VulnéRabilité des inFRastRuctuRes géotechniques au changement
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www.piarc.org 2012R04FR Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation selon le contexte géographique Comité technique D.4 de l'AIPCR Géotechnique et routes non revêtues 2 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR à propos de l'aipcr L’Association mondiale de la Route (AIPCR) est une association à but non lucratif fondée en 1909 pour favoriser la coopération internationale et les progrès dans le domaine de la route et du transport routier. L’étude faisant l’objet de ce rapport a été définie dans le Plan stratégique 2008-2011 approuvé par le Conseil de l’AIPCR dont les membres sont des représentants des gouvernements nationaux membres. Les membres du Comité technique responsable de ce rapport ont été nommés par les gouvernements nationaux membres pour leurs compétences spécifiques. Les opinions, constatations, conclusions et recommandations exprimées dans cette publication sont celles des auteurs et ne sont pas nécessairement celles de la société/organisme auquel ils appartiennent. Ce rapport est disponible sur le site de l’Association mondiale de la Route (AIPCR) http://www.piarc.org Tous droits réservés © Association mondiale de la Route Association mondiale de la Route (AIPCR) La Grande Arche, Paroi nord, Niveau 2 92055 La Défense cedex, France N° ISBN : 2-84060-268-7 3 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Ce rapport a été produit par le groupe de travail 3 Adaptation au changement climatique, du Comité technique D.4 Géotechnique et routes non revêtues de l’Association mondiale de la route – AIPCR. Il a été approuvé par ce Comité. Ce rapport a été rédigé par Aurèle PARRIAUX (Suisse) avec la collaboration de : Jean- Claude AURIOL (France), Alex KIDD (Royaume Uni), Martin SAMSON (Canada), et la contribution de Guy DORÉ (Université Laval, Canada-Québec). Le Comité technique était présidé par Martin SAMSON (Canada). Jean-Claude AURIOL (France), Alex KIDD (Royaume-Uni) et Paul GARNICA ANGUAS (Mexique) étaient respectivement les secrétaires francophone, anglophone et hispanophone. La version en anglais de ce rapport sera publiée sous la référence 2012R04EN, ISBN : 2-84060-. 4 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR sommaire Résumé.................................................................................................................... 6 1. introduction......................................................................................................... 7 2.Les acquis du rapport du comité technique 4.5.. ...................................... 7 3.Objectifs................................................................................................................ 7 4.Effet du changement climatique à l’échelle du Globe.. ....................... 8 4.1. Approche climatologique................................................................................ 8 4.1.1. Les températures............................................................................................ 10 4.1.2. Les précipitations............................................................................................ 12 4.1.3. Les autres paramètres..................................................................................... 14 4.2. Approche géomorphologique....................................................................... 14 4.2.1. Altitude............................................................................................................ 14 4.2.2. Pente.............................................................................................................. 15 4.2.3. Végétation....................................................................................................... 16 4.2.4. Autres paramètres........................................................................................... 16 4.3. Bilan à l’échelle du Globe.............................................................................. 17 5. Relation tendance climatique - phénomènes induits généraux - dommages routiers - mesures préventives............................................. 17 5.1.Phénomènes induits généraux...................................................................... 18 P1 : Variation de la teneur en eau des terrains.......................................................... 18 P2 : Fonte du pergélisol............................................................................................ 19 P3 : Modification du nombre de cycles gel-dégel....................................................... 20 P4 : Modification de la synchronisation fonte de la neige-fonte du sol.. ...................... 21 P5 : Raréfaction de la végétation.............................................................................. 21 P6 : Disparition de la banquise.................................................................................. 21 P7 : Abaissement du niveau des nappes souterraines............................................... 21 P8 : Inondations........................................................................................................ 21 P9 : Erosion par ruissellement................................................................................... 22 P10 : Alluvionnement................................................................................................ 22 P11 : Glissements de terrain et coulées..................................................................... 23 P12 : Chute de blocs, éboulements........................................................................... 23 P13 : Avalanches...................................................................................................... 24 5 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR sommaire 5.2.Des effets induits aux dommages routiers.............................................. 24 5.2.1. Dommages aux remblais et assises de remblais.............................................. 24 5.2.2. Dommages aux déblais et versant amont........................................................ 25 5.3.Mesures tendant à réduire le risque de dommages.. ............................ 26 6.Typologie de situations sur la Terre........................................................ 30 6.1.Régions de faible altitude.............................................................................. 32 6.1.1. Collines et plateaux......................................................................................... 32 6.1.2. Plaines alluviales (cas n°6)............................................................................. 39 6.1.3. Zones côtières planes..................................................................................... 39 6.1.4. Zones côtières rocheuses (cas n°9)................................................................. 40 6.2.Régions de haute altitude.............................................................................. 44 7.Conclusion.......................................................................................................... 55 Bibliographie.................................................................................................................... 56 6 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR résumé Dans la session précédente, le comité technique D4 "Géotechnique et routes non revêtues" (anciennement CT 4.5) avait publié un premier rapport sur le thème changement climatique et ouvrages géotechniques. On trouvait dans ce document un inventaire des mesures à prendre en fonction des tendances climatiques principales (par exemple sécheresse, température plus élevées, événements pluvieux plus intenses, etc.). Le présent rapport complète ce premier travail au sens où il reprend les dommages à attendre et les mesures à prévoir cette fois dans un contexte géographique à l'échelle de la Planète où climatologie et géomorphologie sont agrégées. Dans une première partie climatologique, cinq tendances majeures sont retenues : tendance à l’augmentation des températures moyennes, tendance à la diminution des précipitations moyennes, tendance à l’augmentation des précipitations hivernales, tendance à l’augmentation de l’intensité des précipitations extrêmes et tendance à l’augmentation de l’intensité des tempêtes. Ces cinq tendances donnent lieu à treize phénomènes généraux induits (par exemple variation de la teneur en eau des terrains, fonte du pergélisol, etc.). De ces phénomènes induits, il en découle neuf types de dommages routiers (par exemple tassements, glissements, etc.). Pour prévenir ces dommages, onze mesures pratiques sont proposées en relation avec le type de défaut (par exemple drainage, techniques de refroidissement, etc.). Ces relations tendances climatiques - phénomènes généraux induits - dommages routiers - mesures préventives sont synthétisées dans la figure 12. L'approche géomorphologie à l'échelle du Globe est décrite par les altitudes absolues, avec une mise en évidence des zones situées à moins de dix mètres au-dessus des océans, et par une carte des pentes afin d'identifier les zones d'instabilité de versant et d'érosion. Sur ces bases, on peut classer la Terre en quelques grandes unités géomorphologiques typiques : • zones de basse altitude (généralement < 1 000 m), incluant : • les collines et les plateaux, • les plaines alluviales, • les rives océaniques (régions alluvionnaires et côtes rocheuses) ; • zones de montagnes (généralement > 1 000 m). Les approches climatologique et géomorphologique sont ensuite croisées dans un tableau où les phénomènes induits déterminants sont identifiés pour chaque unité géomorphologique et pour chaque climat (tableau 1). Finalement, douze études de cas illustrent cette typologie, à une échelle plus locale, avec des exemples réels qui montrent la vulnérabilité de la route face à cette évolution climatique et les solutions à apporter dans différents endroits sur les cinq continents. 7 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR 1. introduction La vulnérabilité de la route face aux changements climatiques est un sujet de préoccupation grandissante pour les gestionnaires d’infrastructures de transport. L’Association mondiale de la Route n’est pas restée en demeure sur ce thème puisque plusieurs comités techniques se préoccupent du sujet en fonction de leur domaine. Le comité technique D.4 a reçu mission d’étudier cette vulnérabilité en ce qui concerne les ouvrages géotechniques, essentiellement remblais et talus de déblais. Il s’appuie pour cela sur les travaux effectués par ce comité durant la période précédente (dénommé à l’époque CT 4.5) : • rapport "Anticiper les effets des changements climatiques sur les ouvrages géotechniques routiers", Ref 2008R12 ; • article Parriaux dans Routes/Roads, présenté également sous forme de conférence au Congrès de Paris en 2007 (Parriaux 2008). Le présent rapport s’appuie également sur une abondante littérature, et notamment sur les publications des scientifiques qui effectuent des simulations climatiques à grande échelle (en particulier le rapport IPCC 2007). Le rapport du comité D.2 sur l’effet du changement climatique sur les chaussées a été également considéré. 2.Les acquis du rapport du comité technique 4.5 Dans son rapport "Anticiper les effets des changements climatiques sur les ouvrages géotechniques routiers" (référence AIPCR : 2008R12), le comité technique 4.5 s'était placé en qualité de concepteur d’ouvrages routiers face aux inconnues liées au changement climatique. Ce document de grande importance a permis de fabriquer une sorte de « boîte à outils » de mesures pour répondre à différentes situations qui se présentent à lui. Le rapport a considéré successivement plusieurs stress climatiques à attendre, par exemple l'effet de la sécheresse (figure 1, page suivante), et a défini les effets sur les ouvrages puis les mesures à mettre en place pour neutraliser ce stress. 3.Objectifs Dans la continuité du travail du comité 4.5, le comité D4 a voulu apporter une dimension nouvelle au problème : la dimension géographique. D’une part, en décrivant les principaux types de changements à attendre sur les différentes parties de la Planète, d’autre part en donnant des exemples de situations représentatives où les effets et les enjeux peuvent être précisés et où des mesures concrètes peuvent être proposées. Pour ce faire, que ce soit à l’échelle du Globe ou à celle d'exemples détaillés, l’analyse consiste à croiser une approche climatique avec une approche géomorphologique du contexte de la route. C’est cette caractérisation orthogonale qui définit une typologie spatialisée de la vulnérabilité de la route face au changement climatique. Pour les 8 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 1 - Exemple du stress climatique "sécheresse" et mesures proposées Extrait du rapport AIPCR, 2008 (référence AIPCR : 2008R12) différents types de situation, les effets positifs et négatifs du changement climatique sont mentionnés et des solutions pratiques d’adaptation sont proposées. 4.Effet du changement climatique à l’échelle du Globe D’abord, examinons la Terre sous l’angle des climats, puis sous l’angle de son relief. 4.1.Approche climatologique Le comité D4 n’a évidemment pas procédé à des recherches sur les pronostiques climatiques mais a extrait des nombreuses études scientifiques sur le sujet les paramètres qui sont les plus importants pour simuler les effets sur les infrastructures géotechniques la route. De même, il a sélectionné des scénarios qui ont la plus grande vraisemblance de se produire afin de faire des comparaisons de ces paramètres fondamentaux entre aujourd’hui et demain. à cet égard, on touche déjà aux incertitudes importantes qui concernent le réalisme de tel ou tel scénario. 9 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Pour représenter la répartition des climats sur la Terre, nous utilisons une classification assez simple pour les besoins de cette synthèse. Ce sont six zones climatiques qui sont individualisées depuis l'équateur jusqu'aux pôles, avec en plus les régions montagneuses (figure 2). Figure 2 - Les grandes zones climatiques sur la Terre D'après Parriaux 2009 Les étoiles jaunes représentent les régions traitées plus en détail au chapitre 6 Les paramètres climatiques prioritaires sont essentiellement les suivants : • la température, avec ses variations temporelles (annuelles, saisonnières, journalières, horaires), y compris la question du gel ; • les précipitations, avec les mêmes variations temporelles ; • les vents. Les paramètres comme le rayonnement solaire seront considérés comme moins fondamentaux à l’échelle du Globe, mais pourront prendre de l’importance au gré de cas particuliers, dans les zones subdésertiques ou en montagne notamment. Le rayonnement solaire est du reste déjà au croisement de l’approche climatologique et géomorphologique dans le cas de l’exposition des versants. 10 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Passons maintenant en revue les principaux changements à attendre sur les variables climatiques, en individualisant quelques tendances climatiques principales (variable T). Nous verrons plus loin (§ 5.1) les phénomènes généraux induits par ces changements (variable P). Nous traiterons ensuite des dommages routiers (variable D) qui en découlent (§ 5.2) et enfin des mesures (variable M) à mettre en place pour neutraliser les effets dommageables (§ 5.3). 4.1.1.Les températures La croissance des températures est observée objectivement dans tous les pays. Les modèles de simulation à l'échelle de la planète montrent que cette évolution est bien liée à l'activité humaine (figure 3). Figure 3 - L'évolution des températures sur les différents continents et le résultat des modélisations climatiques. En noir, les températures moyennes mesurées, en bleu, enveloppe 5%-95% des résultats des modèles prenant l'activité solaire et volcanique, en rouge avec le forcing anthropique (selon IPCC 2007) Il faut s'attendre à ce que ce phénomène s'accroisse au cours du XXIe siècle. Les différents modèles de simulation convergent vers des réchauffements notables comme représentés à la figure 4, page suivante. Il est à noter que le réchauffement sera surtout effectif sur l’hémisphère nord, en particulier dans les zones arctiques. Il devrait être moins intense dans le sud du Globe. Ce réchauffement généralisé est la première tendance climatique (T1) que nous retenons pour notre étude. 11 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 4 - Différentes simulations sur réchauffement sur la Planète selon des scénarios plus ou moins pessimistes D'après IPCC 2007 Les régions froides sont fortement touchées par l’élévation de la température et ses effets sur les conditions de gel. Parmi les effets principaux, on peut citer : • diminution du pergélisol avec les problèmes de fondation en été, problèmes s’accentuant d’années en années ; • augmentation du risque de coulées du mollisol durant l’été sur les talus de remblais et de déblais ; • disparition de certaines routes d’hiver sur les lacs gelés ; • disparition de la banquise avec augmentation de l’activité érosive des vagues sur les rivages. La question de la fréquence des cycles gel – dégel reste ouverte. Dans les zones à haute latitude comme dans le nord du Canada, il semble que le nombre de cycle gel – dégel 12 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR augmente avec le réchauffement ; notamment, on observe de forts réchauffements pendant l’hiver. Des analyses faites récemment sur une station des Alpes suisses montrent toutefois un phénomène contraire (voir § 5.1). Dans les Alpes également, les simulations qui ont été effectuées par Bayard (2003) montrent qu’en dessous de 2 100 m, la profondeur de gel du sol devrait paradoxalement augmenter en raison de la diminution du couvert neigeux isolant (figure 5). La plus grande prudence s’impose donc quant à des conclusions par trop hâtives et par trop simplistes. Il convient de rappeler à ce propos l’importance des climats locaux par rapport aux simulations à l’échelle de la Terre. Figure 5 - Simulations de scénarios de changement climatique dans les Alpes suisses (station Hanigalp, rive gauche de la vallée du Rhône valaisan) montrant que la profondeur de gel devrait augmenter au-dessous de 2100 m d’altitude en raison d’un manteau neigeux plus réduit. Ligne noire : état actuel, ligne rouge : changement climatique avec une augmentation de la température de 2°C et une augmentation des précipitations de 15% D’après Parriaux 2009 extrait de la thèse de Bayard 2003 4.1.2.Les précipitations Les précipitations moyennes annuelles devraient diminuer dans de nombreuses régions de la Planète. Cette diminution concerne principalement le climat estival (figure 6). C’est la tendance générale que nous retenons sous forme de la tendance climatique T2. Elle touche en premier lieu les régions tempérées et tropicales arides. Cependant, dans certaines régions, le climat d’hiver devrait être marqué par une croissance des précipitations (tendance climatique T3). Cette tendance se rapporte surtout aux régions à haute latitude, dans les deux hémisphères (figure 6, page suivante). Il faut savoir cependant que ces tendances peuvent différer sur de petites distances dans les chaînes de montagne : par exemple, au XXe siècle, on a observé dans les Alpes suisses une augmentation de 20 à 30 % des précipitations hivernales sur la bordure nord de la chaîne et une diminution dans les mêmes proportions dans la bordure sud. 13 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 6 - Les principaux changements attendus dans les précipitations pour la fin du XXIe siècle, par rapport à la fin du XXe siècle à gauche, situation d'hiver dans l’hémisphère nord, de décembre à février à droite, situation d'été, de juin à août D'après IPCC 2007 Le croisement de la pluviosité avec les températures permet de calculer l'ampleur de l'évapotranspiration. Une carte de la différence entre la pluie et la lame d'eau évaportranspirée a été publiée dans le rapport IPCC 2007 (figure 7). Cette différence, appelée injustement "ruissellement", renforce l'identification des zones à tendance aride. Figure 7 - évolution prévisible de la lame d'eau écoulée (pluie - évapotranpiration) écarts en pour cent entre la situation prévue à la fin du XXIe siècle et celle de la fin du XXe siècle Extrait de IPCC 2007 14 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR A ces tendances climatiques caractérisant le cumul des précipitations sur plusieurs mois, il faut en ajouter une troisième : la tendance à une augmentation des événements pluviaux extrêmes (tendance climatique T4). Cette tendance est déjà marquée aujourd’hui (voir par exemple § 6.2). Elle devrait s’intensifier à l’avenir. 4.1.3.Les autres paramètres Parmi les nombreux autres paramètres climatiques, nous retiendrons ici uniquement le facteur vent. En effet, les tempêtes ont des conséquences importantes, en particulier sur les zones côtières. L’augmentation de l’intensité des tempêtes constitue la dernière tendance retenue pour cette étude (tendance climatique T5). Les tempêtes jouent un rôle dévastateur sur les routes (chutes d’arbres, encombrement d’objets divers). Mais c’est surtout dans les zones côtieres que leur action est la plus dangereuse et ceci pour deux raisons : • inondation des zones littorales planes par le phénomène de la surcote (élévation du niveau de la mer au cœur des dépressions atmosphériques), surtout si la tempête se produit à marée haute (voir § 6.1.3) ; • érosion accentuée des zones littorales rocheuses. Finalement, nous retenons donc cinq tendances climatiques principales qui devraient se prolonger dans le futur : •T1 : tendance à l’augmentation des températures moyennes, •T2 : tendance à la diminution des précipitations moyennes, •T3 : tendance à l’augmentation des précipitations hivernales, •T4 : tendance à l’augmentation de l’intensité des précipitations extrêmes, •T5 : tendance à l’augmentation de l’intensité des tempêtes. 4.2.Approche géomorphologique Le terme géomorphologique décrit ici l’environnement dans lequel s’inscrit la route, avec un accent sur sa topographie. C’est d’abord l’altitude absolue qui va influencer la relation avec le niveau des mers. Le relief sera donné par l’altitude également mais complété par la cartographie des pentes de versants. D’autres paramètres influenceront aussi la relation entre la route et cet environnement, notamment la végétation, la couverture pédologique ainsi que la nature géologique du substrat. 4.2.1.Altitude De la base de données de WorldClim - Global Climate Data, nous avons extrait un modèle numérique de terrain. Il permet de dessiner le planisphère des altitudes de la 15 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR figure 8. Cette maille grossière permet bien une description générale du relief sur la Terre. En ce qui concerne les zones littorales, l’isohypse 10 m est un peu grossière mais est suffisante à cette échelle. En couleur rouge, apparaissent toutes les zones touchées par le relèvement du niveau des océans. Figure 8 - Carte des altitudes avec en rouge les régions à moins de 10 m au-dessus du niveau de la mer, fortement sensibles au risque d’inondation Source : http ://www.worldclim.org/ 4.2.2.Pente Du modèle numérique de terrain décrit plus haut, on peut calculer la carte des pentes de la figure 9, page suivante. Apparaissent ainsi des pentes inférieures à 2°, sensibles 16 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR aux crues et aux inondations. Les pentes maximum de plus de 20° correspondent aux zones à fort gradient altimétrique régionaux, comme le front de l’Himalaya ou des Andes. La majorité des phénomènes d’instabilité de versants se produit donc dans ces zones. La maille grossière sous-estime les pentes réelles locales qui seront décrites dans les exemples détaillés de cas. Il existe donc dans les régions à faible pente sur cette carte des vallées où ce genre de risque existe, sans que cela n’apparaisse à cette échelle. On se référera donc à des cartes locales pour les questions de stabilité des versants. Figure 9 - Carte des pentes Les pentes les plus fortes ne peuvent appraître sur cette carte en raison de la maille choisie qui, à cette échelle, nivelle les valeurs réelles 4.2.3. Végétation La végétation influence de manière importante la vulnérabilité à l’érosion des terrains, qu’elle soit par ruissellement ou éolienne. Les zones peu recouvertes de végétation sont les plus sensibles, notamment dans les déserts, les steppes et la zone méditerranéenne (figure 10, page suivante). En revanche, la végétation devrait gagner du terrain dans les zones froides boréales et polaires (tundras), ainsi que les régions d’altitude dans les chaînes de montagne (figure 10, page suivante). La montée de la limite des forêts est du reste déjà nette dans les Alpes au cours du XXe siècle. Elle joue un rôle très positif dans la réduction des risques d’érosion à ces altitudes. 4.2.4.Autres paramètres Les paramètres importants tels que la couverture pédologique et surout la nature du substrat géologique sont tellement variables à l’échelle du Globe que nous nous réservons de les décrire à propos des cas-types. 17 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 10 - Carte mondiale de la végétation Source : http://www.cosmovisions.com/cartes/qZonesVegetation.gif 4.3.Bilan à l’échelle du Globe L’approche géomorphologie permet d’identifier des régions qui présentent le même type de comportement face aux tendances climatiques (tendances T1 à T5), donc a priori le même type de dommages à la route. Ces situations typiques sont : • zones de basse altitude (généralement < 1 000 m), incluant : • les collines et les plateaux, • les plaines alluviales, • les rives océaniques en distinguant les régions alluvionnaires et celles à côtes rocheuses ; • zones de montagnes (généralement > 1 000 m), selon leur sensibilité aux phénomènes d’érosion et d’instabilité de versants (figure 11, page suivante). Ces différentes régions seront décrites dans le chapitre 6 en fonction de leur zone climatique actuelle et de leur vulnérabilité au changement climatique, notamment sous la forme de cas réels qui présentent une bonne représentativité de la région concernée. 5.Relation tendance climatique - phénomènes induits généraux - dommages routiers - mesures préventives L’analyse de la relation entre un scénario d’évolution climatique et les effets sur la route passe immanquablement par l’analyse des phénomènes naturels induits par le changement. Ce n’est qu’ensuite que l’on est capable d’estimer ce qui devrait se passer dans l’environnement de la route et sur la route elle-même. 18 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 11 - Unités géomorphologiques de la montagne aux plaines D’après Parriaux 2009. 5.1.Phénomènes induits généraux Des cinq scénarios climatiques retenus, nous avons identifié treize phénomènes induits qui pourront entraîner des dommages à la route. Certains phénomènes peuvent être induits par un seul ou plusieurs scénarios climatiques. Ces relations tendance climatiques – phénomène induit sont décrites dans la figure 12, page suivante. Examinons maintenant ces différents phénomènes induits. P1 : Variation de la teneur en eau des terrains Les terrains qui contiennent des argiles sont sensibles à l'eau. Pour la construction des remblais, on utilise une teneur en eau optimale pour faciliter le compactage. Le couplage augmentation des températures (tendance climatique T1) avec la réduction des précipitations (tendance T2) entraîne une réduction de la teneur en eau du remblai. Des sols argileux qui n'auraient pas été traités aux liants hydrauliques auront tendance à être 19 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 12 - Synthèse des relations Tendances climatiques - Phénomènes généraux induits - Dommages routiers - Mesures préventives sensibles aux phénomènes de retrait. Ceci se marque par un resserrement de la matrice du sol et surtout l'apparition de fissures de dessiccation. L’augmentation des précipitations en hiver (tendance climatique T3) crée au contraire une augmentation de cette teneur en eau. In fine, ces écarts entre l’hiver et l’été devraient augmenter l’ampleur des variations de teneur en eau, donc leurs déformations. Les dommages majeurs pour la route sont le tassement (D1), le gonflement (D2) et les pertes de portance (D3). P2 : Fonte du pergélisol Les régions à haute latitude possèdent une couche où le terrain est gelé en permanence. Ce pergélisol peut être continu dans les parties les plus froides, discontinu dans les parties marginales (figure 13). Il présente la propriété d'être étanche à l'écoulement des eaux puisque ses pores sont occupés par de la glace. En été, le sol superficiel fond (figure 14). Son eau ne parvient pas à percoler en profondeur et devient sursaturé (mollisol). Le pergélisol est un bon terrain d'assise pour les remblais. L'augmentation généralisée des températures (tendance T1) entraîne une diminution du volume du pergélisol, en particulier un abaissement de la cote de son toit. Il s'en suit une augmentation de l'épaisseur du sol mou à faible portance. La fonte de lentilles ou coins de glace du pergélisol entraîne des subsidences locales appelées thermokarst. Les dommages attendus seront principalement les dommages de type tassement (D1 et D3). 20 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 13 - Carte de l'extension du pergélisol dans l'hémisphère nord http://www.gtnp.org/images/northernhemisphere.jpg Figure 14 - Variation saisonnière de température dans le sous-sol en fonction des saisons en région polaire Tiré de Parriaux 2009 P3 : Modification du nombre de cycles gel-dégel Le scénario T1, qui correspond à l’augmentation des températures, donnerait lieu dans pays à haute latitude une augmentation du nombre de cycles gel-dégel (voir § 6.1.1). Cette question est toutefois controversée. Par exemple, nous avons fait une étude statistique sur deux hivers contrastés dans les Alpes, sur les mesures de température enregistrées dans une station de la rive gauche de la Vallée du Rhône en Valais, à une altitude de 1 060 m. Le résultat pour cette station et les deux hivers choisis aboutit à la conclusion contraire, à savoir une diminution drastique du nombre de cycles gel-dégel quand l’hiver est doux (figure 15) ainsi qu’une diminution du nombre de jours de gel (figure 16). Bien évidemment, d'autres stations et d'autres années seront nécessaires pour tester la représentativité de ce constat. Figure 15 - Nombre de cycles gel-dégel, comparaison entre un hiver très doux (2006-2007) et un hiver très rude (2009-2010) dans les Alpes valaisannes Station des Condémines, Cleuson-Dixence Figure 16 - Station des Condémines Comparaison du nombre de jours de gel 21 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Dans les endroits où ces cycles seront effectivement plus nombreux, ils vont tendre à accroître les dommages de type tassement - gonflement - perte de portance (dommages D1, D2 et D3) pour les remblais. Pour les pentes de déblais, ils agiront sur les dommages liés à l'instabilité : glissements - coulées (D8) et pour les versants rocheux sur les chutes de blocs (D9). P4 : Modification de la synchronisation fonte de la neige-fonte du sol La chronologie relative de la fonte de la neige et de la fonte du sol joue un grand rôle dans le fractionnement des eaux, entre la partie ruissellement et la partie infiltration. Cette modification agira sur les dommages liés à d’érosion (D4), aux glissements superficiels ou glissements profonds (D8). P5 : Raréfaction de la végétation L'augmentation des températures (tendance T1), les variations de précipitations (tendance T2 et T3) pourront donner lieu à des modifications de la végétation dans l'environnement direct de la route, sur les talus de remblais et sur les déblais et les pentes en amont de la chaussée. L’adaptation de la végétation dépendra de la vitesse des changements. On peut raisonnablement penser que dans les pays tempérés, cette adaptation se fera sans grand problème. En revanche, en zone tropicale, le changement peut aboutir à une dénudation du sol. Les dommages à la route seront essentiellement liés aux phénomènes d'érosion (D4 et D7). P6 : Disparition de la banquise L’augmentation des températures continuera à réduire l’extension de la banquise, phénomène déjà nettement observé aujourd’hui. Une des conséquences sera l’augmentation de la violence érosive des tempêtes dans les zones de rivages en région de hautes latitudes. Les dommages qui en découlent sont ceux liés à l'érosion des rives (D7, D8 et D9) et aux inondations (D2 et D3). P7 : Abaissement du niveau des nappes souterraines La diminution des précipitations durant la période chaude cause un abaissement du niveau des nappes souterraines. En présence de terrains compressibles, on observe un tassement du terrain. Les dommages sont des tassements des remblais (D1). P8 : Inondations Le rehaussement du niveau des mers est un des principaux phénomènes causé par le réchauffement climatique et son effet sur la fonte des glaces polaires. Les régions côtières alluviales verront le risque d’inondation notablement accru, en particulier en 22 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR conjugaison avec les tempêtes. Des inondations continentales auront lieu également par l’augmentation du risque de crues des rivières et des fleuves. Les dommages causés aux routes seront les gonflements (D2), les pertes de portance (D3) pour les remblais, ainsi que l'érosion par ruissellement et l'alluvionnement (D7). P9 : Erosion par ruissellement L’augmentation de la fréquence et de l’intensité d’événements pluviométriques (tendance T5), couplé avec une éventuelle raréfaction de la végétation conduiront à une érosion par ruissellement plus marquée. Ce phénomène entraînera des dommages pour la route au niveau des remblais (dommage D4) et en amont de la route (dommage D7). L'érosion est liée de près au risque d'alluvionnement (P10). P10 : Alluvionnement Directement lié à l’accroissement de l’érosion, des phénomènes d’alluvionnement massifs et rapides pourront déposer des cônes de déjection qui pourront interférer avec la viabilité de la route par envahissement de la chaussée (dommage D7) (figures 17 et 18). Figure 17 - Instantané de l’arrivée d’une lave torrentielle sur la Zarvragia, affluent du Rhin dans les Grisons (a) Le 18.07.1987 à 16h, (b) 15 min plus tard. Débit estimé 600 m3/s. Vitesse du front 8 m/s Photos Toni Venzin, Trun. Tiré de Parriaux 2009 Figure 18 - Lave torrentielle ayant coupé la route transhimalayenne entre la plaine du Gange et le Ladakh. Une maison a été rasée par la lave. La granulométrie de la lave montre son caractère bimodal : blocs et limons Les blocs ont leurs arêtes à peine émoussées Photo Geolep, A. Parriaux. Tiré de Parriaux 2009 23 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR P11 : Glissements de terrain et coulées L’augmentation des événements pluvieux intenses (tendance T5), mais également l’augmentation des précipitations en hiver (tendance T3) devraient augmenter le risque de glissements de terrain et de coulées, pouvant affecter la route elle-même ou son environnement amont ou aval (dommages D8). Les glissements en aval donnent lieu à un affaissement puis un déplacement de la chaussée, ceux venant de l'amont à son recouvrement par des masses glissées. P12 : Chute de blocs, éboulements La stabilité des parois rocheuses devrait évoluer aussi avec le changement climatique (figure 19). C’est là aussi d’abord l’augmentation des événements pluviométriques extrêmes qui devrait primer. On peut toutefois estimer qu’une amélioration sera observable dans les régions où le gel aura tendance à disparaître (effet des coins de glace dans les fissures du rocher). Les chutes de blocs et les éboulements causent des dommages importants à la route (dommage D9). Figure 19 - éboulement de Sandalp (Alpes glaronnaises) Il s’est produit en deux évènements principaux, le 24 janvier et le 3 mars 1996. (a) Un pan entier des calcaires du Zuetribistock (2,2 millions de m3) s’est détaché en glissant sur une série de discontinuités très lisses inclinées vers la vallée (b) La masse éboulée est remontée par son énergie cinétique sur le pied du versant opposé, bouchant la vallée et noyant l’aménagement hydraulique et l’alpage de Hinter Sand. La ferme de Vorder Sand, bâtie en bordure d’un ancien éboulement, a été détruite Photos Geolep, A. Parriaux. Tiré de Parriaux 2009 24 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR P13 : Avalanches Dans de nombreuses chaînes de montagne, l'augmentation de la température devrait diminuer la proportion de neige par rapport aux précipitations liquides. Le risque d'avalanches s'en trouvera notablement réduit. Toutefois, la croissance de précipitations hivernales dans les zones à haute latitude pourrait au contraire augmenter l'épaisseur du manteau neigeux, et par conséquent l'occurrence d'avalanches menaçant la viabilité hivernale des routes. Les dommages sont une invasion de la chaussée par la neige et des débris, assimilés par analogie aux coulées (dommage D8). 5.2.Des effets induits aux dommages routiers Les douze phénomènes induits généraux donnent lieu à une série de dommages à la route. Nous en avons identifiés cinq qui concernent les remblais et les assises de remblai et quatre qui touchent plutôt les versants en amont de la chaussée. 5.2.1. Dommages aux remblais et assises de remblais D1 : tassements Le retrait des sols argileux par dessication se traduira par des tassements du corps de remblai, tassements qui peuvent être différentiels si le remblai est hétérogène. Il pourra également apparaître des fissures dans les talus du remblai qui facilitent la pénétration des eaux de ruissellement et qui pourraient ainsi rendre le talus instable par mise en pression subite. Ces fissures peuvent se propager jusqu’à la chaussée. La capacité d’épuration des eaux dans le cas des talus servant à l’infiltration devrait être réduite par le by-pass du sol biologiquement actif, élément fondamental pour l’amélioration de la qualité de l’eau avant sa pénétration dans les eaux souterraines. Les mesures préventives seront essentiellement celles qui favorisent l’humidification du sol du remblai : l’infiltration (mesure M3). Lorsque les tassements sont dus au dégel du pergélisol, les mesures préventives doivent permettre de favoriser la circulation d'air froid dans le terrain (M11). D2 : gonflements L’augmentation de la pluviosité hivernale peut entraîner le gonflement des sols argileux de remblais non traités, qui se manifestent par des modifications du profil de la route, une détérioration de la couche de fondation et de la chaussée. Les mesures de prévention sont ici essentiellement un drainage efficace (M2) et un traitement du sol aux liants à la construction du remblai (M9). D3 : perte de portance Les variations de teneur en eau causent des déformations mais également des pertes de portance, surtout par excès de la teneur en eau. En particulier l’arrivée de grandes quantités d’eau dans la fondation peut causer de telles pertes. Les mesures correctives sont là également un drainage efficace (M2). 25 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR D4 : érosion des talus par ruissellement Les événements pluvieux intenses peuvent éroder les talus du remblai, d’autant plus si la végétation est fragilisée. Les mesures préventives résident dans le surdimensionnement des organes de collecte des eaux de ruissellement (M1) et le maintien d’un couvert végétal sur le talus (M7). D5 : glissement L’infiltration massive d’eau dans le corps du remblai peut donner lieu à des glissements des talus par effet des forces de percolation. Comme les gradients hydrauliques dans les talus sont importants en raison de la granulométrie souvent fine des sols, ces forces de percolation peuvent être très déstabilisatrices. Les mesures préventives sont un drainage des eaux de surface (M1) mais également du corps du remblai et des talus (M2). 5.2.2. Dommages aux déblais et versant amont D6 : fragilisation de la végétation La fragilisation de la végétation dans les pentes dominant la route par un climat plus aride est particulièrement dangereuse pour leur stabilité. Il en résulte un risque accru d’apports alluviaux qui peuvent s’accumuler sur la chaussée, en particulier lors d’événements de pluviosité subite et intense. Le risque de feux de forêt est également fortement accru. Le maintien d’une végétation active sur les talus de déblais, mais également dans le bassin versant en amont de la route est une mesure essentielle (M7). D7 : érosion par ruissellement et alluvionnement Les événements pluviaux extrêmes peuvent causer d’importants ruissellements et donner lieu en amont de la route à des épandages alluviaux qui peuvent recouvrir la chaussée. Un surdimensionnement des ouvrages d’écoulement dans le bassin et surtout l’aménagement de bassins amortisseurs de crue joueront un rôle important dans les mesures préventives (M1). D8 : glissements - coulées A l’instar des instabilités des talus du remblai, l’apport massif d’eau souterraine par infiltration dans les versants dominant la route peut entraîner des glissements de terrain et des coulées qui peuvent atteindre la chaussée. Le drainage de ces versants (mesure M2) peut s’accompagner localement à des confortations mécaniques (mesure M4). Les dommages dus aux avalanches ont été assimilés à cette catégorie de dommages ; dans ce cas, les mesures spécifiques à la protection contre les avalanches sont celles qui sont utilisées communément aujourd'hui : parois de rétention, digues (M8), etc. D9 : chute de blocs, éboulements En région montagneuse, le risque d’éboulement est considérablement accru par la pénétration d’eau dans les fissures du massif. Les chutes de blocs et les éboulements entachent gravement la sécurité des usagers. Selon la taille des masses qui peuvent 26 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR s’ébouler, on utilisera des mesures de rétention de blocs (mesure M5) ou des confortations mécaniques dans les zones sources du rocher (mesure 4). 5.3. Mesures tendant à réduire le risque de dommages Afin de réduire les risques de dommages, des mesures préventives (M) peuvent être préconisées. Elles sont mises en regard des dommages qu'elles peuvent tendre à réduire (figure 12, page 19). Nous en avons identifié onze : M1 : collecte des eaux de surface En configuration de remblai, il s’agit surtout de canivaux en bord de chaussée ou de tranchées drainantes. Lorsque la route est en tranchée, l’aménagement de fossés sur les côtés de la chaussée assure une bonne évacuation des eaux. Dans le bassin versant en amont de la route, les fossés permettent de limiter l’infiltration. L’aménagement de bassins amortisseurs de crue est à prévoir pour réduire les débits de pointe, notamment au droit des ponceaux qui traversent les remblais. M2 : drainages La plupart du temps, ce sont des drainages par tranchée drainante, dans le corps du remblai et dans les talus. Les drainages dans les pentes dominant la route peuvent être du même type mais également par des systèmes plus sophystiqués comme des forages drainants par exemple. M3 : infiltration En cas d’évolution du climat vers une tendance aride, on peut favoriser l’humidification du corps du remblai par des dispositifs d’inflitration. Il faut veiller cependant que celle-ci ne soit pas trop massive en cas d’événement pluviométrique intense en limitant ces surfaces de recharge. M4 : confortation mécanique Diverses confortations mécaniques peuvent réduire les risques d’érosion et de glissements de terrain. Un appui des pieds de remblais par des enrochements constitue une solution simple et efficace. Pour les pentes en amont de la route, les techniques classiques de soutènement peuvent être complétées avec des tirants d’ancrage (figure 20, page suivante). M5 : filets à blocs L’exposition aux chutes de blocs peut être neutralisée par les filets de retenue. Ces techniques ont fait de grands progrès et l’on trouve aujourd’hui des filets pouvant absorber des énergies cinétiques considérables (figure 21, page suivante). M6 : galeries couvertes L’accroissement du risque d’éboulement, d’alluvionnement par les torrents et d’avalanches peut nécessiter la couverture de la route par une galerie de protection. Ces dispositifs, 27 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 20 - Boulonnage de conglomérats oligocènes sur la rive nord du lac Léman (Lavaux) Photo Parriaux. Tiré de Parriaux 2009 28 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 21 - Animation de l’absorption de l’énergie cinétique d’un bloc Document Geobrugg. Tiré de Parriaux 2009 29 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR bien connus dans les routes de montagnes, peuvent être appelés à se multiplier, surtout en cas d’événements pluvieux intenses. M7 : adaptation végétation Les techniques du bioengineering ont montré leur efficacité dans de nombreuses régions soumises à des érosions intenses, notamment au Népal par exemple. La recherche de nouvelles espèces végétales supportant les futures conditions climatiques est donc une mesure préventive à mettre en place dès maintenant. M8 : digues de protection La lutte contre les inondations, qu’elles soient issues de crue de rivières ou par la mer, nécessite la mise en place de digues de protection. Il se peut même que les remblais routiers jouent eux-mêmes le rôle de digues. Le changement climatique implique que certaines digues existantes ou certains remblais routiers doivent être rehaussés. Les expériences récentes ont montré que ces ouvrages perdent une grande partie de leur efficacité par leur vieillissement, en particulier une fragilisation pour les organismes fouisseurs. Leur contrôle et leur entretien est donc fondamental. Des digues de protection sont également justifiées pour la protection contre les chutes de blocs et les avalanches (figure 22). Figure 22 - Digue mise en place en amont du village de St-Niklaus afin de prévenir les dégâts dus au grand éboulement de Medji. La digue protège le village, la route et la ligne de chemin de fer qui accède à la station de Zermatt (Alpes valaisannes) Les crues nécessitent également de pouvoir relever le niveau des ponts sur les cours d'eau (figure 23). Figure 23 - Les ponts entre deux digues sont souvent un obstacle à l'écoulement. Exemple d'un pont escamotable commandé par la seule force de l'eau de la crue du torrent. Pont sur la Saltina à Brig, Alpes valaisannes Tiré de Parriaux 2009 30 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR M9 : traitements des sols argileux Pour des sols sensibles à l’eau, on aura intérêt à prévoir à la construction du remblai un traitement à la chaux ou aux liants hydrauliques, même si les conditions actuelles ne le nécessitent pas. M10 : déplacement de la route Dans les cas où le maintien de la route devient pratiquement impossible (figure 24), en particulier lors d’érosions marines, il n’y a pratiquement plus d’autres solutions que de créer une nouvelle route plus en retrait du front d’érosion (voir § 6.1.4). Ce cas peut se produire aussi dans certains grands glissements de terrain. Figure 24 - érosion marine avec recul intense de la falaise rocheuse, région de Waitaki, Nouvelle Zélande (source : David Bruce) M11 : techniques de refroidissement Dans les zones à pergélisol, différentes techniques permettent d'éviter que le terrain ne dégèle trop profondément en été. Pour ce faire, il faut favoriser la pénétration du froid en hiver, soit en évacuant la neige sur les côtés de la chaussée, soit en favorisant la convection d'air froid dans le remblai. Cette convection accélérée peut être obtenue par des conduites de circulation placées dans le remblai, par un géotextile drainant ou par un matériel grossier perméable où l'air froid circule dans les pores. L'emploi de chaussées réfléchissantes est couplé avec ces mesures internes au remblai. 6.Typologie de situations sur la Terre A la fin du chapitre 4, nous avons présenté une typologie de situations géomorphologiques principales à examiner à la lumière des tendances d’évolution du climat. Il est intéressant maintenant de représenter quels sont les phénomènes généraux qui peuvent affecter la route dans chacune des situations morphologiques pour différentes zones climatiques 31 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR selon leur évolution prévisible. Cette synthèse est résumée dans le tableau 1. Les phénomènes dominants dans chaque cas sont donnés par leur numéro (Pxx) défini au chapitre 5.1. Les dommages à la route peuvent être déduits du tableau de correspondance (figure 12, page 19). Basses altitudes Tableau 1 - Phénomènes déterminants dans l'évolution climatique pour les différentes situations géomorphologiques et les différentes zones climatiques tropical humide tropical aride Collines et plateaux P9P10P11 P5P9P10P11 Plaines alluviales P8P9P10 P5P7P8P9P10 Côtes océaniques planes P8P10 Côtes océaniques rocheuses P9P10P12 Montagnes P9P10P11P12 subtropical P1P5P9 P10P11 tempéré boréal P1P9P10P11 P9P10P11 P1P5P7 P1P7P8 P8P9P10 P9P10 P5P8P10 P5P8P10 P8P10 P8P10 P5P9P10P12 P5P9P10P12 P9P10P12 P9P10P12 P5P9P10 P1P5P9 P11P12 P10P11P12 Légende : P1 : Variation de la teneur en eau des terrains P2 : Fonte du pergélisol P3 : Modification du nombre de cycles de gel-dégel P4 : Modification de la synchronisation fonte de la neige-fonte du sol P5 : Raréfaction de la végétation P6 : Disparition de la banquise P8P9P10 polaire P2P3P4 P9P10P11 P2P3P8 P9P10 P2P3P6 P8P10 P2P3P4P6 P9P10P12 P1P2P3P4 P2P3P4 P2P3P4 P9P10P11 P9P10P11 P9P10P11 P12P13 P12P13 P12P13 P7 : Abaissement du niveau des nappes souterraines P8 : Inondations P9 : érosion par ruissellement P10 : Alluvionnement P11 :Glissement de terrain P12 : Chute de blocs, éboulements P13 : Avalanches Quelques situations typiques parmi les plus incisives pour la route sont illustrées ci-dessous par des cas qui leur sont représentatifs (tableau 2, page suivante). 32 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Tableau 2 - Cas typiques sélectionnés pour une description dans ce rapport tropical humide Basses altitudes Collines et plateaux Plaines alluviales Côtes océaniques planes tropical aride Bénin-Niger : cas n°1 subtropical Brisbane (crue 2011) : cas n°2 écosse : cas n°3 boréal Quick clays, Ontario : cas n°4 polaire Nord Canada : cas n°5 Bangladesh (crue 2007) : cas n°6 Delta du La Rochelle Gange : (tempête Xynthia cas n°7 2010) : cas n°8 Côtes océaniques rocheuses Montagnes tempéré Normandie : cas n°9 Népal : Coulée Gondo cas n°10 cas n°11 Pissot, Randa, Clairvaux : cas n°12 Ces cas typiques sont décrits dans l'ordre des classes géomorphologiques, pour différentes zones climatiques. 6.1. Régions de faible altitude Nous traitons d'abord les régions de collines et plateaux qui recouvrent la majeure partie de la Terre continentale. Ensuite les situations particulières des plaines alluviales, puis des côtes, planes ou rocheuses, sont décrites. Différentes zones climatiques sont concernées, de l'Equateur aux Pôles. 6.1.1.Collines et plateaux Zone tropicale aride (cas n°1) Le nord du Bénin est représentatif des régions de collines et plateaux en climat très aride. La commune de Malanville, sur la rive gauche du fleuve Niger, sert d’exemple (figure 25 a). Une étude générale de l’effet du changement climatique entreprise en 2008 sur tout le pays apporte des évaluations intéressantes sur la vulnérabilité des différents domaines socio-économiques et en particulier sur les voies de communication (figures 25 b et c). Les mesures à adopter seront celles liées à la sécheresse toujours plus drastique du climat énoncée dans le rapport du CT 4.5 et reprises à la figure 1 du présent rapport. Zone subtropicale (cas n°2) Les crues semblent devenir de plus en plus violentes dans ces climats. La très récente crue du début 2011 dans le Queensland en est un bon exemple (figure 26, page 35). 33 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 25 - étude de l'effet du changement climatique sur la commune de malanville (benin) (a) Carte satellite de la zone étudiée. Source : http ://maps.google.com/ (b) Les différents effets du changement climatique à attendre pour la commune de Malanville, à la frontière nord du Bénin, en zone tropicale aride. Indices de sensibilité : 1 = faible, 2 = assez faible, 3 = moyen, 4 = assez fort, 5 = fort. (c) La vulnérabilité au changement climatique des voies de communication (VC) concerne plusieurs domaines socio-économiques, essentiellement les commerçants et les transporteurs, les maraîchers et exploitants agricoles et les pêcheurs. D’après PROGRAMME D’ACTION NATIONAL D’ADAPTATION AUX CHANGEMENTS CLIMATIQUES DU BENIN (PANA-BENIN), janvier 2008, Ministère de l’Environnement et de la Protection de la Nature (MEPN) grâce au financement du Fonds pour l’Environnement Mondial (FEM) et le Programme des Nations Unies pour le Développement (PNUD), Agence d’exécution. 34 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 26 - (a) Intensité de la crue sur les différentes rivières du Queensland (Source : Bureau météorologique australien) (b) Autoroute coupée par l'inondation (Source : Christie Lewis) 35 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR La raison de cette crue exceptionnelle est à chercher dans le phénomène El Niño - La Niña (figure 27). Après une situation El Niño qui a affecté l'Australie orientale pendant plusieurs années, on est passé à la situation contraire, La Niña, qui a apporté des pluies tout à fait exceptionnelles sur cette côte. L'alternance El Niño - La Niña est un phénomène naturel. La question d'un éventuel rôle du changement climatique dans ces grands courants océaniques est encore ouverte. Les mesures de préventions pour la route dans de telles conditions sont surtout celles de la surélévation des remblais ainsi que leur renforcement contre les phénomènes d'érosion (figure 12, page 19 et tableau 1). Figure 27 - Schéma du fonctionnement du phénomène El Niño La situation La Niña est de type a, mais avec des courants d'eau chaude vers l'ouest particulièrement intenses, déplaçant les ascensions thermiques sur la côte australienne D'après Parriaux 2010 1 : Direction des courants atmosphériques 2 : Mouvements des courants océaniques en réponse aux vents 3 : Évaporation atmosphérique, source de précipitations et de tempêtes 4 : Remontée des eaux froides vers l'Amérique du Sud D’après Parriaux 2009 36 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Zone tempérée (cas n°3) Nous choisissons pour cette zone le cas présenté dans le rapport du CT 4.5. En août 2004, il est tombé sur certaines régions de l’Ecosse trois fois le volume de la pluie trentenale de ce mois. Les pluies ont été à la fois intenses et de longue durée. Le cas le plus spectaculaire concerne la nationale A85 à Glen Ogle où 57 personnes ont dû être évacuées par hélicoptère après avoir été bloquées entre deux coulées de boues. Cette route supporte un trafic de 5 600 véhicules/ jour. Elle est restée fermée pendant 4 jours (figure 28). Figure 28 - Route dévastée par les fortes précipitations en Ecosse en été 2004 D’après rapport CT 4.5 Zone boréale (cas n°4) Un phénomène d'instabilité bien spécifique des ces zones boréales est associé à d'ancienne argiles marines devenues instables à la suite de leur émersion par la montée isostatique des continents. Le remplacement du sodium dans l'eau des pores par des cations H+ issus de la pluie place ces argiles dans un état métastable. Une légère sollicitation mécanique suffit à faire tomber brutalement leur cohésion. Elles se mettent à couler comme un fluide visqueux, d'où le nom d'argile sensible ou quick-clay en anglais. La Norvège a été le théâtre d'un phénomène de ce type à Rippa en 1978. Au Canada, un cas similaire s'est produit en 1993 dans l'Ontario, près du village de Lemieux (figure 29, page suivante). La seule manière de lutter contre de tels glissements est d'effectuer des reconnaissances systématiques dans le territoire avant de construire des routes, afin de détecter la présence d'argiles sensibles. En cas d'urgence, il faut savoir que le déversement de NaCl tend à redonner une cohésion à l'argile. Zones polaires (cas n°5) Les régions situées à haute latitude présentent la particularité de posséder en profondeur des terrains gelés en permanence, appelés permafrost (voir § 4.1.1). Le réchauffement climatique tend à faire diminuer le pergélisol et à augmenter le mollisol, ce qui rend les assises de remblai et les remblais instables. Pour pouvoir maintenir une stabilité, il faut s'efforcer d'éviter le réchauffement du remblai et de sa base. Les mesures pour garder au froid ces terrains ont été décrites au chapitre 5.3 (mesures M11). Un cas d'application expérimentale de ces mesures provient du Canada, avec l'aérodrome de Tasiujaq. Les 37 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 29 - Le cas du glissement de Lemieux, Ontario (a) Argiles sensibles de Champlain dans la zone d’accumulation du glissement de Lemieux, Ontario. Les strates originelles sont complètement déformées par le mouvement. Ces paquets glissés ont complètement obturé l’écoulement de la rivière South Nation Photo Geolep, A. Parriaux. D’après Parriaux 2009 (b) Carte de situation et photographie aérienne D’après Evans & Brooks, 1994 (c) Carte montrant l’extension du glissement en 1993 et coupe D’après Evans & Brooks, 1994 38 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR différentes techniques de maintien du froid ont été testées sur le terrain et leur efficacité comparée (figure 30) (Doré, 2009). Figure 30 - Les mesures tendant à réduire la fonte du pergélisol sous les routes en climat polaire Essais effectués au nord du Canada (a) Carte du pergélisol dans le Nord Canada (b) Mesures tendant à réduire le réchauffement estival dans la structure (c) Comparatif des effets des différentes mesures de maintien du froid (d) Proposition d’action dans les cas de routes sur pergélisol Tiré de Doré & al. (2009 et 2010) et Guimond & al. (2010) 39 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR 6.1.2. Plaines alluviales (cas n°6) Il convient de distinguer dans les régions de collines et plateaux les plaines alluviales qui sont le siège de phénomènes géodynamiques bien différents que ceux du reste du territoire. Les routes y sont très souvent implantées. Le seul cas que nous traiterons ici concerne les zones tropicales humides. Les plaines alluviales des autres zones climatiques se comportent de manière assez similaire, mis à part les zones polaires où la dynamique du dégel entraîne des processus particuliers qui ne concernent que très peu de routes. Les crues sont particulièrement dévastatrices dans les plaines alluviales en raison des volumineuses précipitations. Un des nombreux cas est celui de la plaine alluviale du Gange au Bangladesh (figure 31). Les apports en eau sont énormes en raison du régime de mousson sur la paroi méridionale de l'Himalaya. En raison de la tendance climatique à des événements pluvieux plus extrêmes (tendance T4), ces crues devraient devenir de plus en plus graves. Le relèvement du niveau des mers (voir § 4.2.1) agit encore négativement à l'extrémité aval des plaines alluviales. Au contraire des crues dans Figure 31 - Extension des eaux de la crue de 2007 les zones de collines (voir § dans la plaine alluviale du Gange 6.1.1), l'extension des surfaces http://www.banglapedia.org/httpdocs/Maps/MN_0131C.GIF inondées est considérable et leur interférence avec la route également. La construction de digues (mesure M8) et le relèvement des remblais est souvent impossible dans les pays à faibles moyens financiers. 6.1.3.Zones côtières planes Parmi les zones littorales planes, les deltas présentent les plus grandes superficies sensibles au rehaussement du niveau des mers. Les grands deltas marins sont nombreux 40 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR sur la Terre (Mississipi, Rhin, Niger, Yantse, etc.). Nous avons choisi de traiter deux cas dans des zones climatiques différentes. Zone tropicale humide (cas n°7) Le cas retenu comme typique est celui du Gange qui présente l’intérêt d’une forte colonisation humaine et par conséquent de nombreuses routes. Un relèvement du niveau de la mer de 1 m a été simulé. Sur la figure composite (figure 32 a, page suivante), on représente les parties du delta d’altitude inférieure à 1 m (inondé lors du changement climatique), la zone d’altitude de 1 m à 5 m (zone actuelle vulnérable aux tempêtes selon les standards des Pays-Bas), la zone d’altitude de 5 à 6 m (nouvelles zones sensible aux tempêtes en cas de changement climatique). Les routes en rose (figure 32 b, page suivante) sont celles qui seraient nouvellement concernées par l’effet des tempêtes. Les mesures de protection de type digue (M8) sont difficilement réalisables sur les deltas en raison de la longueur des côtes à traiter. Et, comme pour le cas de la plaine alluviale du Gange, de telles mesures ne sont pas envisageables dans les pays pauvres. La solution consiste à construire des routes temporairement inondables et la mise en place d'un système d'alerte en cas de crues. Zone tempérée (cas n°8) Les tempêtes sont plus le fait des régions tropicales que des régions tempérées. La tempête Xynthia qui a ravagé les côtes de Vendée en 2010 montre que ce genre de phénomène se met à concerner aussi les zones tempérées, probablement en raison du changement climatique. Elle est aussi intéressante car sa gravité est due au couplage de trois phénomènes : • vents du large très violents poussant de grandes vagues contre le continent (figure 33 b, page 42) ; • marée haute ; • surcote de plus d'un mètre, due à l'expansion de l'eau de l'eau océanique en raison de la forte dépression atmosphérique. La zone sédimentaire à faible pente a été complètement envahie sur plusieurs kilomètres, rompant les faibles digues et noyant routes et maisons (figure 33 c, page 42). L'ajout d'un quatrième facteur aggravant, la montée des eaux océaniques dues à la fonte des glaces polaires, laisse imaginer la vulnérabilité future de ces zones côtières planes. 6.1.4. Zones côtières rocheuses (cas n°9) L’érosion côtière entraine la création de talus plus ou moins raides selon la nature géologique. Dans les zones à forte tempête et de roches tendres, le rivage recule à grande vitesse, menaçant des constructions et notamment des routes. Nous avons choisi de 41 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 32 - Simulation d’un relèvement du niveau des océans de 1 m sur le delta du Gange (a) Zones inondables. (b) Routes inondables. 42 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 33 - La tempête Xynthia en Vendée en 2010 (a) Tempête sur la côte ouest de la France (Source : Association initiatives dyonisiennes) (b) Taille des vagues contre les digues (Source : Flutrackers.com, Diane Morin) (c) Zone inondée à La Faute-sur-Mer et L'Aiguillon-sur-mer (Source : Huffington Post) 43 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR montrer un seul exemple, en zone climatique tempérée, et pourtant fortement soumise à l'érosion : les rivages rocheux de Normandie (figure 34). Figure 34 - érosion côtière en Normandie (a) Effets des tempêtes sur les côtes rocheuses (b) Vitesse d’érosion des falaises sur la côte normande Université de Caen, laboratoire Géophen 44 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR La question de l’évolution de cette vitesse d’érosion avec le changement climatique est difficile tant de nombreux phénomènes parfois contradictoires agissent : Effets positifs : Réduction du nombre de jours de gel (voir également § 4.1.1) Effets négatifs : • augmentation des événements de tempête, • action érosive augmentée pour les zones où la banquise ne se forme plus, • augmentation des intensités de pluie avec mise en charge des fissures et du risque de glissement de terrain. Les adaptations routières possibles sont : • une réduction de l’activité érosive des vagues par la création de briseurs d’énergie (par exemple épis) ; • une confortation mécanique des pieds de falaise pour réduire l’effet de sape des vagues ; • un drainage des eaux souterraines dans le rocher dans les zones instables ; • un déplacement des routes se trouvant trop près du talus en calculant une distance de sécurité sur la base de la durée de vie de la route et la vitesse de recul des falaises. 6.2. Régions de haute altitude Il s’agit des bassins et des versants des zones de montagne où de nombreuses routes sont implantées. Ces zones sont sensibles aux érosions, aux mouvements gravitaires de terrain, allant des coulées boueuses aux éboulements en passant par les glissements de terrain. Or ce genre de phénomène est susceptible d’être influencé par le changement climatique. Nous avons choisi d'illustrer cette vulnérabilité dans trois environnements climatiques : tropical humide, subtropical et tempéré. Les chaînes de montagne en région boréale et polaire sont peu nombreuses et elles sont pauvres en axes routiers. Zone tropicale humide (cas n°10) Barrière aux moussons venant de l'Inde (figure 35 a, page suivante), le Népal est un bon exemple de pays montagneux abondamment arrosé. Les érosions et glissements de terrain sont particulièrement intenses (figure 35 b, page suivante). L’AIPCR a organisé en 2003 un séminaire à Katmandu sur la thématique des risques routiers dans cette situation climatologique et géomorphologique. Zone subtropicale (cas n° 11) Le versant sud des Alpes reçoit des apports pluvieux extrêmes du sud de manière toujours plus intense (figure 36, page 47). Pour preuve l'événement d'octobre 2000 qui entraîna la catastrophe de Gondo et la coupure de la route du Col du Simplon à travers les Alpes (figure 37, page 47). 45 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 35 - (a) Distribution des précipitations au Nepal avec l’effet mousson très marqué sur la partie méridionale de la chaîne (b) Glissement de Krisna Bhyr qui coupait régulièrement la liaison Inde - Katmandou. Des travaux d’assainissement ont été entrepris pour améliorer la stabilité du versant D’après Parriaux 2007 46 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 36 - Flux d'humidité intégré sur la colonne atmosphérique le 15 octobre 2000 D'après Frei C., 2004. http ://www.occc.ch/reports/Extremereignisse03/PDF_F/2-05-Precipitations.pdf Figure 37 - Catastrophe de Gondo En octobre 2000, le versant sud des Alpes suisses a vécu des précipitations exceptionnelles ; une sorte de minimousson venant d’Afrique du Nord et traversant la Méditerranée a déversé 700 à 900 mm d’eau en cinq jours. Le village de Gondo (a) est construit au pied d’une falaise vertigineuse, sur une moraine couverte d’un cône d’éboulis (b). Un mur de soutènement avait été construit en amont pour retenir les blocs chutant de la falaise. Durant l’évènement pluvieux, une grande quantité d’eau a pénétré dans les sédiments du cône. Il s’est formé une nappe souterraine temporaire au contact des débris et de la moraine. Les forces de percolation exceptionnelles ont destabilisé le pied du cône donnant lieu à un glissement rapide. Le matériel s’est accumulé derrière le mur de soutènement qui n’était pas dimensionné pour une telle charge. Après quelques minutes le mur s’est renversé entraînant une coulée qui a traversé le village rasant des maisons et tuant quatorze personnes. Photo www.crealp.ch. Tiré de Parriaux 2009 47 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR L’élément aggravant principal est ici à nouveau l’accroissement des intensités de pluie. La seule lutte possible pour le maintient de la route consiste en la collecte des eaux de surface et des eaux souterraines. Zone tempérée (cas n°12) Nous irons chercher trois cas d'illustration dans les Alpes helvétiques et un dans les Rocheuses canadiennes, pour présenter cinq phénomènes différents : les laves torrentielles, les coulées boueuses, les glissements de terrain, le fauchage et les éboulements. Bassins sensibles aux crues et aux laves torrentielles Les routes, ainsi que beaucoup de villages en zones de montagne, souffrent des laves torrentielles. En effet, les zones urbanisées sont très souvent sur les cônes de déjection, seuls havres de paix dans les vallées profondes balayées par les crues. Les cônes de déjection ont été aménagés il y a longtemps afin de rendre leur surface utilisable pour construire et pour les cultures. Le torrent a été canalisé dans un seul lit, souvent étroit. Ces cours artificiels ne sont rarement dimensionnés pour écouler les laves torrentielles qui s’écoulent sur le cône, phénomène tout à fait naturel et dominant pour la formation de ces amas sédimentaires. Les événements pluvieux devenant plus intenses, ces chenaux s’avèrent insuffisants et des débordements massifs peuvent constituer de véritables catastrophes (voir figure 38, page suivante). Dans le cas de la lave du Pissot, au bord du Lac Léman, l’autoroute a été coupée pendant plusieurs jours en raison de l’alluvionnement de la chaussée. La lutte principale contre ce risque est à chercher dans la construction de vastes pièges à sédiments au sommet du cône (figure 38, page suivante), ainsi que le relèvement des digues ou l’approfondissement du chenal. Versants instables aux coulées boueuses Les coulées boueuses se produisent dans la couverture meuble aux endroits où un aquifère se met en charge durant les périodes de forte infiltration (figure 39, page 50). La couverture meuble est peu perméable et à faible plasticité. Ces coulées, plus fluides que les glissements de terrain (figure 40, page 50), peuvent atteindre rapidement les routes et créer un danger pour la circulation. Des tronçons de route peuvent également être emportés par ce phénomène. Là encore, l’augmentation des événements de précipitation intenses devrait agir dans le sens d’une croissance du danger. D’autres facteurs sensibles au changement climatique agissent également : • état de gel du sol, • régime de fonte des neiges. Une sécurisation de la route est possible en drainant les versants en amont par des drains forés en profondeur, afin d’éviter la mise en charge de l’aquifère sous la couverture peu perméable. 48 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 38 - Lave torrentielle du Pissot, Préalpes vaudoises en Suisse A) Vue générale de la coulée B) Bassin vu d’en haut C) Invasion de l’autoroute du Léman D) Mesure corrective par bassin de tranquilisation D’après Rapport PIARC C12. Slope Risk Guidance for Roads. Final Report for the Working Period 2000- 2003. Décembre 2002 49 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 39 - Schéma du fonctionnement des coulées boueuses de versant Figure 40 - Coulée boueuse à Orsière (Alpes valaisannes) ayant détruit partiellement une maison. L’aquifère qui s’est mis en charge est une moraine, prise sous une couveture pédologique peu perméable. (Source : Aurèle Parriaux) 50 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Versants instables aux glissements de terrain Les glissements de terrain donnent lieu à des mouvements souvent plus continus que les coulées boueuses, bien que des accélérations catastrophiques puissent se produire. De nombreuses routes doivent traverser ces zones mouvantes, donnant lieu à de coûteux travaux d’entretien (photo route Frasse). Les conditions d’infiltration jouent un grand rôle dans la dynamique des glissements ainsi que l’érosion de leur pied par les rivières. Ce sont deux paramètres qui devraient varier avec le changement climatique : • infiltration massive dans les niches d’arrachement durant les événements à forte précipitation, • érosion accrue du pied des glissements Les mesures d’adaptation sont celles qui traitent de la stabilisation des glissements de terrain, indépendamment du changement climatique : confortation mécanique locale, ouvrages de lutte contre l’érosion du pied, collecte des eaux de surface, drainage des eaux souterraines (figures 41 et 42, page suivante). Figure 41 - Techniques de stabilisation des glissements de terrain agissant sur les eaux souterraines, appliquées sur un glissement schématique représenté en plan et en coupe (a) Collecte des eaux de ruissellement par fossés ou tranchées drainantes, évacuation des eaux hors du glissement ; mesure nécessaire mais généralement insuffisante (b) Forages drainants rayonnants à partir de chambres de forage fondées dans les terrains stables à la périphérie de la masse glissée (c) Rideaux de puits filtrants avec extraction de l’eau souterraine par pompage ou par siphons ; les puits peuvent être cisaillés si les mouvements ne sont pas rapidement stabilisés (d) Galerie avec forages rayonnants sous la surface de glissement ; solution très efficace mais coûteuse D’après Parriaux et al., 2010. 51 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 42 - La technique de drainage par galerie et drains forés pour l’assainissement des glissements de terrain profonds D’après Parriaux 2009. Le glissement de la Frasse montre la création d’un ouvrage de drainage en profondeur avec une galerie sous le glissement depuis laquelle des forages ascendants drainent la masse glissée (figure 43 et 44, page suivante). Figure 43 - Géomorphologie du glissement de la Frasse (Préalpes vaudoises en Suisse), avec réseau hydrographique en bleu, les routes en orange et la galerie drainante en rose (Source : Administration cantonale vaudoise) 52 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 44 - Carte géologique du glissement de la Frasse (Préalpes vaudoises, Suisse). En orange, la situation de la galerie drainante. Fond géologique : Atlas géologique de la Suisse Cas des versants sensibles fauchage Un cas particulier d’instabilité rocheuse est le fauchage (figure 45, page suivante). Lorsque le déblai de la route est taillé dans des roches anisotropes (roches sédimentaires ou métamorphiques) et que celles-ci sont en position contraire, les têtes de couches sont souvent basculées. Le lieu géométrique des points de flexion de chaque couche constitue un plan de faiblesse qui peut fonctionner comme plan de glissement. Le changement climatique peut influencer la stabilité de cette couverture basculée en créant des mises en pression dans les feuillets des couches lors d’événements pluvieux très intenses. Le pronostique sur l’effet de l’augmentation de température sur le gel et notamment les cycles gel-dégel reste incertain, comme pour les éboulements (voir § 5.1). 53 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 45 - Le phénomène du fauchage dans les roches anisotropes En rouge, ligne des points de flexion. Exemple de la région de Clairvaux, Alberta, Canada (Sources : Cruden et al. (1993), Aurèle Pariaux) Versants instables aux chutes de blocs et aux éboulements En région montagneuse, les éboulements menacent beaucoup de routes, avec des chutes de blocs parfois mortels (voir par exemple AR du Gothard, figures 46 et 47, page suivante). Les conditions climatiques influencent notablement le déclenchement de chutes de blocs, surtout lors de mises en charge de fissures due à des événements très pluvieux. Les conditions de gel jouent un rôle fondamental également. 54 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Figure 46 - Chute de blocs sur l'autoroute du Gothard à Gurtnellen (2007). Deux personnes sont décédées dans la voiture (Source : Thomas Sävert) Figure 47 - travaux de minage après un second éboulement survenu en 2012 qui a coupé la ligne de chemin de fer du Gottard (Source : Keystone) Lorsque les blocs sont de taille modeste, on peut les retenir avec des filets (voir §5.3). Si leur taille et leur énergie augmente, on est réduit à construire des digues de retenue des blocs (voir §5.3). Les montagnes sont parfois le siège d’événements de grande ampleur : • éboulements : chute de grandes masses de roches en un ou quelques événements, sans phénomène particulier de transport (pente de stabilité ordinaire) (figure 48, page suivante) ; • écroulements : comme les éboulements mais faisant appel des phénomènes de transport des particules particuliers qui donnent lieu à un vaste étalement des blocs sur le devant. 55 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR Dans de tels cas, la seule protection possible est le déplacement de la route. Cependant, le pronostique géologique sur la probabilité d’occurrence est difficile. Figure 48 - éboulement de Randa, Alpes valaisannes, Suisse. Ce phénomène a provoqué la destruction de la route et de la ligne de chemin de fer menant à Zermatt (Source : CREALP) 7.Conclusion Dans l’abondante littérature sur le changement climatique, il est difficile de trouver des éléments spécifiques à la construction routière. Or, ce domaine socio-économique a besoin de recommandations pratiques afin de construire des routes sûres et durables, d’adapter des routes existantes à ces nouvelles conditions. Le présent rapport du comité D.4 décrit 56 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR la variabilité des phénomènes dominants à attendre sur la planète, les dommages qu’ils devraient entrainer pour la route, et les mesures à préconiser pour réduire les risques. Il insiste bien sur le fait que les conditions locales doivent être prises en compte et que celles-ci peuvent différer notablement des grandes évolutions générales. Il faut être conscient du fait que les phénomènes fondamentaux qui devraient être influencés par le changement climatique sont fortement interdépendants. Certaines évolutions semblent bien assises, comme par exemple la variation extrême des teneurs en eau des terrains. D’autres en revanche sont encore mal déterminées, notamment la question clé du régime du gel, qui agit très directement sur les ouvrages en terre et sur leur environnement. Ce rapport, en conjonction avec le rapport du comité CT 4.5 "Anticiper les effets des changements climatiques sur les ouvrages géotechniques routiers" (Référence AIPCR 2008R12), sert de ligne-guide pour les ingénieurs routiers de différents pays. C'est donc un outil fort précieux pour l'AIPCR et le monde de la route. Bibliographie [1] D. Bayard, « The effect of seasonal soil frost on the alpine groundwater recharge including climate change aspects », Thèse EPFL, no 2709 (2003) [2] A. Parriaux, « Géologie : Bases pour l’ingénieur. 2e édition revue et augmentée », PPUR Lausanne, ISBN 978-2-88074-810-4 (2009) [3] A. Parriaux, « Routes et changement climatique en montagne : un problème chaud à résoudre la tête froide. / Roads and climate change in mountainous regions: keeping a cool head when resolving a hot issue. », Routes/Roads 338 , pp. 76-894444 (2008) [4] IPCC, « Bilan 2007 des changements climatiques », Contribution des Groupes de travail I, II et III au quatrième Rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat [Équipe de rédaction principale, Pachauri, R.K. et Reisinger, A. (publié sous la direction de~)]. GIEC, Genève, Suisse, 103 p. (2007) [5] Rapport PIARC C12, “Slope Risk Guidance for Roads. Final Report for the Working Period 20002003” (Décembre 2002) [6] AIPCR, « Anticiper les effets des changements climatiques sur les ouvrages géotechniques routiers », Réf. : 2008R12 (2008) http://publications.piarc.org/ressources/publications_files/4/2917,2008R12WEB.pdf [7] PANA-BENIN (Programme d’action national d’adaptation aux changements climatiques du Bénin), Ministère de l’Environnement et de la Protection de la Nature (MEPN) grâce au financement du Fonds pour l’Environnement mondial (FEM) et le Programme des Nations Unies pour le Développement (PNUD), Agence d’exécution (2008) http://unfccc.int/resource/docs/napa/ben01f.pdf 57 Vulnérabilité des infrastructures géotechniques au changement climatique et mesures d'adaptation… 2012R04FR [8] A. Guimond, G. Grondin et M. Boucher, « Nouvelle approche de planification et de gestion des infrastructures aéroportuaires du Ministère des Transports du Québec au Nunavik dans un contexte de changements climatiques : vers une stratégie d’adaptation », Exposé préparé pour la séance « Faire face aux changements climatiques : les bonnes pratiques » du Congrès annuel de 2010 de l’Association des transports du Canada à Halifax (Nouvelle-Écosse) (2010) [9] A. Guimond, G. Grondin et M. Boucher, « Auscultation et investigations du pergélisol sous les infrastructures du Ministère des Transports du Québec au Nunavik : vers une stratégie d’application » (2010) [10]G. Doré et A. Ficheur, « Expérimentation de méthodes de mitigation des effets de la fonte du pergélisol sur les infrastructures de transport du Nunavik : Aéroport de Tasiujaq », Rapport d’étape 3 (version préliminaire), Rapport GCT-2009-11, Université Laval, QC, Canada (2009) [11]G. Doré et E. Voyer, « Expérimentation de méthodes de mitigation et des effets de la fonte du pergélisol sur les infrastructures de transport du Nunavik : projet expérimental de Salluit », Rapport final (version préliminaire), Rapport GCT-2009-04, Université Laval, QC, Canada (2010) [12]A. Parriaux, Ch. Bonnard, L. Tacher, « Glissements de terrain : hydrogéologie et techniques d'assainissement par drainage », OFEV, Connaissance de l'environnement, Dangers naturels (2010)
