IGD

Institut de géographie et durabilité de l'Université de Lausanne
Projets de recherche


Nouvelle recherche


Aléas hydro-géomorphologiques dans les bassins versants alpins – incertitude et perspective du changement climatique

Le projet FNS Marie Heim-Vögtlin concerne la modélisation hydro-géomorphologique de deux bassins versants contrastés: le Vallon de Nant, une réserve naturelle de 13 km2, bassin versant expérimental de la Faculté des Géosciences et un bassin-versant intensément urbanisé « La Tintaz-Verbier » (1.4km2) dans le sud-ouest de la Suisse, afin de d'évaluer leur potentiel de danger en incluant l'incertitude et la perspective du changement climatique. Le modèle hydrologique, Wasim-ETH (Schulla, 1997) a été calibré en mode de simulation continue durant la période 2005-2008 à un pas de temps journalier et validé pour la période Janvier 2009 - Septembre 2010. Compte tenu des données d'entrée et de la structure du modèle, l'incertitude a été quantifiée au moyen d'une méthode bayésienne de type Monte Carlo Markov Chain. La modélisation hydrologique a été faite dans un mode événementiel pour le bassin versant de Tintaz / Verbier, à un pas de temps horaire, au cours du printemps-été 2010, la seule période avec des données hydro-météorologiques complètes. Le couplage entre le modèle Wasim-ETH et le modèle de stabilité de pente a permis la modélisation dynamique des zones sensibles aux phénomènes superficiels d'instabilité de pentes tels que les glissements spontanés. Alors que la plupart des études utilisent un modèle statique pour estimer les zones potentielles d'initiation de glissements de terrain, cette étude est parmi les rares à avoir utilisé une approche dynamique et, est la première qui utilise le modèle hydrologique Wasim-ETH couplé avec un modèle déterministe d'instabilité des pentes afin de simuler dynamiquement la répartition spatio-temporelle des zones d’initiation des glissements de terrain superficiels. Les premiers résultats sont très encourageants puisque la répartition spatio-temporelle des zones instables simulées correspond à celles répertoriées dans la carte des glissements de terrain du bassin versant de l'Avançon et sont complètement à l’intérieur des régions peu profondes potentiellement instables de la carte indicative du canton de Vaud. Néanmoins, dans un deuxième temps, contraindre le modèle avec les données cartographiées / observées à partir des inventaires de glissements de terrain, des photos aériennes, etc. pourrait s’avérer utile à réduire la surestimation des zones instables, ce qui est d'habitude le cas lors de l'utilisation des modèles infinis d'instabilité des pentes. Une autre façon de limiter la surestimation des zones instables serait d'utiliser une calibration multi-réponse du débit et des données d'humidité du sol, ce dernier étant l'une des entrées dans le modèle de la stabilité des pentes. Bien que la méthodologie statistique soit déjà bien développée et donc disponible (Balin et al., 2010), sa mise en œuvre actuelle n'a pas été possible que les données d'humidité du sol ne sont pas disponibles dans les bassins d'étude. La qualité des résultats de simulation dépend aussi de la résolution des données spatiales telles que le MNT (Modèle numérique d’altitude), l'utilisation des terres et les propriétés du sol. Malgré toutes ces limites, les premiers résultats du modèle Wasim-ETH-FS montrent un potentiel important en comparaison avec les approches statiques car la surestimation spatiale des zones instables est beaucoup moins importante. Par ailleurs, après validation, une telle approche déterministe pourrait à l'avenir être utilisée dans les études d’impacte afin d’étudier les conséquences de différents scénarios (y compris climatiques) sur le débits et les instabilités superficielles de terrain. Dans le cadre du projet MHV, 2 scénarios climatiques (A2 et B1) ont été évalués en utilisant les variables issues du modèle régional MRC REMO-UBA (MPI 2006, UBA 2006) avec une résolution spatiale de 10x10km2. Après calibration, le modèle Wasim-ETH a été appliqué sur 2 périodes: 1995-2000 et 2045-2050. Les résultats indiquent que le régime hydrologique du bassin de l’Avançon va probablement changer à l'avenir, en particulier pour le scénario A2. La corroboration de plusieurs résultats du modèle Wasim-ETH tels que les séries chronologiques simulées de fonte de neige, fonte des glaciers et l’écoulement de surface montrent clairement que régime hydrologique de l’Avançon va évoluer vers un régime avec un plus forte composante pluviale. Un autre résultat potentiellement plausible indique que pour les régimes hydrologiques des scénarios futurs, la variabilité interannuelle des débits sera plus importante en particulier dans le scénario A2. L'accent devrait donc être mis sur l’étude des extrêmes dans un contexte de changement climatique car à long terme, les moyennes deviendront moins significatives pour caractériser le régime hydrologique.


Domaines de recherche Études alpines
Processus géomorphologiques de montagne
Hydrogéomorphologie
Mot-clefs Risque
Risque d'inondation
Modélisation
Dangers naturels
Hydrogéomorphologie
Financement Fonds National Suisse, Programme Marie Heim-Vögtlin
Durée Novembre 2008 - novembre 2010
Site Web
Chercheurs Balin Daniela (Collaborateur Scientifique)


Bassin versant du Vallon de Nant, VD