Glissements de terrain, que peut faire la technologie pour les prévenir?

Lorsque le Mont St. Helens (EE. UU.) explosa le 18 mai 1980, le versant nord du volcan s’effondra, déclenchant l’un des plus grands glissements de terrain jamais enregistrés. Seuls les chiffres de ce que signifiait ce mouvement de terres font peur : 2,8 km cubes de terre déplacés et un parcours de 22,5 km.

Les glissements de terrain entraînent sans aucun doute d’énormes pertes économiques dans le monde entier. Mais prédire leur occurrence est très complexe car à leur origine interviennent de nombreuses forces et phénomènes extérieurs. Cependant, la capacité de surveillance que nous offrent les satellites et les technologies sensibles nous permettent d’approfondir ce domaine. L’objectif, fournir une meilleure qualité de vie aux habitants des zones sujettes à ces événements et contribuer à réduire les impacts qui se produisent sur les infrastructures linéaires.

Comment la technologie aide-t-elle à minimiser les impacts des glissements de terrain ?

Les techniques d’atténuation des effets des glissements de terrain ont beaucoup progressé ces dernières années. Nombre d’entre elles, comme la construction de terrasses ou de murs de retenue, visent à stabiliser les pentes.

Mais dans cet article, nous allons nous concentrer sur les méthodologies qui, dans une certaine mesure, facilitent la prévision de ces mouvements de pente.

Systèmes d’alerte précoce des glissements de terrain, technologie pour prévenir plutôt que guérir

Contrairement aux travaux structurels mentionnés au paragraphe précédent, les systèmes d’alerte précoce aux glissements de terrain relèvent de ce que l’on appelle les « mesures non structurelles« .

Un système d’alerte précoce peut être défini comme un «dispositif, système ou ensemble de capacités qui génère et diffuse des informations opportunes et significatives pour permettre aux personnes, communautés et organisations menacées par un danger (dans ce cas, un mouvement de pente) agir en temps utile et de manière appropriée pour prévenir ou réduire l’impact de la menace» (1).

Ces solutions comprennent généralement :

• un modèle de glissement, qui évalue les effets de la pente, du type de sol ou de la filtration d’eau sur le déclenchement d’un événement et auquel sont ajoutées les données capturées par les instruments de surveillance;
• un modèle d’alerte, qui établit les procédures de décision nécessaires pour émettre les niveaux d’alerte;
• des mécanismes de diffusion, de communication et d’éducation concernant les alertes;
• des programmes de participation communautaire; et
• plans d’action d’urgence.

Ces systèmes suscitent un grand intérêt pour des avantages tels que (2) :

• Coût économique et environnemental inférieur à celui des mesures structurelles.
• Le développement continu de nouvelles technologies de surveillance.
• Disponibilité accrue de bases de données fiables pour étalonner les modèles d’alerte.

Son utilité a été mise à l’épreuve à de nombreuses reprises. Par exemple, le glissement de terrain de Montecito (Californie) en janvier 2018 à permis a grpace aux avis de prévention d’évacuer la majorité de la population (mais plus de 20 personnes ont péri).

Toutefois, l’un des principaux handicaps est la mise en œuvre de ces solutions dans les pays en développement, où le nombre de victimes de ces phénomènes est beaucoup plus élevé.

Concevoir un système d’alerte utile

Les risques de glissement de terrain sont habituellement estimés à l’aide de techniques manuelles (par exemple, inspections visuelles sur le terrain). Mais ces méthodes sont conditionnées par des aspects tels que l’accessibilité ou la disponibilité des ressources.

L’introduction progressive de la technologie dans ce domaine a facilité l’évaluation et la modélisation de plus en plus fiables. Ainsi, la surveillance à distance, soutenue par des satellites comme le système chinois Beidou, permet de contrôler les zones sujettes aux glissements de terrain avec une grande précision. Cette capacité de surveillance se traduit par des noyaux de population qui sont évacués à temps et des vies sauvées.

Toutefois, ces méthodes ne sont pas toujours accessibles en raison du coût qu’elles impliquent et du niveau de connaissance spécifique qu’elles impliquent (3). Et dans ce sens, l’introduction de l’internet des objets (IoT) permet un nouveau tournant dans la surveillance à distance, ouvrant la possibilité de démocratiser son utilisation.

Quelles activités et quels paramètres peuvent être surveillés avec des appareils IoT ? Premièrement, il faut savoir quels sont les facteurs qui peuvent le mieux servir d’indicateurs d’alerte rapide. Les plus courants sont :

• Déformation du sol, qui est contrôlée par le déplacement, la vitesse ou les émissions sonores. Les dispositifs de surveillance les plus courants sont les GPS, les inclinomètres ou les accéléromètres.
• Précipitations, où les pluviomètres ou stations météorologiques revêtent une importance particulière.
• Pression des pores d’eau pour surveiller l’état des eaux souterraines, qui est généralement mesurée à travers des piézomètres.
• Humidité du sol pour connaître la teneur en eau, qui est contrôlée par des capteurs diélectriques.

L’expérience d’Arantec dans la surveillance des glissements de terrain

Chez Arantec, nous surveillons depuis des années les variables environnementales et les phénomènes tels que les avalanches de neige, activité dans laquelle nous sommes l’une des entreprises de référence. En d’autres termes, nous disposons de la technologie et des connaissances nécessaires pour accomplir ces tâches.

Mais ce n’est que récemment que nous avons eu l’occasion de participer à un projet d’évaluation des risques de glissements de terrain. Cette opportunité nous est parvenue grâce au projet PyrMove du programme Interreg POCTEFA. Cette initiative vise à développer et mettre en œuvre des outils pour réduire et gérer les risques liés aux glissements de terrain dans les Pyrénées. Avec cette prémisse et comme vous pouvez le voir sur les images ci-dessous, nous avons installé un réseau de capteurs d’humidité du sol et une  station météorologique automatique utilisant comme technologies de communication LoRaWAN et 3G.

Que sont les glissements de terrain?

Il est possible qu’en utilisant une analogie constructive, nous ayons commencé l’article par le toit. Mais parfois, nous pouvons être enthousiastes à vous montrer tout ce que la technologie IoT que nous offrons d’Arantec peut faire pour améliorer la vie des gens.

Toutefois, les bases de connaissances sur lesquelles reposent ces innovations technologiques ne sont pas moins importantes. Donc, nous allons vous expliquer pourquoi il est nécessaire de tirer parti de toutes ces avancées en commençant par le début, en définissant ce qu’est un glissement de terrain.

Types de mouvements de pente

Les glissements de terrain, dans leur acception générale, sont des mouvements de terrain caractérisés par le déplacement de matériaux (sol, roche ou matières organiques) le long d’une pente et par l’effet de la gravité.

Comme le souligne le Service géologique des É.-U. (4) et González Vallejo (6), on peut distinguer plusieurs types de glissements de terrain :

• Selon le matériau : roche ou sol (ou les deux). La typologie « sol » est elle-même classée en « terre » (particules de la taille du sable ou plus petites) ou « débris » (fragments plus grands).
• Selon le type de mouvement :
  • Chutes, éboulements ou avalanches, liés à des talus verticaux ou presque verticaux. Dans ces cas, les matériaux tombent, rebondissent ou roulent, pouvant atteindre de grandes vitesses.
  • Glissement, dans lequel les roches ou le sol se déplacent en faveur de la pente sur une ou plusieurs surfaces de rupture bien définies. Ils sont généralement associés à des pentes comprises entre 35 et 80 % et la masse a tendance à se comporter comme une unité à vitesse variable.
  • Des écoulements ou des coulées, où l’eau fait que le sol, les fondus ou les blocs rocheux se comportent comme un fluide. Ils sont généralement soumis à une déformation continue et aucune surface de rupture définie n’est visible.
  • Déplacements latéraux, où les blocs rocheux ou les masses de sol se déplacent sur un matériau mou. Ils se déplacent généralement latéralement à faible vitesse, dans les zones à faible pente.

Dans l’image suivante, tirée de la publication « Ingénierie géologique » (6), vous pouvez voir les différents types de glissements existants en fonction de leur mouvement.

Différencier quel type de glissement est habituel dans une zone est fondamental. Après tout, et grâce à cette recherche préalable, certaines mesures d’atténuation ou d’autres seront mises en œuvre.

Causes et conséquences des glissements de terrain

Dans les paragraphes précédents, certains agents, comme l’eau, ont été identifiés comme contribuant à déclencher ce type de processus géologiques. Mais les circonstances qui peuvent donner lieu à un glissement de terrain sont variées.

En général, on peut distinguer deux causes qui diffèrent par leur nature :

• Causes naturelles telles que l’eau (saturation du terrain, l’une des principales origines), activité sismique, activité volcanique ou processus érosifs.
• Causes humaines ou anthropiques, un facteur important capable de modifier les conditions et les forces qui agissent sur les pentes. En effet, les glissements de terrain sont considérés comme «le danger d’origine géologique le plus conditionné par l’homme» (7). Ainsi, des actions telles que la construction d’infrastructures déstabilisant les pentes, les changements dans les systèmes de drainage naturel ou la déforestation, qui affaiblit le sol, peuvent être à l’origine de glissements de terrain catastrophiques.

À ces facteurs de déclenchement, il faut bien sûr ajouter les contraintes du terrain. C’est-à-dire les propriétés intrinsèques des matériaux et la morphologie du versant.

Les conséquences des glissements de terrain se font particulièrement sentir dans les pertes socio-économiques qu’ils entraînent. Les infrastructures linéaires, par exemple, sont l’un des éléments les plus touchés. Ainsi, ce phénomène représente en Espagne le deuxième plus grand coût après les effets des inondations.

Toutefois, dans les pays montagneux, où les établissements humains sont denses et souvent irréguliers, l’impact peut être dramatique. La carte ci-dessous, qui reflète le nombre de victimes de glissements de terrain entre 2004 et 2017, montre le péage imposé aux mouvements de pente dans certaines régions du monde.

Conclusion

Les glissements de terrain, les glissements de terrain ou les glissements de terrain, dans leur acception la plus large, entraînent chaque année d’énormes pertes économiques et plusieurs centaines de victimes, en particulier dans les pays à revenu faible ou intermédiaire. Prédire son apparition est compliqué. Mais la réduction du coût des systèmes de surveillance tels que les précipitations, l’un des principaux déclencheurs, permet à un nombre croissant de pays d’avoir au moins accès à un système d’alerte précoce de base.

Et chez Arantec, nous sommes passionnés par la technologie qui aide à sauver des vies.

Sources consultées :

• (1) Guzzetti, F., Gariano, S., Peruccacci, S., Brunetti, M., Marchesini, I., Rossi, M., & Melillo, M. (2020). Geographical landslide early warning systems. Earth-Science Reviews, 200, 102973. doi: 10.1016/j.earscirev.2019.102973
• (2) Pecoraro, G., Calvello, M., & Piciullo, L. (2018). Monitoring strategies for local landslide early warning systems. Landslides. doi:10.1007/s10346-018-1068-z
• (3) Butler, M., Angelopoulos, M., & Mahy, D. (2019). Efficient IoT-enabled Landslide Monitoring. 2019 IEEE 5th World Forum on Internet of Things (WF-IoT). doi:10.1109/wf-iot.2019.8767201
• (4) Highland, L.M., Bobrowsky, P. (2008). The landslide handbook—A guide to understanding landslides. Reston, Virginia, U.S. Geological Survey Circular 1325, 129 p.. Disponible en https://pubs.usgs.gov/circ/1325/
• (5)  Jiménez, J. (2005) Análisis de la susceptibilidad a los movimientos de ladera mediante un SIG en la cuenca vertiente al embalse de Rules, Granada.Tesis doctoral, Universidad de Granada, Departamento de Ingenieria Civil, Granada. Disponible en http://www.ugr.es/~ren03366/DEA/TEMAS/memoria/DEA_J.Jimenez.pdf
• (6) González de Vallejo, L.I. (coordinador) (2002). Ingeniería geológica. Precinte Hall. Madrid, 744 p.
• (7) Ferrer, M., García, J.C. (2005). Análisis de la vulnerabilidad por movimientos de ladera: Desarrollo de las metodologías para evaluación y cartografía de la vulnerabilidad. Memoria de Proyecto. Disponible en http://info.igme.es/SidPDF/113000/263/113263_0000010.pdf