Présentation de l'approche scénario de risque utilisée...

Présentation de l'approche scénario de risque utilisée pour le risque sismique

Applicabilité à la problématique minière du GISOS R. Martin

Etude réalisée dans le cadre des actions de Recherche du BRGM 2002

delobelle

Applicabilité de l'approche risque sismique 3 la problématique miniére du GISOS

Mots clés : GISOS, risque sismique, risque minier, scénario de risque, aléa prévention.

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Martin R. (2002) - Présentation de l'approche scénario de risque utilisée pour le risque sismique. Applicabilité à la problématique minière du GISOS. Rapport BRGM/RP-51694-FR, 41 pages, 1 1 figures.

O BRGM, 2002. Ce document ne peul être reproduit en totaliié ou en partie sans I'auinrisatinn expresse du BRGM

2 Rapport ERG MRP-5 1694-FR

Applicabilité de l’approche risque sismique à la problématique minière du GISOS

Synthèse

es gestionnaires du risque ont besoin de représentation concrète des impacts possibles liés à la mine et ce à des niveaux différents, soit pour des soucis de développement urbain soit pour des problèmes de préparation aux crises. En fait à

l’aval de l’étude des mécanismes et de l’aléa à proprement parlé, les questions qui se posent en terme de gestion du risque et leur implication sont assez similaires à celles du risque sismique. C’est pourquoi autour des solutions apportées pour le risque sismique, il est intéressant de voir leur implication pour le cas du domaine minier.

II apparaît clairement que des approches de scénarios similaires peuvent être développées. L’organisation globale développée pour le programme Risk-Ue avec le découpage en groupe de travail aux objectifs bien définis :

L

- compréhension des mécanismes,

- vulnérabilité du bâti,

- vulnérabilité des réseaux, - -

évaluation et hiérarchisation des éléments exposés,

structuration de l’information sous SIG, - . . . >

peut être appliquée au risque minier dès aujourd’hui. Elle a le mérite de préciser le travail de chacun (ingénieur, sociologue), dans un objectif commun de réponse aux gestionnaires du risque. Cependant dans le cas du risque minier les impacts en terme de dommages humains et de destruction de bâti étant beaucoup plus faible que pour le risque sismique, l’aspect des impacts économiques et socio-fonctionnels est de premier ordre. L’expérience acquise pour le risque sismique montre que cet aspect nécessite le développement d’une base de donnée très riche (éléments exposés, hiérarchisation des enjeux etc..) et l’intervention de compétences diverses (géographes, sociologues).

Rappori BRGWRP-51694-FR 3

Applicabilité de /’approche risque sismique à la problématique minière du G E O S

Sommaire

Synthèse ....................................................................................................................... 3

Sommaire ..................................................................................................................... 5

Liste des figures .......................................................................................................... 6

1 . Les fondements de la démarche scénario de risque utilisée en risque sismique au BRGM ................................................................................................................ 7

1.1 Les fondements de la démarche (projet GEMITIS ) ............................................. 7

1.2 Le projet Gemitis Nice .......................................................................................... 10

1.3 Les projets et programmes s’inscrivant dans cette démarche ............................... 13 1.1.1. Projet Interreg GERIA .............................................................................. 13 1.1.2. Projet Risk-Ue .......................................................................................... 14 1.1.3. Projet de Recherche multi-risques : Armagedom ..................................... 15

2 . Méthodologie pour la réalisation de scénario de risque sismique développée au BRGM ................................................................................................................ 17

2.1 La simulation comme outil d’aide à la décision ................................................... 17

2.2 Evaluer le risque sismique .................................................................................... 18

2.3 Méthodologie

2.4 Principe de l’outil de simulation ..

2.5 Conclusions ....................

. . . .

. .

. . 3 . Scénario de risque minier ...................................................................................... 3.1 Generalites ................................................................................................

3.2 L’aléa ........ .................................................................................. nt ..............................................................................

. . . .

1.1.5. Calcul des paramètres physiques ..............................................................

3.4 Les éléments exposés-la structuration des données ........ ... 1.1.6. Apports et contraintes d’un SIG (expérience de Nice) : ........................... 1.1.7. Les analyses statistiques ................................. 1.1.8. La base de donnée Géoderis ... 1.1.9. La description du bâti et des éléments matériels exposés ............. ~ ...........

3.3 La vulnérabilité

....

............................................................................................................ 3.5 Conclusion

31

31

32 33 33

35

38 38 38 39 39

40

Conclusion ................................................................................................................... 41

Rappori BRGWRP-5 1694-FR 5

Applicabilité de l’approche risque sismique B la problématique minière du GlSOS

Liste des figures

Figure 1 : Cadre de l’approche GEMITIS .................................................................. 8

Figure2: Etudes spécialisées (phase A): schéma de principe pour la sensibilisation dcs décideurs et l’appropriation locale du risque

Figure 3 : Appropriation locale (phase B) - Expertise collective (locaux- spécialistes extérieurs) : schéma de principe de l’utilisation des scénarios pour l’appropriation de la problématique risque ........ . . ~ ~ . 10

Figure 4 : Organigramme du projet GEMITIS Nice. ..................... 11 ...

Figure 5 : Principe de réalisation d’un scénario sismique. Présentation des données initiales, des données générées et des fonctions de l’outil de simulation. ......................... ................................................ 21

Figure 6 : Méthodologie d’utilisation des paramètres physiques pour l’évaluation des dommages directs .._.._ .......... .... ...... 22

Figure 7 : Schéma de principe des fonctionnalités de l’outil de simulation. ............. 23

Figure 8 : Exemple de présentations des résultats d’un scénario de risque sismique à l’échelle d’une ville. Cas de la ville de Nice, projet Gémitis Nice. ........ 27

Figure 9 : : Exemple de présentations des résultats d’un scénario de risque sismique à l’échelle d’une région. Cas de l’étude Geria sur la zone Villefranche- sur-mer (France) à Cervo (Italie) ............................................................... 29

Figure 10 : Proposition d’un organigramme d’approche méthodologique pour la définition de l’aléa d’un scénario de risque minier ................................... 35

Figure 11 : Présentation de la méthodologie générale d’étude des conséquences des affaissements miniers sur le bâti, d’évaluation de la vulnérabilité du bâti. (O. Deck, 2002) ..... ....................... 37

6 Rapport BRGmP-51694-FR

Applicabilité de rapproche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

1. Les fondements de la démarche scénario de risque utilisée en risque sismique au BRGM

1.1

La démarche a pris ses fondements dans le cadre des travaux de la Décennie Internationale de Prévention des Catastrophes Naturelles (DIPCN) au travers du programme GEMITIS'. Le projet GEMITIS était une opération de démonstration à caractère expérimental et pédagogique. Elle propose la mise au point d'une démarche et d'une méthodologie de maîtrise des risques naturels dans le développement urbain. Elle propose donc une approche globale centrée sur le développement durable de la cité. Les principes de la démarche suivie sont les suivants :

LES FONDEMENTS DE LA DEMARCHE (PROJET GEMlTlS )

- - approche pluridisciplinaire ; - -

appropriation progressive du projet par les élus, puis par tous les acteurs de la ville ;

liaison acteurs locaux - spécialistes extérieurs ; formation ;

prise en compte du milieu naturel et de ses aléas dans le développement de la cité, et du cadre local de participation et de négociation pour la recherche de solutions appropriées.

Son application à la ville de Nice (voir 1.2) visait deux finalités :

1. permettre à la ville de NICE de se doter d'un programme de maîtrise du risque sismique cohérent avec ses enjeux de développement et sa vocation originale.

2. mettre en œuvre une méthodologie exemplaire.

' GEMITIS vieni du grec " gê ", terre et du latin " mitigare ", doux, tempéré, ei signifie " terre civilisée ".

La méthode est issue du travail de Ph. Masure du BRGM alors Vice Président de la DIPCN

Rapport BRGWRP-51694-FR 7

Applicabilité de l’approche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

Le projet GEMITIS Nice comporte donc plusieurs modules’ , dont le premier concerne l’évaluation des aléas naturels et la modélisation du milieu physique de la ville (Evaluation du risque, voir Figure 4). En ce qui concerne l’évaluation des aléas, (point 1 de l’organigramme), le BRGM a été chargé de sa réalisation pour l’aspect sismicité, rapport BRGM R 39082, Stieltjès L. et al. (1997) - (( Projet GEMITIS Nice : évaluation de l’aléa sismique local sur la ville de Nice ». La modélisation du milieu physique de la ville, points 2 et 3 de l’organigramme, s’est traduite par l’analyse du système urbain et des éléments exposés qui a conduit à évaluer et hiérarchiser les principaux enjeux de la ville. Le rapport BRGM R 39855, Lutoff C.et al. (1998) - (( Gestion des risques majeurs dans les villes européennes. Analyse des enjeux dans les villes. Application à la ville de Nice )) et le rapport BRGM R 39907, Lutoff C.et al. (1998) - (( Projet GEMITIS Nice : identification des principaux enjeux sur la ville de Nice », exposent la méthodologie retenue et son application à la ville de Nice.

Ensuite l’analyse de vulnérabilité des enjeux principaux a concerné dune part le milieu construit, rapport BRGM R 40229, Thierry P. et al. (1998) - (( analyse de vulnérabilité du bâti - Mise en place des éléments pour les scénarios de risque », et d’autre part la vulnérabilité sociale et fonctionnelle, rapport BRGM R 40382, Lutoff C. et al. (1998) - (( Diagnostic de vulnérabilité d’une ville. Méthodologie d’analyse de la vulnérabilité sociale et fonctionnelle du système urbain ». Des études complémentaires de vulnérabilité du milieu construit, ont été réalisé par le CETE Méditerranée. Elles concernent plus particulièrement les bâtiments de classe D étatiques, les bâtiments de classe C’ et les réseaux divers.

Enfin a été abordé le point 5 de l’organigramme du projet GEMITIS au travers d’un scénario sismique Martin R. (décembre 1999) - Scénario sismique sur la ville de Nice : note de synthèse, rapport BRGM R40962. II comporte les éléments de validation de l’analyse des enjeux, recueillis auprès des services de la ville de Nice concernés, et les résultats de scénarios de risques.

Outre le BRGM, ont participé à cette étude le CETE Méditerranée, I’Ecole d’Architecture de Marseille (M. Zacek et G . Vercellino), le Cabinet AUCA (C. Tartar) et le LGITARIGM.

Les différents modules du projet GEMITIS Nice, réalisés simultanémeni ou successivement, 2

doivent aborder les domaines suivants :

- évaluation des aléas naturels - -

- -

évaluation des enjeux et de leur vulnérabilité ; chiffrage du coût d’une caiasirophe éventuelle liée à un séisme (séisme de référence) ; prévention et préparation à la gestion de la crise ; information préventive de la population (sensibilisation) ; appui à la commune pour

l’élaboration d’un plan d‘action préventive. Voir PS92. 3

12 Rapport BRG M/RP-51694-FR

Applicabilité de l’approche risque sismique d la problématique minière du GISOS

1.3 LES PROJETS ET PROGRAMMES S’INSCRIVANT DANS CETTE DEMARCHE

Depuis le programme Gémitis, le BRGM développe cette approche soit dans le cadre d’applications qui s’inspirent directement du programme Gémitis Nice (Projet Interreg Geria), soit dans le cadre de ses activités de recherche (Programme Risk-Ue, Programme Armagedom).

1 .l .l. Projet lnterreg GERiA4

Ce projet réalisé de 1999 à 2001 avait pour objectif la réalisation d’un système commun franco-italien d’analyse et d’évaluation des risques naturels qui tienne compte des expériences italiennes et françaises.

Les objectifs étaient de permettre aux responsables de la protection civile et de l’aménagement du territoire de prendre en compte les risques naturels en intégrant les particularités de la situation frontalière. II s’est déroulé en quatre phases indispensables qui ont été mises en évidence lors du projet Gémitis Nice :

1. inventaire des données concernant les aléas, les enjeux, les acteurs et la réglementation,

2. synthèse des données recueillies, mise en place d’une structuration des données (développement d’une base de donnée modulaire, C’est à dire organisé par thème de légitimité, aléa, enjeux, vulnérabilité),

3. identification de zone prioritaire d’action, réalisation de scénarios de risque,

4. phase d’appropriation pour l’initiation d’un travail d’établissement de programme commun de prévention et de protection.

La zone d’étude concernée correspond à une bande côtière de 100 km de long et de 15 km de profondeur, s’étendant de Villefranche-sur-mer (France) à Cervo (Italie).

Voir les rapports BRGM W50185, RP50690, RP51301 et W51401

Rappori BRGWRP-51694-fR 13


1.1.2. Projet Risk-Ue’

Dans la suite logique du problème de prise en compte de l’ensemble des problèmes posés lors de l’occurrence d’un séisme et pour fournir des éléments de décision aux municipalités, il est proposé, dans le cadre du contrat européen RISK-UE, de réaliser une méthodologie de scénario sismique basée sur les spécificités européennes, concernant en particulier les centres historiques des villes ainsi que leur patrimoine culturel. Ce projet s’inspire entre autres de la démarche Gémitis et du manuel américain HAZUS~.

Les objectifs de ce projets sont :

- Fournir aux décideurs des éléments concrets décrivant l’impact d’un séisme sur une ville ;

Développper une méthodologie modulaire pour réaliser des scénarios de risque sismique, en mettant l’accent sur les particularités des villes européennes ;

Améliorer et homogénéiser les travaux déjà réalisés dans ce domaine, en attachant plus d’importance aux réseaux, aux centres anciens historiques et à l’héritage culturel d’une ville ;

- Produire un manuel standard pour l’évaluation du risque sismique dans les agglomérations ayant un habitat et un mode de vie (( européens ».

-

-

De façon succincte il est prévu dans les années à venir de :

- en 2001 : Mettre en commun et comparer les expériences passées, afin d’établir les particularités du contexte européen qui n’apparaissent pas dans les méthodologies existantes (comme certaines typologies de construction, les centres anciens, le patrimoine culturel, etc.) ;

en 2001-2002 : Développer une méthodologie de scénarios sismiques, prenant en compte les spécificités européennes et qui soit applicable pour toute ville de ” nature européenne “ ;

en 2002-2003 : Réaliser des scénarios sismiques sur 7 villes européennes, afin de fournir aux dirigeants de ces municipalités une base de réflexion et de réalisation de plans d’action, permettant une réduction systématique du risque sismique.

-

-

Voir le siie www.hrgm.~iRetD/nsquesI.hmi

National Institute of building sciences, Federal Emergency Managemeni Agency (1997) - Earthquake

5

loss estimaiion methodology HAZUS - Technical Manual

14 Rapporl BRGMP-51694-FR

Applicabilifé de l'approche risque sismique à la problématique minière du GISOS

1.1.3. Projet de Recherche multi-risques : Armagedom'

L'enjeu des approches multi-risques, c'est-à-dire applicables à tout type de phénomène naturel, est la capacité d'évaluer les dysfonctionnements sur les sociétés affectées par une catastrophe naturelle, afin de fournir des solutions en terme de préparation à la gestion de crise et d'aménagement du territoire (aide à la décision pour la prévention des risques). Le risque s'exprime par des dommages représentant un coût et provoquant des victimes et des dysfonctionnements. Il est la conséquence de la vulnérabilité d'enjeux exposés à un aléa naturel. La prise en compte les phénomènes naturels dans la gestion du risque passe par le développement :

- - -

de procédures opérationnelles d'évaluation de la vulnérabilité des milieux exposés ;

de méthodologies éprouvées de réalisation de scénarios de catastrophes ;

d'outils adaptés de calcul et de représentation du risque, assurant la pérennité des informations et la reproductibilité des estimations.

Les objectifs de ce projet sont de simuler les conséquences d'une catastrophe naturelle au sein d'une agglomération (en considérant le milieu physique, humain et économique), à l'aide de l'outil multi-risques ARMAGEDOM (Analyse des Risques MAjeurs par Globalisation de 1'Evaluation des DOh4mages). Cet outil permet de créer les scénarios de risques, il constitue l'interface entre l'utilisateur, les bases de données et leur exploitation semi automatique en fonction des paramètres de scénarios choisis par l'utilisateur.

7 Voir le site www.brgm.~/RetD/nsquesl.hmi


Applicabilité de l’approche fisque sismique à la problématique minière du GlSOS

Cette logique traduit bien que la qualité des résultats sera directement dictée par le niveau le plus bas de connaissance concernant l’aléa ou les éléments exposés ou les enjeux. Améliorer la représentation du risque ne se fera pas en poussant plus avant les études sur l’aléa si il n’y a toujours aucun moyen d’évaluer la nature et la valeur des enjeux et leur vulnérabilité.

Ainsi la méthodologie déveioppée autour du risque sismique correspond plus en une optimisation de I’exploiiaiion, de la structuration el de la valorisation des données techniques dans une probléndque d’aide à la décision pour les gestionnaires de situation de crise ou d’espace.

20 Rapport BRG MRP-5 1694-FR

Applicabilité de I’appmche risque sismique à la problématique minière du GISOS

L’importance que revêt l’inventaire des données et leur organisation pour faire fonctionner l’outil est bien mise en évidence. Cela met en avant un des autres aspects du travail à mettre en œuvre que la méthodologie de scénario a révélé. II s’agit de participer à la mise en place de base de données, structurées à l’aide des outils SIG, qui permettent pour les gestionnaires des interrogations systématiques qui doivent notamment améliorer leur connaissance des zones et éléments les plus vulnérables. Cet outil de base pour la gestion de crise et l’aménagement engendrera des actions pour réduire la vulnérabilité au travers par exemple de plan de prévention adéquat. Le but fondamental d’étudier l’aléa et la vulnérabilité dans un environnement SIG est d’aider les gestionnaires à intégrer dans les plans et programmes de développement les aspects liés aux risques naturels, avec les indicateurs qui leur sont familiers (aspect social, économique, politique etc..).

2.5 CONCLUSIONS

L’expérience acquise au travers du risque sismique concernent les problèmes d’appropriation et de sensibilisation, les problèmes techniques liés à la grande diversité des métiers. Elle permet de soulever les grands points essentiels d’une approche risque validante, c’est à dire l’obtention de résultat concret se traduisant par la prise de décision et la mise en place de réelle politique sur le terrain (dimension dépassant le domaine uniquement technique). En final les attentes sont :

- Créer au travers de scénario standardisé, un outil de base pour la prise de décision dans la gestion du risque naturel ;

Produire un manuel pour l’évaluation du risque, prenant en considération les caractéristiques locales ;

Evaluer au travers de scénario validé par les gestionnaires, les conséquences en coût, victime (blessé, sans abri etc..) et tenir compte d’aspects tels que les réseaux, les pertes économiques directes et indirectes, la chute d‘institution qui ont été négligés jusqu’à présent et doivent être pris en considération ;

Développer les bases de données permettant d’aborder les zones et les éléments vulnérables d’un système urbain ou territorial ;

- Impliquer les autorités locales dans l’utilisation et la valorisation de ces méthodologies.

-

-

-

24 Rapport BRGMRP-5 1694-FR

Applicabililé de /’approche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

Les deux figures suivantes donnent des illustrations des résultats pour des échelles différentes. L’importance du rendu apparaît clairement, alors que pour le projet Gémitis le but était une appropriation à l’échelle d’une ville et à la fois par des gestionnaires d’espace (mairie) et des gestionnaires de crise (pompier) pour Geria le but essentiel est l’organisation des secours. Dans le deuxième cas par exemple, la réalisation de scénarios de risque doit permettre l’acquisition d’éléments nécessaires à une simulation de la gestion d’une crise, qui sont les bases d’une réflexion sur les collaborations à mettre en place en terme d’organisation des secours. Les scénarios doivent donc toujours intégrer le souci d’une représentation cartographique à l’échelle des objectifs :

- -

GERIA : échelle régionale pour l’organisation des secours ;

NICE : échelle de la commune, pour l’appropriation par les élus du problème et de la gestion à long terme pour un développement durable.


Appiicabiiité de rapproche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

3. Scénario de risque minier

3.1 GENERALITES

Les affaissements miniers récents du bassin ferrifére lorrain ont une superficie de plusieurs dizaines d’hectares et ont considérablement affecté les communes exposées. Il n’y a pas eu de victime corporelle, mais les dégâts matériels et les conséquences psychologiques (chez les sinistrés mais aussi l’ensemble de la région) ont été très fortes.

Les méthodes d’exploitation par foudroyage très usitées dans les mines de charbon génèrent un affaissement en surface sensiblement à l’aplomb du front de taille et progresse au rythme de l’avancement des travaux. L’impact d’exploitations souterraines qui laissent en place des vides, si un affaissement se produit après une rupture locale ou généralisée, il est accidentel et imprévu dans le temps et dans l’espace.

L’analyse des structures dégradées montre qu’il est important de ne pas se laisser abuser par les dégradations les plus importantes et donc les plus spectaculaires qui sont la source de nombreuses photographies et qui pourraient masquer la réalité en passant pour des dégradations courantes. En effet, une grande proportion des dégradations des bâtis sont mineures et il existe pas ou peu de référence à des décès consécutifs à des affaissements miniers progressifs et les accidents mortels suites à des affaissements brutaux hors exploitations sont eux aussi assez rares.

Comme pour le risque sismique, dans les zones soumises aux risques miniers on pourrait évaluer au travers de scénarios approuvés par les autorités locales et les gestionnaires de la crise et de l’espace, les conséquences directes en termes de coût victime (mort, blessés, sans abri) et les dysfonctionnement indirects, pouvant être générés par un événement qui a des chances raisonnable de se produire tout en étant acceptable par les gestionnaires (pas trop destructeur pour éviter une réaction de catastrophisme). Il est espéré une sensibilisation des acteurs du développement et des secours pour mieux les préparer aux actions d’urgence et aux problèmes d’aménagement. Comme pour le risque sismique cette démarche commence par une analyse et une structuration des informations relatives à l’aléa et surtout aux éléments exposés.

Rapport BRGM/RP-51694-FR 31

ApplicabiMé de l’approche risque sismique à la problématique minière du GISOS

Bien évidemment il apparaît du moins pour les premières approches des différences fondamentales. En particulier le nombre de mort non significatif dans le cas de la mine et le type de superficie affectée (discontinue et parfois peu étendue). L’analyse des dysfonctionnement et des impacts indirects semble être alors la partie la plus importante, et l’événement de référence sera certainement déjà un événement plus élaboré (combinaison d’affaissement lent et brutaux, choix de pollution). L’expérience sur le risque sismique montre qu’évaluer au travers de scénarios validés par les gestionnaires, les conséquences en coûts, victimes (blessés, sans abri etc..) n’est plus suffisant et qu’il faut tenir compte d’aspects tels que les réseaux, les pertes économiques directes et indirectes, la chute d’institution qui ont été négligés jusqu’à présent et doivent être pris en considération (cela fait partie du projet Risk-Ue dans plusieurs modules bien identifié). De plus alors que pour le risque sismique, l’impact direct du phénomène se traduit par une onde vibratoire sur laquelle se greffent des effets de site et des effets induits, pour le domaine minier deux phénomènes en inter-relations sont identifiable, les mouvements de terrain et les pollutions d’eaux (qualité et quantité).

3.2 L‘ALEA

Si nous reprenons la méthode de scénario développée pour le risque sismique, pour la définition de l’aléa, nous avons à voir le choix d’un événement et les corrélations physiques de représentation de cet événements. (Figure 10).

Concernant l’aléa à proprement parler, il s’agit de s’intéresser en priorité aux phénomènes ayant des impacts directs, les effets induits (liquéfaction mouvement de terrain pour les séismes) sont estimés par la suite dans un deuxième temps. Dans le domaine minier, on doit cependant distinguer deux types de phénomènes ayant des impacts directs, les mouvements de terrain et les pollutions des eaux (qualité et quantité).

Au vu des phénomènes on retrouve cependant comme pour les séismes deux niveaux d’analyse, sachant que les impacts sur l’eau vont revêtir une dimension régionale alors que l’évaluation des mouvements hormis grande cuvette sera du niveau local.

Pour le déroulement de scénario, nous ne nous intéressons qu’aux mouvements de la partie supérieure des terrains, proche de la surface, on suppose que l’effondrement s’est produit. Les impacts sont donc relativement localisés et situés à l’aplomb de la cavité. Bien évidemment, dans le cadre de scénario plus adapté il s’agira de tenir compte d’un facteur temps qui dans le cas des affaissements miniers prend une dimension plus importante. Soit pour des affaissements progressifs, on pourra alors se placer dans la situation de déplacement maximum, soit pour le cas de fontis dont le nombre augmente avec le temps si rien n’est entrepris, dans ce cas on peut envisager le déroulement à la suite de scénario dont l’événement est différent et dont les impacts sont gardés en mémoire

32 Rapport BRGMRP-5 7694-FR

Applicabilité de rapproche risque sismique à la problématique mini&e du GlSOS

1.1.4. Choix d’un événement

La méthodologie est basée sur une approche déterministe, dans ce contexte les événements retenus pour les scénarios sont des événements probables si possible rattachés à des événements historiques et encore présents dans les mémoires. Divers événements d’intensités différentes sont choisis afin de montrer la gradation des dégâts. Le choix d’un événement présent à l’esprit des habitants et des gestionnaires est pertinent pour l’appropriation, cependant ses impacts ne doivent pas engendrer de réaction de (( catastrophisme D.

Pour les aspects miniers, la même approche est donc possible et même conseillée puisque la description plus ou moins précise de l’exploitation permet d’évaluer le type de phénomène pouvant se produire. Reste alors à choisir pour le scénario, la localisation, le ou les type@) de phénomènes dont on souhaite représenter l’impact.

1.1 5. Calcul des paramètres physiques

Les paramètres physiques utiles au scénario doivent être calculés. Le choix de ceux ci, n’est pas uniquement fonction de la connaissance ou des possibilités techniques mais essentiellement dépendant des moyens d’évaluer les dommages (la vulnérabilité et donc la connaissance des éléments exposés).

Ainsi parmi plusieurs possibilités la Figure 6 montre pour les séismes que le paramètre d’entrée choisi pour caractériser l’événement est l’intensité car les EMS 98 permettent une évaluation des dommages en fonction de l’intensité. Pour les études sismiques une loi de corrélation intensité-accélération est utilisée. Elle ne s’applique que pour le rocher. Afin de tenir compte des effets de site topographiques et lithologiques l’intensité est ensuite pondérée augmentant ainsi les dommages donnés par la corrélation intensité- dommage. La chaîne de calcul des paramètres a été ajustée pour donner ce résultat. Bien entendu qui peut le plus peut le moins, mais la qualité des résultats restera de toute manière à l’échelle de l’information la moins bonne.

Rapport BRG M/RP-51694-FR 33


Dans le domaine minier, les études bibliographiques* offrent une multitude de méthodes de prévisions. Le choix de la meilleure, ainsi que son adaptation au site étudié peut être facilité par l’utilisation de la modélisation numérique et des observations réelles, en particulier des études statistiques. Les affaissements se caractérisent par la forme de la cuvette, par la localisation d’un certain nombre de points caractéristiques (centre, bord, point d’inflexion, point de déformation horizontal maximum, ..) et la variation et l’amplitude des différents mouvements (affaissement, déformation horizontale, courbure, pente). Les méthodes de prévision sont multiples et s’appuient sur des considérations théoriques, empiriques ou les deux et se concrétisent par des formules mathématiques. Cependant les coefficients de ces formules présentent une forte variabilité révélatrice de l’hétérogénéité des bassins miniers.

Ainsi dans le domaine minier pour l’évaluation des dommages au bâti, connaître le pourquoi d’un effondrement est sans doute moins important que d’essayer de modéliser la propagation des déformations vers la surface. Cependant O. Deck’ dont nous résumons le travail dans le chapitre sur la vulnérabilité a déjà proposé pour le domaine minier un organigramme de calcul des dommages au bâti.

Globalement, les spécialistes de l’aléa sont consultés pour le choix de loi d’atténuation le plus adaptée, le choix d’un événement probable et sa description en terme suffisant pour une évaluation des paramètres physiques locaux nécessaires à l’appréciation des dommages.

L’outil de simulation doit donc pouvoir intégrer à la fois des méthodes simples d’évaluation des paramètres physiques adaptées aux connaissances actuelles (bornées notamment par les études sur les enjeux et la vulnérabilité) et des méthodes plus complexes (notamment pour l’aléa qui est aujourd’hui beaucoup mieux abordé que la composante risque).

O Deck (2002)-Etude des conséquences des affaissements miniers SUI l e bàti. Thèse soutenue en ju i l le i 8

2002

K. Aissoui (1999)- Amélioration de la prévision des affaissements dans les mines a l’aide des approches empiriques, numériques et analytiques. Thèse soutenue en ociobre 1999

Méthodes de prévision des dégradations des smchues bâties en zone d’affaissement minier. Revue de Y

géotechnique française. Avril 2002

O. Deck (2002)-Etude des conséquences des afïaissements miniers SUI le bâii. Thèse soutenue en juillet 2002

34 Rapport BRGMmP-51694-FR

Applicabi/ifé de /’approche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

Les études de vulnérabilité d’une structure vis-àvis d’un phénomène minier sont fonction de son importance. Soit par des méthodes générales (rapide et pouvant atteindre des degrés élevés de précision lorsqu’elles sont appliquées à un ensemble d’ouvrages classiques). Cependant elles ne permettent pas l’étude précise de la vulnérabilité d’une structure unique. Ces méthodes sont inspirées de la bibliographie et adaptées au site étudié grâce aux études statistiques. Soit si l’enjeu est important ou si la structure est d’une conception originale, des méthodes par des études individualisées. L’étude est soit globale, au sens où elle s’intéresse à un type de bâti, constitué de nombreuses constructions représentatives, et permet de tirer des conclusions générales d’une fiabilité statistiquement (( correcte )). Ou alors, elle est très précise en s’intéressant à priori à un bâtiment, très particulier et l’ensemble des conclusions est à priori, inadapté à toutes autres constructions.

La démarche d’évaluation de la vulnérabilité des ouvrages suit comme pour les séismes un schéma simple :

- Une évaluation des processus élémentaires de la dégradation. (L’étude du comportement des bâtiments se fait selon deux démarches. Le retour d’expérience, la modélisation des phénomènes)

La définition des échelles de dégradations appropriées, qui consiste en la recherche de valeurs seuils d’un ou plusieurs paramètres physiques descriptifs des impacts du phénomène, correspondants à un niveau de dégradation d’un type de construction. Trois aspects pour cette démarche, le nombre de niveaux de dégradations définis, la typologie du bâti et e nombre de seuils.

L’élaboration d’une méthode de prévision des dégradations faisant intervenir plusieurs grandeurs significatives.

-

-

Il faut cependant relever quelques singularités

- dans le domaine minier, la distinction entre les dégradations légères et modérées est essentielle car les dégradations légères peuvent avoir des origines très différentes, qui font l’objet des pathologies courantes des constructions,

dans le cas de fontis, la vulnérabilité est souvent assez simple à exprimer, puisque si le fontis se produit au droit d’un ouvrage, on peut le considérer comme détruit.

-

A noter qu’il existe dans le domaine minier des méthodes de prévision élaborées de type pondéral de même que pour les séismes. Elles s’attachent à intégrer un nombre de critères plus ou moins importants en caractérisant la résistance d’une structure grâce à un nombre cumulé de points attribué selon chaque critère. Elles consistent globalement à qualifier la résistance d’une structure à partir d’une description architecturale et technique de celle-ci. Les méthodes par abaques proposées à la fois pour les secteurs miniers et pour les séismes font le choix de représentation des fonctions d’endommagement à plusieurs niveaux avec des abscisses à valeur plus ou moins pertinentes ou précises (intensité pour les séismes, abaques du NCB etc..).

36 Rapport BRG MiRP-51694-FR

Applicabilit.4 de l’approche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

3.4 LES ELEMENTS EXPOSES-LA STRUCTURATION DES DONNEES

1.1.6. Apports et contraintes d’un SIG (expérience de Nice) :

Les travaux réalisés dans le cadre du risque sismique, ont permis de regrouper sous forme numérique les données de différentes origines. La réalisation de scénario de risque, à partir d’un événement de référence choisi pour celui-ci et donc variable pour la réalisation d’autres scénarios, conduit à manipuler une grande quantité de ces données. Celles-ci sont souvent localisées et cartographiables et sont associées à des caractéristiques alphanumériques (description, valeurs etc.), sous forme d’attributs.

Ces informations, souvent, variables, demandent des mises à jour fréquentes au cours des cycles d’enrichissement et d’approfondissement des scénarios. Par ailleurs, la nécessité d’effectuer des calculs plus ou moins complexes sur les attributs implique de pouvoir sélectionner et trier facilement les données. Enfin l’évaluation de l’impact de l’événement sur le bâti, les hommes, les fonctions . . . nécessite de pouvoir croiser topologiquement les différentes informations.

L’exploitation des outils SIG est donc indispensable. L’organisation et la structuration des données est une étape primordiale, le développement de scénario a conduit à construire un outil de simulation qui se nourrit de ces données. L’ensemble constitué de la base et de l’outil de simulation offre de multiples fonctionnalités qui pourront répondre aux besoins des gestionnaires.

1.1.7. Les analyses statistiques

Comme vu dans le chapitre sur la vulnérabilité, une distinction est faite entre le bâti courant avec une approche plus globale et les bâtiment spéciaux avec des méthodes d’évaluation individualisée.

Pour le bâti courant s’agissant d’une approche statistique, pour le calcul des dommages l’outil de simulation est doté de module de calcul aléatoire. L’approche statistique s’appuie sur :

- une typologie de bâti, critère architecturaux, structuraux .. de classification des

choix de fonction de vulnérabilité pour une typologie donnée

étude de la répartition du bâti selon les classes typologique sur les secteurs d’étude.

bâtiment ; - -

Ainsi la troisième étape peut conduire à définir des zones homogènes de bâti en terme de proportion, pour le scénario un bâtiment se trouvant dans une zone particulière aura donc une probabilité plus forte d’être de telle ou telle typologie.

38 Rappod BRGM/RP-51694-FR

Applicabilité de /‘approche risque sismique à la problématique minière du GlSOS

L’aspect tirage aléatoire pourrait se prolonger dans le cas des mines pour l’évaluation de l’impact de fontis puisque les zones où ceux-ci sont susceptibles de se produire sont à priori connues. Pour l’impact en surface, les cas déjà produits peuvent être utilisés comme illustration. Pour le scénario il reste à réaliser un tirage aléatoire du lieu et de l’ampleur.

1.1.8. La base de donnée Géoderis

Elle n’aborde qu’une partie des points indispensables, il s’agit de la partie aléa. Cependant pour l’évaluation de l’aléa une structuration des données concernant aussi les enjeux est proposée (administration, travaux, surveillance). Sur cette base pourrait donc venir se greffer tout le travail de collecte complémentaire dans un but de hiérarchisation des principaux enjeux et de description du bâti.

1.1.9. La description du bâti et des éléments matériels exposés.

Cette partie constitue une première étape décisive, puisqu’elle va définir le niveau d’attente de la première étape du scénario qui consistera à calculer les dommages matériels (canalisations, bâti etc..). Comme nous l’avons vu précédemment, autant pour les séismes que pour le domaine minier, il est fait appel à des méthodes globalisantes et statistiques dont l’outil Armagedom tient compte.

Dans le domaine minier en s’appuyant sur le travail d’O. Deck et sur des premières approches telle que celle proposée par F. Pinte”, il resterait à prévoir leur structuration sous forme informatique et le développement de leur utilisation sur le terrain. C’est à dire prévoir un moyen de réaliser rapidement des diagnostic sur le terrain par des fiches descriptives types.

Pour les réseaux, le travail en cours en risque sismique est transcriptible dans le domaine minier.

F. Pinte (2001) ~ Identification du bâti dans les zones hiérarchisées du bassin fërrifère lorrain i partir 10

des photos ~ aériennes ~ approche méthodologique. Rapport BRGM RP-51138-FR

Rapport ERG M/RP-5 1694-FR 39

Applicabilité de l’approche risque sismique à la problématique miniere du GlSOS

3.5 CONCLUSION

Par rapport aux problèmes sismiques, le contexte minier présente quelques singularités qui peuvent être prises en compte pour l’application d’une démarche identique mais en mettant l’accent plus sur les parties aval du scénario. En effet il existe un aspect social fort dans le contexte minier avec une culture de la mine, une importance plus grande des impacts indirects en raison d’impacts directs moins importants et surtout moins régionalisés et surtout l’existence de responsabilité humaine pour l’aléa.

II apparaît nettement que la différence entre les domaines minier et sismique provient essentiellement d’une meilleure organisation globale de l’approche risque dans le domaine sismique. Cela se traduit par des tâches mieux identifiées comme notamment, l’amélioration de la connaissance de l’aléa le développement de méthodes d’évaluation de la vulnérabilité etc ... qui s’intègrent dans un schéma globale en tenant mieux compte des contraintes liées aux autres tâches (par exemple effort sur une structuration commune des données, utilisation des mêmes données de base pour la description du bâti et du milieu naturel etc. . . ) . Sinon indépendamment de l’approche globale les travaux réalisés sont assez similaires. Les approches d’évaluation de l’aléa, les méthodes d’évaluation de la vulnérabilité sont similaires et intégrables dans un outil de type Armagedom. Par contre la partie évaluation des enjeux et appropriation des résultats est très mal développée, il n’y a pas aujourd’hui matière à représenter les résultats d’un scénario sur des enjeux recensés, structurés en base etc.. . Il s’agit de tout le travail réalisé sur Nice” par des géographes et sociologues et en cours de réalisation dans le programme Risk-Ue. Cela s’explique notamment par le fait que dans le cas des séismes le nombre de mort est plus significatif et les dégâts sur le bâti plus homogène, ce qui a permis de développer plus rapidement les approches scénario au vu d’un aléa moins diffus. Cependant dans le cas du domaine minier l’aléa pollution pourrait s’intégrer assez facilement à l’outil (pont entre l’outil Armagedom et les recherches faites par le pôle Eau au BRGM sur des problèmes de cartographie de l’aléa à l’échelle de bassin hydrologique), et le développement de scénario d’affaissement lent et brutaux par une approche plutôt temporelle (choix sur une zone de représenter la progression d’un affaissement lent, avec pendant la période d’affaissement l’apparition aléatoire d’effondrement brutaux sur des secteurs différents) est possible.

Luioff C.et al. (1998) - Gestion des risques majeurs dans les villes européennes. Analyse des enjeux dans les villes. Application à la ville de Nice », Lutoff C e t al. (1998) ~ (( Projet GEMITIS Nice : identification des principaux enjeux sur la ville de Nice )),

I I

40 Rapport BRGMmP-51694-FR

Applicabilité de /‘approche risque sismique à la problématique minière du GISOS

Conclusion

Les gestionnaires du risque ont besoin de représentation concrète des impacts possibles liés à la mine et ce à des niveaux différents, soit pour des soucis de développement urbain soit pour des problèmes de préparation aux crises. En fait à l’aval de l’étude des mécanismes et de l’aléa à proprement parlé, les questions qui se posent en terme de gestion du risque et leur implication sont assez similaires à celles du risque sismique. C’est pourquoi autour des solutions apportées pour le risque sismique, il est intéressant de voir leur implication pour le cas du domaine minier.

Il apparaît clairement que des approches de scénarios similaires peuvent être développées. L’organisation globale développée pour le programme Risk-Ue avec le découpage en groupe de travail aux objectifs bien définis :

- compréhension des mécanismes,

- vulnérabilité du bâti,

- vulnérabilité des réseaux, - -

évaluation et hiérarchisation des éléments exposés,

structuration de l’information sous SIG, - ....

peut être appliquée au risque minier dès aujourd’hui. Elle a le mérite de préciser le travail de chacun (ingénieur, sociologue), dans un objectif commun de réponse aux gestionnaires du risque. Cependant dans le cas du risque minier les impacts en terme de dommages humains et de destruction de bâti étant beaucoup plus faible que pour le risque sismique, l’aspect des impacts économiques et socio-fonctionnels est de premier ordre. L’expérience acquise pour le risque sismique montre que cet aspect nécessite le développement d’une base de donnée très riche (éléments exposés, hiérarchisation des enjeux etc..) et l’intervention de compétences diverses (géographes, sociologues).

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Présentation de l'approche scénario de risque utilisée...

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