[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le Cemagref ETNA

Titre du projet

Dynamique des avalanches : effet d'une digue sur les aérosols

Type d'aléa
Glace, neige et avalanches 
Année

1995

Mots-clés

Dynamique des avalanches - Effet d'une digue sur les aérosols - Modélisation physique

Champs disciplinaires
Nivologie, mécanique des fluides


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
Cemagref ETNA
Organisme(s) associé(s)
-
Coordonnateur
Olivier MARCO 
Participants
Anne Augé


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Contexte de l'étude

Les méthodes de protection contre les avalanches sont nombreuses et variées. On peut tenter de localiser le phénomène (cartographie des aléas), délimiter les zones à risques (interaction entre un aléa et un enjeu socio-économique). Mais on peut également intervenir directement sur le phénomène soit en l’empêchant de se produire (dispositif de protection active) soit en intervenant sur son écoulement pour en modifier les effets indésirables (ouvrages de protection passive, déclenchement artificiel). Chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. Mais le fait d’intervenir directement sur l’écoulement pose un problème très spécifique : est-on certain en modifiant l’aléa, de ne pas modifier ou d’aggraver, même localement, le risque ? Cette question se pose par exemple lors de la mise en place d’ouvrages de défense passive. Ainsi, une étrave, placée à l’amont de ce bâtiment, ne peut-elle pas dévier l’avalanche vers un bâtiment qui n’a jamais été atteint ? Dans cette perspective, ce travail étudie l’effet sur un aérosol d’une digue paravalanche destinée initialement à modifier la trajectoire des avalanches coulantes.

Hormis les galeries paravalanches, les ouvrages de défense passive ont pour objectif de modifier la trajectoire des avalanches coulantes, très sensibles à la topographie et à la nature du terrain, par opposition avec les avalanches aérosols. Habituellement, l’effet de ces ouvrages sur les aérosols était négligé. Or, en 1990, des travaux de recherche menés à la Division Nivologie du Cemagref de Grenoble (Beghin et Closet, 1990) indiquaient que, selon la hauteur relative de l’aérosol par rapport à celle de la digue, les effets d’un tel ouvrage sur la dynamique de ces écoulements étaient loin d’être négligeables. Ainsi, un aérosol ayant une hauteur inférieure ou égale à 20% de celle de la digue voyait son énergie cinétique diminuer de moitié sur de faibles pentes. Ainsi, on pouvait en déduire que les ouvrages de défense passive, prévus initialement pour les avalanches coulantes, avait également un effet bénéfique pour la protection contre les aérosols. Mais les expériences réalisées en laboratoire et des observations de terrain indiquaient toutefois que, en perturbant l’écoulement d’un aérosol, une digue en modifiait également les effets à son aval immédiat. Le dépôt de neige est augmenté et les perturbations provoquées par l’obstacle peuvent, très localement, aggraver le risque en modifiant le champ des contraintes.

Ce  travail illustre la difficulté à prendre en compte le risque d’un aérosol dans la réalisation d’une digue pour une avalanche coulante.

Programme plus vaste
Programme interne du Cemagref
Initiation du projet
Projet initié par le PGRN ?
Participation du PGRN ?
Montant du financement (k€)
6,098 k€ (40 kF)
Part du CG38 - PGRN
? %
(Co)-Financements
?
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
?


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
Déterminer, à partir d’une simulation physique en laboratoire des avalanches aérosols, la distance minimale devant séparer une digue frontale de l’objectif à protéger (bâtiments, pylônes…) afin de s’assurer de ne pas augmenter le risque ou en modifier la nature par la mise en place d’un tel ouvrage.
Méthodologie
Expérimentations sur plan incliné dans une cuve d’eau de 20 m3, l’aérosol étant représenté par 2 litres d’eau salée et colorée (modélisation physique). Une grille et 2 caméras permettaient de filmer dans le sens et perpendiculairement à l’écoulement. La gamme de vitesses étudiées était très étendue en utilisant des densités de 1.03 à 1.2.
Résultats

Lorsqu’il rencontre la digue, l’aérosol montre un accroissement en hauteur, puis, la digue franchie, on note une zone perturbée avec une inversion du sens des tourbillons, ou sillage. Enfin, l’aérosol reprend son cours avec une vitesse et une densité nettement diminuées.

Le sillage, fortement turbulent, impose un éloignement de l’ouvrage de l’objectif à protéger, contrairement au cas des avalanches coulantes.

La longueur du sillage est indépendante de la vitesse de l’aérosol, elle dépend de la hauteur de la digue. Pour une hauteur de la digue de 20 à 60% de l’aérosol, la longueur du sillage varie entre 5 et 15 fois la hauteur de la digue.

L’accroissement en hauteur ne dépend que de la hauteur de la digue, il est indépendant de la vitesse. Pour une hauteur de la digue de 20 à 60% de l’aérosol cet accroissement varie de 15 à 30% de sa hauteur initiale.

Enfin l’accroissement latéral est très important. Les vitesses latérales sont de l’ordre de la moitié de la vitesse amont. Un dispositif a été proposé pour réduire ce débordement, il consiste à mettre des plots à l’amont de la digue, afin de diminuer la vitesse latérale.


4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Chercheurs en nivologie et concepteurs de digues paravalanches
Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances théoriques
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
-
Partenariats
*
Retombées du projet
?


5) Valorisation du projet

Publications et communications
Augé Anne, Dynamique des avalanches, étude de l’interaction entre les avalanches et les obstacles, 1995, Mémoire de troisième année ENGEES/Cemagref, 130 p.
Pages Web
-

 

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