GT Barrages-seismes Rapport Novembre 2010

SOMMAIRE

1.

Le contexte gnral de la scurit des ouvrages_______________________________ 41.1. Objectifs, contexte et limites dapplication du rapport ____________________________ 4 1.2. La rglementation parasismique ______________________________________________ 6 1.3. La lgislation et la rglementation en matire de scurit des barrages et des digues __ 15

2.

L'ala sismique, les phnomnes, les sources d'information ___________________ 232.1. Notions sur le phnomne sismique ___________________________________________ 23 2.2. Surveillance et rseaux sismiques en France ___________________________________ 32

3.

La vulnrabilit des ouvrages aux sismes__________________________________ 35Introduction __________________________________________________________________ 35 3.1. Barrages en remblai _______________________________________________________ 35 3.2. Barrages en bton ou en maonnerie__________________________________________ 39 3.3. Autres effets des sismes ____________________________________________________ 42

4.

Dtermination de l'ala sismique rgional __________________________________ 46Introduction __________________________________________________________________ 46 4.1. Dfinition de l' ala sismique "de rfrence" ___________________________________ 46 4.2. Ala "de rfrence" : la carte de zonage rglementaire __________________________ 55 4.3. Mthode dterministe ______________________________________________________ 60 4.4. Mthode Probabiliste ______________________________________________________ 64 4.5. Recommandations pour les estimations spcifiques de l' ala ______________________ 66

5.

Effets de site __________________________________________________________ 68Introduction __________________________________________________________________ 68 5.1. Description et origine des effets de site directs __________________________________ 68 5.2. Estimation des effets de site directs ___________________________________________ 78 5.3. Techniques de reconnaissance _______________________________________________ 82 5.4. Recommandations pratiques pour la prise en compte des effets de site directs _______ 86 5.5. Effets induits _____________________________________________________________ 88

6.

Analyse sismique des ouvrages ___________________________________________ 95Introduction __________________________________________________________________ 95 6.1. Ouvrages rigides __________________________________________________________ 95 6.2. Ouvrages en remblai ______________________________________________________ 113

7.

Evaluation de la scurit des ouvrages vis--vis du risque sismique ____________ 1397.1. Prambule - Gnralits ___________________________________________________ 139 7.2. Sollicitations sismiques ____________________________________________________ 141 7.3. Ouvrages rigides _________________________________________________________ 146 7.4. Barrages en remblai ______________________________________________________ 156 7.5. Digues __________________________________________________________________ 166 7.6. Ouvrages annexes ________________________________________________________ 167

Rapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010

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8.

La conception parasismique des barrages _________________________________ 170Introduction _________________________________________________________________ 170 8.1. Prise en compte de la topographie et de la gologie du site _______________________ 170 8.2. Choix du type de barrage __________________________________________________ 171 8.3. Recommandations concernant les fondations__________________________________ 172 8.4. Recommandations concernant les barrages en remblai _________________________ 173 8.5. Recommandations concernant les barrages en bton ___________________________ 176 8.6. Recommandations concernant les barrages mixtes _____________________________ 177 8.7. Ouvrages annexes ________________________________________________________ 178

9.

Mesures d'accompagnement ____________________________________________ 1829.1. L' aprs-sisme ___________________________________________________________ 182 9.2. L' alerte prcoce __________________________________________________________ 184 9.3. L' instrumentation sismique ________________________________________________ 185 9.4. Les besoins mthodologiques ou de recherche _________________________________ 188

Annexe 1 - Lettre de mission DGPR __________________________________________ 193 Annexe 2 - Le groupe de travail _____________________________________________ 194 Annexe 3 - Glossaire et sigles _______________________________________________ 195 Annexe 4 - Pratiques internationales _________________________________________ 200A4.1. A4.2. A4.3. A4.4. A4.5. A4.6. A4.7. Autriche ______________________________________________________________ 200 Italie _________________________________________________________________ 204 Suisse ________________________________________________________________ 206 Espagne ______________________________________________________________ 210 Allemagne ____________________________________________________________ 214 Etats-Unis ____________________________________________________________ 219 Canada _______________________________________________________________ 224

Annexe 5 - Bibliographie __________________________________________________ 231 Annexe 6 - Sites Internet utiles ______________________________________________ 239 Annexe 7 - Complments scientifiques et techniques ____________________________ 241A7.1. A7.2. A7.3. Complments au chapitre 4 ______________________________________________ 241 Complments au chapitre 6 ______________________________________________ 269 Complments au chapitre 9.1. ____________________________________________ 270

Annexe 8 - Information sur les outils de gestion du risque sismique ________________ 274 Annexe 9 - Alerte prcoce __________________________________________________ 277


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1. Le contexte gnral de la scurit des ouvrages1.1. Objectifs, contexte et limites dapplication du rapport Le prsent document vise unifier les pratiques pour la vrification de la scurit vis--vis du risque sismique des ouvrages hydrauliques, barrages et digues, situs en France. Il a t tabli par un groupe de travail prsid par Daniel Loudire, vice-prsident du Comit Technique Permanent des Barrages et des Ouvrages Hydrauliques (CTPBOH) ; le secrtariat technique a t assur par Marc Hoonakker, ingnieur au Bureau dEtude Technique et de Contrle des Grands Barrages (BETCGB) la Direction Gnrale de la Prvention des Risques (DGPR) du Ministre de l' Ecologie, du Dveloppement Durable, des Transport et du Logement (MEDDTL). Le document a vocation rpondre la demande du Directeur Gnral la DGPR, Laurent MICHEL, qui a souhait disposer "dun rfrentiel technique pouvant servir de base pour la future rglementation technique que les services de la DGPR prpareront dans le but de vrifier le comportement en cas de sisme des ouvrages hydrauliques en service" . La lettre de mission correspondante figure en annexe 1. Le groupe de travail a t constitu en faisant appel aux comptences des reprsentants de deux communauts professionnelles :

celle des barrages : services de contrle, concepteurs, exploitants et spcialistes ; celle de la sismologie : laboratoires de recherche, observatoires, centres dtudes.

Deux associations scientifiques et techniques ont t associes aux travaux : dune part lAssociation Franaise du gnie ParaSismique (AFPS), dautre part le Comit Franais des Barrages et Rservoirs (CFBR). La composition du groupe de travail est fournie en annexe 2. Tous ses membres ont contribu activement la rdaction et surtout la mise au point du document ; quils en soient vivement remercis. Le document a t rdig sur la base des textes lgislatifs et rglementaires rcents traitant de la scurit des ouvrages hydrauliques, notamment :

la loi n 2006-1776 du 30 dcembre 2006 dite loi sur leau et les milieux aquatiques (LEMA) ; le dcret n 2007-1735 du 11 dcembre 2007 relatif la scurit des barrages et au CTPBOH ; diffrents arrts relatifs la scurit des ouvrages hydrauliques notamment aux tudes de danger.

Les textes les plus importants sont repris dans le Code de lEnvironnement (parties lgislative et rglementaire) accessible sur le site du Journal Officiel de la Rpublique Franaise, ou, pour les ouvrages concds, intgrs dans le cahier des charges type des concessions hydrolectriques ; ils sont comments au 1.3 du prsent chapitre. Le document sapplique aux barrages (y compris les remblais latraux de canaux ou de fleuves canaliss visant stocker en permanence des eaux) ainsi quaux digues (ouvrages latraux aux fleuves ou rivires visant protger en cas de crue les populations riveraines). La rpartition en quatre classes rsulte du dcret de 2007, et conduit des procdures diffrencies, ce qui a t retenu aussi pour les sismes. Les ouvrages annexes, tels quvacuateurs de crue, ouvrages de vidange ou de prise deau, entrent galement dans le champ de ce document.Rapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 4/279

Par contre, sortent du champ dapplication de ce document :

les ventuels autres ouvrages constitutifs de lamnagement tels que stations de pompage, galeries, conduites forces ou usines hydrolectriques ; les ouvrages de stockage de striles miniers dont le remblai est constitu au moins partiellement des matriaux stocks ; les glissements de terrain, la chute de blocs ou les effondrements de parois, mme sils peuvent remettre en cause la scurit de louvrage principal et des ouvrages annexes ; la prise en compte de tels vnements doit tre considre sur la base des pratiques admises.

Le document s' applique aussi bien aux barrages ou aux digues en projet qu' ouvrages aux existants. Pour les ouvrages existants, la surveillance par lauscultation et linspection visuelle constituent un outil essentiel dvaluation de ltat de louvrage. En cas de faiblesses dtectes par cette surveillance (ou par labsence de surveillance), ou lorsque les normes utilises pour la conception de ces ouvrages sont juges insuffisantes, la procdure de rvision spciale (voir 1.3.4.4) vise remettre ces ouvrages un niveau de scurit acceptable. En ce qui concerne les failles actives (cf. glossaire annexe 3), l' implantation d' nouvel un ouvrage au-dessus dun tel accident gologique est exclure. En effet, le groupe de travail conseille d' interdire une telle configuration qui, en toute hypothse, ncessiterait des tudes et une conception qui iraient trs au-del des prescriptions incluses dans le document. A titre d' exemple, en Californie, la loi Alquist-Priolo a pour objet dinterdire la construction de btiments dhabitation dans la zone dite de "surface trace" denviron 400 m de largeur au droit des failles actives, sachant que cette loi dfinit quune faille active est une faille qui a subi au moins une rupture pendant les 11 000 dernires annes. Enfin le groupe de travail sest efforc de rdiger des recommandations qui soient proches ou tout au moins cohrentes avec :

lEurocode 8, sachant que ce document sadresse aux btiments ; les pratiques trangres, ne serait-ce que du fait que certains ouvrages hydrauliques sont frontaliers (voir les fiches correspondantes en annexe 4) ; les autres risques naturels prendre en compte dans la scurit des ouvrages hydrauliques, notamment celui li aux crues ; les approches adoptes pour la vrification de la scurit aux sismes dautres catgories de grands ouvrages tels que centrales nuclaires, ponts ou installations classes pour la protection de lenvironnement (ICPE) ; les principes mis en uvre pour ces autres catgories douvrages sont prsents brivement au 1.2.

Pour les lecteurs qui ne seraient pas familiers des sujets abords dans ce document un glossaire abrg a t inclus dans lannexe 3. La bibliographie figure en annexe 5. Certains dveloppements scientifiques ou techniques, bien que fort clairants, ont sembl trop longs ou trop thoriques pour figurer dans le texte principal ; ils ont t regroups dans lannexe 7. Le rapport parlementaire sur lamlioration de la scurit des barrages et ouvrages hydrauliques rdig par le dput Christian Kert et prsent devant lOffice parlementaire dvaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST) en 2008 fournit un cadre gnral sur les attentes en matire de scurit ; il met laccent sur les ouvrages de petite ou moyenne dimension et souligne lintrt des recherches en cours pour mieux apprcier le risque sismique et le comportement des matriaux (sols et btons) sous leffet de telles sollicitations. Il a t pris en compte dans llaboration du prsent document.


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1.2. La rglementation parasismique La politique nationale de gestion du risque sismique comprend un volet prvention (dvelopp en annexe 8), et un volet rglementaire dvelopp ci-aprs. 1.2.1. Le zonage sismique de la France 1.2.1.1. Intrt dun zonage sismique lchelle nationale Lapplication des normes parasismiques pour les constructions ncessite de dfinir des mouvements sismiques de rfrence (c' est--dire les mouvements du sol attendus en cas de sisme) prendre en compte pour le dimensionnement des structures. Le niveau de sismicit est trs variable dun point un autre du territoire franais. Il est donc ncessaire de sparer ce territoire en diffrentes zones traduisant un niveau de sismicit diffrent. Ainsi, le zonage sismique permet, via des arrts interministriels, de fixer, pour chaque commune de France, des mesures de prvention du risque sismique dont un mouvement sismique associ la rglementation parasismique en vigueur pour la construction des btiments, quipements et installations. Le zonage et les mesures de prvention rglementaire qui sy rapportent sont principalement dfinis par les textes suivants :

articles R563-1 R563-8 du code de lenvironnement relatifs la prvention du risque sismique. Ces articles tablissent le zonage sismique national qui dcoupe la France en 5 zones (4 en mtropole et 1 pour les Antilles) et tablit la liste du niveau de sismicit de chacune des communes ; arrt du 22 octobre 2010 relatif la classification et aux rgles de construction parasismique applicables aux btiments de la catgorie dite " risque normal" ; projet darrt modifiant celui du 15 septembre 1995 relatif la classification et aux rgles de construction parasismique applicables aux ponts de la catgorie dite " risque normal". Cet arrt classe les ponts en 3 catgories dimportance en fonction de leur appartenance au service public et des enjeux quils desservent 1 ; projet darrt relatif la classification et aux rgles de construction parasismique applicables aux quipements et installations de la classe dite " risque normal" ; projet darrt fixant les rgles parasismiques applicables aux installations soumises la lgislation sur les installations classes (risque spcial).

1

Btiments, quipements et installations dits "risque normal" : les btiments pour lesquels les consquences dun sisme demeurent circonscrites leurs occupants et leur voisinage immdiat. Btiments, quipements et installations dits " risque spcial" : il sagit notamment des installations classes (sites industriels), pour lesquelles les effets sur les personnes, les biens et l' environnement de dommages mme mineurs rsultant d' sisme peuvent ne pas tre circonscrits au voisinage un immdiat.


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1.2.1.2. Caractristiques du zonage sismique national en vigueura) La mthode probabiliste

Ltude probabiliste se base sur la sismicit historique et instrumentale introduisant une notion de priode de retour des sismes, linverse de lancien zonage sismique rglementaire de 1991 qui se fondait uniquement sur la rpartition statistique des sismes historiques sur le territoire. La mthode probabiliste a permis de fournir des cartes disoacclration (mesures du mouvement du sol pendant un sisme) correspondant une probabilit de 10% de dpassement du mouvement attendu sur une dure de 50 ans. Outre une priode denregistrement de la sismicit de plus de 40 ans, une rinterprtation des tmoignages historiques, la prise en compte des sismes ltranger (en Belgique, en Allemagne, en Suisse, en Italie) ainsi que lamlioration des connaissances sur les failles actives en France ont conduit une meilleure apprciation de lala sismique sur le territoire national.b) Nom des zones

Figure 1-1 Zonage sismique national rglementaire (dcrets du 22 octobre 2010)


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Les zones de sismicit sont dsignes comme suit : zone de sismicit 1 (trs faible), 2 (faible), 3 (modre), 4 (moyenne) et 5 (forte). Les collectivits dOutre-mer de la Nouvelle-Caldonie, Wallis et Futuna ne font pas partie du zonage national rglementaire pour des raisons statutaires, mais elles peuvent aussi tre soumises des sismes engendrant des victimes et des destructions importantes. 1.2.2. La rglementation parasismique se rapportant au zonage sismique 1.2.2.1. Exigences en matire de construction parasismique applicables aux btiments, quipements et installations Les normes de construction parasismique (Eurocode 8) sappliquent aux btiments, quipements et installations risque normal. Le nombre de communes concernes par la rglementation parasismique sur les btiments et ponts risque normal est denviron 20 000 communes (communes des zones de sismicit faible forte). Les modalits dapplication en matire de construction parasismique applicables aux btiments, quipements et installations sont prcises par des arrts interministriels. 1.2.2.2. Arrt du 22 octobre 2010 pour les btiments " risque normal" Ce texte fixe les modalits dapplication des rgles parasismiques et catgories dimportance des btiments de la classe risque normal en fonction de leur typologie.a) Catgories dimportance

Les btiments de la classe dite " risque normal" sont rpartis en quatre catgories dimportance : I, II, III et IV. Les btiments sont classs, en substance, comme suit (la dfinition exacte et dtaille de chaque catgorie dimportance figure dans larrt interministriel) :

en catgorie dimportance I : les btiments dimportance mineure pour la scurit des personnes (pas dactivit humaine ncessitant un sjour de longue dure), par exemple btiments agricoles, etc. ; en catgorie dimportance II : les btiments courants nappartenant pas aux autres catgories, regroupant lessentiel des btiments en France (moins de 28 m de haut ou moins de 300 personnes, dont notamment les maisons individuelles) ; en catgorie dimportance III : les btiments dont la rsistance aux sismes est importante compte tenu des consquences dun effondrement, par exemple : coles, salles de runion, institutions culturelles, etc ; en catgorie dimportance IV : les btiments dont lintgrit en cas de sisme est dimportance vitale pour la protection civile, par exemple : hpitaux, caserne de pompiers, etc.b) Coefficients d' importance

Un coefficient dimportance I (au sens de la norme NF EN 1998-1, cf. 4.1.2) est attribu chacune des catgories dimportance de btiment. Les valeurs des coefficients dimportance I sont donnes par le tableau suivant :


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Catgories dimportance de btiment I II III IV

Coefficient dimportance I 0,8 1 1,2 1,4

Tableau 1-1 c) Rgles de construction pour les btiments neufs et existants

Les rgles de construction (normes NF EN 1998-1, NF EN 1998-3, NF EN 1998-5, dites "rgles Eurocode 8" accompagnes des documents dits "annexes nationales" des normes NF EN 1998-1/NA, NF EN 1998-3/NA, NF EN 1998-5/NA sy rapportant), sappliquent dans les zones de sismicit 3, 4 ou 5 :

la construction de btiments nouveaux des catgories dimportance II, III et IV ; aux btiments existants des catgories dimportance II, III et IV dans lesquels certains travaux influenant le comportement de la structure ou crant des extensions sont raliss.

Ces rgles de construction sappliquent dans la zone de sismicit 2 :

la construction de btiments nouveaux des catgories dimportance III et IV ; aux btiments existants des catgories dimportance III et IV dans lesquels certains travaux influenant le comportement de la structure ou crant des extensions sont raliss.

Pour les maisons individuelles situes en zones de sismicit 3 ou 4, lemploi de la norme "NF P 06-014 Construction parasismique des maisons individuelles et des btiments assimils, rgles PS-MI 89 rvises 92" dispense de l' application des rgles Eurocode 8. Pour les maisons individuelles situes dans la zone de sismicit 5, lapplication des dispositions dfinies dans le document "Construction parasismique des maisons individuelles aux Antilles, CP-MI Antilles" dispense de l' application des rgles Eurocode 8.d) Mouvements sismiques de rfrence (pour explication des concepts : voir 4.1 et 4.2)

Le mouvement d au sisme partir duquel les rgles de construction doivent tre appliques, est reprsent par un spectre de rponse lastique en acclration. Le spectre de rponse lastique est caractris par les paramtres suivants : ) l' acclration maximale de rfrence au niveau dun sol de type rocheux (classe A au sens de la norme NF EN 1998-1), dnomme agr, rsultant de la situation du btiment par rapport la zone sismique dimplantation. Les valeurs des acclrations agr, exprimes en mtres par seconde au carr, sont donnes par le tableau suivant :Zones de sismicit 1 (Trs faible) 2 (Faible) 3 (Modre) 4 (Moyenne) 5 (Forte) Tableau 1-2Rapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 9/279

agr 0,4 0,7 1,1 1,6 3

) lacclration horizontale de calcul au niveau dun sol de type rocheux (classe A au sens de la norme NF EN 1998-1), ag, est gale agr multiplie par le coefficient dimportance I soit ag = I.agr ) lacclration verticale de calcul au niveau dun sol de type rocheux (classe A au sens de la norme NF EN 1998-1), avg , donne par le tableau suivant :Zone de sismicit 1 (trs faible) 4 (moyenne) 5 (forte) Tableau 1-3 avg / ag 0,8 0,9

) la nature du sol par lintermdiaire du paramtre de sol, S. Les valeurs de ce paramtre, rsultant de la classe de sol (au sens de la norme NF EN 1998-1) sous le btiment, sont donnes par le tableau suivant :Classes de sol A B C D E S (pour les zones de sismicit 1 4) 1 1,35 1,5 1,6 1,8 Tableau 1-4 S (pour la zone de sismicit 5) 1 1,2 1,15 1,35 1,4

Les modalits dutilisation du paramtre de sol S sont dfinies dans la norme NF EN 1998-1. ) TB et TC, qui sont respectivement la limite infrieure et suprieure des priodes correspondant au palier dacclration spectrale constante, et TD qui est la valeur dfinissant le dbut de la branche dplacement spectral constant, sont donnes par l' arrt. 1.2.2.3. Projet darrt modifiant celui du 15 septembre 1995 (ponts) Ce texte fixe les modalits dapplication des rgles parasismiques et catgories dimportance des ponts de la classe risque normal en fonction de leur typologie. Sont viss par larrt les ponts nouveaux dfinitifs, publics ou privs, ainsi que les murs de soutnement qui en sont solidaires. Les ponts construits en utilisant tout ou partie des fondations dun ouvrage antrieur sont considrs, pour lapplication du prsent arrt, comme ponts nouveaux.a) Catgories dimportance

Les ponts de la classe dite " risque normal" sont, en substance, classs comme suit (la dfinition exacte et dtaille de chaque catgorie dimportance figure dans larrt) :

En catgorie dimportance I : Un pont peut tre class dans la catgorie d' importance I (infrieure une importance moyenne) lorsque les deux conditions suivantes sont satisfaites : le pont n' pas essentiel pour les communications, est l' adoption soit de la probabilit de dpassement de rfrence sur une priode de 50 ans pour l' action sismique de calcul, soit de la dure de vie thorique normale du pont (50 ans) n' pas justifiable du point de vue conomique. est En catgorie dimportance II : Gnralement, les ponts routiers et ferroviaires sont considrs comme appartenant la catgorie d' importance II (importance moyenne) avec les exceptions indiques pour la catgorie dimportance III.


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En catgorie dimportance III : Sont classs dans cette catgorie les ponts dont l' importance est critique pour le maintien des communications, notamment dans la priode post-sismique immdiate, les ponts dont la dfaillance est associe un grand nombre d' accidents mortels potentiels et les ponts principaux pour lesquels une dure de vie thorique suprieure la normale est requise.b) Rgles de construction pour les ponts

Les ponts nouveaux dfinitifs de catgories dimportance I, II ou III situs dans les zones de sismicit 2, 3, 4 ou 5 doivent tre construits par application des rgles de la norme NF EN 1998-2, dites "rgles Eurocode 8" accompagne du document nomm "annexe nationale". Tout pont qui a des fondations dans deux zones de sismicit diffrentes est considr comme tant situ tout entier dans la zone de sismicit suprieure. Ces rgles doivent tre appliques au moyen dun coefficient dimportance I (au sens de la norme NF EN 1998-2) attribu chacune des catgories dimportance de pont. Les valeurs des coefficients dimportance I sont donnes par le tableau suivant :Catgorie dimportance de pont I II III Coefficient dimportance I 1 1,2 1,4

Tableau 1-5 c) Mouvements sismiques de rfrence

La priode de retour de rfrence TNCR de laction sismique pour lexigence de non effondrement du pont (au sens de la norme NF EN 1998-2) est de 475 ans. Le spectre de rponse lastique est caractris par les paramtres suivants : ) les valeurs des acclrations agr en fonction de la zone de sismicit, exprimes en mtres par seconde au carr, sont identiques celles des btiments de la classe risque normal (cf. 1.2.2.2) ; ) lacclration horizontale de calcul au niveau dun sol de type rocheux (classe A au sens de la norme NF EN 1998-1), ag, est gale agr multiplie par le coefficient dimportance I soit ag = I.agr ; ) les paramtres des spectres de rponse lastiques verticaux employer pour lutilisation de la norme NF EN 1998-1, identiques ceux du 1.2.2.2 ; ) la nature du sol par lintermdiaire du paramtre de sol, S. Les valeurs de ce paramtre, rsultant de la classe de sol (au sens de la norme NF EN 1998-1) sous le pont, sont identiques celles du 1.2.2.2 ; ) Les valeurs de TB, TC et TD, prendre en compte pour lvaluation des composantes horizontales et verticales du mouvement sismique, exprimes en secondes sont donnes dans le projet darrt. 1.2.2.4. Projet darrt pour les installations classes Ce texte fixe les modalits dapplication des rgles parasismiques applicables certaines installations classes. Ci-aprs sont repris les articles caractristiques de cet arrt. Larrt est applicable aux installations classes soumises larrt du 10 mai 2000 (relatif la prvention des accidents majeurs impliquant des substances ou des prparationsRapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 11/279

dangereuses prsentes dans certaines catgories d' installations classes pour la protection de l' environnement soumises autorisation), dont il apparat dans ltude de dangers quelles pourraient tre lorigine, en cas de sisme, de phnomnes dangereux dont les zones des dangers graves pour la vie humaine au sens de larrt ministriel du 29 septembre 2005 (relatif l' valuation et la prise en compte de la probabilit d' occurrence, de la cintique, de l' intensit des effets et de la gravit des consquences des accidents potentiels dans les tudes de dangers des installations classes soumises autorisation) sortent des limites du site sur lequel est implante linstallation. Les dispositions de larrt ne sont nanmoins pas applicables lorsque ces zones de dangers graves ne comptent aucun lieu doccupation humaine et que lexploitant sen est assur la matrise foncire ou que le prfet a pris des dispositions en vue de prvenir la construction de nouveaux btiments.a) Mouvements sismiques de rfrence

Lexploitant tablit, pour son site, les spectres de rponse lastiques (verticaux et horizontaux) en acclration reprsentant le mouvement sismique dun point la surface du sol au droit de son site. A cette fin, il repre la zone de sismicit dfinie larticle R.563-4 du code de lenvironnement correspondant la commune ou aux communes dimplantation de linstallation. Il associe ensuite les acclrations de calcul au niveau dun sol de type rocheux (classe A au sens de la norme EN 1998-1), selon les tableaux suivants :Zone de sismicit Acclration horizontale de calcul (m/s2) 0,88 1 1,54 2 2,42 3 3,52 4 6,60 5 Acclration verticale de calcul (m/s2) 0,70 1,23 1,94 3,17 5,94

Tableau 1-6 - Acclrations de calcul applicables aux installations nouvelles Zone de sismicit 1 2 3 4 5 Acclration horizontale de calcul (m/s2) 0,74 1,30 2,04 2,96 5,55 Acclration verticale de calcul (m/s2) 0,59 1,02 1,63 2,66 5,00

Tableau 1-7 - Acclrations de calcul applicables aux installations existantes b) Nature des sols

Lexploitant prend ensuite en compte la nature du sol sur lequel est implante linstallation par lintermdiaire des coefficients ci aprs. Les valeurs du paramtre de sol S rsultant de la classe de sol (A, B, C, D ou E au sens de la norme NF EN 1998-1) sous linstallation sont les suivantes :Classes de sol A B C D E S (pour les zones de sismicit 1 3) 1 1,35 1,5 1,6 1,8 Tableau 1-8 S (pour les zones de sismicit 4 et 5) 1 1,2 1,15 1,35 1,4

Les valeurs de TB, TC et TD, prendre en compte pour lvaluation des composantes horizontales du mouvement sismique sont donnes dans le projet d' arrt.Rapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 12/279

c) Identification des moyens de protection parasismique de linstallation

Pour les installations dont il apparat quelles pourraient tre lorigine, en cas de sisme, de phnomnes dangereux dont les zones des dangers graves pour la vie humaine au sens de larrt ministriel du 29 septembre 2005 susvis sortent des limites du site sur lequel elles sont implantes, lexploitant labore une tude permettant de dterminer les moyens de protection parasismique ncessaires afin que les mouvements sismiques dtermins en application de larticle 3 de larrt ne puissent mener au phnomne dangereux redout ou, a minima, quil en rsulte un phnomne dangereux rduit dont les effets graves pour la vie humaine au sens de larrt ministriel du 29 septembre 2005 susvis ne sortiraient pas des limites du site. Cette tude doit notamment prciser les exigences requises l' gard du sisme attribues aux ouvrages, quipements ou rseaux pour lesquels une protection parasismique est ncessaire. Leur conception doit s' appuyer sur des dispositions techniques et des mthodes cohrentes avec ces exigences.d) Mise en uvre des travaux de protection parasismique

Dans un dlai de cinq ans compter de la ralisation de ltude cite larticle 4 de larrt, lexploitant met en uvre les moyens identifis dans ladite tude.

1.2.2.5. Projet darrt pour les quipements et installations de la classe risque normal Larrt dfinit les rgles de classification et de construction parasismique pour les quipements et installations de la classe dite " risque normal ". Les quipements et installations viss par cet arrt sont :

les systmes de canalisations ariennes et enterres, les rservoirs de stockage de types et destinations diffrents, aussi bien que les ouvrages indpendants ; les structures hautes et lances : les tours, incluant les clochers, les tours d' aspiration, les pylnes (incluant ceux de radio et de tlvision), les mts, les chemines (incluant les chemines industrielles auto-portantes), les phares, les antennes.

Les dispositions de cet arrt ne s' appliquent pas aux arorfrigrants, aux structures offshores, aux tunnels et cavits souterraines de grandes dimensions et aux canalisations lectriques (souterraines et ariennes) et leurs pylnes conus dans le respect des dispositions de la loi du 15 juin 1906 sur les distributions dnergie.a) Catgorie dimportance des quipements et installations

Les quipements et installations de la classe dite risque normal sont rpartis en quatre catgories dimportance diffrentes, selon le risque potentiel de pertes de vies humaines et les consquences conomiques et sociales en raison de la ruine de la structure. Ces catgories dimportance sont classes comme suit :

en catgorie dimportance I : les situations correspondant un risque faible ou ngligeable pour les vies humaines et des consquences conomiques et sociales d' ruine des quipements et installations ; une


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en catgorie dimportance II : les situations correspondant un risque moyen pour les vies humaines et des consquences conomiques ou sociales locales d' ruine des une quipements et installations ; en catgorie dimportance III : les situations correspondant un risque lev pour les vies humaines et d' importantes consquences conomiques et sociales d' une ruine des quipements et installations ; en catgorie dimportance IV : les situations correspondant un risque exceptionnel pour les vies humaines et des consquences conomiques et sociales extrmes d' ruine des quipements et installations. uneb) Coefficients dimportance des quipements et installations

Un coefficient dimportance I (au sens des normes NF EN 1998-4 et NF EN 1998-6) est attribu chacune des catgories dimportance des quipements et installations. Les valeurs des coefficients dimportance I sont donnes par le tableau suivant :Catgories dimportance des quipements et installations I II III IV Tableau 1-9 c) Rgles de construction pour les quipements et installations Coefficient dimportance I 0,8 1 1,2 1,4

Les rgles de construction (normes NF EN 1998-4, NF EN 1998-6, dites "rgles Eurocode 8" accompagnes des documents dits "annexes nationales" des normes NF EN 1998-4/NA, NF EN 1998-6/NA sy rapportant), sappliquent dans les zones de sismicit 2, 3, 4 ou 5 la construction dinstallations et quipements des catgories dimportance II, III et IV. Ces rgles de construction devront tre appliques sur la base de mouvements sismiques de rfrence (combinaison dune priode de retour et de coefficients dimportance) non encore dfinis au moment de la rdaction du prsent rapport. 1.2.3. La prise en compte de lala sismique dans les installations nuclaires Ci-aprs est explicite la faon dont le sisme est pris en compte par les exploitants dans les installations nuclaires en France (rfrence : Rgle Fondamentale de Sret RFS 2001-01 - guide ASN/2/01 "prise en compte du risque sismique la conception des ouvrages de gnie civil d' installations nuclaires de base l' exception des stockages long terme des dchets radioactifs"). La dtermination de lala retenir pour le dimensionnement dune installation nuclaire de base (INB) est base sur le principe suivant : "La dmarche de base consiste supposer que des sismes analogues aux sismes historiquement connus sont susceptibles de se produire dans l' avenir avec une position d' picentre qui soit la plus pnalisante quant ses effets (en termes d' intensit) sur le site, tout en restant compatible avec les donnes gologiques et sismologiques". Cette dmarche est dite "dterministe". Lessentiel de la dmarche consiste donc analyser et synthtiser toutes les donnes gologiques, gophysiques, et sismiques pour identifier des blocs de crote homognes du point de vue de leur potentiel sismognique, afin de constituer un zonage sismotectonique. Ce travail dtude est ralis par les exploitants ou leur initiative. Le zonageRapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 14/279

sismotectonique est gnralement dpendant du site, car une mme hypothse peut tre pessimiste pour un site et optimiste pour un autre site. Le SMHV (sisme maximal historiquement vraisemblable) est le sisme historique qui, dplac dans sa zone sismotectonique au plus prs du site considr, donne les effets les plus pnalisants. Le critre retenu pour dterminer cet "effet pnalisant" est lintensit macrosismique induite sur le site. La RFS prvoit une marge de scurit, afin de tenir compte des incertitudes inhrentes la mthode. Le SMS (sisme major de scurit) est obtenu en majorant de 0,5 la magnitude du SMHV. Les installations sont ensuite dimensionnes sur la base dun spectre de dimensionnement choisi pour couvrir le spectre du SMS. Ltude de la notectonique de la rgion considre permet parfois de dfinir un palosisme, survenu dans une priode antrieure la priode couverte par la sismicit historique et allant jusqu quelques dizaines de milliers dannes. Un tel vnement doit galement tre couvert par le niveau de dimensionnement des installations. Enfin, pour les rgions de faible sismicit, o ltude des sismes est par nature difficile, la RFS demande de prendre en compte un niveau minimal de dimensionnement, dtermin par un spectre minimal forfaitaire, cal 0,1 g en PGA (Peak Ground Acceleration). La dtermination du SMHV, et donc du SMS qui en dcoule, ncessite une prise en compte assez fine des effets macrosismiques (chelle MSK, ou EMS), qui dterminent le critre de slection du sisme, et permettent de dduire les caractristiques sismologiques (magnitude et profondeur) des sismes anciens. Lchelle macrosismique MSK est construite en 12 niveaux, et sappuie sur la description des effets en surface des sismes (cf. 2.1.1.3). Pour les plus faibles degrs, ces effets sont essentiellement des perceptions. A partir du degr V, les effets en terme de dgts sont caractriss pour trois types de construction, et 5 degrs dendommagement. Lanalyse des documents historiques permet de classer les effets selon ces critres et de dterminer dans chaque localit concerne lintensit macrosismique subie. Linversion du champ dintensit par des modles cals sur la sismicit contemporaine permet de dduire les caractristiques sismologiques de ces sismes anciens. LAutorit de Sret Nuclaire (ASN), via lInstitut de Radioprotection et de Sret Nuclaire (IRSN), a en charge de suivre et de contrler systmatiquement la prise en compte, par les exploitants, du risque sismique dans les INB que ce soit au niveau des tudes ou de la mise en oeuvre. Depuis 2008, l' ASN a engag une rflexion dvaluation de lapport possible, terme, des mthodes probabilistes pour l' valuation de l' ala sismique dans les installations nuclaires en complment de lapproche dterministe pratique jusqu prsent. 1.3. La lgislation et la rglementation en matire de scurit des barrages

et des digues

Le paysage lgislatif et rglementaire a t profondment modifi au cours des dernires annes, cest pourquoi cette partie est relativement dtaille puisque les aspects relatifs la scurit des ouvrages en sortent approfondis. 1.3.1. Le responsable de louvrage Avant dentrer dans le dtail de textes ou de procdures spcifiques aux barrages ou aux digues, il convient de rappeler quelques aspects gnraux de la lgislation qui sapplique auRapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 15/279

gnie civil. De prime abord, le propritaire est celui qui dtient un droit de proprit cest-dire un droit duser, de disposer ou de recueillir les fruits de lobjet possd ; droit absolu, exclusif et perptuel, la proprit dun ouvrage dart est de fait circonscrite par la lgislation et la rglementation. Selon les types douvrages on distinguera :

les ouvrages concds par lEtat au titre de la loi sur lhydrolectricit de 1919 ; dans cette configuration il ny a pas de propritaire au sens strict ; lautorit concdante est lEtat qui a une responsabilit de premier rang lors de ltablissement de la concession ou de son renouvellement ; en cours de concession, cest le concessionnaire qui reprend son compte toutes les responsabilits lies l' ouvrage ; les ouvrages autoriss par lEtat ; dans cette configuration lEtat a une responsabilit particulire pendant la phase dautorisation puis ultrieurement au travers des fonctions de contrle ; aucune responsabilit de propritaire ne lui incombe.

Les ouvrages domaniaux, proprit de lEtat, relvent a priori des ouvrages autoriss ; ils sont grs par des services de lEtat ou lun de ses tablissements publics ; cest le cas des ouvrages grs par VNF au titre de la navigation intrieure, notamment des rservoirs et des canaux ; cest aussi le cas de certaines digues latrales aux fleuves pour la protection des populations vis--vis du risque inondation, dont la gestion relve de services rgionaux, DREAL notamment. Le matre douvrage, notion sappliquant surtout pendant les phases dtudes et de construction des ouvrages, est celui qui dfinit le programme, finance le projet en principal et a vocation en devenir propritaire ultrieurement ; il peut dlguer ses responsabilits essentielles un matre douvrage dlgu ou se faire assister sur des points particuliers par un assistant au matre douvrage (AMO) ; le contenu du contrat liant les parties est videmment crucial pour le partage des responsabilits lies la proprit des ouvrages. Dans toutes les configurations, lexercice du droit de proprit implique des responsabilits qui relvent du Code Civil :

la rparation du dommage autrui : "Tout fait quelconque qui cause autrui un dommage, oblige celui par la faute duquel il est arriv le rparer" (article 1382 CC) ; en particulier en cas de ngligence ou dimprudence : " Chacun est responsable du dommage quil a caus non seulement par son fait, mais encore par sa ngligence ou par son imprudence " (article 1383 CC) ; point confirm par la loi du 4 mars 2002 : "On est responsable du dommage que lon cause par son propre fait, mais encore de celui qui est caus par le fait des personnes dont on doit rpondre, ou des choses que lon a sous sa garde" (article 1384 CC).

Toutefois, la responsabilit du constructeur (matre duvre et entreprise) peut tre engage au titre de la responsabilit dcennale. "Tout constructeur dun ouvrage est responsable de plein droit envers le matre ou lacqureur de louvrage, des dommages, mme rsultant dun vice du sol, qui compromettent la solidit de louvrage ou qui, laffectant dans un de ses lments constitutifs ou lun de ses lments dquipement, le rendent impropre sa destination" (article 1792 CC). En matire de gnie civil, la force majeure peut entraner lexonration de responsabilit de lauteur prsum, sachant que pour les juristes la force majeure sexprime travers trois caractristiques essentielles : limprvisibilit, lirrsistibilit et lextriorit. Lmergence des approches statistiques dans les questions de fiabilit et de scurit a amen certaines juridictions se fonder principalement en matire de force majeure sur le concept dirrsistibilit ; ainsi loccurrence dun vnement prvisible nexclurait pas la qualification de force majeure lorsque les mesures de prvention susceptibles dtre raisonnablement misesRapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 16/279

en uvre nauraient pas permis den empcher les effets. Le recours lexonration scientifique est recherch dans les situations complexes ; la bonne pratique technique, en comparaison des rgles observes dans les pays les plus avancs en matire de scurit des ouvrages, constitue alors une rfrence essentielle. Le prsent document a pour objet de prciser la consistance de ce que peut tre cette bonne pratique technique dans le contexte national, pour ce qui concerne la prvention du risque sismique. Ce dveloppement sur les responsabilits du propritaire ou de lexploitant est bien identifi par les oprateurs qui grent un parc significatif douvrages hydrauliques ; il devrait, par contre, convaincre tout matre douvrage envisageant de se lancer dans une opration de grand ouvrage hydraulique de se doter de comptences en interne et de soutiens de type AMO propres mobiliser les bureaux dtudes spcialiss, les matres duvre et les entreprises adapts aux difficults surmonter pour obtenir des ouvrages prsentant un niveau de scurit satisfaisant. 1.3.2. La prvention des risques en matire de grands barrages Un barrage, par la masse deau quil permet de stocker en amont de zones susceptibles dtre impactes, peut aussi tre considr comme un lieu de concentration dnergie qui, si elle se librait de faon intempestive, aurait des consquences dvastatrices considrables. Cest pourquoi le lgislateur, en plus de toutes les mesures propres assurer la scurit des ouvrages, a voulu mettre en place des procdures spcifiques en cas doccurrence de catastrophes indpendamment de leur probabilit doccurrence. Le dcret n 2005-1158 du 13 septembre 2005 relatif aux plans particuliers dintervention (PPI) indique, dans son article 1, que parmi les ouvrages ou installations prsentant des risques pour lesquels un PPI doit tre dfini, se trouvent : "4 Les amnagements ) hydrauliques qui comportent la fois un rservoir dune capacit gale ou suprieure quinze millions de mtres cube et un barrage ou une digue dune hauteur dau moins vingt mtres au-dessus du point le plus bas du sol naturel". Le PPI dcrit les dispositions particulires, les mesures prendre et les moyens de secours pour faire face aux risques particuliers considrs. Il comprend notamment la description des ouvrages, des scnarios daccident, la zone dapplication et le primtre du plan, les mesures dinformation et de protection prvues au profit des populations et le cas chant les schmas ventuels dvacuation de celles-ci, les mesures incombant lexploitant lgard des populations voisines. Les PPI concernant certains amnagements hydrauliques comportent dune part lanalyse des risques contenue dans ltude de dangers qui prvoit les limites et les dlais dinvasion du flot en cas de rupture du barrage, et dautre part, le projet dinstallation des dispositifs techniques de dtection et de surveillance et des dispositifs dalerte aux autorits. Larrt du 22 fvrier 2002 traite spcifiquement des PPI concernant certains amnagements hydrauliques. Pour les zones susceptibles dtre inondes en cas de rupture du barrage son aval, on distingue la zone de proximit immdiate, la zone dinondation spcifique et la zone dinondation son aval direct. Lanalyse des risques doit sappuyer sur la sensibilit du barrage vis--vis du risque sismique, le risque de survenance dun effondrement de terrain dans la retenue ainsi que la sensibilit du barrage vis--vis des crues. On y trouve aussi les principales composantes exiges pour ltude relative londe de submersion, ainsi que les trois stades de surveillance spciale : vigilance renforce, proccupations srieuses et pril imminent. La mise au point ou la rvision des PPI constituent donc des opportunits pour les services de contrle et le CTPBOH de sassurer que la scurit des grands ouvrages vis-vis du risque sismique est traite un niveau acceptable.


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1.3.3. Le nouveau classement des barrages et des digues La loi sur leau et les milieux aquatiques n 2006-1772 du 30 dcembre 2006 (LEMA) a raffirm et complt les textes relatifs la scurit des barrages, leur confrant une lgitimit renforce. Avec son article 21 : " III. - Un dcret en Conseil dEtat dtermine : 1 Les rgles destines assurer la scurit des ouvrages hydrauliques autres que les ouvrages concds en application de la loi du 16 octobre 1919 relative lutilisation de lnergie hydraulique. Ces rgles portent sur les modalits de surveillance des ouvrages par le propritaire ou lexploitant et peuvent prvoir, pour certains ouvrages, lintervention, aux frais du propritaire ou de lexploitant, dorganismes agrs ; 2 Les modalits selon lesquelles lautorit administrative procde lagrment des organismes et assure le contrle du respect des rgles vises au 1 ; 3 Les conditions dans lesquelles lautorit administrative peut demander au propritaire ou lexploitant dun ouvrage vis larticle L. 214-2 du prsent code ou soumis la loi du 16 octobre 1919 prcite la prsentation dune tude de dangers qui expose les risques que prsente louvrage pour la scurit publique, directement ou indirectement en cas daccident, que la cause soit interne ou externe louvrage. Cette tude prend en compte la probabilit doccurrence, la cintique et la gravit des accidents potentiels selon une mthodologie quelle explicite. Elle dfinit et justifie les mesures propres rduire la probabilit et les effets de ces accidents ; " et son article 22 "Comit technique permanent des barrages et des ouvrages hydrauliques" " Art. L. 213-21. - Il est institu un comit technique permanent des barrages et des ouvrages hydrauliques. Sur demande du ministre intress, ce comit donne son avis sur toute question relative la scurit des barrages et des ouvrages hydrauliques. Les dpenses entranes par le fonctionnement de ce comit pour lexamen dun projet ou dun ouvrage particulier sont la charge du matre de louvrage concern. Art. L. 213-22. - Un dcret en Conseil dEtat prcise les conditions dapplication de la prsente section, notamment la constitution, le mode de fonctionnement et les ouvrages soumis lavis du comit technique permanent des barrages et des ouvrages hydrauliques." Cest donc le dcret n 2007-1735 du 11 dcembre 2007 relatif la scurit des ouvrages hydrauliques et au comit technique permanent des barrages et ouvrages hydrauliques qui,en application de la LEMA, a modifi le code de lenvironnement pour ce qui relve de ces sujets. Les procdures et le contenu des tudes se dclinent en fonction du classement des ouvrages prvu dans ce dcret. Les classes des barrages de retenue et des ouvrages assimils, notamment les digues de canaux, sont dfinies dans le tableau suivant :Classe de louvrage A B C D Caractristiques gomtriques H 20 Ouvrage non class en A et pour lequel H2 * V 0,5 200 et H 10 Ouvrage non class en A ou en B et pour lequel H2 * V 0,5 20 et H Ouvrage non class en A, B ou C et pour lequel H 2 Tableau 1-10 H est la hauteur de louvrage exprime en mtres et dfinie comme la plus grande hauteur mesure verticalement entre le sommet de louvrage et le terrain naturel laplomb de ce sommet. V est le volume retenu exprim en millions de mtres cube et dfini comme le volume qui est retenu par le barrage la cote de retenue normale. Dans le cas des digues de canaux, le volume considr est celui du bief entre deux cluses ou deux ouvrages vanns.Rapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 18/279

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Les barrages de protection vis--vis des crues et stockant provisoirement les eaux car placs en travers du thalweg relvent de cette catgorie, mme si la retenue est normalement vide ; dans ce cas, le volume retenu est calcul partir de la cote du dversoir. Les classes de digues de protection contre les inondations et submersions et des digues de rivires canalises, ci-aprs dsignes digues, sont dfinies comme suit :Classe de la digue A B C D Caractristiques de louvrage et populations protges Ouvrage pour lequel H 1 et P 50 000 Ouvrage non class en A et pour lequel H 1 et 1 000 P < 50 000 Ouvrage non class en A ou B et pour lequel H 1 et 10 P < 1 000 Ouvrage pour lequel soit H < 1 , soit P < 10 Tableau 1-11 H est la hauteur de louvrage exprime en mtres et dfinie comme la plus grande hauteur mesure verticalement entre le sommet de louvrage et le terrain naturel du ct de la zone protge laplomb de ce sommet. P est la population maximale exprime en nombre dhabitants rsidant dans la zone protge, en incluant notamment les populations saisonnires.

1.3.4. Les principales procdures ou phases dtudes, de ralisation ou dexploitation 1.3.4.1. Lautorisation ou la concession La loi sur leau du 3 janvier 1992 a prcis les procdures dautorisation ; ce rgime prend en compte la scurit publique au mme titre que le libre coulement des eaux, leur rpartition et leur salubrit ainsi que la prservation des milieux aquatiques. La loi du 16 octobre 1919 relative lutilisation de lnergie hydraulique a t modifie du fait de nombreux textes ultrieurs, y compris la LEMA du 30/12/2006. Elle pose le principe que "nul ne peut disposer de lnergie des mares, des lacs et des cours deau, quel que soit leur classement, sans une concession ou une autorisation de lEtat". Le rgime de lautorisation sapplique aux entreprises hydrauliques de puissance infrieure 4500 kilowatts ; au-del, cest le rgime de la concession qui sapplique et alors le cahier des charges prend une place essentielle dans le contrat pass entre lautorit concdante et le concessionnaire. 1.3.4.2. Les tudes de dangers Il sagit dune nouveaut essentielle introduite dans la LEMA (cf. 1.3.3). On trouvera ci-dessous quelques parties importantes des tudes de dangers :

analyse fonctionnelle de louvrage et de son environnement ; politique de prvention des accidents majeurs et systme de gestion de la scurit ; identification et caractrisation des potentiels de dangers ; caractrisation des alas naturels, o lon retrouve entre autres les sismes ; accidentologie et retour dexprience ; identification et caractrisation des risques en termes de probabilit doccurrence, dintensit et de cintique des effets, et de gravit des consquences ; rduction des risques.

Ces tudes de dangers devraient constituer un outil significatif pour un processus d' amlioration et de matrise de la scurit des ouvrages hydrauliques.Rapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 19/279

1.3.4.3. La revue de sret La revue de sret a pour objet de dresser un constat du niveau de sret de louvrage ; elle intgre lensemble des donnes de surveillance accumules pendant la vie de louvrage, plus particulirement depuis la revue antrieure, ainsi que celles obtenues lissue dexamens effectus sur les parties habituellement noyes ou difficilement accessibles sans moyens spciaux. La revue de sret tient compte de ltude de dangers et prsente les mesures ncessaires pour remdier aux insuffisances ventuelles constates ; elle peut dboucher sur la rvision spciale. 1.3.4.4. La rvision spciale La rvision spciale est une procdure lourde qui est demande par le prfet lorsque, la suite de la revue de sret ou de tout vnement significatif, il apparat que louvrage prsente des caractristiques insuffisantes en regard des normes de scurit gnralement admises. Le dossier de rvision spciale comprend deux parties essentielles :

les lments de diagnostic, examen de louvrage, examen des dispositifs de protection, examen du comportement de louvrage sous sollicitations notamment en cas dvnements extrmes (crues, sismes, mouvements des versants), examen de la scurit intrinsque de louvrage, ; les dispositions propres garantir la sret de louvrage ; cette remise niveau en termes de sret est a priori globale et concerne lensemble des lments constitutifs de lamnagement, tant pour les sollicitations normales que pour les cas de charges accidentelles ou extrmes.

Cette procdure est essentielle pour maintenir le parc htrogne des ouvrages hydrauliques, barrages et digues, un niveau satisfaisant de sret. 1.3.5. Les volutions dans le rle des parties prenantes 1.3.5.1. Lagrment des organismes (cf. arrt du 18 fvrier 2010) La conception des ouvrages hydrauliques, les tudes de dangers, le suivi de leur construction puis de leur comportement ncessitent des tudes et reconnaissances pousses et doivent tre laffaire de spcialistes. Il est donc prvu de sassurer que les concepteurs ont toute la comptence et lexprience voulue. Cette comptence est dailleurs affaire dquipe, une mme personne ntant pas spcialiste en gologie, gotechnique, hydrologie, gnie civil, etc. La nouvelle rglementation a donc mis en place une procdure dagrment national qui est dcline selon les principales missions et selon les classes douvrages (arrt du 18 fvrier 2010).


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1.3.5.2. Le Comit Technique Permanent des Barrages et des Ouvrages Hydrauliques (CTPBOH) Constitu de 8 12 membres, il est consult sur :

les textes (projets de loi, dcrets, arrts, circulaires) relatifs la scurit des ouvrages hydrauliques, leur surveillance et leur contrle ; les dossiers davant-projet ou de projet de nouveaux ouvrages ; les modifications importantes ou les projets de rvision spciale ; les tudes de dangers ; certaines parties des tudes de PPI, comme lanalyse de risques, la surveillance de louvrage ou londe de submersion.

Ces consultations sont diffrencies selon les types douvrages et leurs classes. 1.3.5.3. Le rle des propritaires Le tableau ci-aprs rsume, pour les barrages, les obligations du propritaire ou du concessionnaire selon les diffrentes classes. La plupart de ces obligations ne sont pas nouvelles ; elles sont simplement adaptes la classe de louvrage. Les consignes crites doivent porter sur tous les aspects lis lexploitation et la surveillance, y compris en crue. Ces consignes doivent faire lobjet dune approbation par le Prfet pour les ouvrages de classes A C.Dossier de louvrage Registre de louvrage Visite technique approfondie Rapport de surveillance Rapport dauscultation Consignes de surveillance et consignes de crue Projet nouveau ou modification soumis au CTPBOH Revue dcennale de sret dont examen technique complet tude de dangers Dclaration Evnements Importants pour la Sret Hydraulique (EISH) A oui oui 1 an 1 an 2 ans oui oui oui oui oui B oui oui 2 ans 5 ans 5 ans oui non non oui oui C oui oui 5 ans 5 ans 5 ans oui non non non oui D oui oui 10 ans non non oui non non non oui

Tableau 1-12 - Obligations du dcret n 2007-1735 du 11 dcembre 2007 pour le propritaire

La dclaration des Evnements Importants pour la Sret Hydraulique (EISH), qui surviennent sur louvrage, avait t trs rcemment mise en place pour les barrages concds ; elle est gnralise tous les ouvrages. Cest un point essentiel de valorisation du retour dexprience.


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1.3.5.4. Le rle du service de contrle Un grand principe est raffirm, celui dune distinction trs nette entre les rles du propritaire et de lexploitant dune part, et celui du service de contrle de ltat dautre part. Le propritaire est charg dassurer la scurit de louvrage, sa construction et pendant sa vie. Le service de contrle est charg de vrifier que le propritaire et son exploitant assurent bien leurs obligations. Concrtement, les missions du service de contrle sexercent de la faon suivante pour le cas des barrages :A Instruction technique et administrative du projet oui Prsence la rception des fouilles conseille Visite de louvrage achev et vrification de sa oui conformit Approbation des consignes (dont la priodicit oui des visites techniques approfondies et celle des rapports) Inspection priodique 1 an B oui conseille oui oui 1 5 ans C oui possible oui oui 1 10 ans D oui non non non non

Tableau 1-13 - Obligations du dcret du 11 dcembre 2007 pour le service de contrle

Tout cela ncessite que le service du contrle possde une comptence technique lui permettant de juger si leffort du propritaire est la hauteur. Une nouvelle organisation est donc en train de se mettre en place au niveau de chaque rgion, dans un contexte o dsormais un seul ministre est en charge de la sret des barrages et des digues. Les quipes au niveau local vont tre regroupes et les personnes en charge du contrle devront tre qualifies pour ces tches et y consacrer une part significative de leur temps. Ces services bnficient dun appui technique apport par des quipes spcialises intervenant sur lensemble du territoire et qui relvent du ministre du dveloppement durable (le Bureau dtude Technique et de Contrle des Grands Barrages et les Centres dEtude Techniques de lEquipement) et du Cemagref (organisme public de recherche et dappui), soit au total une vingtaine dingnieurs expriments en gnie civil, gotechnique, hydraulique, hydrologie et risques, appliqus aux ouvrages hydrauliques.


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2. L' ala sismique, les phnomnes, les sources d' information2.1. Notions sur le phnomne sismiqueL' valuation du risque sismique consiste d' une part analyser la probabilit d' occurrence d' sisme d' un intensit donne (ala) et d' autre part estimer la vulnrabilit des enjeux (rpercussions sur les hommes, les constructions et l' environnement). 2.1.1. Description du phnomne sismique 2.1.1.1. Tectonique des plaques La plante est constitue de plusieurs couches superposes qui se distinguent par leur tat solide, liquide ou plastique (lasticit), et par leur densit. En partant du centre vers la surface de la Terre, on trouve les 3 entits suivantes : noyau, manteau et crote (Fig 2-1). Le noyau est constitu de 2 parties : le noyau interne solide et le noyau externe liquide ; le centre de la Terre se trouve 6370 km de profondeur. Le manteau est constitu de 2 parties :

le manteau infrieur (partie solide lastique allant de 700 2900 km de profondeur) le manteau suprieur lui-mme constitu de deux parties (une partie rigide aussi appele "manteau lithosphrique", intgrante de la lithosphre allant de 15-70 km 70 150 km de profondeur ; une partie ductile appele "manteau asthnosphrique " de 70-150 km 700 km de profondeur).

Figure 2-1 Structure interne de la Terre (daprs MEDDTL, www.prim.net)

Dans le manteau, la dsintgration radioactive de certains lments chimiques produit un flux de chaleur lorigine des "mouvements de convection", ces derniers animant des dformations sur la lithosphre rigide. Il en rsulte alors un dcoupage de la lithosphre en plaques rigides qui bougent les unes par rapport aux autres en glissant sur lasthnosphre (tectonique des plaques). Le glissement de ces plaques lithosphriques sur lasthnosphre (Fig. 2-2) induit des mouvements en distension ou loignement (zone de divergence), en compression ou rapprochement (zone de convergence), en coulissage (zone transformante) entre les plaques.


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Figure 2-2 Types de frontires de plaques (daprs Figure 2-3 Principales plaques tectoniques (daprs USGS http://www.dinosoria.com/climatique/carte_tec_gr.jpg)

A lchelle mondiale, la lithosphre est ainsi dcoupe en 12 grandes plaques et dautres plus petites (Fig 2-3). Cest la frontire des plaques que lactivit sismique est la plus intense. 2.1.1.2. Mouvement des failles Les dplacements des plaques lithosphriques seffectuent par lintermdiaire de mouvements le long de plans de faille, l o se concentrent les forces tectoniques.


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Faille inverse ou chevauchante

Mouvement inverse ; sisme de Mouvement inverse ; sisme d' El Spitak, Armnie, 1988 (photo Asnam, Algrie, 1980 (photo IPG-P, R. BRGM, P. Mouroux) Armijo)

Faille normale

Failles normales en Guadeloupe Faille normale ; sisme d' Edgecumbe, (photo BRGM, G. Bertrand) Nouvelle Zlande, 1987 (photo GNS)

Faille dcrochante

Mouvement dcrochant, rejet Mouvement dcrochant, rejet maximum d' environ 3 m ; sisme de Glck, de 4 m ; sisme de Christchurch, Turquie, 1999 (photo BRGM, Nouvelle-Zlande, 2010 (photo GNS) P. Mouroux)

Le rejet de la faille correspond au dcalage des deux compartiments. En cas de rupture sismique, cette valeur est proportionnelle l' nergie dissipe, c' est--dire la magnitude.

Figure 2-4 - Principaux types de mouvements associs aux failles

Les failles sont des cassures de la lithosphre terrestre rigide ; elles se matrialisent par un dplacement relatif de deux blocs le long du plan de faille, selon trois types de contraintes (Fig. 2-4)

mouvement en compression rsultant dune faille inverse ou chevauchante ; mouvement en distension rsultant dune faille normale ; mouvement en coulissage rsultant dune faille dcrochante.


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2.1.1.3. Sisme Un sisme (ou tremblement de terre) est provoqu par une rupture brutale des roches le long dun plan de faille. Cette rupture provoque des ondes sismiques et leur passage travers le sol entrane des vibrations qui peuvent tre ressenties la surface (Fig 2-5).

Figure 2-5 Reprsentation schmatique de la rupture sismique dune faille -(Source : Classeur Lerisque sismique en Provence , Conseil rgional PACA, 2006)

a) Les diffrents types dondes sismiques

Source : http://eost.u-strasbg.fr/pedago/fiche1/ondes_sismiques.fr.html Les ondes sismiques sont des ondes lastiques. L' onde peut traverser un milieu sans le modifier durablement. L' impulsion de dpart va "pousser" des particules lmentaires, qui vont "pousser" d' autres particules et reprendre leur place. Ces nouvelles particules vont "pousser" les particules suivantes et reprendre leur place, etc. Les vibrations engendres par un sisme se propagent dans toutes les directions. On distingue les ondes de volume qui traversent la Terre et les ondes de surface qui se propagent paralllement sa surface. Elles se succdent et se superposent sur les enregistrements des sismomtres. Leur vitesse de propagation et leur amplitude sont modifies par les structures gologiques traverses, c' pourquoi, les signaux enregistrs sont la combinaison d' est effets lis la source, aux milieux traverss et aux instruments de mesure. On distingue : ) Les ondes de volume Elles se propagent l' intrieur du globe. Leur vitesse de propagation dpend du matriau travers et d' manire gnrale elle augmente avec la profondeur. une Ces ondes sont de deux types :

les ondes P ou ondes primaires appeles aussi ondes de compression ou ondes longitudinales. Le dplacement du sol qui accompagne leur passage se fait par dilatation et compression successives, paralllement la direction de propagation de l' onde. Ce sont les plus rapides (6 km/s prs de la surface) et elles sont enregistres en premier sur un sismogramme (composante verticale). Elles sont responsables du grondement sourd que l' peut entendre au dbut d' tremblement de terre ; on un


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les ondes S ou ondes secondaires appeles aussi ondes de cisaillement ou ondes transversales. A leur passage, les mouvements du sol s' effectuent perpendiculairement au sens de propagation de l' onde. Ces ondes ne se propagent pas dans les milieux liquides, elles sont en particulier arrtes par le noyau de la Terre. Leur vitesse est plus lente que celle des ondes P (de lordre de 60%), elles apparaissent en second sur les sismogrammes (composantes horizontales).

La diffrence des temps d' arrive des ondes P et S suffit, connaissant leur vitesse, donner une indication sur l' loignement du sisme. Les ondes de volume se propagent un peu comme les rayons lumineux : elles peuvent tre rflchies ou rfractes, c' est--dire dvies chaque changement de milieu, au passage manteau-noyau par exemple. Elles peuvent ainsi suivre des trajets trs complexes l' intrieur de la Terre. Leur temps de parcours dpend de ce trajet, elles n' arrivent pas toutes en mme temps au mme endroit. ) Les ondes de surface Ce sont des ondes guides par la surface de la Terre. Leur effet est comparable aux rides formes la surface d' lac. Elles sont moins rapides que les ondes de volume mais leur un amplitude est gnralement plus forte. On peut distinguer :

l' onde de Love : le dplacement est essentiellement le mme que celui des ondes S sans mouvement vertical. Les ondes de Love provoquent un branlement horizontal qui est la cause de nombreux dgts aux fondations des difices. On les enregistre uniquement sur les composantes horizontales du sismomtre ; l' onde de Rayleigh : le dplacement est complexe, assez semblable celui d' une poussire porte par une vague, un mouvement la fois horizontal et vertical, elliptique. Ces ondes sont enregistres sur les trois composantes du sismomtre. Les vibrations engendres par ces ondes durent plusieurs minutes.

Les ondes de Love se propagent environ 4 km/s, elles sont plus rapides que les ondes de Rayleigh.Figure 2-6 Ondes sismiques (Modifi daprs Bruce A. Bolt, 1978)


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b) Echelle de magnitude

La puissance dun tremblement de terre est quantifiable selon deux chelles : la magnitude (Tab. 2-1, Tab. 2-2) et lintensit (Tab. 2-3). La magnitude caractrise lnergie du sisme libre sous forme donde. Elle est calcule partir des ondes enregistres par les sismomtres. Il existe plusieurs types de magnitudes. La magnitude de Richter est la plus ancienne et la plus connue du grand public mais elle devient trs peu utilise par les sismologues. Depuis quelques annes, la magnitude de Moment devient la nouvelle rfrence internationale. A ce jour, le sisme le plus violent enregistr est celui du Chili, en 1960.

Tableau 2-1- Plus forts sismes enregistrs depuis 1900 dans le monde

Augmenter la magnitude dune unit quivaut multiplier par 32 lnergie libre : un sisme de magnitude 6 libre 32 fois plus dnergie quun sisme de magnitude 5 ; un sisme de magnitude 7 libre 1000 fois plus dnergie quun sisme de magnitude 5. La magnitude permet aussi dapprcier les dimensions de la faille active (coulissage moyen ou rejet, et longueur du coulissage) et de comparer les sismes entre eux. En 1909, le sisme de Provence (46 morts, intensit VIII-IX) est estim avec une magnitude proche de 6.

Tableau 2-2 Equivalences magnitude, nergie , dure, rejet, longueur du plan de faille rompu, frquence mondiale annuelle c) Echelle dintensit

Lintensit caractrise les effets du sisme la surface terrestre. Elle tmoigne du ressenti de la population dventuels dommages associs sur les constructions ou sur lenvironnement. Elle est en gnral maximale laplomb du plan de faille, on parle dintensit picentrale.


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Lintensit sexprime gnralement en chiffres romains afin de la distinguer de la magnitude (chiffres arabes). En Europe, les chelles les plus utilises sont les chelles MSK 1964 (Medvedev, Sponheuer, Karnik) et EMS-98 (European Macroseismic Scale, 1998). Lchelle EMS-98 (Tab. 2-3), plus rcente, est particulirement adapte aux diffrentes typologies des constructions actuelles.I II III IV Imperceptible A peine ressenti Faible Largement ressenti

V

Fort

VI

Dgts lgers

VII

Dgts

VIII

Dgts importants

IX X XI XII

Destructeur Trs destructeur Catastrophe Catastrophe complte

Ressenti seulement par quelques rares personnes au repos dans leurs habitations. Ressenti par quelques personnes lintrieur des btiments. Les personnes au repos ressentent une oscillation ou lger tremblement. Ressenti par de nombreuses personnes lintrieur des btiments, par quelques rares personnes lextrieur. Quelques personnes endormies sont rveilles. Les fentres, les portes et la vaisselle font un bruit de tremblement. Ressenti par la plupart des personnes lintrieur des btiments, par quelques personnes lextrieur. De nombreux dormeurs sont rveills. Quelques personnes sont effrayes. Les btiments tremblent dans toute leur structure. Les objets suspendus oscillent nettement. Les petits objets sont dplacs. Les portes et les fentres souvrent et se ferment. De nombreuses personnes sont effrayes et se prcipitent lextrieur des btiments. Quelques objets tombent. Quelques maisons subissent de lgers dgts non structuraux (lgres fissures, chute de petits morceaux de pltre). La plupart des personnes sont effrayes et se prcipitent lextrieur des btiments. Le mobilier est dplac et les objets tombent des tagres en grand nombre. De nombreux btiments bien construits subissent des dgts modrs (petites fissures dans les murs, chute de pltre, chutes partielles de chemines). Des btiments plus anciens prsentent des fissures dans les murs et des dsordres au niveau des cloisons. De nombreuses personnes prouvent des difficults se tenir debout. De nombreuses maisons prsentent des crevasses dans les murs. Quelques btiments bien construits prsentent des dsordres au niveau des murs, tandis que dautres btiments plus anciens seffondrent partiellement. Panique gnrale. De nombreuses constructions seffondrent. Mme les btiments bien construits prsentent des dgts trs importants (dsordres au niveau des murs et effondrement partiel des structures). De nombreux btiments pourtant bien construits seffondrent. La plupart des btiments bien construits seffondrent. Quelques btiments construits selon les rgles parasismiques sont dtruits. Presque tous les btiments sont dtruits.

Tableau 2-3 Description de lchelle dintensit macrosismique EMS-98

N.B. : Il ny a pas de relation directe entre lintensit et la magnitude. Un sisme de forte magnitude avec un foyer profond sera potentiellement peu destructeur et aura donc une faible intensit. Au contraire, un sisme superficiel (quelques kilomtres de profondeur), mme de magnitude moindre pourra tre trs destructeur et donc caractris par une forte intensit.


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2.1.1.4. Le cycle sismique Le plan de faille entre deux compartiments (ou blocs) est une zone rugueuse sur laquelle le glissement ne s' effectue pas facilement : cette surface de friction peut provisoirement bloquer le mouvement. Sensuit alors une accumulation dformation lastique entre blocs. de

Laccumulation de ces contraintes se poursuit jusqu atteindre une valeur critique que les roches ne peuvent plus supporter. Il se produit alors une rupture brutale et les roches se dtendent : cest le sisme. Aprs le tremblement de terre, les contraintes saccumulent de nouveau le long de la faille jusqu atteindre un nouveau seuil provoquant une nouvelle rupture. Ces successions de phases dactivit et daccalmie constituent le cycle sismique.Figure 2-7 - Le cycle sismique (Source : Classeur Le risque sismique en Provence , Ed. BRGM, DIREN PACA, Conseil rgional PACA, 2006)

2.1.1.5. Catalogues de sismes historiques Ltude et la connaissance des sismes historiques permettent dapprcier la gographie et les caractristiques (localisation des picentres, intensits picentrales) de la sismicit dun pays ou dune rgion. Ces travaux conduisent estimer la priode de retour ou la probabilit doccurrence de ces vnements pour une intensit donne. En France, certaines rgions (Bassin Parisien, Bassin Aquitain) paraissent quasiment asismiques, cest--dire, que la prsence dpicentres y est trs rare ; dautres, au contraire (Pyrnes, Alpes, Foss Rhnan), ont subi des sismes majeurs (intensit VIII et plus). La France a ralis un effort de recherche sur les sismes historiques notamment partir de 1973. La base SISFRANCE, o sont stockes les donnes d' intensit constates ou ressenties lors de sismes historiques et rcents, fait lobjet dune convention tripartite entre le BRGM, lIRSN et EDF-TEGG permettant une mise jour annuelle. Un autre contributeur majeur aux donnes d' intensit est le BCSF (Bureau Central Sismologique Franais) qui assure depuis prs d' sicle (1920) la responsabilit des enqutes macrosismiques sur le un territoire mtropolitain, responsabilit tendue depuis peu aux Antilles. Cette base de donnes nationale, mise jour annuellement, est consultable ladresse suivante : www.sisfrance.net (Fig. 2-8). Ce site rassemble pour la Mtropole plus de 6 000 sismes survenus depuis plus de mille ans, associs 100 000 observations macrosismiques et 10 000 rfrences bibliographiques.


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Les mmes bases de donnes sont disponibles pour lOutre-mer : Antilles, Guyane, Runion, Mayotte, Nouvelle-Caldonie, Wallis et Futuna. La page daccueil de Sisfrance conduit ces sites respectifs.

Figure 2-8 Page daccueil du site www.sisfrance.net

2.1.1.6. Les sismes historiques les plus destructeurs dans le mondeDate 28 dcembre 1908 13 janvier 1915 16 dcembre 1920 1 septembre 1923 22 mai 1927 26 dcembre 1932 30 mai 1935 29 fvrier 1960 31 mai 1970 27 juillet 1976 7 dcembre 1988 20 juin 1990 17 janvier 1995 17 aot 1999 26 dcembre 2003 26 dcembre 2004 8 octobre 2005 12 mai 2008 6 avril 2009 12 janvier 2010 27 fvrier 2010er

Magnitude 7,5 7,0 8,5 8,3 8,3 7,6 7,7 5,9 7,8 7,6 6,8 7,4 6,9 7,4 6,6 9,0 7,6 7,9 6,3 7,0 8,8

Pays Italie Italie Chine Japon Chine Chine Pakistan Maroc Prou Chine Armnie Iran Japon Turquie Iran Indonsie Pakistan Chine Italie Hati Chili

Localisation Messine Avezzano Gansu Tokyo Nanchang Gansu Quetta Agadir Chimbote Tangshan Spitak Manjil Kob Izmit Bam Sumatra Hazara Sichuan LAquila Port-au-Prince Maule - Bio Bio

Victimes et dgts 80 000 morts 32 000 morts 200 000 morts 142 000 morts, incendie gnralis 80 000 morts 80 000 morts 60 000 morts 10 000 morts 67 000 morts ; glissement de terrain 290 000 morts, plus de 780 000 blesss ; grands dgts conomiques 25 000 morts 43 000 morts et 30 000 blesss 6 300 morts 17 000 morts et plus de 34 000 blesss 26 000 morts ; ville dtruite 80% Plus de 200 000 morts ; tsunami constat sur tout lOcan Indien Plus de 80 000 morts Plus de 80 000 morts et 375 000 blesss 300 morts 220 000 morts 342 morts

Tableau 2-4 Quelques sismes parmi les plus catastrophiques des XXme et XXIme sicles, et quelques sismes marquants rcentsRapport du groupe de travail "barrages et sismes" - novembre 2010 31/279

La connaissance des grands sismes mondiaux varie en fonction de la date et du lieu de lvnement. Le dnombrement des victimes est souvent dlicat. En Europe, les grands sismes sont dcrits par des tmoignages, des reprsentations ou des crits pouvant dater de 1500 ans. Le tableau ci-dessus (Tab. 2-4) liste quelques sismes catastrophiques. Par ailleurs, le site nisee.berkeley.edu/kozak propose une collection dillustrations de sismes historiques. 2.1.1.7. La sismicit dclenche Ce sont des sismes dclenchs directement ou indirectement par des activits humaines qui ont modifi le jeu des forces et contraintes localement. Ils peuvent tre causs par une explosion intense (ex : essai nuclaire souterrain), par des rquilibrages faisant suite des chantiers de grande ampleur (extractions minires), ou lextraction, linjection ou plus globalement au dplacement, laccumulation ou la dpression locale de "fluides" (gaz, ptrole, eau) dans la crote superficielle. Le remplissage ou la vidange rapide des barrages peut tre source de sismicit dclenche et lon estime aujourdhui entre 40 et 100 le nombre de barrages ayant gnr une telle sismicit (voir chapitre 3). Les sismes dclenchs ont gnralement des effets trs locaux, et le plus souvent imperceptibles pour lhomme. Cependant, ils peuvent gnrer des vnements significatifs comme le sisme de Koyna de magnitude 6,3 qui causa la mort de 200 personnes en 1967 ou plus rcemment lexprience gothermique mene Ble en dcembre 2006 dont linjection a provoqu trois sismes superficiels largement ressentis de magnitude suprieure 3 et qui ont ncessit larrt du projet, compte tenu de lhistoricit de la rgion qui a connu le sisme de 1356 (intensit picentrale IX). On peut galement citer en France lexploitation du gisement de gaz de Lacq qui connat rgulirement des sismes de magnitude parfois suprieure 4.

2.2. Surveillance et rseaux sismiques en FranceDeux rseaux nationaux de surveillance sismique existent en France : le rseau national du Laboratoire de Dtection et de Gophysique (LDG) du Commissariat lEnergie Atomique (CEA) et le Rseau National de Surveillance Sismique (RNaSS) gr par lInstitut de Physique du Globe de Strasbourg. Le LDG a t cr en 1962 des fins stratgiques militaires. Cest le plus ancien rseau franais national, il est constitu de 30 stations. Le RNaSS compte 112 stations de surveillance en mtropole regroupes en 7 rseaux localiss dans les rgions sismiquement actives. La mission de ces rseaux est la dtection des sismes avec localisation et estimation de lampleur du sisme. En cas de dtection dun sisme, le RNaSS (jusqu' 1er juin 2010) et le LDG (dispositif unique dsormais, cf. ch 9.1) au envoient aux services de lEtat un avis dalerte avec les coordonnes gographiques du foyer et sa magnitude. En plus de ces rseaux nationaux, la France sest dote dun rseau acclromtrique permanent (RAP), financ par les ministres de lEcologie et la Recherche, qui ne sature pas en cas denregistrement de mouvements forts. Un grand nombre dorganismes contribue ce rseau dont les donnes sont rassembles et diffuses partir du site central de lUniversit de Grenoble. En Outre-Mer, la surveillance sismologique est principalement assure par les Observatoires de lInstitut de Physique du Globe de Paris (IPGP) sur les Antilles et la Runion, lIRD en Nouvelle-Caldonie, le CEA en Polynsie et le BRGM aux Antilles et Mayotte.


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Enfin, des rseaux de recherche existent ou sont en cours de dveloppement sous limpulsion de divers laboratoires :

Sismalp, compos de 44 stations rparties sur les rgions Rhne-Alpes, PACA et Corse ; RSoNanSS (Rseau Nantais de Stations Sismologiques) compos dune douzaine de stations ; Trs Grande Rsolution Sismique (TGRS) dans le Sud-Est de la France, gr par lUniversit de Nice-Sophia Antipolis ; Rseau Large Bande Permanent Franais dont le RNaSS aura la charge.

Figure 2-9- Rseau du CEA/LDG

Figure 2-10 - Rseau courte priode du RNaSS

Figure 2-11 Rseau acclromtrique Permanent


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Figure 2-12 Exemple de station sismique le capteur est au sol gauche et la station dacquisition droite (source IPGP)

Un parc de stations mobiles est galement disponible en cas de sisme important. Il faut aussi souligner que quelques sites sensibles (Installations Nuclaires de Base (INB), Installations Classes pour la Protection de lEnvironnement (ICPE), lignes TGV grande vitesse, barrages,) font lobjet dune instrumentation spcifique lie parfois des automatismes de scurit, mme si ceci est loin dtre gnralis aujourdhui. L' ensemble du dispositif d' observation instrumentale fait actuellement l' objet d' une rorganisation majeure dans le cadre du projet "RESIF" (Rseau Sismologique et godsique Franais). Ce projet RESIF est class "Trs Grande Infrastructure de Recherche" par le Ministre de la recherche, et consiste quiper le territoire d' antenne une dobservation des dformations du sol avec des dispositifs modernes, notamment sismologiques, et avec des objectifs ambitieux. Il est coordonn par lINSU (Institut National des Sciences de l' Univers), et rassemble plusieurs partenaires scientifiques nationaux (BRGM, CEA-LDG, CNES, CNRS/INSU, IFREMER, IGN, IRD, IRSN, LCPC). Sur le plan europen, tous les vnements sismologiques concernant la zone euromditerranenne sont indiqus en temps rel sur le site du CSEM (Centre Sismologique Euro-Mditerranen, cofinanc par le ministre de lEcologie), qui rassemble les informations en provenance de tous les rseaux nationaux de cette zone.


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3. La vulnrabilit des ouvrages aux sismesIntroductionL' analyse du comportement des ouvrages ayant connu des sismes majeurs reprsente une importante source d' informations utile pour valuer les zones sensibles et les mcanismes potentiels de rupture. La Commission Internationale des Grands Barrages (CIGB) est un lieu privilgi de recueil dinformations sur le comportement des barrages, notamment loccasion des sismes. Le thme "barrages et sismes" a t trait, plusieurs reprises, au cours des congrs quorganise la CIGB tous les trois ans. Le bulletin n 120, dit en 2001, intitul "Aspects de la conception parasismique des barrages - Recommandations et exemples" expose notamment le comportement des barrages loccasion de sismes, parfois trs importants. Il distingue le cas des barrages en remblai (terre ou enrochement) de celui des barrages en bton. On peut citer galement le rapport gnral et des rapports de la question 83 du congrs de Montral consacre aux barrages et sismes (2003). D' autres bulletins traitent de sujets non directement lis au comportement des barrages : bulletin 72 sur la slection des paramtres sismiques, bulletin 113 sur lobservation du comportement sismique des barrages, les bulletins 123 sur la conception parasismique des ouvrages annexes et 137 sur le sujet de la sismicit dclenche par les rservoirs. La liste des principaux bulletins concerns se trouvent en annexe 52. Les accidents de barrages lis des sismes sont rares. Les tableaux 3-1 3-3 ci-aprs (extraits de publications de la CIGB), montrent que les accidents les plus importants concernent les ouvrages en remblai. On retient surtout la rupture partielle, trs tudie, du barrage en remblai de Van Norman (sisme de San Fernando du 9 fvrier 1971). Des accidents plus graves, avec rupture complte, se sont produits sur des remblais de striles, notamment au Chili. Toutefois le mode de ralisation de ces remblais par voie humide est une technique minire, compltement diffrente des pratiques de gnie civil utilises pour la construction des barrages en terre. Il faut noter que, mis part des barrages de striles miniers, aucun des barrages endommags par des sismes cits dans la littrature (source ICOLD) na occasionn de victimes. 3.1. Barrages en remblai Les dgts occasionns ces barrages sont, la plupart du temps, limits des fissurations et surtout des tassements de la crte, dautant plus importants que les remblais avaient t mal compacts la construction. Cest notamment le cas pour des barrages raliss par remblayage hydraulique (avec des phnomnes de liqufaction du remblai se superposant aux phnomnes de tassement). Toutefois, cette technique de construction, trs utilise une certaine poque aux USA, ne la t que trs rarement en France.

2

Les bulletins de la CIGB sont disponibles sur le site www.icold-cigb.net/listepublications.aspx#bull. Les numros infrieurs 100 sont tlchargeables gratuitement.


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Les effets constats ou possibles des sismes sur les barrages en remblai sont les suivants :

tassements du barrage susceptibles de gnrer des fuites par fissuration dun masque amont rigide ou des dversements sur la crte ; liqufaction de la fondation ; glissement des parements amont ou aval dans des matriaux non cohsifs, mal compacts et saturs deau (remblais hydrauliques ou dpts de striles), sous leffet de l' augmentation des sous-pressions, souvent aprs la fin du sisme ; dplacements diffrentiels de diverses parties du barrage pouvant gnrer des fissures et donc des phnomnes drosion interne et de cration de renards ; ruptures de conduites rigides en charge dans le remblai avec des risques drosion des matriaux le long de la conduite et apparition de renards.

Plusieurs barrages en remblai ont connu des dommages trs svres voire une destruction totale. Il sagissait la plupart du temps de barrages de taille modeste (moins de 10 m de hauteur). Ils ont t soumis des sismes trs importants comme le sisme dit de Kobe (1995) au Japon, de magnitude voisine de 6,9, le sisme Northridge (1994) centr une trentaine de kilomtres de la valle de San Fernando (Californie) et de magnitude 6,7, le sisme de San Francisco (1906) en Californie de magnitude estime 8,3...

Figure 3-1 - Barrage de Lower Van Norman aprs le sisme de San Fernando en 1971

La fragilit des remblais hydrauliques est lie au mode de construction de ces barrages : le transport de sol fin (sable ou silt) par pompage et son stockage par sdimentation produit un remblai non compact. En consquence, la faible rsistance au cisaillement dans louvrage est responsable dun grand nombre de ruptures aprs sisme, voire pendant la construction. C' la cause de la rupture des barrages de Sheffield (H=8 m, 1917, USA) en 1925 lors du est sisme de Santa Barbara (M=6,3) et celle du barrage infrieur de Van Norman (H=42 m), construit de 1912 1930, lors du sisme de San Fernando le 9 fvrier 1971 (M=6,5, avec une acclration maximale amax value entre 0,55 g et 0,60 g). Appliqu la construction des barrages jusque dans les annes 40, le remblayage hydraulique fut abandonn aux Etats-Unis aprs la rupture du barrage Fort Peck en 1938 au profit de mthodes modernes de terrassement. Toujours employ dans lindustrie minire, il est responsable des 9 ruptures de remblais de striles recenses par la CIGB (2001) dans le bulletin technique 120. Il importe de noter que si le sisme dIzu-Ohshima (1978, M=7,0) rompt la digue 1 du barrage de striles de Moshikoshi (1964, Japon) lors de la secousse principale, il dtruit la digue 2 au cours dune de ses rpliques. Par contre, lexprience montre que les barrages bien conus et construits avec les moyens modernes de compactage ne sont pratiquement pas vulnrables aux sismes.


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Plusieurs exemples illustrent cette bonne tenue des grands barrages en terre. Le barrage dOno (H=37 m, 1914, Japon), frapp par le sisme de Kanto en 1923 (M=7,9), subit de nombreuses fissures longitudinales sur le tiers suprieur du parement amont et en crte, sans se rompre. Le barrage dHegben (H=27,3 m, 1915, USA), touch par le sisme de Yellow Stone en 1959 (M= 7,1) est submerg 4 reprises par une "seiche" provoque par le rejet de 5 m dune faille active traversant la retenue 500 m du barrage. Il sen suit une rosion et un tassement de 1,8 m lamont et de 1,2 m laval, sans brche, car le concepte

GT Barrages-seismes Rapport Novembre 2010

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