Analyse des données de interférometrie SAR dans les villes de Breil-sur-Roya et Sospel

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1 Analyse des données de interférometrie SAR dans les villes de Breil-sur-Roya et Sospel Lors des ateliers d'expertise du projet Interreg - ALCOTRA «EUR-EAU-PA", qui se sont tenus à Grasse le 14 et 15 Mars 2013, il est apparu que l interfométrie radar satellitaire différentielle (PSInSARTM et SqueeSARTM ), pouvait être un moyen d essayer de mieux appréhender l étendue d un «bassin de risque» associé au gypse, de même que l évolution de l aléa de type affaissement inhérent à sa dissolution. Marino Trimboli Sergio Restagno Società di Geotecnica e Geomeccanica di Restagno e Trimboli s.n.c. Piazza Santa Cecilia 4/1 - I Savona tel./fax web site: Avec la collaboration de Christhian Mathon Rolando Pozzani Savona Marsiglia Genova Settembre 2013

2 PRÉAMBULE Lors des ateliers d'expertise du projet Interreg - ALCOTRA «EUR-EAU-PA", qui se sont tenus à Grasse le 14 et 15 Mars 2013, et en particulier dans ceux portant sur la «Géologie» et «l Évaluation de l aléa», un consensus s est établi autour du fait que l appréhension de la problématique de la prévention des désordres liés à la dissolution du gypse ne pouvait se satisfaire d une approche aussi focalisée que celle qui prévaut dans les cas de cavités d origine anthropique, y compris celles dans lesquelles du gypse a été extrait, en effet les dimensions géologique et hydrogéologique de cette problématique impose un examen très extensif du contexte, pouvant déborder très largement le cadre géographique d une commune et a fortiori celui d un secteur endommagé ou d un projet d aménagement. Il est ainsi apparu que l interfométrie radar satellitaire différentielle (PSInSARTM et SqueeSARTM ), pouvait être un moyen d essayer de mieux appréhender l étendue d un «bassin de risque» associé au gypse, de même que l évolution de l aléa de type affaissement inhérent à sa dissolution. Dans cette optique, les experts de la Société SGG, qui ont participé aux ateliers de Grasse, ont examiné les résultats du traitement par interfométrie radar satellitaire différentielle (PSInSARTM et SqueeSARTM ) des scènes acquises pour les besoins du projet Interreg - ALCOTRA "RiskNat", et couvrant le Piémont et la Ligurie ainsi qu une partie du département français des Alpes-Maritimes dans lequel se situe, en particulier, Breil-sur-Roya. Les résultats de leurs analyses sont exposés ci-après. 1 / 12

3 INTRODUCTION Après l'atelier d'expertise du projet Interreg - ALCOTRA «EUR-EAU-PA", qui s est tenu à Grasse le 14 et 15 Mars 2013, et après avoir examiné les questions liées au suivi des mouvements du sol liés aux phénomènes de dissolution des formations gypseuses, la Société SGG a examiné les résultats du traitement par interfométrie radar satellitaire différentielle (PSInSARTM et SqueeSARTM ) des scènes acquises pour les besoins du projet Interreg - ALCOTRA "RiskNat", et couvrant le Piémont et la Ligurie ainsi qu une partie du département français des Alpes-Maritimes dans lequel est situé une partie du bassin de la Roya. En particulier, ont été examinées les données concernant les zones soumises à mouvements du sol liés à la présence de gypse dans le bassin de la Roya afin d'évaluer l'applicabilité de la surveillance par satellite de ce type de perturbation dynamique lente. DONNÉES GÉOLOGIQUES ET HYDROGÉOLOGIQUES DISPONIBLES Le vieux village de Breil-sur-Roya est affecté par des phénomènes d'instabilité qui affectent de nombreux bâtiments entre la Place de Brancion, la Place Bianchieri et la Rue Pasteur. Les phénomènes en question ont été observés dès 1980 et concernent certains bâtiments historiques tels que la Maison Guidi (Ancienne caserne de chasseurs alpins), le bâtiment du Bar des Alpins, l'école de Musique, l'église, l'hôtel Roya et la Mairie. La Maison Guidi et une partie de la Rue Auguste Cachiardi ont subi de graves dommages et des affaissements manifestes depuis La présence d'affleurements de gypse associés aux cargneules du Trias, en particulier sur la rive droite de la Roya et dans le bassin affluent de la Lavina, et la présence de phénomènes d'affaissement et d'effondrement sous les lignes SNCF Breil - Nice et Breil - 2 / 12

4 Ventimiglia et dans le quartier des Tuileries, ont conduit à attribuer ces dommages à la présence de cavités dans le sous-sol gypseux. La rive gauche est dominée par un versant rocheux très raide. Au-dessus du centre de Breil il montre de vastes affleurements de calcaires marneux d âge crétacé ; le contact Trias - Crétacé est tectonique (décrochement ou chevauchement). En une grande partie de la vieille ville de Breil a fait l'objet d'une étude de diagnostic géotechnique et d'aléa d'affaissement et d'effondrement, avec notamment la réalisation de 13 sondages (destructifs et carottés), de piézomètres et de profils géophysiques (Bureau d'ingénieurs - Conseils Géolithe de Crolles (Isère)). Les résultats de cette étude, présentés pendant l'atelier d'expertise du 14 Mars 2013 à Grasse, ont montré que le sous-sol du vieux village se compose du gypse triasique surmonté par les alluvions de la Roya, mais les sondages n'ont pas intercepté de vides francs dans le gypse qui peut être responsable de phénomènes de subsidence observés à la surface. Cependant, à l aplomb de deux zones, Rue Cachiardi et Rue de la Mairie, il a été observé un surcreusement du toit du gypse par rapport aux zones environnantes, associé à la présence de boue et d argiles au-dessous du toit de la nappe phréatique. La morphologie de la base gypseuse est subcirculaire et très similaire aux dolines et aux sinkholes (plan sur photo aérienne en Annexe 1). Les niveaux stabilisés de la nappe sont très variables d un sondage à l'autre, avec des différences pouvant atteindre 1 m, mettant en évidence la variabilité de la perméabilité horizontale et verticale des alluvions, avec les temps de réaction sont très variables par rapport aux variations du niveau de base localement représenté par celui du lac de retenue en amont du barrage EDF de Breil. Actuellement cette dernière est vide pour permettre l'exécution de travaux de maintenance sur le barrage. Les relevés piézométriques réalisés par la Régie des Eaux de la Mairie de Breil avec le concours de la DDTM 06et du CETE (IFSTAR) de Nice, en particulier après l'abaissement du niveau du lac en Août 2012 et la vidange effectuée par EDF en Octobre 2012, ont permis d'identifier des zones présentant une différence entre les niveaux initiaux et finaux de plus de 2 m Place Bianchieri, et jusqu'à 0,17-1,04 m Place Brancion. Enfin, les mesures effectuées pendant la même période sur les fissuromètres placés sur les principales fissures et lézardes des bâtiments sinistrés, ont permis de détecter des 3 / 12

5 déplacements atteignant 2,4 mm sur la Maison Guidi, et 1,1-1,2 mm sur les bâtiments de la Rue Cachiardi. Les autres fissuromètres indiquent des déplacements de quelques dixièmes de millimètres. Les déformations maximales, correspondant au secteur compris entre les sondages SD1 et SC3 (Place Brancion - Rue Cachiardi) montrent un gradient de 1,1 à 2,4 mm/an. LES DONNÉES SATELLITAIRES DU PROJET RISKNAT Les données analysées concernent le traitement des images radar SAR (Synthetic Aperture Radar) acquises entre 2003 à 2009 par le satellite RADARSAT de l'agence spatiale canadienne, et traitées par TRE TeleRilevamento Europa (Université Polytechnique de Milan). En particulier, l'ensemble des données relatives aux réflecteurs permanents (PS) pour les parties françaises des vallées de la Roya et de la Bévéra font l objet du tableau suivant. Trajectoire (Risknat) Satellite Orbite Nombre de mesures Méthode de traitement A_T290_Imperia_NW RADARSAT Ascendante 79 SqueeSAR D_T97_Imperia_NW RADARSAT Descendante 64 SqueeSAR Les données traitées, disponibles sur les SIG du projet Risknat, de l Agence de l'environnement ARPA Piémont et de la Région Ligurie, conduisent pour chaque réflecteur permanent (PS Permanent Scatterer) identifiés sur le terrain, au tableau ci-dessous. 4 / 12

6 CODICE TARGET A80SC QUOTA (m) DEVIAZIONE STANDARD QUOTA (m) 1.07 VELOCITA' (mm/anno) 0 DEVIAZIONE STANDARD VELOCITA' (mm/anno) 0.54 COERENZA 0.87 ORBITA A TRACK T290 SATELLITE RADARSAT in modalità Standard S3 SUBAREA IMPERIA_NW PS/DS DS AREA EFFICACE 6219 DATASET DS_RSAT_S3_A_T290_IMPERIA_NW Les vitesses de déplacement observées sur chaque PS au cours de la période d'observation, le long de la ligne de visée entre le réflecteur et le satellite LOS (Line of Sight), sont représentées selon une échelle de couleurs. Les couleurs se réfèrent aux plages de vitesses faisant l objet du tableau suivant. Symbole Couleurs Plages de Type de déplacement s vitesse (mm/an) Bleu + 1 < v < 0 Soulèvement Vert 0 < v < - 1 Stable Jaune - 1 < v < - 3 Orange - 3 < v < - 6 Affaissement Rouge V > - 6 On remarquera que les points présentant une vitesse moyenne de déplacement inférieure à 1 mm/an sont considérés comme stables. Breil-sur-Roya 5 / 12

7 Sur l extrait de photo aérienne suivant sont positionnés les différents points de référence présentant des caractéristiques de cible PS (réflecteur permanent) et leurs déplacements entre 2003 et Comme déjà mentionné, les paramètres des données traitées permettent de visualiser la vitesse moyenne le long de la ligne de visée entre la cible PS et le capteur à bord du satellite (LOS) selon le schéma de la figure 1. Les variations de la distance entre la cible PS et le satellite intègrent une forte composante verticale du mouvement. 6 / 12

8 Cibles P.S et leur vitesse moyenne de déplacement dans le vieux village de Breil-sur-Roya Ont été examinés en détail les déplacements observés sur les cibles PS situées sur les bâtiments endommagés de la Place Brancion et de la Place Bianchieri, et ce entre 2003 et plage de disponibilité des images RADARSAT dans le projet RiskNat. Les principaux résultats sont présentés dans le tableau en annexe 1 avec les diagrammes de déplacements de quelques PS. Il en résulte : les différentes cibles PS identifiées dans le centre de Breil montrent une vitesse moyenne de déplacement en général inférieure à 1 mm/an. Dans la période d'observation les déplacements cumulés sont de quelques millimètres ; sur quelques bâtiments - Maison Guidi, Église - des cibles montrent des soulèvements qui peuvent être liés à la subsidence différentielle observée sur le terrain ; les valeurs plus élevées correspondent aux bâtiments les plus endommagés; les gradients de déplacement sont du même ordre de grandeur que celui mesuré sur les bâtiments par la Mairie (surveillance fissurométrique). 7 / 12

9 Zone de la Lavina Sur l extrait de photo aérienne suivant sont positionnées les cibles identifiées dans la ville de Breil ; on peut observer quelques zones dans le quartier des Tuileries et le long de ligne du chemin de fer affectées par des affaissements significatifs et évolutifs. Les informations SAR concordent avec les rapports techniques de la SNCF mentionnés dans le rapport final de Géolithe et les zones surlignées correspondent aux bâtiments ou aux murs de soutènement endommagés. Signalons par ailleurs, qu un effondrement de terrain (lié à la présence d une cavité souterraine) s est produit récemment près du Pont Charabot (enjambe la retenue du barrage EDF de Breil). Aires anomales dans la Lavina et dans la ligne SNCF Breil-Nice-Vintimille BCJOO Vitesse -1,3 Ec.Type 0,42 Coherence 0,73 A804Y Vitesse -1,79 Ec.Type 0,55 Coherence 0,77 A82G8 Vitesse -3 Ec.Type 0,58 Coherence 0,83 A82IC Vitesse -2,31 Ec.Type 0,53 Coherence 0,94 Cibles PS et vitesses moyennes (mm/an) autour de Breil-sur-Roya (ligne SNCF et Lavina) Sospel 8 / 12

10 Progetto Interreg Alcotra Italia / Francia L'examen des données a été étendu au village de Sospel, car les travaux menés dans le cadre de RiskNat y faisaient apparaitre des zones «anormales» (cf. illustrations suivantes). Cibles dans le vieux village de Sospel Les paramètres enregistrés sur les cibles des zones d anomalies identifiées par les couleurs bleu et orange résultent sont exposés ci-après. ID_ZONE TRACK SURFACE (m2) PERIMETRE (m) NRO BUFFER VITESSE MOYENNE (mm/an) VITESSE MIN. (mm/an) VITESSE MAX. (mm/an) NUMERO CIBLES NUMERO CIBLES PS NUMERO CIBLES DS PARAMETER DE COHERENCE ECART TYPE VITESSE (mm/an) T Données dans la zone du cimitière (couleur bleu) 9 / 12

11 Progetto Interreg Alcotra Italia / Francia ID_ZONE TRACK SURFACE (m2) PERIMETRE (m) NRO BUFFER VITESSE MOYENNE (mm/an) VITESSE MIN. (mm/an) VITESSE MAX. (mm/an) NUMERO CIBLES NUMERO CIBLES PS NUMERO CIBLES DS PARAMETER DE COHERENCE ECART TYPE VITESSE (mm/an) T Données dans la zone du champ de football (couleur orange) On peut noter que les vitesses moyennes annuelles sont beaucoup plus élevées que celles constatées à Breil, et que dans la vieille ville de nombreuses cibles PS montrent des vitesses moyennes d affaissement supérieures à 1 mm/an. CONCLUSIONS L'examen des données disponibles a mis en évidence la pertinence de l'interférométrie SAR dans la détection et le suivi de vastes zones d affaissement du sol en relation avec des phénomènes de dissolution du gypse. Dans le cas de Breil-sur-Roya on a pu comparer les mouvements des cibles PS à ceux mesurés in situ en utilisant les techniques traditionnelles (fissurométrie), et confirmer l'instabilité de points spécifiques relatifs à quelques bâtiments du vieux village. De même, dans les zones du chemin de fer et du quartier des Tuileries, les résultats sont confirmés par la présence d affaissements avérés et connus dont il a été possible d apprécier l'évolution durant la période Le cas de Sospel mérite d être souligné, car il n est pas biaisé dans le sens où son examen ne fait pas suite aux discussions qui ont eu cours pendant les ateliers qui se sont tenus à 10 / 12

12 Progetto Interreg Alcotra Italia / Francia Grasse (il n en a jamais été fait état), mais résulte simplement des résultats globaux de TRE concernant le traitement des images radar dans le cadre de RiskNat ; or Sospel présente effectivement des problèmes similaires à ceux de Breil et attribuables à la présence d évaporites du Trias (la commune a fait l objet d un PPRN portant entre autre sur ces phénomènes). Il serait intéressant de rapprocher les vitesses de déplacement mesurées par interférométrie avec les éventuelles mesures réalisées in situ. Dans le cas de Breil, il conviendrait d étendre les traitements interférométriques aux années antérieures à 2003 et postérieures à 2009, ce qui nécessiterait d acquérir les images radar correspondantes. La mise en place, dans le vieux village de Breil, de réflecteurs permanents (PS) dédiés, là où les cibles PS naturelles font défaut, permettrait d accroitre les performances de la méthode. Par ailleurs, il conviendrait également d'automatiser l acquisition des données piézométriques et de mettre en place dans des forages spécifiques, Place Brancion et Place Bianchieri, des extensomètres à points multiples automatiques pour disposer de mesures «vraies» des affaissements en surface, comme en profondeur, avant la remontée des eaux à l arrière du barrage EDF (pont zéro). 11 / 12

13 Progetto Interreg Alcotra Italia / Francia Il est enfin possible l'extension de traitement et analyse de les images SAR également par le village de Bargemon et la ville de Grasse afin de surveiller les affaissements passés et futurs. Marino Trimboli Sergio Restagno Avec la collaboration de Christian Mathon et de Rolando Pozzani. Savona Marsiglia - Genova Settembre / 12

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