1.1. Concept de base de l’évaluation et du zonage de l’aléa à l’échelle du bassin versant
2.2.1. Processus morphogénétiques
Les processus morphogénétiques qui traduisent la dynamique des formes de terrain sont représentés par des couleurs.Sept processus morphogénétiques sont retenus (Fig. 2.21) : (i) les
‘mouvements de versant’, (ii) l’action glaciaire, (iii) l’action périglaciaire, l’action des eaux
courantes en distinguant (iv) l’action torrentielle de (v) l’action alluviale, (vi) l’action chimique
(dissolution et altération des roches) et (vii) l’action anthropique. Une couleur est attribuée
pour chacun des processus, ces couleurs sont inspirées de celles utilisées pour la RCP 77 et pour la méthode ‘champenoise’. Toutefois, l’accent étant mis sur les instabilités gravitaires, la couleur rouge plus voyante est réservée aux ‘mouvements de versant’. Le bleu est utilisé pour l’action glaciaire et le violet pour les processus du domaine périglaciaire. Des couleurs vertes sont retenues pour l’action torrentielle et pour l’action alluviale, le jaune pour l’action chimique et le gris pour l’action anthropique.
Fig. 2.21. Couleurs adoptées pour illustrer les processus morphogénétiques, leur activité et leur âge estimé.
Le degré d’activité des processus est distingué en fonction de l’âge et de la périodicité des
phénomènes (Flageollet, 1996 ; Gueremy et Marre, 1996 ; Fig. 2.21). L’âge est estimé grâce au degré d’estompage des formes, selon les travaux paléogéographiques de Jorda (1993). Le distinguo entre les degrés d’activité s’effectue selon une gradation de la couleur du processus considéré : couleur pâle pour un processus éteint (fossile), couleur vive pour un processus encore actif.Trois degrés d’activité ont été retenus pour tous les processus cartographiés à l’exception des ‘mouvements de versant’ pour lesquels des nuances sont apportées selon les indicateurs retenus (cf.§ 2.2.1.1) :
(i) Les processus éteints ou fossiles correspondent à des évènements anciens qui ne
sont plus susceptibles de se produire dans des conditions climatiques et topographiques actuelles. Leur degré de fréquence et d’activité est nul. Les formes résultantes sont des formes éteintes ou fossiles (Fig. 2.22a). Néanmoins, elles peuvent être affectées par d’autres processus actuels. Par exemple un ancien tablier d’éboulis peut être soumis à un fort ravinement : dans ce cas à la couleur violet pâle, s’ajoutera, à l’endroit du processus érosif, la couleur vert foncé ;
(ii) Les processus latents (dormants) sont susceptibles de se déclencher dans les
conditions naturelles actuelles (climat, pente, etc., Fig. 2.22b). La périodicité n’est pas connue mais les formes laissent penser que leur fonctionnement est plus récent que celui des processus fossiles. Leur âge est généralement estimé de la fin du Pléistocène, de l’Holocène ou d’un passé proche, les couleurs sont plus vives que pour les processus fossiles ;
(iii) Lesprocessus actifs sont représentés par une couleur vive. Les formes associées sont bien visibles dans le paysage (Fig. 2.22c).
Afin, d’estimer l’activité des ‘mouvements de versant’ observés, des indicateurs supplémentaires et plus précis ont été utilisés.
a. Terrasse de kame, forme fluvio-glaciaire issue de la vidange d’un lac de retenue lors d’une déglaciation post- Holocène. b. éboulis fixés ; ils devaient fonctionner lors des phases plus froides et humides du milieu de l’Holocène. Actuellement, ces dépôts sont fixés par les pins. c. Cône de déjection actuel ou actif.
Fig. 2.22. Exemples de formes issus de processus à différents degrés d’activité.
2.2.1.1. Les indicateurs d’activité des ‘mouvements de versant’
Les concepts et terminologie généralement adoptés pour décrire l’activité des ‘mouvements de versant’ seront trouvés en annexe (Annexe 1). La démarche proposée pour qualifier l’activité repose sur la description et l’analyse de trois indicateurs : la morphologie, l’état de la végétation,
la perturbation du réseau hydrographique. D’autres indices ont été observés, comme les zones
humides ou l’état des aménagements. L’âge des phénomènes n’est pas ou peu utilisé car la date de déclenchement est rarement connue de manière précise. Dans le cas contraire, cette information supplémentaire est donnée ponctuellement.
a. La morphologie
La relation indicateurs morphologiques/activité/âge a été mise en avant par les
géomorphologues dans les années 80 (Palmquist et Bible, 1980 ; Crozier, 1984 ; Wiekzorek, 1984 ; Gueremy, 1987 ; Mc Calpin et Rice, 1987 ; Einstein, 1988 ; Keaton et Degraaf, 1996). Plus la morphologie (les formes) est fraîche, plus le phénomène est considéré comme actif. Les formes comme les escarpements de tête, les fissures de régression en amont, les rides marquées, les blocs disloqués, une topographie fortement chaotique sont alors considérés comme des marqueurs de l’activité récente et forte d’un mouvement. En effectuant un ‘état de surface’ minutieux, il ainsi
est possible d’établir un état de fraîcheur des formes (Fig. 2.23). Les différents états de
dégradation sont ensuite comparés les uns aux autres, afin d’obtenir une échelle d’activité relative.
a. Secteur de Bois Noir, les mouvements translationnels complexes de ce secteur sont visibles. Les escarpements ainsi que les corps des mouvements affectent le versant et laissent une topographie chaotique dénudée. b. Escarpement du mouvement translationnel de Bois Noir déclenché en avril 1993. c. Corps chaotique d’un glissement complexe dans le secteur du torrent de Poche. La végétation reprend ses droits, le mouvement est encore actif par intermittence, les arbres portent les stigmates des accélérations du phénomène. d. Escarpements mineurs de glissements rotationnels successifs. e. Fissure de traction en amont du glissement-coulée de Poche. f. Fissures de régression en amont des mouvements translationnels de Bois Noir. g. Bourrelet latéral de friction du glissement-coulée de Poche. h. Escarpement atténué d’un glissement rotationnel en amont de Soleil-Bœuf (torrent de Faucon). i. Glissement rotationnel dormant aux formes atténuées.
Fig. 2.23. Les indicateurs d’activité : la morphologie. b. La végétation
La végétation est un marqueur apprécié sur le terrain (Fig. 2.24). Elle apporte des
témoignages d’instabilités actuelles ou passées. Une forêt ivre, des arbres morts, déracinés ou inclinés vers l’amont, une végétation différente sont autant de témoins d’une activité récente et de localisation d’un phénomène. A l’inverse, une végétation non perturbée, un recouvrement d’escarpement par une végétation herbacée, des arbres redressés laisseront penser à une activité passée du mouvement. Une végétation hygrophile sur un phénomène stabilisé suggèrera une forte humidité et peut-être un risque de réactivation du mouvement. Enfin, une analyse dendrochronologique permet de connaître les périodes d’activité intense (Weiss, 1988 ; Corominas et Moya, 1999).
j. Le port caractéristique de jeunes pins témoigne de l’activité intermittente d’un mouvement translationnel. k. Forêt ivre dans le secteur actif de Bois Noir. l. Forêt ivre en amont du secteur de la Frache. m et n. Les pistes témoignent de l’activité passé ou récente des mouvements de terrain (secteur de Bois Noir).
Fig. 2.24. Indicateurs d’activité : la végétation et les pistes. c. Le réseau hydrographique
La perturbation des versants par les torrents est considérée comme un critère d’instabilité.
En effet, les cours d’eau par leur mobilité et leur pouvoir érosif engendrent des modifications des berges. La suppression de butée engendrée par l’érosion des berges peut provoquer le déclenchement d’un ‘mouvement de versant’ ou sa réactivation. Ainsi, le réseau hydrographique est inclus dans les facteurs d’activité des ‘mouvements de versant’. Par exemple, si le cours d’eau est éloigné du phénomène (i.e. le pied du glissement étant séparé du torrent par une terrasse) il est admis que le glissement se stabilisera (Palmquist et Bible, 1980 ; Mc Calpin, 1984).
La figure 2.25 illustre les conséquences de l’érosion d’un torrent sur un versant selon un rythme érosif régulier ou irrégulier. Schématiquement, un mouvement fraîchement déclaré ou réactivé peut imposer son activité au cours d’eau en provoquant un changement de direction. Peu à peu, le cours d’eau reprendra son travail érosif, sapera à nouveau la base du mouvement provoquant une réactivation ou construira une terrasse protégeant le pied du mouvement.
Fig. 2.25. Schéma conceptuel de la relation torrents ’mouvements de versant’ dans le bassin de Barcelonnette (dessins adaptés de Dikau et al., 1996).
2.2.1.2. Les degrés d’activité des ‘mouvements de versant’
Face au manque d’information sur les dates de déclenchement ou de réactivation des phénomènes, l’échelle des degrés d’activité doit souvent être simplifiée (Maquaire, 2002). Ainsi, les classes d’activité ont été choisies de manière subjective, selon les observations répertoriées pour chaque mouvement et une littérature abondante sur le sujet. Quatre classes d’activité ont été déterminées : actif permanent, actif intermittent, latent (dormant) et fossile. La figure 2.26 présente les différents degrés d’activité choisis en fonction de la morphologie (fraîcheur des formes). Elle met en relation ces quatre degrés d’activité avec un âge estimé du déclenchement et/ou des périodes de retour.
Fig. 2.26. Légende adoptée pour les degrés d’activité des ‘mouvements de versant’ selon caractéristiques morphologiques associées (adapté de Mc Calpin, 1984).
2.2.2. Formes et formations associées
Les formes et les formations sont représentées en signes noirs (Annexe 2.2). Ils sont inspirés
par des taxons décrits par Joly (1997) et Reynard et al. (2005) et adaptés au site d’étude. Chaque famille de formes et formations est dérivée des processus morphogénétiques retenus. On trouve donc : (i) les formes et formations de ‘mouvements de versant’, (ii) les formes et formations dues à l’action glaciaire, (iii) les formes et les formations dues à l’action périglaciaire, (iv) les formes et formations torrentielles, (v) les formes et formations alluviales, (vi) les autres types de formes et formations, (vii) les aménagements humains.
De même, les formations affectées par les ‘mouvements de versant’ sont signalées par un système de lettres : Ma pour marnes noires ; F pour les flyschs ; Mo pour les moraines ; Cm pour les colluvions sur marnes ; Cf pour les colluvions sur flyschs ; E pour les éboulis ; A pour les formations alluviales ou torrentielles. Si le mouvement s’est déclenché dans deux formations différentes les deux lettres correspondantes seront apposées sur le phénomène avec dans l’ordre les formations superficielles et le substrat25.
2.2.3. Du document papier au format numérique
Quatre étapes sont suivies pour passer du document papier à un document numérique prêt à servir de base à la production de couches vectorielles générées sous environnement SIG :
(i) La carte est d’abord levée sur le terrain à l’échelle du 1/5 000ème ;
(ii) Les diverses informations sont mises au propre sur des planches papier à l’échelle du 1/10 000ème (agrandissement IGN des cartes topographiques au 1/25 000ème) pour les aplats de couleurs et sur un film plastique superposé pour les signes en noirs représentant les formes et les formations superficielles ;
(iii) Les cartes papier sont mises en format vectoriel sous DAO (Adobe Illustrator ®), soit en scannant les cartes, soit en les dessinant directement à l’écran. La seconde méthode a été préférée afin d’éviter de trop grandes déformations dues au scanner ; (iv) Les cartes vectorielles sont transformées en raster, puis géoréférencées et exportées
sousSIG.
La carte morphodynamique sert de base pour la digitalisation des ‘mouvements de versant’
(variable à modéliser, VM) mais aussi pour celle des variables prédictives (VP) comme les formations superficielles, les affleurements rocheux, etc. Ces différentes variables prédictives sont détaillées dans le chapitre 4.
2.3. Application aux sites de recherches
2.3.1. Le bassin de Barcelonnette (site principal)
Pour le bassin de Barcelonnette, la carte a été dressée sur la base de campagnes de terrain effectuées entre juillet 2002 et octobre 2004. Les informations liées aux formes et aux formations superficielles ont été localisées par un GPS de randonnée (type Garmin®, précision de 5 m en x et eny) ou par un dGPS (type Trimble®, précision au cm en x et en y). Les documents utilisés pour compléter ces levés de terrain sont :
(i) Les bases de données IGN : la BD Carto ® (IGN, 2006b), la BD Alti ® (IGN, 1998), la BD Ortho ® (IGN, 2000, 2004) ;
(ii) Plusieurs jeux de photographies aériennes des années 1956 (totalité du bassin), 1971 (surface partielle du bassin), 1978 (surface partielle du bassin), 1982 (totalité du bassin), 1991 (surface partielle du bassin), 1995 (surface partielle du bassin), 1997 (surface partielle du bassin), 2000 (totalité du bassin) et la carte géologique (BRGM, 1974) ;
(iii) Les travaux de recherches universitaires de cartographie géomorphologique et/ou morphodynamique (Légier, 1977 ; Augier et Rebmann, 1990, Augier et Flageollet, 1992 ; Kirchoffer, 1994 ; Koehle, 1994 ; Amiot et Nexon, 1995 ; Bossu, 1996 ; Quintlé, 1995, 1996 ; Manne et Schwinn, 1998 ; Rickenmann, 1999 ; Pierre et Remaître, 1999 ; Weber, 2001 ; Beck, 2002) ;
(iv) Les archives du RTM qui comportent de nombreuses photographies du début du 20ème s. Toutefois, les clichés sont surtout centrés sur les torrents corrigés. Quelques panoramas du versant Ubac sont disponibles, mais ils ne sont pas toujours exploitables et fournissent une information essentiellement qualitative (Fig. 2.27).
a. Versant de Poche en 1894 (Cliché RTM, 1894). Les pentes douces sont cultivées, les pentes plus fortes sont instables ou ravinées. b. Le même versant en 2004 : la plupart des ‘mouvements de versant’ existaient déjà en 1894. Si la forêt plantée par les services du RTM joue bien son rôle face au ravinement, elle apparaît peu performante contre les mouvements déclarés et actifs.
Les figures 2.28 et 2.29 présentent la légende ainsi qu’un extrait de la carte morphodynamique.
Fig. 2.29. Extrait de la carte morphodynamique au 1/10 000ème du secteur d’Abriès, versant Ubac, bassin de Barcelonnette.
2.3.2. Adaptation pour le BVRE du Moulin (site de transposition)
Une première carte géomorphologique au 1/10 000ème a été produite par Thiery (2000) sur la base du système ‘champenois’. Cette carte concerne la totalité du moyen Bouinenc, cours d’eau principal dont les torrents des BVRE de Draix sont des affluents. Cette carte a été mise à jour suivant le système décrit précédemment.
Cependant, pour le BVRE du Moulin d’une surface de 8 ha, cette légende adaptée au 1/10 000ème n’est pas assez précise, notamment pour les formes et les formations. Ainsi, des signes distinctifs de formations superficielles issus de la légende des cartes produites au 1/2 000ème
(Maquaireet al., 2000 ; Thiery, 2000 ; Thiery et al., 2002) sont intégralement repris et superposés aux processus morphogénétiques de la légende morphodynamique (Fig. 2.30).
2.3.3. Digitalisation et codification des ‘mouvements de versant’
Les‘mouvements de versant’ sont répertoriés et cartographiés sous un environnement SIG sur la base des fonds topographiques au 1/10 000ème géoréférencés, de la BD Ortho ® (IGN, 2000, 2004), et de la carte morphodynamique géoréférencée. Chaque ‘mouvement de versant’ a fait l’objet d’un positionnement par GPS (type Garmin ®, précision ± 5 m en x et y) en amont et en aval. L’avantage de ce type d’appareil est de pouvoir fonctionner sous forêts. Même si la précision sous la canopée est moindre (± 20 m), en combinant la prise d’information sur le terrain (mesures au décamètre par rapport à un/des points fixes), les triplets amont et aval et les indices visibles sur l’orthophoto (IGN, 2000b) le positionnement des ‘mouvements de versant’ s’avère assez précis.
I = intermittent ; P = Permanent. La légende est adaptée à la légende cartes des formations superficielles levées au 1/2 000ème par Thiery (2000).
Fig. 2.30. Carte morphodynamique du BVRE du Moulin (adapté de Thiery, 2000).
2.4. Bases de données spatiales et attributaires ‘mouvements de versant’
La surface totale des ‘mouvements de versant’ a d’abord été digitalisée (BD 2000). Puis, sur la base de ce polygone, une deuxième base de données spatiale représentant la zone de départ (d’ablation) de chaque phénomène est créée (Fig. 2.31).
Chaque objet est décrit et porte un numéro d’identification (ID). Deux autres bases de données spatiale ont été crées suite à cette numérisation : une base de donnée créée à partir des photographies orthorectifiées de 1982 (BD 82) et une base de donnée créée à partir des photographies orthorectifiées de 1971 (BD 71).
Trois bases de données attributaires peuvent être reliées à la BD 2000. Centrées sur les phénomènes du versant Ubac (site de calage), elles sont détaillées ci-après.
Chaque polygone digitalisé est relié à trois bases de données attributaires : une base de données principale dont les attributs sont qualitatifs et semi-qualitatifs, une base de données aux attributs quantitatifs (paramètres morphométriques) et une base de données aux attributs dérivés de la base précédente. La base de données spatiale concernant les escarpements ne contient que les informations de base des ‘mouvements de versant’ (ID, N°, Type).
Fig.2.31. Cartographie et base de données relationnelles des ‘mouvements de versant’ et des escarpements
dans un environnement SIG.
Le choix des attributs d’une base de données est généralement subjectif et fait l’objet de discussions et de confrontations permettant de définir les meilleures variables qualificatives nécessaires. Il s’agit de disposer d’une série de variables la plus précise possible et pouvoir, par la suite valider les informations retenues pour qualifier les ‘mouvements de versant’ observés par des analyses statistiques descriptives et multidimensionnelles (cf. Chap. 3),
Les informations reportées pour chaque objet sont décomposées en trois bases de données
attributaires soit : (i) une base de données attributaires avec des informations qualitatives et
semi-qualitatives, (ii) une base de données aux informations quantitatives et, (iii) une base de
données dérivées des informations quantitatives de la base précédente.
Pour la base de données qualitative et semi-qualitative, les attributs sont :
(i) Le type de phénomène (dérivé de la typologie de la carte géomorphologique) ; (ii) L’activité déterminée de manière experte ;
(iii) Une série d’attributs correspondant à l’état de surface de l’objet (état de dégradation de l’escarpement, état des fissures de distension et traction, fissures de régression, état du bossellement, port des arbres, existence de zones humides –sagnes-, présence de sources) ;
(v) La dégradation d’objets anthropiques éventuellement présents (routes, bâtis, canalisations) ;
(vi) Les indices de confiance cartographique (existence des phénomènes sur d’anciens documents, observation par analyse de photographies aériennes, observation de terrain).
Les informations liées à l’état de surface permettent de qualifier l’activité des objets observés sur la base des différents indicateurs décrits précédemment.
Pour la deuxième base, dite base de données quantitatives, les attributs reprennent des informations mesurées sur le terrain, déduites ou extrapolées des différents documents photographiques ou cartographiques. Ces attributs sont les suivants :
(i) La longueur projetée de l’objet (m) ;
(ii) La longueur réelle (m) de l’objet tenant compte de sa pente moyenne (°) ; (iii) La longueur projetée de la zone de départ (ou d’ablation ; m);
(iv) La largeur de la zone de départ (ou d’ablation ; m) ;
(v) L’épaisseur estimée des matériaux avant la rupture pour la zone de départ (m) ; (vi) La longueur projetée de la zone d’accumulation (m) ;
(vii) La largeur de la zone d’accumulation (m) ; (viii) L’épaisseur estimée du matériau déplacé (m) ; (ix) La surface des objets (m2) ;
(x) L’altitude amont de l’objet (m) ; (xi) L’altitude aval de l’objet (m) ; (xii) Le dénivelé de l’objet ; (xiii) Le périmètre de l’objet (m) ; (xiv) La pente moyenne (°) ;
(xv) Le volume estimé de l’objet (m3) ;
(xvi) La vitesse estimée de l’objet (par classes estimées ; Cruden et Varnes, 1996) ; (xvii) L’intensité (volume X vitesse) du phénomène estimé (par classes).
De cette deuxième base de données quantitatives, plusieurs informations sont dérivées. Ces informations sont regroupées dans une troisième basede donnés quantitatives dérivées dont les attributs sont :
(i) Un indice de profondeur ; (ii) L’indice de dilatation ; (iii) L’indice de déplacement ; (iv) L’indice de ténuité ;
(v) L’indice d’écoulement plastique ;
(vi) L’indice de largeur de la zone d’accumulation sur la longueur totale ; (vii) L’indice de largeur de la zone d’ablation sur la longueur totale ;
(viii) L’indice de largeur de la zone d’ablation sur la largeur de la zone d’accumulation. Les indices (i), (ii), (iii), (iv), et (v) sont repris des travaux de Crozier (1973). Les indices (vi), (vii) et (viii) sont repris des travaux de Quintlé sur la cartographie des ‘mouvements de versant’ dans le bassin de Barcelonnette (Quintlé, 1995 et 1996). Grâce à ces attributs, il est possible de qualifier les ‘mouvements de versant’ avec d’avantage d’objectivité que ce que permet la méthode ‘experte’. Les paramètres morphométriques seront analysés par la suite (cf. Chap. 3). Ils permettent
une classification, dans la mesure où les classes de valeurs obtenues sont rapportées aux différents types de mouvements.
3. C
ONCLUSION DU CHAPITRE2
La description des caractéristiques physio-géographiques générales (caractéristiques
morphologiques, climatiques et anthropiques) des deux sites d’étude de Barcelonnette et de
Draix montre que leurs contextes géologique et géomorphologique sont assez proches. Ces
sites sont particulièrement intéressants pour la recherche envisagée en raison de l’importance et de la diversité des ‘mouvements de versant’.
La grande superficie du bassin de Barcelonnette permet de disposer d’un site de recherche
suffisamment vaste pour y localiser un site de calage (versant Ubac) et un site de validation
(versantAdret) aux dimensions suffisantes et représentatives des phénomènes observés. Ainsi, le
site principal de la recherche (site de calage) correspond à une partie représentative du versant
Ubac de 100 km2 environ, dans lequel les ‘mouvements de versant’ sont assez nombreux (plus
de 300 ‘mouvements de versant’ de tous types), permettant ainsi d’établir des règles expertes et statistiques valables pour appliquer les différentes méthodes de cartographie de susceptibilité
choisies au chapitre 1. Le versant Adret (site de validation) correspond à un ensemble de trois
bassins versants qui ont été étudiés par Remaître (2006) et dont l’inventaire des ‘mouvements de versant’ étaient déjà établi.
Malgré l’opposition entre les pentes relativement douces du versant Ubac et les pentes un peu plus raides du versant Adret,les informations relevées pour les phénomènes des deux versants
semblent similaires pour pouvoir obtenir des résultats transposables entre les deux sites.
Il s’agit donc maintenant de décrire et d’analyser plus précisément ces sites de recherche pour proposer des hypothèses réalistes relatives aux différents facteurs de prédisposition et aux mécanismes de déclenchement. Pour se faire, il est nécessaire de déterminer une typologie des phénomènes observés commune à chaque site et de choisir un jeu de données optimum afin
de caractériser ces facteurs de prédisposition pour chacun des types de phénomènes.
Ces sites seront décrits précisément dans le troisième chapitre, en s’appuyant sur des extraits de la carte morphodynamique à l’échelle du 1/10 000ème, dont les principes de réalisation ont été exposés précédemment.
La deuxième partie est consacrée au choix des variables à retenir pour les différentes approches de cartographie. Sont successivement décrites les variables à modéliser (i.e. les ‘mouvements de versant’) puis les variables prédictives (i.e. les facteurs de prédisposition). Avant d’utiliser une stratégie spécifique fondée sur le croisement des variables à modéliser et des variables prédictives, les problèmes relatifs à leur qualité et à leur choix sont discutés.
Le troisième chapitre décrit plus précisément les caractéristiques géographiques et
morphologiques du site principal (versant Ubac et versant Adret du bassin de Barcelonnette) en se fondant sur la cartographie morphodynamique. Une typologie et une description synthétique des ‘mouvements de versant’ du bassin de Barcelonnettesont ensuite présentées. La description permet