Welt der Wissenschaft | Rétrospective ISSW2018 : Mesures de protection contre les avalanches

Cette fois-ci : Mesures de protection : gestion des risques et solutions d'ingénierie (Session 2)

Une session pour réunir ingénieurs et scientifiques afin de valider des ouvrages de protection réels dans des simulations numériques, pour trouver des solutions générales à partir d'études de cas. Bref, encore un excellent exemple de la manière dont la théorie peut être associée à la pratique. Les thèmes de la session peuvent être grossièrement résumés en quatre catégories : Les pressions et les forces du manteau neigeux et des avalanches sur les ouvrages de protection, la conception et la construction d'ouvrages de protection en terrain alpin, les plans de zones de danger et la validation des ouvrages de protection, et le transport de la neige comme base de danger pour les avalanches et l'influence sur les conditions de visibilité sur les voies de communication.

Trois de ces quatre blocs thématiques traitent des ouvrages de protection, c'est-à-dire de la réponse constructive des ingénieurs aux dangers existants liés à la neige ou aux avalanches. Pour les avalanches, il faut surtout distinguer deux types : Les ouvrages dans la zone de départ et dans la zone d'écoulement. Ces deux types peuvent être subdivisés en deux classes. Les ouvrages de protection contre le vent, qui sont des mesures contre le dépôt de neige par le vent dans les zones de départ potentielles, et les ouvrages de protection contre le départ, qui doivent empêcher le détachement spontané des avalanches. Dans l'écoulement des avalanches, on distingue les ouvrages d'interception ou de freinage et les ouvrages de déviation ou de transfert. Les exemples sont les digues de réception, les bosses de freinage et les brise-avalanches, ainsi que les digues de déviation, les galeries d'avalanche, les tunnels et les ponts tubulaires.

Exclusion : les ponts tubulaires sont des ouvrages tout à fait intéressants, mais ils sont ou ont été rarement construits. Un exemple éminent est le pont tubulaire Großer Gröben, où un pont passe relativement à plat au-dessus d'un ravin exposé aux avalanches. L'idée est que la route passe quasiment par un tunnel artificiel et n'est donc pas affectée par une éventuelle avalanche de poussière, ce qui évite toute fermeture (Rohrbrücke Großer Gröben).

Construction

Le dimensionnement et la construction d'ouvrages de protection sont, comme partout ailleurs, un compromis entre les coûts et les avantages : Les ouvrages sont conçus pour résister à des événements d'une durée de 300 ans afin d'en tirer un grand profit, mais la commune n'est pas forcément prête à payer. Comme mentionné plus haut, différents experts peuvent arriver à des valeurs de dimensionnement différentes.

L'article P2.7 (Brèche-avalanches dans le Tyrol oriental) montre à quel point de tels ouvrages peuvent paraître gigantesques, avec un brise-avalanches construit dans un ravin au-dessus d'un village. L'article relate de manière très détaillée le dimensionnement, la construction et la réalisation. On peut d'ailleurs voir un brise-avalanche similaire dans la gorge de Mühlau près d'Innsbruck.

De Nouvelle-Zélande, on trouve un article P2.18 (Design and construction of an avalanche deflecting berm ...) sur l'extension d'une digue déflectrice pour protéger une petite agglomération. La digue, qui mesurait à l'origine 2 m de haut, a été agrandie à l'aide de grosses pierres pour atteindre jusqu'à 10 m de hauteur.

C'est du Svalbard que nous vient l'article P2.19 sur la construction de clôtures et de ponts de neige dans le permafrost (The challenges of mitigation measures in Longyearbyen, Svalbard). Entre l'été et l'hiver, une couche de permafrost pouvant atteindre 3 m d'épaisseur dégèle et gèle, de sorte que les fondations des ouvrages doivent être cimentées à 4 m de profondeur. De même, des trous aussi profonds ne pouvaient être forés qu'en hiver, c'est-à-dire pendant la froide nuit polaire.

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Zones de danger

Les plans de zones de danger sont avant tout des moyens d'aménagement du territoire qui permettent de garder une vue d'ensemble sur les risques d'avalanches au niveau national. Ils servent également de base de planification au niveau communal pour les nouvelles constructions et les transformations. Par exemple, il est interdit de construire dans la zone rouge, et dans la zone bleue ou jaune, il n'est possible de construire que sous certaines conditions, comme par exemple des bâtiments sans fenêtres du côté de la montagne. En général, ces plans de zones de danger se basent sur des événements historiques d'avalanches, des estimations d'experts et également des simulations.

L'article O2.2 (Rezoning after installing avalanche mitigation measures : Case study of the Vallascia avalanche in Airolo, Switzerland) décrit le renouvellement du plan de zones de danger pour la commune d'Airolo au Tessin. Après plusieurs grandes avalanches, dont une catastrophe semblable à celle de Galtür en 1951, des mesures ont été prises à partir de 1984 et l'un des plus grands projets suisses d'endiguement a été achevé en 2012, avec 10 km de clôtures à neige, 2 digues de retenue et 54 ha de reboisement. La modification du plan des dangers est décevante : La nouvelle zone rouge est même plus grande qu'avant l'ancien plan, dont la base de calcul ne peut pas être reconstituée en raison du manque de documentation (et cela en Suisse !). En raison des nouvelles connaissances issues par exemple de la simulation d'avalanches, de tels cas se produisent plus souvent selon les auteurs. Au lieu de comparer le nouveau plan de zonage avec les anciennes cartes, les auteurs proposent de réaliser pour ainsi dire d'abord une mise à jour de l'ancien plan sans tenir compte des ouvrages de protection, et ensuite seulement d'intégrer l'effet de protection dans ce plan. Mais même avec cette astuce, le résultat d'Airolo est décevant : la zone rouge a glissé d'environ deux rangées de maisons vers l'amont.

Deux autres articles traitent de manière tout aussi détaillée de deux trajectoires d'avalanche et de l'efficacité des ouvrages de protection : l'article P2.2 (Braking mounds in avalanche simulations - a samosAT case study) étudie l'avalanche d'Arzler Alm de janvier 2018 à l'aide de photographies aériennes, de bilans de masse et de simulations détaillées. La contribution O2.6 (Efficacité des structures de protection contre les avalanches dans les zones de run-out : le cas du chemin d'avalanche de Taconnaz en France) simule différents scénarios d'avalanche en faisant varier les volumes de rupture et les paramètres de frottement. Comme par le passé, ce sont surtout les simulations en neige sèche et sans cohésion qui sont utiles, mais elles échouent pour la plupart aux faibles vitesses et aux effets de dépôt particuliers des avalanches de neige mouillée.

Conclusion

D'une manière générale, les risques naturels liés à l'enneigement sont très variables selon les versants, les trajectoires d'avalanches et les dangers potentiels. Les mesures correspondantes issues de stratégies d'aménagement du territoire, comme par exemple les plans de zones de danger, les mesures temporaires, comme les barrages routiers ou les déclenchements d'avalanches en fonction de la situation, constituent, avec les paravalanches constructifs, la protection technique contre les avalanches. Il existe certes des directives spécifiques (par pays) pour l'ensemble du domaine de la protection technique contre les avalanches, mais des solutions très particulières sont toujours développées pour des chemins d'avalanche individuels. Ce sont précisément ces solutions individuelles qui entraînent des modifications et des mises à jour des catalogues de directives et qui permettent un développement constant de la protection technique contre les avalanches.