Laves torrentielles

Les laves torrentielles sont un phénomène spécifique des torrents. Elles se forment généralement à la faveur des fortes pluies, sur des pentes fortes et lorsque le site permet la formation d’un mélange concentré d’eau et de matériaux solides de granulométrie étendue allant des argiles à des blocs de dimensions métriques.

Contrairement au charriage dont le débit moyen varie de façon graduelle, leur écoulement est très transitoire, constitué de bouffées successives indépendantes, qui se présentent essentiellement sous la forme de vagues de l’ordre de quelques mètres de hauteur se propageant à une vitesse de quelques m/s.

Leur concentration en matériau solide est très élevée. Généralement supérieure à 50 % en volume, elle peut atteindre 80 % et plus (tandis que cette dernière ne dépasse pas 20 à 40 % pour les écoulements hyperconcentrés). Leur comportement est relativement homogène, d’apparence monophasique, contrairement aux écoulements chargés qui sont clairement biphasiques. Elles présentent un comportement intermédiaire entre fluide et solide qui sur beaucoup d’aspects, ressemble plus à l’écoulement d’une pâte que d’un liquide à proprement parler.

Une lave torrentielle, au moins lorsqu’elle s’écoule dans un chenal suffisamment marqué, est généralement constituée de trois parties (Figure 7) :

− Un front granulaire généralement raide, constitué des plus gros blocs (ainsi que parfois des « corps étrangers » tels qu’arbres, morceaux d’ouvrages, véhicules, etc.), qui semblent poussés par le corps de la coulée.

− Un corps, qui suit le front et présente généralement un aspect plus boueux, car constitué essentiellement de blocs plus ou moins noyés dans un fluide interstitiel et dans lequel ils semblent parfois flotter. Ce corps, surtout lorsqu’il est suffisamment boueux, présente un aspect « pâteux » assez homogène.

− Une queue de coulée, qui correspond au passage progressif vers un écoulement moins concentré et de ce fait, progressivement plus turbulent et biphasique. Il s’agit alors d’un écoulement hyperconcentré tel qu’il a été abordé précédemment.

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Le schéma présenté est surtout valable lorsque les écoulements restent contraints latéralement, donc lorsqu’ils sont suffisamment chenalisés. Lors de la phase d’étalement sur un cône de déjection, pouvant résulter d’un débordement par exemple, l’absence de confinement latéral de l’écoulement semble propice à la dislocation du front granulaire et donc au dépôt des plus gros blocs. Néanmoins, compte tenu de la nature particulière du matériau, plus encore que les écoulements chargés, les laves torrentielles peuvent conserver des caractéristiques dynamiques très marquées même après avoir parcouru des distances longitudinales importantes.

Les désordres dus aux laves torrentielles apparaissent généralement lors d’un débordement hors du chenal dans une zone d’occupation humaine. Un tel débordement peut avoir plusieurs origines principales :

− Capacité hydraulique insuffisante du chenal d’écoulement au niveau d’un point de faiblesse entraînant un débordement latéral ponctuel,

− Obstruction d’un ouvrage ponctuel (ouvrage de franchissement de type pont notamment) par des blocs ou des corps flottants, entraînant un débordement latéral ponctuel et une bifurcation des directions d’écoulements partielle ou totale,

− Dépôt au niveau d’une réduction de pente, entraînant un engravement du lit et un débordement latéral plus ou moins généralisé, notamment s’il y a occurrence de plusieurs bouffées successives.

Les laves torrentielles présentent un front d’écoulement qui peut avoir plusieurs mètres de hauteur et se déplacer à plusieurs mètres par seconde. La densité de l’écoulement est forte, de l’ordre de 2 fois celle de l’eau et le front est le plus souvent chargé en gros blocs. L’ensemble est donc susceptible de générer des pressions dynamiques extrêmement importantes lors de chocs sur les ouvrages ou les bâtiments. Compte tenu de ces caractéristiques dynamiques du phénomène, dans toute zone atteinte par l’écoulement, il peut y avoir mise en danger de la vie humaine, y compris très fréquemment à l’intérieur des bâtiments touchés.

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5.1.3. SYNTHESE

La Figure 8 synthétise les typologies évoquées ci-dessus, de cours d’eau, de modes de transport sédimentaire, et plus globalement de crues, en fonction de la pente et des concentrations solides correspondantes.

La Figure 9 schématise quant à elle les types de sollicitations que différentes natures de phénomènes, dont particulièrement les crues torrentielles, sont susceptibles d’exercer sur les structures impactées.

Figure 8 : Les types de crues en fonction des types de cours d’eau et les types de transports solides en fonction de la pente et de la concentration en sédiments (d’après Besson et Meunier, 1995)

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5.1.4. PRODUCTION SEDIMENTAIRE A L’ECHELLE D’UN BASSIN VERSANT

Les processus de transport sédimentaire décrits ci-dessus s’observent à l’échelle des biefs du réseau hydrographique. À l’échelle du bassin versant, il faut également considérer les processus de production et de fourniture de ces sédiments au réseau hydrographique. Un bassin versant type est constitué en amont du bassin de réception, zone de production de l’essentiel du ruissellement et de l’érosion des versants, du chenal d’écoulement, partie du réseau hydrographique souvent encaissée où transitent des écoulements déjà formés, et du cône de déjection à l’arrivée dans la vallée, où le torrent se déleste d’une part significative de sa charge en sédiments, à la faveur de l’élargissement de son lit et de la réduction de pente, avant de rejoindre une rivière torrentielle par exemple.

Comme illustré sur la Figure 10 ci-dessous, les processus de production et de fourniture de sédiments à l’écoulement peuvent prendre place pour certains dans les biefs hydrauliques le long du réseau hydrographique, et pour d’autres sur les versants.

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Au niveau des versants, une assez grande variété de processus peut se rencontrer, en fonction des caractéristiques morphologiques, géologiques, lithologiques, ainsi que des forçages qu’ils soient d’origine météorologiques ou anthropiques (dont bien évidemment l’activité minière dans le cas de la Nouvelle-Calédonie).

La Figure 11 propose une typologie des processus naturels les plus courants, en distinguant les processus essentiellement à l’origine de l’altération des matériaux sur place, de ceux qui mettent les débris ainsi formés en mouvement, pour les transporter jusqu’au réseau hydrographique.

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