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Développement d'échelles d'intensité par type de phénomènes ...

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  • cours - matière potentielle : validation par les services techniques de l' état compétents
  • exposé
1 Développement d'échelles d'intensité par type de phénomènes naturels. BAHOKEN F.*, CHIROIU L.* x, GUILLANDE, R.* *Géosciences Consultants, 157, rue des Blains – 92 220 Bagneux, x Université Paris VII, Laboratoire Pôle Image,105 rue de Tolbiac – 75013 Paris. Résumé : Ce papier présente les échelles développées dans le cadre du projet1 « Détermination d'une échelle d'intensité en cinq niveaux par type de phénomène naturel » financé par le Ministère français de l'Ecologie et Développement Durable (MEDD).
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Développement d’échelles d’intensité par type de phénomènes naturels. x BAHOKEN F.*, CHIROIU L.* , GUILLANDE, R.* *Géosciences Consultants, 157, rue des Blains – 92 220 Bagneux, geosciences.consultants@wanadoo.fr x Université Paris VII, Laboratoire Pôle Image,105 rue de Tolbiac – 75013 Paris. Résumé : 1 Ce papier présente les échelles développées dans le cadre du projet « Détermination d’une
échelle d’intensité en cinq niveaux par type de phénomène naturel » financé par le Ministère français de l’Ecologie et Développement Durable (MEDD). Applicables à des fins de constat postcatastrophes naturelles, elles couvrent tous les types d'aléas et permettent la caractérisation d’évènements dommageables du point de vue de l’intensité physique des phénomènes et/ou de leur impact sur des types d’enjeux standards. Elles s’inscrivent ainsi dans une problématique de retour d’expérience sur les catastrophes naturelles affectant le territoire français métropolitain et les DOMTOM. Ces échelles ont pour vocation d’être utilisées par les services déconcentrés de l'état qui alimenteront notamment un système d'information dédié aux risques naturels, GEDEON. Mots clés : échelles d’intensité, échelles de dommages, risque naturel, enjeux, retour d’expérience. 1. Introduction Le développement d’échelles d’intensité et de dommages pour l’ensemble des phénomènes naturels s’inscrit dans un contexte de retour d’expérience sur les catastrophes naturelles survenant en France métropolitaine et dans les DOMTOM. Elles sont en effet une composante du système d’information sur les catastrophes naturelles, GEDEON. Ces échelles ont pour objet de caractériser l’intensité des événements dommageables survenant sur le territoire français, afin de permettre la comparaison de la vulnérabilité de différents territoires soumis à des phénomènes naturels. Elles ont une vocation exclusive de constatpost: elles ne sont applicables que lorsque le phénomène a été constaté événement comme avéré, que des enjeux ont été affectés. Cette vocation interdit de fait leur usage dans un but prévisionnel. Le développement des échelles est passé par la réalisation d’un état de l’existant qui à conduit à la mise en place d’une méthodologie commune à l’ensemble des aléas. Celuici à ensuite
1 Marché MATE/DPPR/SDPRM n° 01 10043 00 137 75 01.
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permis l’identification des critères descriptifs de l’intensité des phénomènes. Il en résulte des échelles harmonisées sur la forme mais présentant des spécificités propres aux phénomènes. 2 Les échelles développées concernent à la fois les aléas liés à l’atmosphère (tempête, cyclone, tornade, grêle, pluies verglaçantes, neige et foudre) et leurs effets induits (inondations de plaine, crues torrentielles, remontée de nappe) qu’à la géodynamique interne (volcanisme, séisme) et externe (mouvements de versants et phénomènes associés, éboulements, écroulements et chutes de blocs, tassements et subsidence, effondrements et affaissements de cavités souterraines, naturelles ou artificielles fontis et généralisés, avalanches). Certains phénomènes tels que le recul du trait de côte et l’avancée dunaire n’ont pas fait l’objet d’échelles d’intensité et de dommages. 2. Eléments de méthodologie de développement des échelles d’intensité : La création des échelles d’intensité a été fortement orientée par des contraintes scientifiques et de portabilité, d'un aléa à un autre, de facilité d'utilisation y compris par des non spécialistes, imposées par le cahier des charges. Le développement d’une méthodologie commune nous a conduit à adopter le modèle d’échelles en cinq classes proche de celle développée, pour les séismes par l’Agence Fédérale Américaine pour la Gestion de Crise (FEMA), dans le cadre du projet HAZUS (1997), augmentées ou diminuées en fonction des caractéristiques des aléas. La question de l’intégration de la dimension spatiale des événements s’est rapidement posée et ce, indépendamment de l’hétérogénéité évidente des phénomènes naturels. De la même façon, le calage temporel ou seuil d’entrée des événements dans l’échelle a été défini en fonction des aléas. Ainsi, le seuil d’intensité minimal témoigne, soit d’un changement d’état morphologique ou physique, visible et mesurable, sur des surfaces variables selon les aléas mais homogènes ; soit, de la mesure et/ou du constat de sollicitations exercées par le phénomène sur des éléments exposés spécifiques et qui témoigne de l’intensité destructrice des aléas. Une des contraintes majeures fut de répondre aux impératifs que sont d’une part, l’indépendance des échelles de la vulnérabilité du site afin d’assurer aux échelles leur caractère général et d’autre part, l’accessibilité (sans instrumentations ni modélisations particulières) des critères définissant les classes. En effet, la caractérisation d’un événement, à
2 en collaboration avec Météo France pour les aléas liés à l’atmosphère et le Cemagref pour les inondations, les avalanches et les feux de forêts.
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partir des échelles, est effectuée à partir de critères physiques ou sur la base de l'observation des dommages sur un enjeu standard. 2.1 Etat de l’art des échelles existantes par type de phénomène naturel L’état de l’art des échelles existantes a été effectué tant sur un plan national qu’international. Il en ressort une extrême variété des échelles en fonction des aléas et des objectifs sous jacents à leur élaboration. Nous avons pu distinguer des échelles basées sur la mesure de l’intensité physique intrinsèque des phénomènes ou bien sur leur potentiel destructeur au regard d’éléments exposés ; d’autres, sur la combinaison de ces deux critères simultanément. Certaines des matrices recensées relient empiriquement différents paramètres tels que l’intensité destructrice des phénomènes, les modes d’action des phénomènes sur différents enjeux ; d’autres sont fondées sur des concepts socioéconomiques tels que la Demande de Prévention Potentielle ou encore l’offre d’endommagement. Nous avons constaté une grande hétérogénéité des échelles existantes tant sur la forme que sur le fond ou l'usage pour les différents phénomènes. Pour les aléas disposant d’échelles validées, en usage, répondant partiellement ou totalement aux contraintes du projet (séismes, cyclones, tornades, volcans, certains mouvements de terrain) ou non validées (avalanches, feux de forêts), cellesci ont fait l’objet d’une adaptation au contexte du projet, voire d’une refonte. Pour les phénomènes ne disposant pas d’échelles (feux de forêts, inondations ou chutes de blocs, foudre, neige), de nouvelles échelles ont été développées à partir de l’analyse de critères jugés pertinents pour la caractérisation des événements tant en intensité physique qu’en intensité destructrice (dommages), pour ce qui est des effets théoriques prévisibles sur les enjeux. Cette analyse fut basée sur l’observation couplée d’événements effectivement survenus et des bases de données sur les aléas. Pour chacun des aléas, les critères « utiles » pour la caractérisation des événements ont ensuite été isolés. Les inondations (tout comme les feux de forêts) revêtent un caractère particulier dans la mesure ou elles ont fait l’objet d’une enquête spécifique par questionnaire, réalisée par le Cemagref, auprès de différents experts (universitaires, ingénieurs, assureurs…) afin de sélectionner les critères considérés comme pertinents par des professionnels. Il est ainsi apparu que deux échelles (du type magnitude/intensité) seraient à créer afin de tenir compte à la fois des durées de retour que des intensités locales.
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2.2. Les critères retenus Deux types de paramètres de caractérisation des événements ont été retenus : des critères 3 d’intensité physique (c.f. tableau 1), lorsqu'ils sont facilement accessibles et mesurables et 4 des critères d’endommagements observables ou mesurables sur des types d’enjeux standards définis que sont les personnes, les bâtiments, les infrastructures et ouvrages, les espaces naturels et agricoles.
Tableau. 1. Critères d’intensité physique retenus par type d’aléas La nécessité d'ubiquité, de facilité d'usage des échelles y compris par des non spécialistes, à induit une nécessité de simplification des critères d'intensité physique et destructrice retenus. Ainsi, dans la majorité des cas, (i) les critères physiques difficilement ou non mesurablesin situn’ont pas été intégrés dans les conditionssine qua nonà la caractérisation des événements : il s’agit notamment des paramètres liés à la cinétique des phénomènes ou à leur fréquence d’occurrence. Ces derniers sont toutefois parfois présents, de manière implicite et à titre d’aide à la qualification, dans les descriptifs des endommagements aux enjeux (c.f. tableau
2.). C’est ainsi que les vitesses des mouvements de versant sont intégrées dans les « autres
3  Les critères physiques ne tiennent pas compte des parades existantes (qui visent à réduire leur intensité physique intrinsèque ou leur intensité destructrice) hormis dans le cas des feux de forêts pour lesquels l’action des secours participent à la caractérisation de l’aléa. 4 La définition de la vulnérabilité en tant que «grandeur pouvant être évaluée par le niveau d’endommagement constaté ou potentiel d’un élément exposé donné, soumis à l’action ou pressenti, d’intensité donnée» (Léone, 1996) est à la base de notre démarche.
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critères » et les fréquences d’occurrence, pour les inondations, font l’objet d’une échelle complémentaire. (ii) L’intensité destructrice (appelée endommagement), mesurée sur les différents enjeux standards, est essentiellement qualitative et ne renvoie pas à la gravité ni à la dangerosité des aléas, lisible par ailleurs sur l’échelle de gravité développée par la MISE. En fonction des aléas, tous les enjeux ne sont pas forcément pertinents dans la caractérisation de l’événement : les personnes, dans le cas des éboulements rocheux ne le sont pas dans la mesure ou le phénomène est binaire et engendre une fois sur deux des blessures graves voire la mort. De la même façon, pour les tassements, ce même enjeu n’est pas pertinent puisque le phénomène, très lent, n’est pas susceptible d’affecter des personnes.
Tableau 2. Echelle des glissements de versants : endommagements à l’enjeu bâtiment et autres critères. Pour chaque classe d’intensité définie, chaque échelle propose donc une double 5 caractérisation des événements qui permet un choix des critères descriptifs de l’intensité plus important. Les classes des échelles ont ensuite été bornées à partir de ce jeu de critères disponibles et répondant aux objectifs du projet. Le type de bornes varie en fonction de l’aléa et est soit un intervalle soit une valeur centrale. 5  les critères d’intensité physique et d’intensité destructrice, pour une même classe, restent toutefois indépendants car ils ne sont pas forcément corrélés entre eux.
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3. Fonctionnement des échelles : caractérisation en intensité d’un événement. 3.1 Des échelles à géométries variables Les tentatives d’homogénéisation des échelles n’ont pas abouti à la création d’une échelle unique : l’hétérogénéité des critères retenus, couplée à la variété des manifestations pour un même aléa, a interdit leur harmonisation à 5 classes (cf. tableau 3), pour l’ensemble des phénomènes. Pour certains aléas, l’introduction de classes supplémentaires aurait été artificielle et incompatible avec des critères de seuils, bien caractérisés et accessibles. Le nombre de classes varie ainsi pour certains aléas :2 classes(pluies verglaçantes, spécificité de leur occurrence, 1,0) 3 classes(crues) 4 classes(effondrements) 6 classes(certains 6 mouvements de terrain ).Tableau 3. Modèle standard d’échelle d’intensité commun à l’ensemble des aléas.Lorsque la nature des aléas le permet, les échelles se suivent dans leur gradation : c’est le cas des tempêtes et cyclones avec respectivement, pour leurs derniers et premiers seuils, 118 et 119 km/h de vitesse des vents moyens. Enfin, certains aléas sont susceptibles de changer d’échelle au cours de leur manifestation. Certains mouvements de versants, dans leur phase finale de déplacement, peuvent en effet voir leur vitesse augmenter et migrer ainsi de l’échelle des glissements à celle des écroulements, la première n’intégrant pas de telles vitesses . 3.2 Qualification d’un événement La caractérisation d’un événement avéré passe en premier lieu par l’identification de l’échelle concernée qui peut être rendue délicate : les coulées de boues ou charriages hyper concentrés ne font pas partie des mouvements de terrain mais des crues rapides. L’observation des critères disponibles à la fois dans l’échelle que sur le terrain permet de sélectionner les éléments déterminants et représentatifs de cette qualification. De façon générale, il est conseillé de privilégier l’observation des endommagements. Cependant, les classes correspondantes maximisent l’intensité théorique destructrice des phénomènes ce qui contraint l’observateur à une certaine objectivité dans le choix des enjeux représentatifs. En effet, les éléments exposés, en fonction de leur distance à la source ou au maximum
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d’intensité (lequel peut par ailleurs être très localisé ou bien mouvant, très étendu dans l’espace) sont en effet susceptibles d’être affectés de façon différentielle. En cas de divergence dans l’affectation de la classe d’intensité, il a été convenu que le maximum 7 observé à partir de l’un ou l’autre critère (physique ou d’endommagement) serait retenu . 8 Du point de vue de leur extension spatiale et afin de permettre le raccord avec GEDEON , les aléas qui affectent des superficies importantes tels que les cyclones, les séismes, les feux de forêts ou les éruptions volcaniques seront caractérisés simultanément par une valeur 9 d’intensité globale et par des valeurs d’intensité locales , rapportées à la commune. La caractérisation des inondations de plaine et des tempêtes fait figure d’exception. Les crues lentes sont d’abord qualifiées globalement (bassinversant) en termes de rareté (période de retour) puis en intensité (effets locaux de la submersion) sur la base de deux échelles. Les tempêtes sont caractérisées, à partir d’une échelle unique, dans leur globalité (vent moyen en km/h) et localement du point de vue des dommages. Conclusion Les échelles d’intensité développées répondent à un soucis d’harmonisation et de simplification dans la caractérisation en intensité des événements dommageables. Par événements dommageables est sousentendue la manifestation d’un agent naturel génératrice de dommages, ce qui interdit l’usage des échelles dans la caractérisation d’aléas dont la cause serait d’origine essentiellement anthropique, pour des raisons de responsabilité civile : l’échelle avalanche ne saurait être utilisée suite à un accident survenu dans le contexte de sports de montagne. De la même façon, ces échelles n’ont pas de caractère réglementaire : elles ne peuvent par conséquent appuyer l’instruction de dossiers de catastrophes naturelles ni faire partie de procédures réglementaires de prise en compte du risque naturel dans l’aménagement. Ces échelles sont en cours de validation par les services techniques de l’état compétents et seront éventuellement sujettes à modifications après cette phase de test. Référence bibliographique :  GSC, Météo France, Cemagref, 2002. Détermination d’une échelle d’intensité en 5 niveaux par type de phénomènes naturels. Phase 1. Etat de l’art : Echelle d’intensité et de dommages, enjeux + Annexes par aléas. Phase 45. Guide général d’usage des échelles (volume 2.) + Annexes par aléas. MEDD/DPPR/SDPRM. Paris. 6 La classe 6 des éboulements et écroulements ne concerne que les phénomènes d’ampleur catastrophique dont la 3 masse en jeu excède le million de m . 7 Ce choix a été préféré à celui de la valeur d’intensité la plus représentée car les échelles n’ont pas pour objet de mesurer la gravité économique (ou monétaire), humaine, environnementale d’un événement. 8 Le référentiel spatial unitaire dans GEDEON est la limite administrative communale. 9 Un indice d’impact global, adimensionnel, calculé à partir des intensités locales, permet de comparer le poids de phénomènes identiques successifs. Pour les tempêtes, il est de 15146 (déc.1999) et de 3864 (oct. 2001).
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