCIAUX, D'HABITATION, PUBLICS, ETC

3 - INSTALLATIONS SPORTIVES, PARKINGS, CAMPINGS

4 - PONTS, ROUTES IMPORTANTES REMONTEES MECANIQUES, ACTIVITES EN AIR LIBRE

5 - BÂTIMENTS AGRICOLES, LIGNES ET CONDUITES AERIENNES

6 - ROUTES DE MOINDRE IMPORTANCE, FORÊTS PROTECRICES

7 - CULTURES MARAÎCHERES, GOLFS EXTERIEURS

8 - STANDS DE TIR, EXPLOITATIONS AGRICOLES EXTENSIVES, GRAVIERES, CHEMINS ETC.

9 - CHEMINS PEDESTRES 10 - CONDUITES ENFOUIES, PLANS ET COURS D'EAU, ESPACES NATURELS

OBJECTIFS DE PROTECTION MINIMAUX PAR TYPE D’OCCUPATION DU SOL SELON LES RECOMMANDATIONS FEDERALES

Intensité tolérée par temps de retour

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Stratégie de zonage: selon intensité objectif de protection

objectif de protection

Attribuer niveau de règlement

Identifier la vulnérabilité présumée de l'objet (objectif de protection)

Positionner l’objet dans la matrice de danger

Confirmer l’intensité du processus avec les processus aggravants.Inondation statique: durée, Inondation dynamique: charriage

Intensité faible

Intensité moyenne

Intensité forte

Intensité très forte

REGL 1Intégration de règles type dans le projet;Pas d’expertiseAutorisation de principe

REGL 2Expertise demandée; Concept de protection local nécessaire; Autorisation sous conditions

REGL 3Expertise demandée; concept de protection global; limitation ou interdiction

Stratégie de zonage avec choix du niveau de règlement

Champ d’expansion

des crues

Temps d’alerte

REGL 1 REGL 2 REGL 3 REGL 2

REGL 1

h≤0.3m ou v*h≤0.3m2/s

Mesures de protection simpless’intégrant au paysage urbain(bordures, dos d’âne) ainsi quedes prescriptions typeaccompagnant le projetarchitectural (surélévation desentrées, sauts de loup,règlementation d’usage pour lesniveaux inférieurs du bâtiment).

Les mesures d’étanchéité sontégalement envisageables quandla durée de submersion estcourte (<24h).

Partant du principe qu’à intensitéfaible les mesures fixes sontprobablement suffisantes, on nedevrait pas compter sur le tempsd’alerte car la protection de baseest assurée par lesdites mesuresfixes.

Expertise demandée si laprotection dépend de mesuresmobiles, écart très importantentre les intensités tolérées, etc.

REGL 2

0.3m<h≤1m ou 0.3m2/s <v*h≤1m2/s

Pour ces intensités, la plupart desmesures simples ne sont plus enmesure de garantir une protectionadéquate. Il faut envisager desmesures plus conséquentes et plusdifficilement intégrables dans lepaysage urbain. Le recours à uneexpertise spécialisée est doncnécessaire en présence d’objets sisen déficit de protection.

Les nouvelles constructions et lamodification de l’existant sontautorisées moyennant conditions quipermettent de combler le déficit deprotection et / ou à maintenir unniveau de sécurité suffisant.

REGL 3

1m<h≤2m ou 1m2/s <v*h≤2m2/s

Ce niveau de réglementationprévoit la limitation stricte desconstructions voire l’interdictionen fonction de la vulnérabilité desobjets concernés. Pour cesniveaux d’intensités une expertiseest obligatoire pour les objets endéficit de protection.

Le principe général de ce niveaude réglementation se base sur leconstat que dans ces classesd’intensité la mitigation du risquedoit reposer sur un concept globalde protection car les mesures deprotection rapprochées et mobilesne sont plus efficaces.

Le temps à disposition pourl’alerte, l’intervention etl’évacuation doit être évalué lorsde l’autorisation de touteconstruction ou modification.

http://www.securite-expo.ch/

La géoinformation pour tousUne journée pour découvrir et échanger

4 octobre 2016 – SwissTech Convention Center, Lausanne