Dynamique des avalanches
Christophe Ancey
Cemagref
Préfacev
Avant-proposvii
Chapitre 1 Un tour d'horizon
Christophe Ancey
1
1.1 Objectifs de l'ouvrage1
1.1.1 Dynamique et prédétermination1
1.1.2 Variabilité statistique des avalanches1
1.1.3 Intensité et fréquence des avalanches2
1.2 Visite guidée3
1.2.1 Avalanches et probabilités3
1.2.2 Dynamique des avalanches4
1.2.3 Modélisation physique des avalanches9
1.2.4 Codes et outils de calcul11
1.2.5 Données utilisables dans les études15
1.2.6 Cartographie d'avalanche et fond topographique16
1.3 Le génie paravalanche16
1.3.1 Dommages causés par les avalanches16
1.3.2 Acteurs et actions de l'ingénierie paravalanche23
1.3.3 Le génie paravalanche aujourd'hui28
Chapitre 2 Bases statistiques : le minimum pour survivre ... et un peu plus
Christophe Ancey
31
2.1 Introduction31
2.2 Qu'est ce qu'une probabilité ?32
2.2.1 Introduction du concept «probabilité»32
2.2.2 Règles de base du calcul des probabilités33
2.3 Quelques lois de probabilité usuelles38
2.3.1 Loi de Bernoulli et lois dérivées39
2.3.2 Loi de Poisson39
2.3.3 Loi uniforme40
2.3.4 Loi exponentielle40
2.3.5 Loi de Laplace-Gauss40
2.3.6 Loi du X2k42
2.3.7 Loi Gamma42
2.3.8 Loi bêta42
2.3.9 Loi des valeurs extrêmes (Gumbel, Fréchet, Weibull)43
2.4 Ajustement de lois45
2.4.1 Echantillon indépendant et identiquement distribué - stationnarité46
2.4.2 Détermination de la forme d'une loi49
2.4.3 Ajustement d'une loi51
2.4.4 Tests statistiques d'ajustement56
2.4.5 Intervalles de confiance et de crédibilité : vue d'ensemble58
2.4.6 Intervalle de confiance avec la méthode du maximum
de vraisemblance59
2.5 Application aux chutes de neige61
2.5.1 Problématique61
2.5.2 Une définition plus rigoureuse de la période de retour64
2.5.3 Méthode des maxima annuels et mensuels66
2.5.4 Modèles à seuil69
2.6 Régression logistique76
Chapitre 3 Avalanches en aérosol
Christophe Ancey
81
3.1 Introduction81
3.2 Caractéristiques physiques des aérosols85
3.2.1 Notions générales85
3.2.2 Processus de la vie d'un aérosol85
3.2.3 Caractéristiques de la phase d'écoulement89
3.3 Modèle KSBA90
3.3.1 Hypothèses et notations90
3.3.2 Equations du mouvement91
3.4 Solutions analytiques approchées94
3.5 Exemple d'application95
3.5.1 Résolution numérique95
3.5.2 Application au site de la Sionne95
3.6 Bilan et perspectives97
Chapitre 4 Avalanches coulantes
Christophe Ancey
99
4.1 Introduction99
4.2 Caractéristiques physiques des avalanches coulantes102
4.2.1 Avalanches de neige sèche et froide105
4.2.2 Avalanches de neige humide106
4.3 Modèles d'avalanche coulante : principes108
4.4 Approximation du bloc glissant110
4.4.1 Equations du mouvement110
4.4.2 Modèle de Coulomb112
4.4.3 Modèle de Voellmy114
4.4.4 Exemples d'application122
4.5 Modèles hydrauliques124
4.5.1 Equations du mouvement126
4.5.2 Propriétés rhéologiques des avalanches coulantes128
4.5.3 Valeurs des paramètres rhéologiques129
4.5.4 Limites des modèles hydrauliques130
4.5.5 Solutions analytiques132
4.5.6 Solutions approchées135
4.5.7 Résolution numérique137
4.6 Bilans et perspectives139
Chapitre 5 Calcul des pressions
Christophe Ancey
141
5.1 Introduction141
5.2 Physique de l'impact144
5.2.1 Influence du type d'avalanche144
5.2.2 Influence de la taille de l'obstacle147
5.2.3 Influence de la configuration de l'écoulement
et de l'orientation de l'obstacle150
5.3 Calcul des pressions d'impact pour une avalanche coulante151
5.3.1 Ecoulement en régime inertiel152
5.3.2 Ecoulement en régime gravitaire152
5.4 Calcul des pressions d'impact pour un aérosol153
Chapitre 6 Cartes et bases de données d'avalanches
Gilles Borrel et Roland Burnet
155
6.1 Cartes et cadastres d'avalanche155
6.1.1 Cas de la France155
6.1.2 Cas de la Suisse156
6.2 Contenu et conditions d'emploi des CLPA158
6.2.1 Contenu d'une CLPA158
6.2.2 Valeur des renseignements portés sur la carte158
6.2.3 Echelle et précision159
6.3 Caractéristiques et propriétés des données reportées159
6.3.1 Recherche de faits historiques avérés159
6.3.2 Conséquences pratiques160
6.4 Principe de réalisation161
6.4.1 Réalisation en deux phases distinctes161
6.4.2 Présentation162
6.4.3 Mise à jour164
6.4.4 Projets d'aménagement de la montagne164
6.4.5 Gestion des voies de communications :
routes et domaines skiables164
6.4.6 Documents administratifs :
zonages de risque et plans d'urbanisme165
6.5 Enquête permanente des avalanches (EPA)165
6.5.1 Historique de l'observation de l'EPA166
6.5.2 L'EPA en 2005168
6.5.3 L'EPA en pratique170
Chapitre 7 Données météorologiques
Christophe Ancey
171
7.1 Origine et nature des données en France et en Suisse171
7.1.1 Sources de données171
7.1.2 Principe des mesures173
7.1.3 Incertitudes, erreurs, lacunes dans les mesures174
7.2 Traitement statistique175
7.2.1 Mise en forme des données175
7.2.2 Typologie des problèmes176
Chapitre 8 Le fond topographique
Otto Kölbl, avec la collaboration de Roland Burnet et Vincent Bain
181
8.1 Introduction181
8.2 Système de référence géodésique182
8.2.1 Introduction182
8.2.2 Système géodésique de référence en France184
8.2.3 Système géodésique de référence en Suisse185
8.2.4 Conclusions pour les praticiens185
8.3 Aperçu sur les produits nationaux en cartes topographiques et en plans185
8.3.1 Carte topographique 1 : 25 000 sur papier186
8.3.2 Carte pixel 1 : 25 000186
8.3.3 Données vectorielles186
8.3.4 Jeux de données topologiques187
8.3.5 Orthophotographies numériques187
8.3.6 Modèle numérique de terrain (MNT)187
8.3.7 Plan d'ensemble188
8.3.8 Considérations sur la précision planimétrique
des cartes topographiques188
8.3.9 Mensuration cadastrale188
8.4 Procédés complémentaires pour le levé topographique189
8.4.1 Photographies aériennes et restitutions photogrammétriques189
8.4.2 Nouveau levé de modèle numérique de terrain et altimètre laser191
8.4.3 Mesures terrestres complémentaires à l'aide de GPS193
8.4.4 Mesures terrestres complémentaires à l'aide de tachéomètres193
8.5 Gestion de l'information géodésique194
Chapitre 9 Approche naturaliste
Christophe Ancey
195
9.1 Introduction195
9.2 Démarche analytique196
9.2.1 Enquête de terrain197
9.2.2 Photo-interprétation203
9.3 Analyse fonctionnelle205
9.3.1 Concepts de base205
9.3.2 Caractères structurels et singuliers d'un site207
9.3.3 Circulation des flux209
9.4 Avalanches et singularités210
9.4.1 Singularités naturelles210
9.4.2 Singularités artificielles214
9.5 Zonage216
9.5.1 Aléa, vulnérabilité et risque : vocabulaire employé216
9.5.2 Des cartes de phénomènes aux plans de zonage221
Chapitre 10 Démarche statistique
Christophe Ancey
223
10.1 Introduction223
10.2 Régression linéaire224
10.2.1 Principe de la méthode alpha-bêta224
10.2.2 Valeurs obtenues selon la région du globe224
10.2.3 Avantages et inconvénients226
10.3 Théorie des valeurs extrêmes227
10.3.1 Distance d'arrêt comme variable aléatoire ?227
10.3.2 Méthode du rapport d'arrêt228
Chapitre 11 Approche conceptuelle
Maurice Meunier
231
11.1 Vue générale sur l'approche conceptuelle231
11.1.1 Impossibilité d'un traitement statistique simple231
11.1.2 Modèle conceptuel et modèle déterministe232
11.1.3 Principe du modèle conceptuel232
11.1.4 Modèle de Voellmy et modèle de Coulomb modifié233
11.2 Calage des deux modèles de propagation235
11.2.1 Situation où deux variables de sortie sont disponibles236
11.2.2 Situation où une seule variable de sortie est disponible236
11.3 Prédétermination des avalanches de grande période de retour237
11.3.1 Méthode237
11.3.2 Mise en oeuvre et exemple238
Chapitre 12 Approche physique
Christophe Ancey
243
12.1 Objectif et méthodes243
12.1.1 Typologie des approches244
12.1.2 Approche physique par scénario245
12.1.3 Approche physique par simulation stochastique246
12.2 Calage des modèles247
12.2.1 Problématique du calage247
12.2.2 Difficultés rencontrées247
12.2.3 Méthodes de calage248
12.2.4 Calage déterministe249
12.2.5 Calage probabiliste250
12.2.6 Calage stochastique257
12.3 Mise en oeuvre pratique260
12.3.1 Lissage du profil en long260
12.3.2 Simulation par scénario262
12.3.3 Simulation stochastique262
12.4 Conclusion264
Chapitre 13 Contexte réglementaire du zonage d'avalanche en France
Frédéric Jarry, avec la collaboration de Christophe Ancey
267
13.1 Pourquoi réaliser un zonage d'avalanche ?267
13.1.1 Obligation de prise en compte des risques naturels en urbanisme268
13.1.2 Prévention des risques naturels :
la mission de police administrative270
13.1.3 Intérêt du zonage dans l'information préventive271
13.1.4 Rappel de la jurisprudence272
13.2 Différentes formes de zonage d'aléa273
13.2.1 Carte d'aléa avalanche273
13.2.2 Plan de prévention des risques : zonage réglementaire du risque274
13.3 Quelle évocation du zonage par le juge ?277
13.3.1 Zonage réglementaire contesté277
13.3.2 Question du zonage en cas d'accident d'avalanche281
13.4 En guise de conclusion287
13.4.1 Chargé d'étude et zonage287
13.4.2 Instruction d'un zonage288
Chapitre 14 Réglementation en Suisse
Eric Bardou
291
14.1 Introduction291
14.1.1 Obligation de prise en compte des risques naturels292
14.1.2 Risques naturels et aménagements particuliers en montagne293
14.1.3 Notion de risque293
14.1.4 Intérêt du zonage dans l'information préventive294
14.2 Différentes formes de zonage du danger294
14.2.1 Carte de danger et carte indicative de danger294
14.2.2 Contenu de la carte de danger295
14.3 Quelle évocation du zonage par le juge ?298
14.3.1 Constructions hors zone à bâtir298
14.3.2 Contestation de la carte des dangers302
14.4 Conclusion305
Notations, formules et conventions323
Liste des acronymes327
Index329
Index des auteurs cités335
Les auteurs de l'ouvrage337