Réf. Koscielny 2008 - A

Référence bibliographique complète

KOSCIELNY, M. 2008. Impacts des aménagements en montagne sur les processus hydrologiques et l’évolution géodynamique des versants (Les Arcs, Savoie, France). Bulletin of Engineering Geology and the Environment, Vol. 67, 585–595.

Résumé : Aujourd’hui, l’homme, par les progrès techniques qu’il développe, défie les limites autrefois imposées par la nature, en colonisant des milieux parfois extrêmes. En outre, il accroît sa vulnérabilité en s’exposant plus directement aux aléas naturels, mais surtout, il génère une charge croissante sur son environnement, et dans une certaine mesure, amplifie l’intensité du risque pour lui-même. Cette étude a pour objectif d’identifier les facteurs et processus à l’origine du déclenchement des laves torrentielles sur le versant des Arcs et, plus particulièrement, de mettre en rapport le développement de l’activité anthropique et l’occurrence de ces phénomènes destructeurs. Compte tenu des phénomènes mis en jeu [l’auteure a opté] pour une approche progressive de l’aléa en étudiant successivement les contextes géologique, géomorphologique, hydrogéologique et climatique du site. Cette analyse [est complétée] par l’étude des transformations induites par l’homme sur le milieu. En particulier, leur influence sur l’hydrologie des torrents est mise en évidence au moyen d’une modélisation.

Abstract: This work focuses on the interaction between human activity in mountainous areas and slope movement hazards. The paper considers the triggering factors and processes of instability in the urbanized area of Les Arcs, an area exploited for mass ski runs and where many debris flows have occurred over the last 40 years. A progressive survey of the geological, geomorphological, hydrological, hydrogeological and climatic contexts is necessary to tackle the complexity of the phenomena. The human impact is considered as well. From the analysis, the geology associated with a specific climate was determined to be the main triggering factor for debris flow hazards. The influence of the glacial and postglacial period on the geomorphological aspects (e.g. steep slopes) and on the mechanical component of the superficial formations is the main factor. Furthermore, an analysis of regional meteorological data over the last 5 decades has emphasized a significant evolution of the climate since the 1960s which resulted in a general increase in temperature, rainfall (with seasonal variations) and the occurrence of extreme weather events, with long term implications for erosion and on water balance. This seems to be exacerbated by recent human activities which have significantly changed the natural environment: deforestation, changes in vegetation, the development of impervious surfaces such as roofs, roads and car parks, the creation of ski runs and the intensive exploitation of the catchment, all of which may have an influence on runoff and erosion affecting the natural surface structure. These changes and their effects on such factors as runoff and erosion have been reviewed and analyzed. In particular, the effects on hydrology have been highlighted by a hydrological modeling created using PCRaster Environmental Software. The hydrology of the Ravoire torrent before the creation of the ski resort was compared with the present configuration of the catchment. The annual water balance model shows that the ski resort generates a significant increase in the river flow compared to that before the change in land use. The parametric analyses undertaken revealed that the deforestation, the development of ski slopes and impervious areas are responsible for the reduction in infiltration inducing runoff. The maximum increase in water flow occurs during periods of natural high water flow (during snow melt) when the risk of debris flows is naturally high. For the last 20 years, this phenomenon has been amplified by the increasing production of artificial snow on the ski runs. Finally, a complementary model was created to consider the effects over a short time scale. The results of this rain event model emphasize the change in the hydrological response of the rivers after rainfall as a consequence of the change in land use. In particular this indicated a rise in the peak flow towards the resort, which may activate erosive processes above the debris flow source areas.

Mots-clés

 

 

Organismes / Contact

• Centre de Géosciences, Ecole des Mines de Paris, Paris, France
• Conservatoire des Arts et Métiers de Paris, Chaire de Géotechnique, Paris, France (mathilde.koscielny@cnam.fr)

Ce travail a bénéficié du support de la Communauté Européenne (Projet EC-THARMIT).

 

(1) - Paramètre(s) atmosphérique(s) modifié(s)

(2) - Elément(s) du milieu impacté(s)

(3) - Type(s) d'aléa impacté(s)

(3) - Sous-type(s) d'aléa

 

 

 

 

 

Pays / Zone

Massif / Secteur

Site(s) d'étude

Exposition

Altitude

Période(s) d'observation

 

 

 

 

 

 

 

(1) - Modifications des paramètres atmosphériques

Reconstitutions

 

Observations

L’étude du climat de Bourg-Saint-Maurice depuis les années 50 a mis en exergue une mutation des conditions climatiques, observée par ailleurs dans les Alpes du Nord (Convention Alpine 2006) et susceptible à divers titres d’amplifier l’aléa (Rebetez et al. 1997; Zimmermann and Haeberli 1992; Jomelli et al. 2004). Au fil du temps, on assiste en effet à une plus grande fréquence des années pluvieuses. L’étude montre que l’accroissement des jours de pluie et des événements extrêmes depuis la fin des années 60, ainsi que l’intensification des précipitations journalières (fin des années 70) en est la cause. Parallèlement, s’opère le transfert saisonnier des précipitations caractérisé par un accroissement de 20% de l’hiver à la fin du printemps, une raréfaction en été (−17%) et un pic en octobre (63%) pour la période 1977–2004 en comparaison avec la période 1949–1976. Enfin l’étude souligne une croissance des températures de 2,8°C à partir de la fin des années 70, responsable du déficit de précipitations solides et d’une fonte printanière précoce.

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

 

(2) - Effets du changement climatique sur le milieu naturel

Reconstitutions

 

Observations

 

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Sensibilité du milieu à des paramètres climatiques

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

 

 

(3) - Effets du changement climatique sur l'aléa

Reconstitutions

 

Observations

La conclusion de cette étude est que ce changement [dans les conditions climatiques], dont le temps fort est survenu à la fin des années 60, a pu et peut agir dans le sens de l’intensification de l’aléa, ceci, par l’action conjuguée d’un déséquilibre du bilan hydrologique à l’échelle de petits bassins et du potentiel érosif des précipitations plus intenses.

L’analyse des événements météorologiques liés à la génération des laves torrentielles sur le versant des Arcs (Koscielny 2006) conclut que, malgré une intensification manifeste des phénomènes, seulement 16% des laves survenues peuvent être reliées à l’événement le plus extrême jamais enregistré à la période considérée à la station météorologique de Bourg-Saint-Maurice. En majorité, le déclenchement est plus souvent le fait d’une combinaison de phénomènes auxquels s’ajoute depuis quatre décennies un facteur de poids : l’intervention humaine.

Au début des années 70, la recrudescence de laves torrentielles, phénomènes sans précédent sur le versant des Arcs, révéla un cadre géodynamique instable. Dans le même temps, en altitude, l’urbanisation engendrait de profondes perturbations dans le tissu fonctionnel alpin. Cette étude appuyée sur des méthodes d’analyses complémentaires a conduit à une connaissance approfondie du contexte et des phénomènes propices à l’aléa. Il en ressort que les facteurs d’instabilité trouvent leur origine dans la constitution et l’histoire géologique du versant et sont renforcés par la conjonction d’événements pluvieux qui tendent à s’intensifier depuis 50 ans. Mais surtout, depuis 40 ans, la conversion de l’emploi traditionnel des surfaces au profit d’une activité entièrement dédiée au tourisme a progressivement conduit à un déséquilibre hydrologique, facteur principal du risque, caractérisé par l’accroissement des quantités d’eau ruisselées attribué à quatre causes : la modification du couvert végétal qui dépossède le versant d’un acteur primordial de protection contre les crues, la dégradation des sols en surface qui réduit l’infiltration, l’imperméabilisation des surfaces et les transferts d’eaux. Ces perturbations sont d’autant plus préjudiciables que les bassins versants affectés sont de petite taille par rapport à la densité des aménagements, et que ceux-ci sont concentrés dans les impluviums en amont des zones sources de laves. Ce point de vue a été corroboré par la modélisation hydrologique qui, par ailleurs, a permis de souligner la concordance spatio-temporelle entre l’aménagement du versant et les épisodes de laves en illustrant l’évolution défavorable de l’hydrologie dès le milieu des années 70.

Modélisations

 

Hypothèses

 

 

Paramètre de l'aléa

Sensibilité des paramètres de l'aléa à des paramètres climatiques

Informations complémentaires (données utilisées, méthode, scénarios, etc.)

 

 

 

 

(4) - Remarques générales

 

 

(5) - Syntèses et préconisations

 

Références citées :

Convention alpine (2006) Changement du climat dans l’espace alpin, Manif thém, Galtür, Österreich, 48p

Jomelli V, Pech VP, Chochillon C, Brunstein D (2004) Geomorphic variations of debris flows and recent climatic change in the French Alps. Clim Chang 64:77–102

Rebetez M, Lugon R, Baeriswyl PA (1997) Climatic change and debris flows in high mountain regions: the case study of the Ritigraben torrent (Swiss Alps). Clim Chang 36:371–389

Zimmermann M, Haeberli W (1992) Climatic change and debris flow activity in high-mountain areas. A case study in the Swiss Alps. Greenhouse-impact on cold-climate ecosystems and landscapes. Catena Suppl 22:59–72