mitigation hydraulique : diminuer le volume, contrôler l’écoulement (cf ouvrages de correction torrentielle)

Vidéo et photos des inondations VDA (2000, 2008, 2014*)

Exemples des travaux d’aménagement des cours d’eaux :

• La correction du torrent Lys à Gressoney-Saint-Jean après la crue du 2000
• Les œuvres de correction torrentielle sur le torrent Ayasse dans la commune de Hône à protection du chef-lieu
• L’utilisation de la bio-ingénierie pour l’aménagement du torrent Urthier a Cogne après l’éboulement de Champlong

(*) Pour la crue du mois d’août 2014 en Val Veny on peut demander à Marco Vagliasindi qui a rédigé le rapport

Norbert SA

Les moyens de mitigation géotechnique visent à diminuer ou à supprimer le risque de rupture brutal de la retenue. Deux directions principales existent pour ce faire : le contrôle du niveau d’eau dans la retenue et/ou la stabilisation ou le renforcement de la digue.

On peut essayer de contrôler le niveau de la retenue au moyen de solution transitoire par pompage ou siphonage.

Les principaux problèmes liés à ces méthodes sont les suivants :

• Débits limités.
• Importante énergie nécessaire pour le pompage.
• Risque de désamorçage des siphons (système auto-amorçant).
• Difficultés pour l’acheminement du matériel.

Il faut donc rapidement trouver des solutions plus pérennes.

Ces solutions peuvent prendre les formes suivantes :

La création d’un déversoir, du même type que ceux que l’on peut trouver pour les barrages ou les digues artificielles.

On peut également songer à abaisser la digue de manière généralisée. Cette solution dépend bien entendu des conditions de stabilités de celle-ci et de la nature des matériaux qui la constituent.

Cette solution peut même aller jusqu’à provoquer une rupture contrôlée de la digue par minage ou sa suppression par excavation. Là également la nature des matériaux et les volumes en jeu entre en considération.

Des forages peuvent également être entrepris à travers la digue de manière à augmenter le débit extrait du réservoir.

Ensuite, la création de bypass est un moyen efficace pour vidanger ou contrôler le niveau de la retenue. On peut même aller jusqu’à la création de véritables tunnels si la topographie et la nature géologique des rives le permettent.

En terrain meuble, on peut également creuser un canal qui permet la dérivation ou le rétablissement de l’écoulement dans un lit artificiel.

Les principaux problèmes liés à ces méthodes sont les suivants :

• Difficultés pour l’acheminement du matériel.
• Coût de réalisation pouvant être élevés (plusieurs millions d’Euros pour l’excavation de tunnel).
• Temps de mise en œuvre important.
• Risque de déstabilisation non désirée durant les travaux (cas du glacier du Giétro).

On peut également songer à réfléchir si l’eau transitant dans le bypass ne peut pas être valorisée pour la production d’énergie hydroélectrique.

On peut également agir directement sur la digue elle-même, de manière à la renforcer.

Des enrochements peuvent être réalisés s’il existe des blocs disponibles dans la région. Des matériaux fins pris sur place (ils sont normalement abondants) peuvent quant à eux aider à améliorer l’étanchéité de la retenue.

Finalement des masques d’étanchéité peuvent également être posés comme cela se fait dans les retenues artificielles.

On peut songer à utiliser des nattes bentonites. Celles-ci sont quasi imperméables et le caractère gonflant de l’argile leur donne des propriétés auto-cicatrisantes, ce qui peut être intéressant étant donné que les mouvements (tassements, fonte de la glace éventuellement présente) attendus sur les digues naturelles sont importants.

L’industrie propose également un grand nombre de géomembranes qui peuvent être composées de nombreuses matières : polyéthylène haute et basse densités (HDPE, VFPE), bitume élastomère, polypropylène (PP) ou chlorure de polyvinyle (PVC).

Des injections peuvent également être envisagées pour consolider et étancher la digue et, si nécessaire, le terrain en place situé au-dessous de celle-ci.De nombreux types de coulis et de produits (mousses, résines) existent. Cependant, il y aura lieu de tenir compte de considérations environnementales liées à la présence d’eau qui peut être contaminée et transporter les polluants.

La moraine du glacier de Gruben en Valais a par exemple été renforcée par des injections.

Les principaux problèmes liés à ces méthodes sont les suivants :

• Difficultés pour l’acheminement du matériel.
• Coût de réalisation pouvant être élevés.
• Temps de mise en œuvre important.
• Risque environnemental.

D’une manière générale, on peut procéder par analogie avec ce qui se fait dans le cadre des digues artificielles. Le principal problème réside dans le fait que la digue naturelle peut être très hétérogène et d’une qualité médiocre, et que des mouvements de celle-ci ont souvent lieu. La création de bypass permet réguler les débits d’eau en travaillant dans un environnement mieux connu et en relative tranquillité, comme elles sont en principe réalisées en attaque montante, soit d’aval vers l’amont.

Le glacier du Giétro se situe en rive droite de la vallée de Bagnes (Valais), à la hauteur de l’actuel barrage de Mauvoisin (sois-dit en passant le second plus haut barrage-voûte du monde avec ses 250,50 m de hauteur).

Lors du Petit Âge Glaciaire (période « froide » qui dura environ de 1580 à 1850), la langue du glacier du Giétro s’avançait au-dessus de la vallée, provoquant de nombreuses chutes de séracs. A la faveur d’hivers rigoureux, ces séracs formaient régulièrement un glacier régénéré barrant la vallée à la hauteur du barrage actuel et permettant la formation d’un lac à l’arrière.

Si ce barrage naturel se vidangeait en principe sans créer de dégâts, il n’en fut pas de même en 1818, où le lac prit des proportions inquiétantes, atteignant un volume de plus de 27 mio de m³.

Alerté par les habitants de la vallée craignant une rupture subite de ce barrage, L’Etat du Valais dépêcha sur place l’ingénieur cantonal, M. Ignatz Venetz. Afin de diminuer le volume du lac, ce dernier ordonna le percement d’une galerie dans la digue de glace, dont le volume avait été estimé à 1,7 mio m³. Il prévoyait que l’eau, s’écoulant dans cette galerie, en approfondirait progressivement le radier par érosion, provoquant ainsi l’abaissement progressif du plan d’eau.

Figure 1: Schéma des principaux éléments caractéristiques du glacier du Giétro au début du 19ème siècle(Collectif, 1988)

Si les travaux effectués permirent d’abaisser la hauteur du plan d’eau d’environ 14 mètres et de diminuer considérablement le volume du lac, l’érosion du parement aval de la digue sous l’effet de l’eau tombant en cascade provoqua sa dégradation et favorisa ainsi sa rupture. Le 16 juin 1818 à 16 heures 30, le barrage céda. En une demi-heure, environ 18 mio m³ d’eau se déversèrent dans la vallée, détruisant des centaines de maisons et causant la mort de 44 personnes.

Il faut relever qu’un événement similaire s’était déjà produit en 1595, faisant 140 victimes et détruisant plus de 500 maisons dans le Val de Bagnes.

Le glacier est toujours actuellement sous surveillance dans le cadre des contrôles du barrage de Mauvoisin. Le risque de chutes de sérac ou d’avalanche de glace est également considéré (risque de Tsunami pouvant se produire à n’importe quelle période de l’année).

Bibliographie

• Collectif, 1988 : 16 juin 1818 Débâcle du Giétro, Coll. du Musée de Bagnes n° 1, Le Châble, 200 p.
• Morard S., Scapozza C., Duhem V., Reynard E., Delaloye R., 2009 : Géomorphologie de la montagne - fiches pour l'enseignant. Société Suisse de Géomorphologie (SSGm).

La région de Randa (Valais) a été le siège d'un important éboulement, qui s'est déroulé en deux phases principales les 18 avril (22.5 mio m³) et 9 mai 1991 (7 mio m³).

Chacune de ces phases, qui a duré plusieurs heures, a consisté en l'écroulement successif de compartiments rocheux d’au plus quelques millions de mètres cubes, réduisant ainsi l’effet de masse qui favorise normalement la propagation des éboulements de gros volume sur de longues distances. L'écroulement ne s'est ainsi pas propagé en langue suivant le thalweg, mais a formé un cône plutôt raide, bouchant partiellement la vallée de la Vispa et causant la formation d’un lac.

Deux problèmes se sont posés aux autorités :

• L’inondation progressive du village de Randa, à mesure que le niveau du lac augmentait.
• Le danger d’inondation à l’aval en cas de rupture brusque du lac.

Figure 2: Dégâts provoqués par l'inondation ayant suivi les éboulements de Randa (Naturforschende Gesellschaft Oberwallis, 1995)

Si la circulation a rapidement pu être rétablie grâce à l’engagement de l’armée suisse, qui a construit un pont flottant.

Finalement l’eau a pu traverser le cône grâce à un canal artificiel qui a permis de rétablir le cours de la rivière. Cependant ce canal n’offre par un débit suffisant un période de crues (fontes des neiges, intempéries) et le village s’est à nouveau trouvé périodiquement innondé.

Par la suite une galerie de dérivation a été construite en rive gauche de la Vispa pour éviter définitivement la formation d’un lac. Cette galerie est actuellement impliquée dans un projet hydroélectrique (Palier Randa-Mattsand).

Bibliographie

• Sartori, M., Baillifard, F., Jaboyedoff, M. & Rouiller, J.-D., 2003. Kinematics of the 1991 Randa rockfall (Valais, Switzerland). Natural Hazards and Earth System Sciences, 3(5): 423-433.
• Naturforschende Gesellschaft Oberwallis, 1995: Der Bergsturz von Randa 1991 - eine Dokumentation. NGO, 3092 Glis.

En 1911 dans le Pamir, un éboulement induit par un séisme a généré la création d’un barrage naturel.

Figure 3: Situation du Lac Sarez, Tadjikistan (Google earth)

Figure 4: Photographies du Lac Sarez

• Date of creation of Usoy dam: February 1911
• Volume of Usoy dam: 2.2 km³
• Length of the dam, between left and right bank: approx. 5 km
• Average width of the dam: approx. 3.2 km
• Beginning of seepage through the dam: April 1914
• Elevation of the head of the canyon: 3110 m
• Distance from the head of the canyon to the lake shore: approx. 1500 m
• Maximum elevation of the dam crest: 3490 m
• Minimum elevation of the dam crest: 3305 - 3310 m (3 passages)

Plusieurs problèmes peuvent induire des scénarios de rupture :

• Une érosion interne de la digue.
• Une instabilité de la digue (séisme, fonte de la glace ou du permafrost).
• Une érosion régressive depuis le canyon comportant les résurgences.
• Une surverse avec une érosion externe liée à une poursuite de la montée de la cote du lac.
• Une surverse avec une érosion externe liée à un vague générée par un nouvel éboulement de volume kilométrique (Right Bank Landslide).

Le système de surveillance et d’alerte suivant a été installé sur site :

Right Bank slope (RBL) movements

• GPS manual measurement

Earthquake

• 3 strong motion accelerographs

Dam body movements

• GPS manual measurement

Lake level

• Pressure cell measurement of water level in normal conditions
• Abnormal wave • pressure cell used to capture abnormal wave height

Outflow discharge

• Automatic radar sensors over the river
• Flow meter for calibration

Flood occurrence

• Flood sensors to detect early occurrence of high flows

Meteorology

• Measurements of basic meteorological parameters at the Dam House

Risque jugé actuellement faible. Pas d’urgence à réaliser un tunnel de dérivation. Celui-ci serait lié à un projet de valorisation par le biais d’un aménagement de production hydro-électrique.

Les scénarios suivants ont cependant été considérés :

• Surélévation de la crête de la digue.
• Construction d’un déversoir pour empêcher la poursuite de la hausse du lac.
• Renforcement de la digue.
• Pompage dans le lac.
• Tunnel de dérivation des eaux du lac.
• Dérivation (également en tunnel) de la rivière Murgab à l’amont du lac.

Dans tous les cas, il faut garder à l’esprit que la région est très difficile d’accès.

Bibliographie

• Stucky SA, 2007 : Lac Sarez Mitigation Projet, component A (monitoring system) final report, 163 p.

Depuis 2005, un lac se forme régulièrement sur le glacier inférieur de Grindelwald. Des vidanges rapides du lac ont régulièrement lieu. Comme le lac s’agrandit d’année, le danger d’inondation augmente.

Figure 5: Photo de la retenue limitant le lac de Grindelwald (www.gletschersee.ch)

Il fallait donc trouver une solution sur le long terme pour régler cette problématique dans cette région touristique.

Finalement la solution retenue a consisté en la création d’un tunnel de dérivation sur environ 2 km de long.

Les coûts sont importants avec ~14.6 Mio de CHF. Le tunnel fonctionne depuis 2010 sans problème particulier.

Figure 6: Schéma du bypass réalisé pour baisser le niveau du lac de Grindelwald (www.gletschersee.ch)

Bibliographie

• http://www.gletschersee.ch

Aspects techniques : choix du système de monitoring, résultats possibles, seuils d’alerte-alarme…

1. Implications organisationnelles: seuils d’alerte-alarme, plan d’urgence, intervention…

Eric Bardou

Lorsqu'on veut poser un capteur permettant de générer une alarme on entre dans d'autres domaines, celui de la technologie, de la métrologie, de la télécommunication, du digital asset management (DAM), de la dissémination des données et des sciences cognitives. La figure ci-dessous essaie de montrer cet “ecosystème technologqiue”. Le niveau de détail de la station est plus minutieux que celui décrivant la partie réception des données (où par ex. toute la partie backup des données n'est pas abordé). Pour être complet il faudrait rajouter la gestion des signaux techniques permettant de s'assurer que le système est en fonction (non représenté sur la figure ).

Figure 7: “Ecosystème technologique” du monitoring