Architecture Technique Infrastructures

S’adapter au dérèglement climatique

De nouvelles approches et des concepts techniques innovants émergent pour faire face à des risques naturels toujours plus fréquents et extrêmes.

Même si son évolution est complexe, le dérèglement climatique, causé par les activités humaines, est aujourd’hui une réalité scientifiquement établie. Alors qu’il semble difficile – pour ne pas dire impossible – d’enrayer, ou tout du mois d’atténuer, le phénomène, une stratégie de « survie » consisterait à s’adapter aux événements météorologiques les plus extrêmes. Parce qu’elles jouent un rôle majeur dans les déplacements des personnes et dans le transport de marchandises mais aussi dans la sécurité des individus et des biens, les infrastructures (routes, ouvrages d’art, digues, etc.) sont en première ligne. Elles le sont d’autant plus qu’elles constituent, en Europe et en France en particulier, un important patrimoine à préserver.

Ces dernières années, de multiples projets de recherche ont été lancés visant à mieux comprendre les phénomènes climatiques et météorologiques à l’œuvre, leurs impacts sur les infrastructures et leurs conséquences socio-économiques. Que l’on songe, par exemple, aux projets Gestion des risques liés au changement climatique pour les infrastructures (Gerici), Route de 5e génération (R5G), Cclear, TerDouest concernant la route ; Saopolo, FloodProbe, DigueElite au sujet des digues ; C2Rop pour les chutes de blocs rocheux… Leur but ? Mieux concevoir, construire et entretenir les infrastructures pour répondre aux défis posés par le changement climatique.
« L’Agence européenne de l’environnement a édité un épais rapport officiel, désormais disponible, sur l’adaptation des infrastructures de transport face au changement climatique, annonce Angel Aparicio, professeur à l’université polytechnique de Madrid. Dans ce document sont présentées des mesures pouvant être mises en œuvre sur le court terme. » Si la plupart des effets du changement climatique sont pris en compte (chaleurs extrêmes, sécheresses, hivers doux, (suite de la p. 78) cycles gel-dégel plus fréquents, épisodes neigeux répétitifs, tempêtes multiples, etc.), un risque est aujourd’hui particulièrement considéré par les professionnels : la montée du niveau des eaux et les inondations dues à de fortes précipitations.

Parer à la montée des eaux.

Dans ce contexte, les ouvrages d’art paraissent les plus exposés. « Les effets d’érosion régressive dus aux crues et à l’abaissement lent, mais régulier ces dernières décennies, des étiages des cours d’eau tendent à fragiliser leurs fondations. Ce sont les impacts les plus importants du changement climatique sur les ponts », avance Christian Tridon, président du Syndicat national des entrepreneurs spécialistes de travaux de réparation et renforcement des structures (Strres). Si la conception des ouvrages ne s’en trouve pas pour autant complètement modifiée, il existe une panoplie de solutions techniques (lire p. 81) pour parer à ces phénomènes. Face aux risques d’inondation, la conception des digues, en revanche, est aujourd’hui revue. « Si des techniques de rehaussement ou de renforcement peuvent être mises en œuvre, des recherches en cours sont tournées vers des concepts de digues évolutives ou multifonctionnelles [lire ci-dessus] », révèle Rémy Tourment, ingénieur-chercheur référent digues à l’Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture.

Concernant les routes, la tendance de fond est plutôt à la mise au point d’outils pour évaluer la vulnérabilité de l’infrastructure permettant de gérer le réseau de façon la plus optimale possible (lire p. 78). La question qui s’impose dès lors est la suivante : faut-il protéger coûte que coûte les infrastructures face aux effets du dérèglement climatique ou faut-il accepter que le service offert par ces dernières aux usagers ne soit pas garanti par tous les temps ?

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Routes - Evaluer les risques pour optimiser la gestion de l’infrastructure

Depuis une douzaine d’années, les programmes de recherche se succèdent pour optimiser la gestion du réseau routier face à des événements météorologiques extrêmes de plus en plus fréquents. Le projet Roadapt, lancé en 2012, est de ceux-là. « Son but est de permettre aux maîtres d’ouvrage et aux exploitants de prioriser des mesures d’adaptation permettant de maximiser la viabilité de l’infrastructure, à des coûts raisonnables, en phase de conception, de construction et d’exploitation, résume Martial Chevreuil, directeur innovation et développement durable d’Egis. L’idée est de cataloguer les menaces qui pèsent sur la route, d’évaluer leurs impacts sur l’infrastructure ou le niveau de service offert aux usagers et d’élaborer des recommandations et des outils. »
L’un des principaux apports de Roadapt réside dans la démarche « QuickScan ». Cette dernière consiste à mettre en place des ateliers de travail pluridisciplinaires (avec des climatologues) pour établir une première évaluation des risques les plus importants.

Convaincre les exploitants routiers.

Autre apport de Roadapt : la création de nouveaux outils rendant visibles les vulnérabilités d’un réseau routier donné. « Nous avons mis au point un dispositif d’évaluation détaillée à l’aide d’un système d’information géographique (SIG) présentant les facteurs géographiques de vulnérabilité sur l’infrastructure et les zones environnantes », indique Martial Chevreuil. Les conséquences socio-économiques probables sont également considérées. « Il est possible, par exemple, de simuler le temps perdu par les usagers ou les pertes d’activité des pôles économiques, selon les risques identifiés », précise le directeur.

Enfin, Roadapt préconise des mesures d’adaptation (drainage, endiguement, confortement des abords de chaussées…) et présente une aide à la sélection des stratégies d’adaptation. « En partant des besoins des gestionnaires, cette méthode prend en compte les différents paramètres climatiques, les mécanismes par lesquels la route peut être affectée et permet d’évaluer sa résilience », précise Martial Chevreuil. Reste un défi pour les porteurs de Roadapt : convaincre les maîtres d’ouvrage et exploitants de la nécessité de cette nouvelle approche…

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Digues - Un foisonnement de concepts techniques

« Même si l’élévation du niveau des mers et des cours d’eau est difficile à prévoir avec précision, ce phénomène n’en demeure pas moins certain dans les décennies à venir, ce qui constitue un défi de taille pour la gestion des 9 000 km de digues – dont certaines datent de plusieurs siècles – que compte la France », rappelle Stéphanie Bidault, directrice du Centre européen de prévention du risque d’inondation. Si les politiques des gestionnaires des systèmes d’endiguement peuvent varier d’un territoire à l’autre – pouvant aller jusqu’à l’abandon pur et simple de l’ouvrage -, des techniques peuvent être mises en œuvre pour parer aux risques d’inondation.
Pour Rémy Tourment, ingénieur-chercheur référent digues à l’Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture, « l’érosion externe liée à la surverse – le passage d’eau en continu – ou au franchissement – le passage d’eau sous la forme de paquets de mer liés aux vagues – est le phénomène le plus spécifiquement lié à l’élévation du niveau des mers et des cours d’eau. Des recherches portent actuellement sur l’emploi de sols traités à la chaux, en tant que matériaux alternatifs, pour renforcer la résistance à l’érosion externe, et donc à la surverse, des ouvrages en remblai. L’utilisation de géosynthétiques en couverture, pour “caparaçonner les digues, est également une piste intéressante. La recherche dans le domaine de l’amélioration de la sécurité des ouvrages est foisonnante. »

« Raisonner en systèmes ».

Si des techniques d’adaptation existent donc, des solutions pérennes pourraient également être envisagées dès la conception de l’ouvrage. « Comme l’ampleur de l’élévation du niveau des eaux est incertaine, nous pourrions penser les digues comme évolutives, c’est-à-dire les ériger sur des emprises larges mais relativement basses, dans un premier temps, pour pouvoir les rehausser, si besoin, dans un second temps », explique Rémy Tourment. Une autre solution dans l’air du temps consiste à construire la digue à une distance la plus éloignée possible des traits de côte et des lits mineurs en aménageant un espace semi-naturel. « Reculer ainsi les ouvrages permet d’accroître leur niveau de sûreté, et donc de protection », précise l’ingénieur-chercheur. Par ailleurs, la construction de digues « multifonctionnelles », associant des équipements (des parkings souterrains, par exemple), pourrait contribuer à réduire leur vulnérabilité intrinsèque en augmentant leur résilience.

« La meilleure façon d’aborder les risques d’inondation est encore de raisonner en termes de systèmes. On ne peut plus aujourd’hui considérer l’ouvrage seul. Il faut prendre en compte le contexte dans lequel il se trouve. Cette démarche est relativement nouvelle, et c’est tout le sens de nos travaux actuels qui doivent prendre en compte tous les facteurs de risque », conclut Rémy Tourment.

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Ouvrages d’art - Protéger les fondations des variations de débit des cours d’eau

L’évolution du régime des cours d’eau affecte les ouvrages d’art de manière spécifique. « Sur les ponts en maçonnerie, l’abaissement du niveau des cours d’eau a tendance à dégrader la partie supérieure des pieux de fondation, en bois, en les exposant à l’air libre, ce qui à terme fragilise les piles et met les ouvrages en péril », explique Christian Tridon, président du Syndicat national des entrepreneurs spécialistes de travaux de réparation et renforcement des structures (Strres).
Lorsque les pieux n’assurent plus une portance suffisante à l’ouvrage, plusieurs solutions doivent être mises en œuvre. « La mesure de bon sens consiste à remonter la ligne d’eau en réalisant de petits barrages. Mais cette technique nécessite d’intervenir sur le cours d’eau », indique Jean-Pierre Levillain, ingénieur-conseil indépendant. D’autres solutions consistent à maintenir les fondations des ouvrages en l’état. Parmi les plus communes, figurent les encagements en béton armé ou en palplanches munies de parafouilles (des profilés métalliques anti-affouillement), dont la fonction est de protéger les matériaux dégradables des fondations. « Dans certains cas, la réalisation d’un radier au droit des appuis permet de consolider ces corsets de protection. Dans d’autres cas, l’exécution d’un caisson massif profond, par injections des sols encagés, est préférée », précise le spécialiste.

« Les ponts et l’eau ne font pas bon ménage ».

Autre phénomène majeur de dégradation des ouvrages d’art : l’érosion régressive. Sous l’effet de crues répétées ou intenses, les fondations se « dégarnissent » – par charriage des alluvions alentours – et elles perdent de leur capacité de résistance. « Ce phénomène est à l’origine, notamment, des effondrements impressionnants du pont Wilson, à Tours, en avril 1978, et du pont de la rivière Saint-Etienne, à la Réunion, en 2007 », rappelle Christian Tridon. Dans un cas comme dans l’autre, les lits des cours d’eau ont été progressivement érodés sous l’action de l’eau. « Une solution consiste à réaliser des enrochements sur les talus créés par l’érosion ou des radiers longs type déversoir, en béton armé ou avec des gabions, au fond des cours d’eau », avance Jean-Pierre Levillain. « De manière générale, les ponts et l’eau ne font pas bon ménage… Physicochimiquement, l’eau génère des dégradations et, mécaniquement, elle représente une arme puissante », conclut le président du Strres.

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