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Évaluation du risque induit par les glissements de terrain : du modèle géologique de glissement aux estimations de hauteurs de vague et de risque pour le barrage

Thomas Viard (EDF-CIH), Gilbert Castanier (EDH-DIPN-CEIDRE), Denis Aelbrecht (EDF-CIH), Olivier Chulliat (EDF-CIH), François Vaysse (EDF-DIPN-CEIDRE)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR
Colloque "Sûreté des barrages et Enjeux" - 23 et 24 novembre 2016 - Chambéry, France
Année d’édition 2016 - Pages : 223 à 239
ISBN : 979-1096371-02-0

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Title : Risk induced by landslide – From geological model to impulse wave height and dam risk

Résumé
Comme le rappelle l’actualité récente au réservoir du Chambon, les glissements de terrain peuvent constituer un enjeu majeur pour la sûreté de barrages. En effet, le risque lié à la génération et à la propagation de vagues dans les réservoirs par de tels glissements peut avoir des conséquences potentiellement dramatiques autour des retenues et à l’aval des réservoirs, comme au Vajont en 1963 en Italie tuant 2 000 personnes. Des outils récents issus de la recherche et des efforts d’amélioration de la modélisation des phénomènes permettent une meilleure évaluation de ce risque en liant la géologie et l’hydraulique. Pour évaluer le risque de vague, il est nécessaire de connaître les caractéristiques de la masse glissée à son entrée dans la retenue, en la rattachant à un modèle géologique de glissement. Ce modèle géologique, sa vitesse, son type (monolithique ou granulaire) et ses dimensions ont une incidence fondamentale sur les caractéristiques de vagues induites par le glissement. Il est ainsi nécessaire de réaliser des études et des observations de terrain pour rattacher la masse instable, ou potentiellement instable, à un modèle géologique de glissement pour prévoir au mieux ces éléments qui sont utilisés en données d’entrée d’une étude hydraulique. Une fois le modèle géologique de glissement établi ainsi que ses caractéristiques les plus probables, EDF a développé et retenu deux outils pour évaluer le risque hydraulique, sachant que les incertitudes géologiques éventuelles résiduelles, après l’étude de terrain, seront paramétrées dans le modèle numérique de calcul de vague en prenant des fourchettes de valeurs par exemple pour le volume glissé, la vitesse d’arrivée dans le lac, etc.… La méthode dite « de Heller » permet une évaluation rapide et sécuritaire de l’ordre de grandeur des vagues induites par le glissement de terrain en un point et le « run-up » associé (hauteur d’ascension de la vague sur la berge ou le barrage). Cet outil fournit aussi un ordre de grandeur des forces induites par la vague sur un barrage et évalue le risque de surverse. En cas de géométrie complexe de la retenue, ou pour obtenir une évaluation plus précise en tout point de la retenue, une modélisation hydraulique 2D à l’aide du logiciel TELEMAC2D est possible. Cette approche est détaillée pour le cas du glissement de terrain de la Berche au-dessus du lac du Chambon, observé lors de l’été 2015. Ces outils dotent ainsi l’ingénieur d’une capacité d’évaluation rapide pour la méthode de Heller, plus complète pour la méthode avec Telemac2D du risque de vague induite par les glissements de terrain, de manière graduée selon les marges de sécurité existantes. Les hauteurs de run-up obtenues doivent toutefois être considérées comme des ordres de grandeurs majorants étant donné les incertitudes inhérentes aux phénomènes naturels complexes mis en jeu par les glissements de terrain.

Abstract
The landslide event at Chambon dam and reservoir reminds us that this phenomenon stands as one of main risks for dam safety. Risk associated to generation and propagation of landslide-induced impulse waves in reservoirs might have dramatic consequences around lake, for the dam itself, and also downstream as Vajont catastrophic event showed in 1963. Recent research and permanent improvement of modeling have provided better risk evaluation tools by linking geology and hydraulic physics. Knowing characteristics of landslide impacting the reservoir by coupling it to geological model is necessary to evaluate wave risk. Geological model, velocity, material properties (granular or solid body) and geometric dimensions have a great influence on landslide-induced impulse wave characteristics. It is necessary to study and observe the (potentially) unstable mass to link it to geological landslide that will determine input data for the hydraulic study. With those input data, EDF developed 2 tools to estimate hydraulic risk taking into account remaining geological uncertainties on input data range (for instance for volume or velocity of the slide). “Heller’s” method allows a quick and generally conservative estimation of the order of magnitude for impulse wave characteristics induced by landslide and wave run-up (wave rise on slopes and dam). This tool can also give an order of magnitude of forces induced by an impulse wave on a dam and the risk of surge and overtopping. For complex reservoir shape or to improve precision, 2D or 3D hydraulic modeling has to be undertaken, for example with TELEMAC 2D software developed by EDF R&D. This general approach is applied and detailed for “Berche” landslide at Chambon Lake observed during summer 2015. With those tools, engineers can quickly evaluate (for Heller’s method) or precisely model (with TELEMAC 2D) impulse wave risk induced by landslide scenarios. Method can be graduated depending on targetted margin of safety levels. Runup heights calculated have always to be considered as orders of magnitude, and margins of safety have to be defined to account for intrinsic remaining uncertainties associated with the physics of this kind of complex natural processes.

Citation
VIARD Thomas, CASTANIER Gilbert & Al. Évaluation du risque induit par les glissements de terrain : du modèle géologique de glissement aux estimations de hauteurs de vague et de risque pour le barrage. In Colloque "Sûreté des barrages et Enjeux". Chambéry : CFBR- 23,24 novembre 2016. ISBN 979-1096371-02-0. p. 223-239. doi : 10.24346/cfbr_colloque2016_c02

Voir aussi : Colloque "Sûreté des barrages et enjeux"

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