Cartographie régionale de l aléa mouvements de terrain au 1/ ème Année 2 : Etude de la Zone Alpine. Rapport d avancement

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1 Cartographie régionale de l aléa mouvements de terrain au 1/ ème Année 2 : Etude de la Zone Alpine Rapport d avancement BRGM/RP FR Octobre 2007

2 Cartographie régionale de l aléa mouvements de terrain au 1/ ème Année 2 : Etude de la Zone Alpine Rapport d avancement BRGM/RP FR Octobre 2007 Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM 2007RISE07 N. Marçot Avec la collaboration de A. Valle Vérificateur : Nom : Mathon Christian Date : Signature : (Original signé par) Approbateur : Nom : Dessandier David Date : Signature : (Original signé par) Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. I M AVRIL 05

3 Mots clés : cartographie, aléa, mouvements de terrain, région PACA, Zone Alpine, chute de blocs, glissement, effondrement, coulée de boue, ème, En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Marçot N. avec la collaboration de Valle A. (2007) - Cartographie régionale de l aléa mouvements de terrain au 1/ ème Année 2 : Etude de la Zone Alpine. Rapport BRGM/RP FR, 23 p., 9 illustrations. BRGM, 2007, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM.

4 Synthèse L étude de la cartographie de l aléa mouvements de terrain au 1/ sur la région PACA s intègre au IV ème Contrat de Plan Etat Région, et a pour objectif la réalisation de la cartographie régionale homogène de la susceptibilité du territoire aux phénomènes de mouvements de terrain. L année 1 était consacrée à la Provence Calcaire et Rhodanienne, le présent rapport concerne l état d avancement de l année 2 concernant l étude de la zone alpine. La méthodologie utilisée s appuie sur celle présentée en année 1, sur le principe du croisement de la géologie avec la topographie, avec quelques ajustements liés au contexte alpin. Un inventaire des événements mouvements de terrain permet d affiner la typologie des phénomènes mouvements de terrain sur la zone d étude. Plusieurs services ont été sollicités afin de collecter un maximum d informations. Un travail de digitalisation des falaises rocheuses doit permettre d étudier les zones de propagation des blocs dans le cadre d éboulements rocheux. Les données géologiques utilisées sont d une part les cartes géologiques vectorisées et harmonisées sur une partie de la zone alpine au 1/50 000, et la carte géologique au 1/ harmonisée sur l ensemble de la région PACA. La cartographie, réalisée à l échelle du 1/ ème, permettra de disposer d un document de hiérarchisation d information et de sensibilisation sur les risques de mouvements de terrain de l ensemble de la Région PACA, ainsi que d un document d aide à la décision pour l aménagement du territoire à l échelle régionale ou départementale. En outre, ces résultats permettront de fixer des orientations pour la cartographie à 1/ ème dans les zones les plus sensibles (échelle adaptée en vue de la réalisation de Plan de Prévention des Risques et la prise en compte des risques mouvements de terrain à l échelle des documents d urbanisme). BRGM/RP FR Rapport d avancement 3

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6 Sommaire 1. Introduction Contexte et objectifs de l opération Collecte et mise en forme des données METHODOLOGIE Recherche bibliographique Méthodologie pour la réalisation de la cartographie au 1/ ème DONNEES SUR LES EVENEMENTS DONNEES SUR LES FALAISES MISE EN PLACE D UNE TYPOLOGIE DETAILLEE Harmonisation géologique Conclusion Bibliographie...23 Liste des illustrations Illustration 1 : Découpage de la région PACA en trois zones...10 Illustration 2 : Exemple de tableau d affectation d une pente limite de rupture par lithologie...12 Illustration 3 : Sources de données concernant le recensement des événements mouvements de terrain...13 Illustration 4 : Localisaiton des 961 événements mouvements de terrain recensés...14 Illustration 5 : Falaises identifiées et digitalisées sur le territoire de la Zone Alpine...15 Illustration 6 : Typologie détaillée des mouvements de terrain sur la "Zone Alpine"...16 Illustration 7 : Illustrations d événements mouvements de terrain valdiés sur le terrain...17 Illustration 8 : Cartographie de la géologie au 1/ harmonisée et non harmonisée sur la zone d étude...19 Illustration 9 : Cartographie de la géologie au 1/ harmonisée sur la zone d étude...20 BRGM/RP FR Rapport d avancement 5

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8 1. Introduction Cette étude a pour objectif la réalisation d une cartographie homogène de la susceptibilité du territoire de la région PACA aux phénomènes de mouvements de terrain. Elle fait suite à l étude réalisée en année 1 sur la Provence Calcaire et Rhodanienne, et est consacrée cette année à la Zone Alpine. La cartographie, réalisée à l échelle du 1/ ème, permet de disposer d un document de hiérarchisation d information et de sensibilisation sur les risques de mouvements de terrain de l ensemble de la Région PACA, ainsi que d un document d aide à la décision pour l aménagement du territoire à l échelle régionale ou départementale. En outre, ces résultats permettront de fixer des orientations pour la cartographie à 1/ ème dans les zones les plus sensibles (échelle adaptée en vue de la réalisation de Plan de Prévention des Risques et la prise en compte des risques mouvements de terrain à l échelle des documents d urbanisme). Schématiquement, la région est constituée de 3 grands domaines géologiques et géographiques : la Provence Calcaire et Rhodanienne, la zone alpine (ou le domaine montagneux) et la Provence Cristalline,. Ce rapport d avancement présente les principes de la méthodologie qui va être adoptée, des outils qui vont être utilisés, ainsi qu un état d avancement de la collecte des données et les prémisses de la mise en place d une typologie de mouvements de terrain propres au contexte de la Zone Alpine. BRGM/RP FR Rapport d avancement 7

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10 2. Contexte et objectifs de l opération En 2002 et 2003, puis en 2006, dans le cadre du CPER Etat Région PACA, les études relatives à la cartographie des risques mouvements de terrain de la vallée de la Roya réalisée aux échelles 1/ ème et 1/ ème, puis du bassin de risques du Bas-Buëch-Laragnais, ont permis d établir une méthodologie de cartographie à deux échelles successives, régionales puis communales. Ces études ont montré l intérêt d une cartographie à plus petite échelle, 1/ ème au lieu du 1/ ème, en préalable à des études locales, sachant par ailleurs que les méthodes proposée dans le cadre de la Roya et du Buëch sont tout à fait compatibles avec une cartographie à 1/ ème. La carte régionale à 1/ ème de l aléa mouvements de terrain doit constituer une information de base pour la prise en compte du risque mouvements de terrain dans la politique d aménagement régionale ou départementale. Il s agit aussi d une base de travail pour fixer les priorités d étude à plus grande échelle (1/ ème notamment et PPR si nécessaire). Le programme global proposé pour la cartographie des mouvements de terrain à 1/ ème concerne l ensemble de la Région PACA. Il est établi sur 3 ans. La région est découpée en 3 grands domaines géologiques et géographiques spécifiques (Illustration 1) : - la Provence calcaire et la plaine rhodanienne, zones de plaines localement marqué par un relief plus important, il s agit essentiellement d une plate forme carbonatée recouvert par endroit par des dépôts conglomératiques marins ou alluvionnaires. Cette première zone a été étudiée en année 1 et a fait l objet d un rapport final 1 ; - le domaine alpin, zone montagneuse, constituée de terrains fortement métamorphisés et affectés par des mouvements récurrents est étudiée dans le présent rapport ; - la Provence cristalline, elle correspond à une zone de plaines ou de collines, constituée de terrains cristallophylliens (granites, gneiss) affleurant ou recouvert par des formations triasiques particulièrement sensibles aux instabilités du sous sol (faciès de gypses, cargneules). Chacun de ces trois domaines doit présenter des caractéristiques spécifiques par rapport à leur susceptibilité aux instabilités de terrain. Le projet global prévoit successivement la cartographie de ces trois domaines régionaux. 1 Année 1 : Etude de la Provence Calcaire et Rhodanienne, rapport BRGM RP FR, septembre 2007 BRGM/RP FR Rapport d avancement 9

11 Les objectifs visés au terme de l étude sont : Cartographie d aléa - inventorier les mouvements de terrain affectant le territoire (en utilisant la BDMVT réalisée pour le MEDD, les données issues des services RTM, des Conseil Généraux, des CETE et des principaux bureaux d études travaillant dans la zone concernée) ; - définir une typologie des mouvements recensés et les facteurs déterminants quant à leur occurrence, - définir la susceptibilité des terrains aux types de mouvements identifiés, - qualifier l aléa par zones homogènes, en fonction des facteurs définis. Cartographie des enjeux - recenser les principaux enjeux : occupation des espaces, réseau de communication, agglomérations, - hiérarchiser les enjeux, en concertation avec les services concernés. Première appréciation globale du risque «mouvements de terrain» - qualifier le risque, en fonction des facteurs définis, par superposition de l aléa aux enjeux principaux identifiés, - orienter les priorités d étude à plus grande échelle. Remarque : la cartographie présentée est réalisée par traitement numérique à l échelle du 1/ ème, l interprétation qui peut en être faite est conditionnée par cette échelle. Provence calcaire et rhodanienne Zone Alpine Provence cristalline Illustration 1 : Découpage de la région PACA en trois zones 10 BRGM/RP FR Rapport d avancement

12 3. Collecte et mise en forme des données 3.1. METHODOLOGIE Recherche bibliographique Un important travail sur la méthodologie a été réalisé dans le cadre de l étude de la Provence Calcaire et Rhodanienne en année 1 afin de pouvoir déterminer la méthode de travail la plus adaptée à la réalisation de cartographies d aléa au 1/ ème, dans le contexte de la région PACA. C est cette méthodologie qui va également être appliquée pour l étude de la Zone Alpine, avec quelques modifications liées au contexte alpin Méthodologie pour la réalisation de la cartographie au 1/ ème La méthodologie mise en place pour une cartographie d orientation proposée à l échelle du 1/ ème pour la zone alpine est la suivante : - inventaire des événements mouvements de terrain anciens, historiques, déclarés et des indices d instabilités (à partir du terrain, des photos aériennes) tels que fissurations, moutonnement, cicatrices d arrachements, cônes d éboulements etc Construction d une table événement complétée par des visites dans les services et les bureaux d études et des observations de terrain : Mvt I Date I Type I Sous-type I Volume I Géologie I Morpho pente I Propagation - typologie illustrée et détaillée à partir des événements observés, schémas type (conditions d apparition, dynamique du mouvement), en affinant la description des phénomènes et la diversité des mouvements. - harmonisation géologique par rapport aux connaissances acquises dans le contexte géologique et la typologie, et regroupement des formations similaires quand cela est possible tout en conservant la description géologique initiale. - définition de l aléa par phénomène, pour les glissements de moyenne et faible ampleur : analyse litho/pente (une pente limite affectée à chaque formation lithologique) croisée avec la carte des pentes issue du MNT ; pour les chutes de blocs : digitalisation des barres rocheuses au 1/ ème (lignes simples ou polygones) et analyse litho/pente pour les formations calcaires (ex : alternances marno-calcaires) qui ne forment pas forcément des falaises, puis croisement de la litho/pente* avec la carte des pentes issue du Modèle Numérique de Terrain (MNT). BRGM/RP FR Rapport d avancement 11

13 - une analyse par vallée sera également réalisée permettant de qualifier des géomorphologies types et les phénomènes mouvements de terrain associés. - le rôle de la forêt en zone de montagne sera abordé afin de mettre en évidence les impacts en termes de parade de ce milieu naturel en contexte alpin. - litho pente : Evaluation d une classe de pente par lithologie. Pour chaque lithologie, on définit une classe de pente susceptible de produire tel phénomène, c est à dire la pente à partir de laquelle le mouvement peut se produire (exemple Illustration 2). L indice ainsi mis en évidence correspondant à la limite de pente est un premier critère d analyse. Cette valeur de pente s utilise de telle manière que lorsqu on est au dessus la formation lithologique est susceptible, et lorsqu on est au dessous elle n est pas susceptible. Litho / pente Glissement superficiel Marnes 10 % Granite 70 % Calcaire 20 % Illustration 2 : Exemple de tableau d affectation d une pente limite de rupture par lithologie Cette classe de pente est appelée litho/pente dans le sens où c est la donnée qui va caractériser chacune des lithologies en fonction du phénomène étudié. La pente pourra s exprimer en pourcentage (tangente de l angle de pente) ou en degré. L aléa est issu du croisement de la litho/pente avec la carte des pentes obtenue à partir du MNT au pas de 50 m. Aléa = Oui si pente (MNT) > Litho/Pente = Non si pente (MNT) < Litho/Pente - pour les écroulements : mise en évidence des hautes falaises (croisement pente et hauteur de falaises à partir de la digitalisation des falaises) puis évaluation de la propagation à l aide du logiciel Bora (logiciel d aide à la cartographie), - pour les coulées de boue, on utilisera le modèle de drainage qui sera ensuite croisé avec la pente, - pour les effondrements, on prendra en compte 3 types de phénomènes liés à la dissolution de gypse, à la formation de karst, et à l activité anthropique (mines et carrières souterraines). La base de données cavités doit confirmer la sensibilité lithologique ainsi mise en évidence. La susceptibilité sera évaluée selon 2 cas : 12 BRGM/RP FR Rapport d avancement

14 phénomène vraisemblable ; phénomène quasi invraisemblable, - synthèse : superposition de l ensemble des cartes par type de phénomène et croisement avec les enjeux (hiérarchisés) pour obtenir une hiérarchisation du risque DONNEES SUR LES EVENEMENTS La cartographie d aléa mouvements de terrain se base, en ce qui concerne la connaissance des phénomènes, sur un important travail de recueil de données sur les événements qui se sont produits sur la zone étudiée. Ainsi, sur la zone Zone Alpine (7 638 km²), 961 événements mouvements de terrain ont été recensés à ce jour auprès de différentes sources (Illustration 3). Origine des données Nombre d événements recensés BD Mvt CETE 126 Conseils Généraux 84 DDE (PPR) 36 Services RTM 413 Bureaux d étude 0 Bibliographie diverse 194 total 961 Illustration 3 : Sources de données concernant le recensement des événements mouvements de terrain La majorité des événements répertoriés proviennent des services RTM. Ces événements sont en cours de saisie à l heure actuelle dans la base de données nationale mouvements de terrain ( La bibliographie (thèses, rapports d étude ) a fourni également un grand nombre d informations relatives à la localisation d événements mouvements de terrain. Les 961 événements répertoriés se répartissent comme le montre l Illustration 4. BRGM/RP FR Rapport d avancement 13

15 Illustration 4 : Localisaiton des 961 événements mouvements de terrain recensés 3.3. DONNEES SUR LES FALAISES Les différents supports (Scan IGN 1/25 000, orthophotos IGN et cartes géologiques vectorisées au 1/50 000), ont permis d identifier et de digitaliser les zones de falaises rocheuses remarquables sous la forme de lignes, pouvant occasionner lors d éboulement des propagations non négligeables (Illustration 5). Ces falaises seront ensuite transformées en polygones par le biais de buffer automatiques, puis traitées à l aide d un logiciel d aide à la cartographie de l aléa mouvements de terrain (BORA) afin de délimiter les zones de propagation possibles en aval des falaises. 14 BRGM/RP FR Rapport d avancement

16 L illustration ci-dessous montre l importance du réseau de falaise sur la Zone Alpine (4 695 km de distances cumulées). Illustration 5 : Falaises identifiées et digitalisées sur le territoire de la Zone Alpine 3.4. MISE EN PLACE D UNE TYPOLOGIE DETAILLEE A partir de l inventaire des événements réalisés sur l ensemble de la zone d étude, une ébauche de typologie précise des mouvements de terrain qui s y produisent a été établie. Ont été distingués d une part les événements proprement dits, et d autre part les indices précurseurs d un événement. Ainsi, 20 catégories de mouvements de terrain ont été distinguées et seront décrites et affinées dans le rapport final de l étude (Illustrations 6 et 7). BRGM/RP FR Rapport d avancement 15

17 Illustration 6 : Typologie détaillée des mouvements de terrain sur la "Zone Alpine" Des missions de terrain sont prévues dès l automne 2007 afin de valider un maximum d événements répertoriés auprès des services, et par conséquent d affiner la typologie par des observations détaillées de terrain. 16 BRGM/RP FR Rapport d avancement

18 Glissement de terrain dans les formations glaciaires non différenciées à la Grave (05) Glissement de terrain dans les moraines de vallée à Saint-Chaffrey (05) Chute de pierres dans l Aalénien schisteux à la Grave (05) Chute de blocs dans le gypse Triasique à Névache (05) Chute de blocs dans les calcaires organo-détritiques à Monêtier-les-Bains (05) Illustration 7 : Illustrations d événements mouvements de terrain validés sur le terrain BRGM/RP FR Rapport d avancement 17

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20 4. Harmonisation géologique La réalisation d une carte d aléa mouvements de terrain nécessite de disposer d une harmonisation des contours géologiques sur l ensemble de la zone étudiée. A ce titre, nous souhaitions travailler à l aide d une cartographie géologique harmonisée à l échelle de la région PACA au 1/ Les cartes géologiques vectorisées issues des cartes géologiques papier au 1/ du Brgm existent sous format numérique vectorisées, mais seulement dans la moitié sud de la zone alpine. Le département des Hautes-Alpes n a pas fait l objet d une harmonisation des cartes géologiques au 1/ (Illustration 8). Ces pourquoi, ces cartes seront utilisées dans l analyse et la caractérisation des facteurs de prédisposition à tel ou tel phénomène de mouvements de terrain, mais la méthodologie qui sera adoptée pour la cartographie de l aléa au 1/ va de toutes façons nécessiter des regroupements de formations. Par conséquent la cartographie au 1/ parait plus judicieuse (Illustration 9). Illustration 8 : Cartographie de la géologie au 1/ harmonisée et non harmonisée sur la zone d étude BRGM/RP FR Rapport d avancement 19

21 Illustration 9 : Cartographie de la géologie au 1/ harmonisée sur la zone d étude Malgré une échelle au 1/ pour la carte géologique harmonisée, l échelle de validité de la cartographie finale de l aléa mouvements de terrain reste bien le 1/ compte tenue de l analyse qui sera faite par ailleurs. 20 BRGM/RP FR Rapport d avancement

22 5. Conclusion Dans le cadre de l étude régionale de cartographie de l aléa mouvements de terrain, la région a été divisée en 3 grands domaines géologiques et géographiques : la Provence Calcaire et le Rhodanienne, la zone alpine (ou le domaine montagneux) et la Provence Cristalline. Cette étude fait suite à l étude réalisée en année 1 sur la Provence Calcaire et Rhodanienne, et concerne la Zone Alpine. Ce rapport d avancement présente les principes de la méthodologie qui vont être utilisés dans la suite de l étude, ainsi qu un état d avancement de la collecte des données et de la mise en place d une typologie de mouvements de terrain propres au contexte de la Zone Alpine. La cartographie, réalisée à l échelle du 1/ ème, permettra de disposer d un document de hiérarchisation d information et de sensibilisation sur les risques de mouvements de terrain pour l ensemble de la Région PACA, ainsi que d un document d aide à la décision pour l aménagement du territoire à l échelle régionale ou départementale. En outre, ces résultats permettront de fixer des orientations pour la cartographie à 1/ ème dans les zones les plus sensibles (échelle adaptée en vue de la réalisation de Plan de Prévention des Risques et la prise en compte des risques mouvements de terrain à l échelle des documents d urbanisme). Il est prévu en fin d étude de restituer sous la forme d un SIG, les documents cartographiques à l échelle équivalente à 1/ ème ayant permis la réalisation de la cartographie de l aléa régional aux mouvements de terrain. Une proposition de hiérarchisation des communes en fonction du risque de mouvements de terrain et l établissement d'un rapport expliquant la démarche de cartographie seront également fournis. Cette cartographie sera associée à la base de données «mouvements de terrain» instruite conjointement par le BRGM, le CETE et les services RTM. BRGM/RP FR Rapport d avancement 21

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24 6. Bibliographie Rivet F. avec la collaboration de Mathon C et brevot P.-A. (2007) IV ème Contrat de Plan Etat Région «Risques Naturels et nuisances» Action : données, information, évaluation sur les risques naturels. Cartographie régionale de l aléa mouvements de terrrain au 1/ Année 1 : Etude de la Provence calcaire et rhodanienne. Rapport BRGM/RP FR. 104p., 1 annexe, 84 illustrations, 12 cartes hors-texte. BRGM/RP FR Rapport d avancement 23

25 Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin BP Orléans Cedex 2 France Tél. : Service géologique régional Provence-Alpes-Côte d Azur 117 avenue de Luminy BP Marseille cedex 09 - France Tél. :