Chaque année, des avalanches, des crues torrentielles ou des coulées de boue tuent et causent des dégâts matériels importants. Le Laboratoire d'hydraulique environnementale de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne cherche à comprendre ces phénomènes naturels pour mieux les prévenir et réduire leurs coûteuses conséquences.

Dès le XIXe siècle, en Suisse, une prise de conscience au niveau fédéral a permis de lutter contre les phénomènes naturels en construisant des digues et des claies de montagne.

«Tout ce qui a été mis en place atténue les dégâts mais la plupart des ponts ou des digues ne sont pas construits de façon adaptée par rapport au risque de crues avec transport de sédiments, note le professeur Christophe Ancey. Les méthodes de prévention n'ont pour ainsi dire pas évolué par rapport à la première moitié du XXe siècle.»

Les outils existants se focalisent essentiellement sur le débit d'eau. «Il est possible de prévoir finement les crues pour les rivières de plaine, mais ces outils ne s'appliquent pas aux rivières de montagne», explique Christophe Ancey.

En montagne, les transports de sédiments peuvent atteindre des concentrations allant jusqu'à 2 kilos par litre alors qu'en plaine on parle de quelques grammes par litre. Face à un obstacle, ces sédiments s'accumulent et la rivière risque de déborder.»

Au sein du Laboratoire d'hydraulique environnementale, les chercheurs lausannois se penchent non pas sur le débit d'eau mais sur la compréhension d'un écoulement très concentré en sédiments.

Expérience filmée

Pour effectuer des simulations du phénomène en laboratoire, cette boue est remplacée par une sorte de gel bleu pour cheveux. Le fluide est maintenu à l'intérieur d'un récipient par une porte. L'ouverture rapide de la porte libère le fluide qui s'effondre et s'écoule le long d'un canal incliné. Une caméra rapide couplée à un projecteur permet d'obtenir une représentation tridimensionnelle des écoulements à tout instant. «Il faut comprendre et expliquer la physique des phénomènes naturels et plus seulement les décrire», dit Christophe Ancey qui a créé il y a une dizaine d'années la société Toraval qui réalise des études hydrologiques, des diagnostics de risques et des calculs d'écoulement des crues torrentielles et des avalanches.

Suivi de terrain

Le Laboratoire d'hydraulique environnementale s'appuie également sur un suivi de terrain, en collaboration avec le Wald Schnee Landschaft mais aussi avec le Geological Survey à Portland (Etats-Unis)

Ces expériences et ces données historiques devraient permettre la construction d'un outil de calcul numérique. En entrant certaines données dans le modèle (chutes de neiges, pluies sur une période de temps donné) et la topographie d'un lieu, il sera possible d'ici à quelques années d'évaluer les risques sous-jacents.