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RISQUES NATURELS RISQUES NATURELS EN MONTAGNEEN MONTAGNE

Boules de neige et Gouttes d’eauBoules de neige et Gouttes d’eau

3

préambulepréambule

Etude de deux risques naturels :

crues et avalanches sur le site du Saleix

Vallée du SaleixVallée du Saleix

4

SommaireSommaire

Présentation du projet ……………………... p 5

Etude du Saleix (chap. 1)…………………… p 6

Les avalanches (chap. 2)……………………. p 37

Epilogue …………………………………….. p 64

5

Organisation

REPA RT IT IO N D ES T A C HES A U S E IN D U G RO UPE

B INO M E 1

Th é orieM od é lisa tion

TR INO M E 4

P ré ven tionG es tion d es risq u es

B INO M E 1 TR INO M E 4

S im u la tion ssan s / avec d ig u e

AVALANCHES

B INO M E 3

E tu d e H yd ro log iq u e

B INO M E 2

E tu d e H yd rau liq u e

B INO M E 3

G es tion d es risq u esP P R

CRUESEtude du bassin versan t du Saleix

RISQUES NATURELS EN M ONTAGNEBoules de neige et gouttes d'eau

6

Chapitre 1Chapitre 1

Et au milieu coule une rivière …Et au milieu coule une rivière …

Vue du village d ’Auzat - Vallée du SaleixVue du village d ’Auzat - Vallée du Saleix

7

AUZAT

Présentation du site

8

Objectifs :

1- Caractériser le bassin versant

2- Déterminer les débits de crues caractéristiques

Débit ?

Pluie ?

Etude hydrologique

Limite du bassin ?

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Bassin versant montagneux:

Morphologie :

2088 m726 m

Pente 15%

Altitude moyenne 1500 m

Superficie 12,4 km²

Caractérisation du bassin (1)

10

Le Ruisseau de Saleix:

Pic du Mont Ceint

Confluence avec le VicdessosEst

Est

Sud

Auzat

Ancien verrou glaciaire

Caractérisation du bassin (2)

11

Réseau hydrographique :• Réseau en « baïonnette »

• Plus long thalweg 8775 m

Caractérisation du bassin (3)

12

Aperçu géologique

• versant sud : roches cristallines

• versant nord : roches sédimentaires

bassin assez perméable

Durée caractéristique de l’écoulement Temps de concentration : Tc = 2 h

Caractérisation du bassin (4)

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Pas de station sur le Saleix ???

… mais sur l’Artigue !!!

Relevés de débits depuis 1970

Peut-on les utiliser ?

OUI, car :proximité géographique, superficie voisine,

Transfert des données par proportionnalité d’aire

même orientation, similitudes géologiques

Hydrométrie

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Collecte de données : même problème ???

Etude régionale des pluies

Etablissement de lois pluie-altitude• pour les pluies journalières

• pour les pluies de durée Tc

Estimations retenues :Pa = 1200 mm P10(2h) = 40 mm

Pj10 = 90 mm P100(2h) = 59.8 mm

Pluviométrie

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Débit de pointe décennal :

Débit de pointe centennal:

• à partir des données hydrométriques

• méthodes sommaires et déterministes

( SOCOSE, CRUPEDIX, méthode Rationnelle et SCS)

méthode du GRADEX , méthode Rationnelle et méthode sommaire

Qi100 = 34 m3/s

Qi10 = 15 m3/s

Estimation des débits de crue de référence

16

Calculs de lignes d ’eau

Le Saleix, traversée d ’Auzat

17

Données nécessaires aux simulations (1)

DONNEES TOPOGRAPHIQUES

Profil en long du ruisseau

Mesures avec le théodolite

Digitalisation du cadastre

Coordonnées (x,y) des points de mesure

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Données nécessaires aux simulations (2)

DONNEES HYDROLOGIQUESET HYDRAULIQUES

Estimation des débitsde crues centennale

et décennale

Etude hydrologique

Morphologie du ruisseau

Estimation ducoefficient de

Strickler

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Données nécessaires aux simulations (3)

DIMENSIONS DES OUVRAGES

Hauteur desdigues

Dimensions des ponts

20

Mesures avec le théodolite

Visée de la cible

Altitudes

Distances par rapport au point de référence

21

Dimensionnement des ouvrages

Mesure des ouvrages

Mesure des digues

Profil en long du Saleix dans Auzat

Altitude des ouvrages hydrauliques (OH) et des points de mesureen fonction de la distance cumulée

23

Ligne d ’eau pour crue décennale: Q = 15 m3/s

!Cote du fond

Ligne d ’eau

Cote de débordement

24

Ligne d ’eau pour crue centennale: Q = 34 m3/s

!

25

OUVRAGES EN CHARGE

Voûte basse Rétrécissement

26

Simulation de débordement avec TELEMAC 2D

Zone d’étude : partie avale du Saleix

27

Vue 3D du domaine

Vue en perspective du domaine

Ruisseau

Rive droite

Rive gauche

28

Maillage Conditions aux limites

Conditions libres

Débit imposé

“Mur”

“Mur”

29

Hydrogramme de crue

Q100 = 34 m3/s

30

Hauteurs d ’eau

T =30 mn Q = 17.5 m3 / s (montée crue)

T =1 h 40 mn Q = 34 m3 / s (crue établie)

31

Vecteurs vitesse

32

Près d’une commune française sur deux est susceptible d’être affectée

par des risques naturels

Prévention et protection contre les crues

1-Un moyen de prévention le PPR

2-Exemples de moyens de protection

Inondations du mois de Novembre 1999, dans le Sud du TarnInondations du mois de Novembre 1999, dans le Sud du Tarn

33

• Mis en place par la loi du 2

février 1995 relative au

renforcement de la protection de

l’environnement

Le PPR relève de la responsabilité de l’Etat

• Ses objectifs sont : la cartographie des zones à risques

la définition de nouvelles mesures de prévention et de protection

Le Plan de Prévention des Risques Naturels (PPR)

Inondations du mois de Novembre 1999, dans le Sud du Tarn

34

Arrêté de prescription Projet de PPR

Projet éventuellement modifié

Arrêté d’approbationAnnexion au POS

La procédure d’élaboration

35

Moyens de protection (1)

La correction active

Banquette de terre grillagées plantées d’herbes

Ensemble des dispositions visant à réduire le transport solide en agissant sur

les foyers d’érosion

36

Moyens de protection (2)

La correction passive

Plage de dépôt

Seuils ou petits barrages de stabilisation

Ensemble de mesure tendant à fixer le profil en long du torrent, à stabiliser les berges et à contenir

les matériaux transportés

37

Chapitre 2Chapitre 2

Sur le front des avalanches …Sur le front des avalanches …

38

Types d ’avalanches (1)

Avalanche de plaque dure

Type : neige compacte

Vitesse :30m/s

m vol : 200 - 400 kg/m3

39

Types d ’avalanches (2)

Avalanche de poudreuse

Type : aérosol

Vitesse : 60 à 80m/s

m vol < 100 kg/m3

40

Types d ’avalanches (3)

Avalanche de neige dense

Type : neige humide

Vitesse : 5 à 20m/s

m vol > 500 kg/m3

41

Facteurs à risques

• Facteurs fixes : environnement (topographie, pente, végétation, exposition)

• Facteurs météorologiques :

vent, chutes récentes de neige, pluie, température, état du manteau neigeux, ...

42

Qu’est-ce qu’une avalanche ?

résisteotricem FFFdt

dUm

2cUbUaFrésiste

sinmgFmotrice

Equation de la quantité de mouvement :

43

Modèle de Voellmy (1955)

h

gUgg

dt

dU

2

cossin

Modèle pour les avalanches de neige dense :

Avec : coefficient de frottement turbulent (500-600)

coefficient de frottement solide type Coulomb (0.3)

pente de l ’écoulement

44

Simulations

But : simuler une avalanche sur un couloir fictif avec et sans ouvrage de protection

Moyens :

• utilisation du logiciel Telemac2d

avalanche de neige dense

• adaptation des paramètres

45

Géométrie

Couloir d ’avalanche :

50 x 200 m

pente de 20°

Vallée :

300 x 300 m

pente de 10°

46

Premiers résultats

Hauteur et vitesse pour une simulation à 40s.

47

Risque et prévention des avalanches

RISQUES ET PREVENTION

La localisation des risques

L ’avalanche : un risque pour tous

La protection

La prévision

Simulations avec Digue

48

L’avalanche : un risque pour tous

2 types de risquesHumains Matériels

49

1853 Avalanche très grave : dévastation de Remoult et de la Solle 1877 Avalanche assez grave qui a touché Saleix.1936 Catastrophe très dévastatrice : une avalanche et une crue1939 Catastrophe d'Isourt : 28 morts, plus de 25 blessésgraves dégâts matériels sur les aménagements hydroélectriques

Les avalanches à Auzat

50

Localisation des risques (1)

Localiser les risques :

Rercherche et archivage d’informations

Cartographie

Système d’information du territoire

Problème pour l’aménagement du territoire

51

Localisation des risques (2)

INFORMATIONS EPA

OPA

CLPA

PZEA : Une carteUn rapport

52

La protection contre les avalanches

Défense contre les avalanches

Défense temporaire

Défense passive

• Mesures d’interdiction et d’évacuation• Déclenchement artificiel (explosifs)

Défense active

Défense permanente

• Ouvrages de déviation• Ouvrages de freinage• Ouvrages d’arrêt

• Ouvrages retenant la neige• Travaux modifiant la surface du sol• Ouvrages modifiant le dépôt de neige

53

Exemples des moyens de protection

Défense permanente passive : Galerie paravalanche protégeant une route

Défense permanente active :

Râteliers prévenant le déclenchement de l’avalanche

Défense temporaire :Installation de Gazex provoquant le départ de l’avalanche

54

La prévision numérique

Organismes de recherche :

Météo France, Cemagref

Observation, Mesures des

paramètres météorologiques

et nivologiques

Modèles numériques :

Safran, Crocus, Mepra

Prévision du risqued’avalanche

55

La prévision du risque

1 Risque Faible Conditions sûres

2 Risque Limité Conditions favorables

3 Risque Marqué Conditions partiellement défavorables

4 Risque Fort Conditions défavorables

5 Risque Très fort Conditions très défavorables

Echelle européenne de danger d'avalanche :

Stabilitédu

manteauneigeux

Indice

56

Simulations : Maillage avec digue

Maillage avec digue à 60°

réalisé sous Matisse

Hauteur = 5 m

57

Simulations : géométrie, profil 2D

Profil du fond

et hauteur d’eau

Digue de 5 m

Sans incidence

digue

58

Simulations : Incidence nulle

Hauteur et Profil de vitesse pour une digue sans incidence

59

Simulations : Incidence à 45° et 60°

Hauteur pour des digues d’incidence à 45° et 60°

60

Effet freineur de la digue (sans incidence)

Profil des vitesses le long du couloir à l’abscisse x=150m

Sans digue

Digue 2m

Digue 5m

Digue 7m

Digue 10m

Digue 12m

digue

61

Effet freineur de la digue (sans incidence)Profil de l’énergie cinétique x=[125,175]m, y=200m

62

Perte d’énergie cinétique

La perte d’Ec au passage de la digue est proportionnelle à

V²ssdigue-V²digueV²ssdigue

63

Effet de déviation de la digue

d=distance du front à

l’axe de l’écoulement

non dévié

D=distance parcourue

par le front selon la

ligne de plus grande

pente

64

ÉpilogueÉpilogue

Les points clés de notre étude ont été :

l’approche d’un problème de type ingénieur d’études

le travail de groupe et la communication

la gestion d’un projet complet

Cet album a été réalisé par :

Sylvie Champeaux, Karine Desnos, Nicolas Gatimel, Sylvie Champeaux, Karine Desnos, Nicolas Gatimel,

Laetitia Grimaldi, Perrine Guillo, Delphine Hertens, Laetitia Grimaldi, Perrine Guillo, Delphine Hertens,

Alexis Pons, Sophie Ricci et Sébastien Voisin.Alexis Pons, Sophie Ricci et Sébastien Voisin.