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3 - Les moyens artificels pour contrer les avalanches

A - Les conditions et forces mises en œuvre dans une avalanche

Le manteau neigeux sur une pente est soumis à 3 forces :
  • le poids dû à la masse de la neige qui a tendance à l'entraîner vers le bas
  • une force de frottement
  • la réaction du support .

Ainsi, le manteau neigeux est stable tant que - = + .
Deux cas de figure peuvent être à l'origine d'une rupture d'équilibre du manteau neigeux et provoquer l'avalanche :
  • soit les frottements diminuent,
  • soit le poids du manteau augmente.

Ce déséquilibre entraîne l'apparition d'une force de glissement colinéaire à la pente et dirigée vers le bas.
Soit la composante de et de .
     Le système étudié est le manteau neigeux.
AuteurAction mécaniqueForceNaturePoint d'applicationDirectionSensIntensité
de contactfrottementrépartiezone de contact sol/manteaucelle de la pentevers le hautf
de contactréactionde mêmezone de contact sol/manteauverticalevers le hautr
de contactpoidscentre de gravité Gezone de contact sol/manteauverticalevers le basP=m.g

Seq <=> + + =
Remarque : On pourrait également décomposer le poids en une force normale à la surface qui tasserait la neige par opposition à et en une autre force de même direction que le vecteur vitesse qui arracherait en quelque sorte la neige dans le sens du mouvement.

On peut distinguer 2 facteurs de déséquilibre :
  • soit augmente à cause d'une surcharge (naturelle ou accidentelle)
  • soit diminue à cause des facteurs suivants :
    • les facteurs variables modifiant l'état du manteau neigeux
    • les facteurs fixes caractéristiques d'un milieu : la topographie.

B. Facteurs nivologiques

   La neige est un matériau tellement complexe qu'on ne connaît pas encore toutes ses facettes. En nivologie et plus particulièrement en cristallographie (étude des cristaux), seules de récentes études de radiographie de la neige permettent aux chercheurs de mieux comprendre les phénomènes physiques intervenant dans la transformation des cristaux de neige. En effet, les cristaux de neige (classés en familles aux caractéristiques comme l'albédo ou la masse volumique propres à chacune) s'assemblent entre-eux avec plus ou moins de cohésion (feutrage ou frittage) et forment avec les chutes de neige successives des strates différentes. Ainsi, on est en présence d'interactions complexes entre différentes couches de neige qui se métamorphosent continuellement selon des facteurs nivo-météorologiques comme le gradient de température (rapport entre la différence de température entre le haut et le bas d'une couche et l'épaisseur de la couche). On appelle couche "mouvement" la strate qui part en avalanche et couche de "cisaillement" le manteau neigeux sur lequel glisse l'avalanche.
   Devant cette complexité, nous nous cantonnerons à l'étude des facteurs dits fixes !

C. Facteurs topographiques

1. Altitude

Elle a une influence indirecte car elle conditionne l'enneigement. En effet, la limite pluie-neige en dépend, donc l'état et la stabilité du manteau neigeux aussi. En outre, le poids diminue avec l'altitude car d'après la loi de l'interaction gravitationnelle P=G(M+m)/(r+z)² (avec G la constante gravitationnelle, M la masse de la Terre, m la masse du manteau neigeux, r le rayon de la Terre et z l'altitude); si z augmente, P diminue et les risques d'avalanche s'en retrouvent ainsi restreints.

2. Relief

La trajectoire de l'avalanche peut varier en fonction du relief. Les zones comme les combes ou les couloirs sont souvent empruntés par les avalanches donc facilement répertoriables par les communes.

3. Exposition

a. Au soleil

On entend par exposition l'orientation du sol par rapport au soleil. Ainsi, plus la pente est raide, plus les rayonnements reçus sont importants donc plus la neige fond et le gradient thermique entre la sous-couche de neige et la surface est important. L'état de la neige en est alors déprécié. Il faut noter que les versants nord (ubac) n'ont pas la même durée d'ensoleillement que les versants sud (adrêts) !

b. Au vent

Sur les crêtes, l'action du vent favorise l'accumulation de neige (corniche) ce qui est très dangereux dans la mesure où cette neige déposée n'est pas stable et entraîne de surcroît une surcharge.
De plus, lors de la chute des flocons, le vent brise les cristaux dont la masse volumique alors plus importante entraîne une augmentation du poids du manteau. Une fois au sol, la neige est aussi roulée par le vent ce qui modifie son aspect et ses caractéristiques.

4. Végétation

Si l'avalanche arrive dans une zone de forêt dense, sa vitesse est freinée grâce aux arbres. La végétation peut donc en quelques sortes fixer le manteau neigeux.

5. Déclivité

L'inclinaison de la pente a une double action :
  • nous avons déjà vu que les rayonnements sont plus importants suivant la pente
  • plus elle est importante, plus le manteau est instable...

Cette instabilité est dûe à la gravité. En effet, sous l'effet de son poids, le manteau est attiré vers le bas et seule la force de résistance le retient. Ainsi, lors d'une surcharge, le poids augmente et l'équilibre auquel était soumis le manteau se rompt, la neige glisse.
Si on s'interesse au travail du poids, alors pour un déplacement de A vers B, celui-ci ne dépend que du chemin suivi :
WAB( ) = mg(zA-zB).
C'est un travail moteur donc participant de manière "positive" au mouvement.

Schéma :

D - les moyens mis en œuvre pour contrer les avalanches

Grâce à une compréhension fine des mécanismes déclenchant les avalanches, les stations de ski ont progressivement mis en place une politique très active de prévention pour protéger les skieurs. Elles ont ainsi aménagé différents paravalanches naturels ou artificiels qui constituent une protection active. Du personnel qualifié surveille en permanence le temps et le terrain pour prévoir et anticiper les avalanches, voire les déclencher pour éliminer tout danger.

Les Paravalanches

La panoplie des moyens de protection active est très variée. L'objectif consiste toujours à réduire, voire à empêcher la survenance de l'événement, à l'aide de râteliers, de plantations, de drainage ou de claies (en France on utilise plutôt des râteliers que des claies pour des raisons historiques plutôt que techniques).

Les Plantations

Les forêts de sapins, si leur densité est suffisante, permettent de limiter l'action du vent et de renforcer la stabilité du manteau neigeux. Si elles n'existent pas naturellement à des endroits stratégiques, elles peuvent être constituées en quelques années.

Le Drainage

On a recours au drainage pour limiter la quantité d'eau contenue dans le manteau neigeux. Le drainage peut-être naturel ou artificiel. Le plus souvent, il est artificiel; il est réalisé à l'aide de pompes ou de conduits souterrains d'évacuation.

Les Râteliers

A l'origine, ils étaient en bois mais depuis peu, ils peuvent être en métal. Ils sont composés d'un tablier et de jointures verticales de plusieurs mètres. Leurs traverses sont disposées perpendiculairement au sol. Leur hauteur et leur largeur varient respectivement entre 3 et 5m et entre 5 et 6m. On les place en lignes continues le long d'une courbe de niveau afin de soutenir le manteau neigeux.
Avantages et Inconvénients:Parce qu'ils doivent supporter, sans déformation, le poids de loudes masses neigeuses, ils sont rigides et massifs, ce qui les rend difficilement intégrables aux paysages. D'autre part, leur coût est très élevé et leur entretien est plus ou moins aisé selon les matériaux choisis. De plus, en cas de chutes importantes de neige, poudreuse en particulier, cette neige sans cohésion peut s'écouler au travers des ouvrages qui déversent alors brusquement la neige qu'ils contenaient. A côté de ces défauts, les râteliers ont néanmoins deux avantages de taille : ils fournissent un très bon niveau de sécurité et constituent une technique solide et éprouvée.

Les Claies

Ces ouvrages paravalanches se distinguent des râteliers par leurs traverses qui sont placées parallèlement au sol. Ces traverses, reliées entre elles par des montants soutenus par un pilier ancré au sol, peuvent être en rondins de bois ou en profilés métalliques.
Avantages et Inconvénients: A l'image des râteliers, l'intégration des claies dans un paysage de montagne est difficile, leur coût est élevé et ils donnent un bon niveau de sécurité.

L'observation météorologique et les relevés stratigraphiques

L'observation météorologique

Au moins une fois par heure, on mesure, au niveau du sol, la pression atmosphérique, l'humidité et la température de l'air ainsi que la vitesse du vent. De plus, des mesures précises sont effectuées sur le type et la quantité de précipitation, la visibilité, ainsi que le type et la quantité de nuages. Les stations météo fonctionnent 24 heures sur 24 et sept jours sur sept; elles transmettent leurs données qui font ensuite l'objet d'un contrôle de qualité avant d'être incluses au bulletin d'avalanche quotidien.

Les relevés stratigraphiques

Un artificier réalise régulièrement des relevés stratigraphiques afin d'étudier l'état de la neige.
Avec la sonde à poids il vérifie la stabilité du manteau neigeux. Toutes les pentes avalancheuses du domaine skiable sont systématiquement "purgées" à partir du moment où les chutes de neige ont dépassé les 20 centimètres, rendant ainsi instable le manteau neigeux. Cette sonde à poids fonctionne comme suit :
  • une perche, comprenant à son extrémité une tige sur laquelle coulisse un poids, est légèrement enfoncée dans la neige. Lorsque le poids est lâché le long de la tige, il s'enfonce plus ou moins profondément, selon la consistance de la neige.
  • grâce à cette connaissance de la consistance du manteau neigeux, les directeurs des pistes décident ou non de déclencher les avalanches. Cette surveillance permanente et précise du terrain et du temps permet d'éviter nombre d'accidents tous les ans

Les déclenchements artificiels d'une avalanche

Il existe diverses méthodes de déclenchement artificiels d'une avalanche. Voici les principales:

La dynamite (déclenchement manuel)

La mise en place de la charge peut se faire à la main. A partir d'un point dominant la pente dangereuse, les artificiers font glisser vers le point propice, une charge retenue par une cordelette. Cette charge est amorcée par mèche lente ou déclenchée par un signal électrique, selon le type de détonateur utilisé.

L'hélicoptère

Des pains de dynamite sont jetés depuis> un hélicoptère. Cette méthode est coûteuse (1200 euros par heure de vol) mais efficace : elle permet de sécuriser des zones d'accès difficile.
Elle est très souvent utilisée par les sociétés de remontées mécaniques car elle permet un traitement rapide des sites. Toutefois, c'est une technique utilisable seulement par beau temps et d'une mise en oeuvre très délicate puisque les charges sont mises à feu depuis l'hélicoptère.

Le gaz-ex

C'est le système le plus pratique pour les artificiers car le déclenchement se fait depuis les bureaux des remontées, par ordinateur. Le responsable de tir est le seul habilité à utiliser cet appareil et le seul à connaître les codes d'accès.
Le déclenchement de l'avalanche résulte d'une déflagration d'un mélange d'oxygène et de propane. L'explosion, qui équivaut à 27 kg de TNT, se produit au-dessus du manteau neigeux, depuis une bouche en fer reliée par deux tuyaux aux bonbonnes d'oxygène et de propane. L'inconvénient de ce système est qu'il est fixe et ne permet donc qu'un point de déclenchement par bouche.

Le catex

Une remontée mécanique légère (type télé-ski) transporte une charge d'explosif (2 à 10 kg) jusqu'au-dessus d'un point propice au déclenchement. La mise à feu se fait à l'aide d'une mèche lente et d'un détonateur. L'allumage se fait soit, avant le départ de la charge, soit à distance grâce à une minuterie ou à une commande radio. L'avantage majeur de ce type de déclenchement est une très grande souplesse d'emploi : tir par tous temps, même par mauvaise visibilité, traitement de plusieurs couloirs avec la même installation. De nombreux inconvénients restreignent pourtant le choix de ce système. Le plus important est le coût très élevé de l'aménagement nécessaire.

L'avalancheur

Un canon fonctionnant à l'azote comprimé projette, avec une grande précision, une flèche creuse contenant un explosif liquide à deux composants (Nitroroc), actif pendant quelques heures seulement. L'impact de la flèche déclenche l'explosion. La maîtrise de la trajectoire est indispensable ! L'utilisation de l'avalancheur permet de s'affranchir des conditions de terrain mais le coût de l'exploitation reste cependant élevé (l'état du tube doit être vérifié régulièrement).L'avalancheur présente un second défaut : l'avalanche est déclenchée depuis un endroit éloigné, ce qui augmente le risque de surprendre des gens dans l'avalanche.
Voir la photo



  
Auteurs: Jonas Bengriche, Paul Schneider et Thomas Vandame
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