Principaux phénomènes "naturels" dangereux

Les dangers naturels en présence dans le canton sont divers

Par sa vaste étendue et ses caractéristiques géomorphologiques, le Canton de Vaud est relativement exposé aux risques et dangers naturels. Les dangers naturels y sont multiples et peuvent être classés en trois groupes selon leur mécanisme et les moyens de prévention qui peuvent  être mis en œuvre pour s’en protéger.

1. Les dangers gravitaires, comprenant notamment les aléas hydrologiques et géologiques qui font l’objet de cartes de dangers naturels. Ils  sont engendrés par l’action de la gravité et leur zone d’effet est imposée le plus souvent par la topographie. Ils ont des implications directes dans la gestion du territoire et impliquent fortement les services publics. Les principaux sont les suivants :

      1.1 Crues, inondations
      1.2 Laves torrentielles 
      1.3 Glissements de terrain
      1.4 Chutes de pierres et de blocs, éboulements, écroulements
      1.5 Effondrements
      1.6 Avalanches

2. Les phénomènes sismiques (ou "tectoniques") générés dans le sous-sol (tremblement de terre). Les mesures se prennent ici aussi au niveau des bâtiments avec des normes de construction adaptées.Ces phénomènes ne font pas l'objet d'une cartographie.

3. Les phénomènes climatiques (tempête, grêle, foudre, vague de chaleur), qui se développent essentiellement dans la biosphère et contre lesquels seules des mesures constructives au niveau des bâtiments peuvent être prises pour s’en protéger. Ces phénomènes ne font pas l'objet d'une cartographie.

1. Dangers gravitaires

1.1 Crues

Une crue est caractérisée par l'augmentation rapide du débit d'un cours d'eau, supérieure à un certain seuil, ainsi que l'élévation du niveau de l'eau au-dessus du seuil naturel. Les crues peuvent charrier d'importantes quantités de sédiments (sable, galets) et de débris (végétaux). On distingue deux types de crues :

• Les crues lentes qui résultent de longues périodes de pluie. L'augmentation et la diminution du niveau de l'eau est lente et régulière, et durent plusieurs jours.
• Les crues rapides ou torrentielles qui résultent d'une réaction rapide à un événement pluvieux de courte durée. Les variations du niveau de l'eau sont rapides et de courte durée.

Les principaux phénomènes dangereux liés aux crues sont les inondations et l'érosion des berges. 

Les inondations se produisent lorsque le niveau de l'eau dépasse un certain seuil et déborde sur les terrains alentours. On distingue les inondations statiques, où l'eau ne s'écoule pas ou très peu, des inondations dynamiques, où la vitesse d'écoulement est rapide.

L'érosion des berges est liée à un fort débit qui emporte les éléments solides des berges - en provoquant parfois leur écroulement - et en modifiant le tracé des écoulements. Les installations proches des cours d'eau peuvent être menacées, endommagées, voire détruites, par le déplacement des berges.

Type de dégâts

• Dommages aux constructions et aux infrastructures
• Dégradation des terres arables

Caractéristiques

• Débits importants
• Augmentation du niveau de l'eau

Facteurs de déclenchement

• Précipitations intenses ou prolongées
• Fonte des neiges
• Saturation en eau et imperméabilisation du sol
• Taille et forme du bassin versant
• Rupture de digues ou de barrages

1.2 Laves torentielles

Une lave torrentielle est un mélange d'eau, de sédiments et de bois comprenant une proportion élevée de matériaux solides (environ 30 à 60%) qui s'écoule à grande vitesse. Elle se produit en montagne dans les zones où un sous-sol géologique sensible à l'érosion fournit de grandes quantités de matériaux meubles. Pour provoquer une lave torrentielle, il faut de l’eau et une déclivité d’au moins 15°. Ces diverses conditions sont réunies dans un grand nombre de bassins versants des torrents de montagne. La densité élevée de ce mélange permet à de grosses masses (blocs de pierre) de surnager et d'être emportés.

Type de dégâts occasionnés

Une lave torrentielle possède un très haut pouvoir érosif et peut emporter de gros volumes de matériaux (dont des blocs de plusieurs mètres cubes, des troncs d’arbres, des véhicules, etc.). 

• Erosion profonde du lit des  torrents et déstabilisation des versants des berges.
• Le charriage des matériaux est susceptible d’endommager les bâtiments et les infrastructures (forte poussée du front des laves, encore renforcée par la présence de gros blocs).
• Importants dépôts de déjections de matériel érodé et de bois transportés par le bourrelet frontal.
• Des personnes peuvent être emportées ou ensevelies.

Vidéo de laves torrentielles

Ecoulement de laves torrentielles à Chateau-d'Oex en 1995

Conditions d'apparition

• Déclivité supérieure à 15°
• Apport convergent d'eau: bassin de surface > 1 ha
• Géologie: dépôts de versants, alluviaux ou glaciaires ; schistes, marnes et évaporites.

Facteurs de déclenchement

• Fortes précipitations, fonte des neiges
• Instabilité des berges ou des pentes bordant les cours d’eau
• Occlusions dans des parties rétrécies (goulots) des torrents

1.3 Glissements de terrains

1.3.1 Glissements de terrain permanents

Le processus de glissement est un mouvement de pente affectant une masse de terrain meuble et/ou de matériaux rocheux. Il se produit sur des pentes moyennes à fortes, le plus souvent entre 10 et 40°. Le mouvement se fait le long d'une ou de plusieurs surfaces de glissement, plus ou moins continues, plus ou moins planes ou incurvées (photo: glissement de la Frasse).

Le déclenchement et l'activation de ces phénomènes sont fortement influencés par les infiltrations et les circulations d'eaux souterraines.

L’aspect des glissements (volume, profondeur, forme de la masse en mouvement) est très divers et dépend de la structure du sous-sol, du type de roche et du rôle de l’eau.

Les glissements permanents présentent, à long terme, des déplacements continus avec des phases d'accélération et de réactivation.

Type de dégâts

• Déformations, fissures ou affaissements lents des bâtiments et des infrastructures (routes et conduites).
• Les personnes sont rarement menacées.
• Les travaux anthropiques, tels que les fouilles et les terrassements, sont des facteurs de déclenchement.
•  Les mouvements internes et ceux en bordure de la masse en glissement sont les plus destructeurs.

Caractéristiques et conditions requises

• Superficie: de 100 m² jusqu'à quelques km²
• Epaisseur: quelques mètres à 300 m
• Volume: jusqu'au million de m³
• Vitesse: du cm/an à plusieurs m/an

Facteurs de déclenchement

• Nature géologique du sous-sol
• Humidité du sol
• Circulations d'eau souterraine
• Plan de glissement en profondeur
• Déclivité entre 10 et 40°, mais généralement supérieure à 25°
• Diminution des appuis en pied de pente
• Augmentation des charges en amont

1.3.2 Glissements de terrain spontanés

Les glissements de terrain spontanés sont des mouvements de terrain se déclenchant de façon subite avec des vitesses instantanées rapides.  

Les coulées de terre et de boue sont le déplacement rapide d'un mélange de couverture végétale, de matériaux meubles et d'eau sur des pentes relativement raides, sans qu'une surface de glissement se manifeste.

Ces phénomènes sont très sensibles aux précipitations intenses qui leur procurent un caractère inattendu. Ils affectent en général les dépôts récents d'origine glaciaire et se déclenchent le plus souvent dans les pentes où la couche superficielle se trouve en limite d'équilibre. La dégradation temporaire de la qualité du sol, notamment par saturation d'eau, entraîne soit des glissements avec des arrachements superficiels mettant à nu la surface, soit des épanchements sans limites nettes.

Contrairement aux glissements de terrain permanents, la masse des glissements spontanés ne conserve que partiellement sa consistance et sa physionomie, voire plus du tout dans le cas des coulées de terre et de boue.

Type de dégâts occasionnés

• Le charriage des matériaux est susceptible d’endommager les bâtiments et les infrastructures, voire de les emporter.
• Des personnes peuvent être emportées ou ensevelies.

Caractéristiques

• Superficie: en général inférieur à 100 m²
• Sol de roches très friables
• Épaisseur : < 2 m
• Volume limité : < 10'000 m³
• Vitesse pouvant atteindre quelques m/s

Facteurs de déclenchement

• Déclivité des pentes généralement supérieure à 25°
• Fortes précipitations
• Nature géologique du sous-sol

1.4 Chutes de pierres et de blocs, éboulement, écroulements

Ces phénomènes sont des mouvements brusques et rapides de masses rocheuses, lentement fragilisées par l'action de l'érosion et des processus d'altération dans un premier temps, puis soudainement mobilisées.

Les mouvements géologiques du sous-sol ainsi que les processus chimiques de dissolution provoquent de très fines fissures et des fentes dans lesquelles l’eau s’infiltre. La roche éclate ensuite sous l’alternance du gel et du dégel. Pierres et rochers se disloquent et se mettent en mouvement sous l’effet de vibrations ou de leur propre poids.

Selon la déclivité et la rugosité du terrain, les pierres et les blocs de rochers en mouvement se déplacent en direction de la vallée en tombant, en roulant, en sautant ou en glissant. Les vitesses observées se situent entre 20 et 100 km/h.

En principe, les pierres et blocs de rochers s’immobilisent lorsque la déclivité de la pente devient inférieure à 30°. La zone d’atterrissement se couvre alors d’éboulis, de pierres ou de blocs.

Type de dégâts

• Dégâts aux bâtiments et infrastructures.
• Les personnes peuvent être mortellement touchées, même par l'impact d'une pierre de petite taille.

Chutes de pierres et de blocs

Les chutes de composants isolés pouvant mesurer jusqu'à plusieurs mètres cubes sont caractéristiques des chutes de pierres et de blocs. Le mouvement s’effectue par chute, rebond et roulement. La vitesse peut atteindre 30 m/s (110 km/h).

Éboulement

Un éboulement est formé par un paquet de roche dévalant une montagne. Le volume déplacé se situe en général entre 100 et 100000 m³. Contrairement à l’écroulement, les interactions entre les composants sont faibles. La vitesse de déplacement varie entre 10 et 40 m/s (35 - 145 km/h).

Écroulement

Un écroulement consiste dans l’effondrement simultané de très gros volumes de roche, d’un ou plusieurs millions de mètres cubes, atteignant des vitesses supérieures à 40 m/s (145 km/h). Les fortes interactions entre les composants peuvent transformer le matériau en fine poudre de roche, voire même l’amener à la fusion. La portée d’un écroulement peut atteindre plusieurs kilomètres même avec une faible pente. Dans les vallées de montagne, les masses écroulées forment souvent barrage sur les torrents et les rivières, entraînant le risque d’une vague catastrophique et de l’inondation des régions situées en aval.

 Exemples

• En 563 : Ecroulement partant de la région du Grammont (Chablais), qui a enseveli un village et provoqué un mini-tsunami sur le lac Léman. La vague a atteint Genève et a détruit plusieurs villages.
• Mars 1584 : Une quantité de roche importante se détache des Tour d'Aï et se dépose sur le plateau de Luan, en amont d'Yvorne. Suivent deux jours de pluies intenses, qui induisent une lave torrentielle de 10 millions dem³ de matériaux, ensevelissant 328 personnes à Yvorne (source).
• En 1714 et 1749 : Derborence. Au total, environ 50 millions de mètres cubes de roches se sont détachées de la montagne, ensevelissant maisons, habitants et bétail.

Pierres et blocs

Pierre: fragment rocheux de diamètre inférieur à 50 cm

Bloc: fragment rocheux de diamètre supérieur à 50 cm

Facteurs déclenchants

• Altération de la roche
• Action du gel / dégel sur les parois rocheuses
• Dégradation du pergélisol
• Pression de l’eau
• Températures extrêmes
• Déclivité > 30°

1.5 Les effondrements

Certaines roches, tels les calcaires, dolomies ou gypse, sont facilement dissoutes par les circulations d'eau. La fracturation de ces roches permet la concentration de l'écoulement souterrain, ce qui conduit à la création de cavités. Ces cavités sont à l'origine de dépressions à la surface du sol, appelées dolines.

On distingue les affaissements des effondrements par leur dynamique de formation. Les affaissements ont une évolution lente et régulière, alors que les effondrements se manifestent de manière spontanée et brutale.

Ces deux types de phénomènes peuvent aussi avoir des origines humaines. Le creusement de galeries souterraines ou l'exploitation de mines génère la création de vides dans le sous-sol. Lorsque la profondeur est faible et la taille des galleries importante, les effondrements sont possibles si des mesures ne sont pas prises (remblaiement, soutènement).

Types de dégâts

• Effondrement des constructions et infrastructures
• Phénomène évolutif très difficilement prévisible et les mesures de protection sont difficiles à mettre en place.

Exemple

• En février 2005, lors du creusement de la gallerie du M2 à Lausanne, un effondrement a endommagé plusieurs bâtiments de la place St-Laurent.

Caractéristiques

• Zone de roches sensibles à la dissolution.
• Caractère imprévisible du phénomène.

Facteurs déclenchants

• Forte fracturation de la roche
• Dissolution de la roche.
• Effondrement de cavité souterraine.

1.6 Avalanches

Une avalanche est le mouvement soudain et rapide d'une masse de neige ou de glace le long d'une pente, sur une distance d'au moins 50 m. Elle peut glisser, couler, rouler ou présenter l'aspect d'un nuage de neige tourbillonnant. Les avalanches sont susceptibles de charrier des matériaux étrangers telle que pierres, bois ou terre.

Elles se déclenchent lorsque les tensions régnant à l'intérieur du manteau neigeux subissent des modifications, notamment sous l'effet de chutes de neige, de changements de température ou d'influences humaines (passage d'un skieur, d'un randonneur en raquettes, etc.).

Dès que la plaque de neige s’est entièrement dissociée, elle commence à glisser et peut atteindre une vitesse de 100 km/h.

Type de dégâts occasionnés

• Endommagements, voire destruction, de bâtiments, d'infrastructures et de forêts.
• Ensevelissement de personnes, souvent mortel.

Types d'avalanches étudiées

• Avalanche de neige poudreuse, de neige meuble, de plaques de neige
• Surface minimale: 5000 m²
• Longueur minimale: 50 m
• Distance de séparation en présence d'arrêtes: 20 m

Facteurs déclenchants

• Déclivité de 28 à 60°
• Faible rugosité du sol
• Epaisseur du manteau neigeux
• Fortes chutes de neige en peu de temps
• Couches de neige homogènes, tensions hétérogènes à l’intérieur du manteau neigeux.

2. Tempêtes et ouragans

Une tempête est caractérisée par des vents violents, de vitesse supérieure à 75 km/h. Sous nos latitudes ces événements sont le plus fréquents à la fin de l'automne et en hiver.

En été, des tempêtes peuvent aussi survenir. Elles sont liées aux orages et leur impact est visible à l'échelle régionale, voire locale.

Types de dégâts

• Atteintes au constructions.
• Atteintes aux arbres, de la simple branche cassée aux forêts dévastées.
• Les personnes sont menacées par les chutes d'arbres ou d'objets.

Exemples : Les tempêtes "Vivian" en février 1990 et "Lothar" en décembre 1999. Les vents violents ont provoqués des dégâts importants aux forêts.

Ces phénomènes n'étant pas prévisibles, le danger n'a pas été étudié. Aucune carte de danger naturel n'est donc disponible.

3. Séismes

Les séismes sont le résultat d'un mouvement plus ou moins violent de l'écorce terrestre, consécutifs à une rupture brutale des roches en profondeur. Ce phénomène est lié à la tectonique des plaques.

L'intensité du phénomène, mesurée sur l'échelle de Mercalli, est établie sur la base des dégâts observés sur le terrain. L'échelle de magnitude de Richter permet quant à elle de montrer l'énergie dégagée au moment de la rupture.

Le risque sismique n'est pas négligeable sur le territoire vaudois, comme dans le reste de la Suisse. Les actions sismiques sont décrites par microzonage, sur la base des effets de site dus à la topographie et à la géologie. Ce microzonage permet de mettre en évidence les zones dont les sols peuvent comporter des caractéristiques particulièrement défavorables en cas de tremblement de terre et pour lesquels des mesures spéciales peuvent être requises.

Types de dégâts

Les séismes peuvent générer une succession de phénomènes naturels, comme les tsunamis, les glissements de terrain, des éboulements, des inondations ou des effondrements. Les dégâts peuvent être de très grande ampleur :

• Atteintes, voire destruction, des constructions et des infrastructures.
• Pertes humaines importantes.

Exemples

• Le tsunami de 563 dans le Léman, avec une vague de 13m. à Lausanne
• Le tremblement de terre qui détruisit Bâle en 1356

Liens

• Carte des risques sismiques
• cadastre géologique

Liens

Plateforme nationale des dangers naturels, PLANAT

Office fédéral de l'environnement, OFEV