Les rivières digèrent les glissements de terrain plus vite qu’on ne le pensait

Lundi, 11 septembre 2017

Les dépôts massifs de sédiments issus des glissements de terrain déclenchés par les séismes pourraient être évacués par les rivières en seulement quelques dizaines d'années, au lieu de quelques siècles comme on l’estimait jusqu’ici. C’est le rétrécissement dynamique des rivières lorsqu’elles incisent ces dépôts sédimentaires qui accélèrerait considérablement leur évacuation, selon des chercheurs du laboratoire Géosciences Rennes (CNRS/Université de Rennes 1). Ce résultat, publié dans Nature Geoscience, enrichit notre compréhension de l’impact des événements extrêmes sur l’évolution des paysages tout en offrant des informations essentielles pour gérer les conséquences des catastrophes naturelles. 

Les glissements de terrain constituent le premier mécanisme d’érosion des chaînes de montagnes. Les séismes et les fortes précipitations peuvent en déclencher jusqu'à plusieurs milliers, générant ainsi des centaines de millions de mètres cubes de sédiments en l’espace de quelques minutes à quelques jours. Des exemples récents illustrent parfaitement ce phénomène, tels que les nombreux glissements de terrain induits par les séismes du Wenchuan en 2008 (Chine), de Gorkha en 2015 (Népal) ou encore de Kaikoura en 2016 (Nouvelle-Zélande). Une grande partie des sédiments provenant des glissements de terrain est déversé directement dans les rivières, les étouffants littéralement sous des mètres de débris. Comment et à quelle vitesse les rivières peuvent-elles gérer cet apport catastrophique de sédiments ? La réponse à cette question est essentielle tant pour la gestion des aléas liés au transport sédimentaire en aval de l’épicentre (augmentation du risque d’inondation, érosion des berges, changement brutal des cours d’eau2), que pour améliorer notre compréhension de la résilience des paysages aux événements tectoniques et climatiques extrêmes. 


Glissement de terrain, Nouvelle Zélande. Crédits : Dimitri Lague


a. Image satellite montrant un glissement de terrain incisé par la rivière. Ici, le glissement de terrain du Sun Koshi au Népal. Source: Landsat 8 - USGS. b. Modélisation numérique de l'évacuation d'un glissement de terrain par une rivière réalisée avec le modèle Eros. Les données naturelles et le modèle montrent que le glissement de terrain est incisé verticalement par une rivière étroite.

L’étendue géographique du problème et la difficulté à instrumenter des zones inaccessibles et dangereuses rendent la mesure du temps d’évacuation in situ très complexe, en particulier pour les très gros glissements de terrain pouvant bloquer les rivières et créer des barrages naturels. Pour pallier cette absence de données, les chercheurs ont eu recours à la modélisation numérique simulant l’hydrodynamique fluviale, le transport sédimentaire et l’érosion des berges dans les rivières. A l’aide d’une nouvelle génération de modèle développée à Géosciences Rennes3, les chercheurs ont exploré systématiquement l’évolution morphologique des rivières en réponse au dépôt de différents volumes de glissement de terrain. Ils ont mis en évidence un mécanisme de rétrécissement dynamique de la rivière durant l’incision des plus gros dépôts qui amplifie la vitesse à laquelle ils sont exportés : plus le volume de sédiment est important, plus la rivière exporte efficacement. En généralisant ce nouveau mécanisme sur des milliers de glissements de terrain, les chercheurs prédisent que le temps moyen d’export des sédiments liés à un séisme majeur est de l’ordre de 10 à 20 ans, contrairement aux estimations précédentes évoquant plusieurs siècles. Plus important encore, alors que le volume total des sédiments produits durant un séisme augmente très fortement avec sa magnitude, le temps moyen d’export par les rivières ne varie quasiment pas. Cela souligne le rôle essentiel du mécanisme de rétrécissement dynamique des rivières pour permettre une digestion efficace des très gros volumes de sédiment, et ce que l’on soit dans une chaîne de montagne pluvieuse (Himalaya, Taiwan, Nouvelle-Zélande) ou aride (Andes).

Ces nouveaux résultats et outils de modélisation apportent des prédictions quantitatives essentielles pour la gestion des risques naturels associés aux glissements de terrain déclenchés par les séismes ou les ouragans. Cette étude change aussi fondamentalement la perception de la communauté scientifique sur l’empreinte laissée dans le paysage par les événements extrêmes passés.

Projet financé par CNRS/INSU/ALEAS « Sediquake » et ANR « Eroquake ».

Note(s): 

Références complémentaires :

2-Croissant, T., Lague, D., Davy, P., Davies, T., and Steer, P. (2017) A precipiton-based approach to model hydro-sedimentary hazards induced by large sediment supplies in alluvial fans. Earth Surf. Process. Landforms, doi: 10.1002/esp.4171.

3-Davy, P., T. Croissant, and D. Lague (2017), A precipiton method to calculate river hydrodynamics, with applications to flood prediction, landscape evolution models, and braiding instabilities, J. Geophys. Res. Earth Surf., 122, doi:10.1002/2016JF004156.

Source(s): 

Croissant, T., Lague, D., Steer, P. and Davy, P., Rapid post-seismic landslide evacuation boosted by dynamic channel width, Nature Geosciences, 2017, 14 août 2017

 

Contact(s):
  • Thomas CROISSANT, Géosciences Rennes actuellement à l'University of Durham UK, Dpt of Geography
    thomas [dot] croissant [at] durham [dot] ac [dot] uk
  • Dimitri LAGUE, Géosciences Rennes (CNRS / Université Rennes 1)
    dimitri [dot] lague [at] univ-rennes1 [dot] fr, 02 23 23 56 53
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