La puissance des avalanches

La puissance développée par une avalanche, et donc la pression exercée sur les obstacles qu’elle rencontre, est une caractéristique fondamentale pour la gestion du risque. C’est elle qui fixe la limite au-delà de laquelle on doit se protéger (30 kPa¹ soit 3 tonnes/m², selon la pratique internationale) et qui, par ailleurs, conditionne la conception et le dimensionnement des ouvrages de protection.

Le cercle vertueux d’une approche combinée : terrain, laboratoire, modélisation

À INRAE, les spécialistes des avalanches visent à évaluer de plus en plus précisément la puissance des avalanches à risque pour les zones urbanisées et aménagées, et plus particulièrement leur pression d’impact sur les constructions : bâtiments, routes, digues de protection… Pour cela, ils ont d’abord réalisé des études de terrain sur le site expérimental du Col du Lautaret où des systèmes de mesures ont été installés sur le passage des avalanches : capteurs de pression sur des obstacles de type pylônes mais aussi systèmes intégrés dans des ouvrages de type mur.

« La pression d’impact étant généralement considérée comme proportionnelle à l’énergie cinétique de l’avalanche (soit l'énergie conférée par son mouvement), notre but a été de comprendre le lien entre la vitesse de l’avalanche, la densité de la neige et la forme géométrique de l’ouvrage, » précise Mohamed Naaim, chercheur au sein de l’unité Erosion torrentielle neige et avalanche du centre INRAE Auvergne-Rhône-Alpes Lyon.

Dans ce but, les scientifiques se sont appuyés sur deux autres approches :

• des expériences menées en laboratoire à partir de modèles réduits qui reproduisent les écoulements et leur comportement face à des obstacles ;
• le développement de modèles numériques particuliers qui simulent l’avalanche sous forme de grains et permettent d’étudier finement leur trajectoire et leur interaction avec des obstacles de géométries variables.

Grâce à l’ensemble de ces travaux et la transposition des modèles à l’échelle réelle d’une avalanche, il est désormais possible de prédéterminer les pressions des avalanches et les probabilités associées, en fonction des autres paramètres. Mis à disposition des acteurs de l’ingénierie de la prévention du risque, notamment au travers du guide de référence sur le dimensionnement des digues paravalanches, ces résultats sont utilisés dans la conception des ouvrages de protection paravalanches mais aussi dans la cartographie des zones à risque du territoire.

Des pressions insoupçonnées

Plus récemment, ces travaux ont mené à une découverte marquante. Il est communément admis que la pression d’impact est proportionnelle à l’énergie cinétique de l’avalanche, donc à sa vitesse. De ce fait, plus une avalanche est rapide, plus la pression d’impact est grande. Mais, grâce à de nouvelles mesures expérimentales et au perfectionnement des modèles, les scientifiques ont montré que l’inverse n’est pas vrai… « Une avalanche qui se déplace à faible vitesse peut développer des pressions très fortes, jusqu’à 30 fois plus grandes qu’une avalanche rapide. Cela s’explique par le fait que, lorsque l’avalanche se déplace lentement, la pression n’est plus conditionnée par la vitesse mais par la hauteur et la densité de la neige », explique le chercheur. En améliorant les connaissances sur les pressions d’impact, ces résultats contribuent à optimiser les outils de prédétermination des risques liés aux avalanches et, ainsi, à une prise en compte plus précise du risque…

^{1 À titre de comparaison, une pression de 30 kPa correspond à l’ordre de grandeur de 10 cyclones.}