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Sciences de la Terre et de l’Univers du primaire et du collège · 1–9 年级
29Vivre avec les risques naturels
Tard dans la soirée du 13 novembre 1985, la plupart des habitants d’Armero, une ville de Colombie, étaient couchés. Un orage cachait le volcan enneigé du Nevado del Ruiz, à de là, et personne en ville ne le vit entrer en éruption. Les roches brûlantes firent fondre une partie de sa glace, et l’eau, mêlée de cendres et de roches, dévala les vallées en coulées de boue. Environ deux heures plus tard, les coulées de boue sortirent de la vallée du río Lagunillas, droit sur la ville : quelque personnes, la plus grande partie de la ville, furent tuées. Deux heures, c’était assez pour gagner à pied des terrains plus élevés. Les habitants d’Armero ne furent pas prévenus.
Six ans plus tard, au mont Pinatubo, aux Philippines, le volcan était surveillé, l’alerte fut donnée à temps et la population partit (Chapitre 19). Les deux étaient des volcans explosifs, avec des habitants vivant sur le trajet de leurs coulées de boue. Ce qui différait, c’était ce que les gens savaient, et ce qu’ils en firent. Ce chapitre porte sur cette différence.
Tu sais déjà
Un aléa naturel est un phénomène naturel qui peut nuire aux êtres humains ; il devient une catastrophe naturelle quand il frappe là où des gens vivent et cause de grands dommages (Chapitre 12). Une rivière qui déborde recouvre sa plaine d’inondation (Chapitre 10). Un volcan donne souvent des signes avant-coureurs avant une grande éruption : petits séismes, gonflement des pentes, gaz (Chapitre 19). Les scientifiques ne savent pas prévoir les séismes ; les sismomètres les enregistrent, et un séisme sous la mer peut déclencher un tsunami (Chapitre 20). Une prévision météorologique dit quel temps il fera dans les jours qui viennent (Chapitre 25).
29.1 Aléa, vulnérabilité et risque
Le même séisme ne fait pas les mêmes dégâts partout. Sous un désert vide, il ne fait de mal à personne. Sous une ville aux bâtiments solides dont les habitants savent quoi faire, il secoue, effraie et brise des vitres. Sous une ville de maisons lourdes et mal construites, il peut les faire s’écrouler sur leurs occupants. L’aléa est le même ; ce qui change, c’est la facilité avec laquelle le lieu peut subir des dommages.
Définition 29.1 (Vulnérabilité)
La vulnérabilité d’un lieu est la facilité avec laquelle ses habitants, ses bâtiments et ce dont ils ont besoin peuvent subir des dommages causés par un aléa naturel. Des habitations dans une plaine d’inondation, des bâtiments fragiles, aucune alerte et aucun plan rendent un lieu vulnérable.
Définition 29.2 (Risque)
Le risque auquel un lieu est exposé face à un aléa naturel est le danger de dommages pour ses habitants et leurs biens. Il dépend à la fois de l’aléa, de sa force et de sa fréquence, et de la vulnérabilité du lieu : là où il n’y a pas d’aléa, ou rien qui puisse subir de dommages, il n’y a pas de risque.
Armero était un lieu d’aléa fort : un volcan enneigé qui s’était réveillé un an plus tôt, et une ville bâtie sur les dépôts d’anciennes coulées de boue, au débouché d’une vallée qui en avait déjà charrié. La ville était aussi très vulnérable : les scientifiques manquaient d’instruments et de soutien, les informations transmises aux autorités étaient souvent vagues, et il n’existait ni plan d’évacuation ni moyen rapide d’alerter la ville.
29.2 Prévoir et prévenir
Certains aléas se voient venir. Une tempête est prévue plusieurs jours à l’avance (Chapitre 25) ; une crue après de fortes pluies, quelques heures à quelques jours à l’avance ; une grande éruption s’annonce souvent quelques jours à quelques semaines à l’avance, mais pas toujours. Un tsunami traverse un océan en quelques heures, si bien qu’une alerte peut atteindre les côtes lointaines avant lui. Les séismes, en revanche, ne peuvent pas être prévus : les scientifiques peuvent dire quelles failles rompront de nouveau un jour, jamais quel jour.
Une prévision, aussi bonne soit-elle, n’est utile que si l’on agit avant que l’aléa ne frappe. L’essentiel de ce travail se fait bien avant toute alerte.
Définition 29.3 (Prévention)
La prévention est tout ce que l’on fait avant qu’un aléa naturel ne frappe pour réduire le risque : savoir où l’aléa peut frapper, construire à des endroits sûrs et de manière sûre, surveiller l’aléa, alerter la population et la préparer.
La prévention agit des deux côtés de la grille du risque. Surveiller un volcan ou une rivière ne les rend pas moins dangereux, mais cela donne le temps d’agir. Construire loin de la plaine d’inondation, bâtir des maisons solides, prévoir les itinéraires vers les hauteurs et s’y entraîner : tout cela réduit la vulnérabilité.

29.3 Surveiller les volcans et les failles
Un observatoire volcanologique surveille les signes avant-coureurs vus au Chapitre 19 avec des instruments qui fonctionnent jour et nuit et transmettent leurs mesures à l’observatoire.
Aucun de ces signes ne donne le jour et l’heure d’une éruption. Les scientifiques les lisent ensemble, comme un médecin lit plusieurs mesures d’un patient, et disent comment le danger évolue ; les autorités décident quand fermer une zone et quand évacuer la population. Au Pinatubo, cette chaîne a fonctionné. Au Nevado del Ruiz, le volcan donnait des signes depuis un an, avec des essaims de séismes, mais les instruments étaient peu nombreux, et la chaîne qui allait des scientifiques aux habitants d’Armero était rompue.
Les failles sont surveillées de la même manière, par des réseaux de sismomètres et de stations GPS qui mesurent, millimètre par millimètre, comment les deux côtés d’une faille se déplacent lentement. On sait ainsi quelles failles accumulent la tension du prochain grand séisme, mais pas quand il viendra. Face aux séismes, la prévention est la principale défense.
29.4 Cartes des aléas et zones inondables
La première étape de la prévention est de savoir où un aléa peut frapper.
Définition 29.4 (Carte des aléas)
Une carte des aléas montre les endroits qu’un aléa naturel peut atteindre, souvent avec plusieurs niveaux de danger. Elle est établie à partir de ce que l’aléa a fait dans le passé et de la forme du terrain.
La carte du Nevado del Ruiz, au début de ce chapitre, est une carte des aléas : les coulées de boue du passé avaient suivi les vallées, et les suivantes les suivraient aussi. Les cartes des zones inondables reposent sur la même idée. L’eau s’étale sur les terrains bas et plats qui bordent une rivière : plus la crue est haute, plus la bande de terrain qu’elle recouvre est large. Une carte des zones inondables trace la limite de l’eau pour une crue choisie, souvent la crue qui a une chance sur 100 d’être atteinte ou dépassée chaque année. On l’appelle la crue centennale, mais ce n’est pas une crue qui vient une fois par siècle : elle peut survenir deux années de suite.
Méthode 29.5 (Lire une carte des zones inondables)
- Repère à quelle crue correspond la zone : à quelle hauteur au-dessus de la rivière, ou à quelle fréquence elle peut survenir.
- Situe le lieu sur la carte, avec l’échelle graphique ou le quadrillage.
- Si le lieu se trouve dans la zone ombrée, cette crue l’atteindrait ; s’il se trouve en dehors, il resterait au sec lors de cette crue, mais pas lors de toutes les crues.
- Pour comparer des lieux, utilise leur hauteur au-dessus de la rivière : plus elle est faible, plus le lieu est souvent inondé.
Exemple 29.6 (Trois maisons au bord de la rivière)
Sur une carte comme celle ci-dessus, une maison est bâtie sur un terrain situé au-dessus de la rivière. Une crue de au-dessus de la rivière ne l’atteint pas ; des crues de 5 et de l’atteignent. Une deuxième maison, à au-dessus de la rivière, n’est atteinte que par la crue de , et une troisième, sur une pente à au-dessus de la rivière, par aucune des trois. La première maison est la plus vulnérable : des crues plus petites, qui viennent plus souvent, suffisent à l’atteindre.
29.5 Construire pour résister aux séismes
Lors d’un séisme, le sol va et vient sous un bâtiment, et le bâtiment est secoué par en dessous ; dans un fort séisme, le danger vient surtout des bâtiments qui se fissurent et s’effondrent. Les ingénieurs ne peuvent pas arrêter les secousses, mais ils peuvent construire de façon que la structure supporte les forces des secousses sans s’effondrer.
Les mêmes principes valent pour une maison, une école ou un pont. Ils sont plus faciles à appliquer quand on conçoit le bâtiment que lorsqu’on les ajoute après coup à un vieux bâtiment.
Au laboratoire — Une tour sur un plateau secoué
À l’intérieur, construis deux petites tours de même hauteur avec des pailles ou des bâtonnets de bois et de la pâte à modeler, en ossatures à deux étages. Donne à la seconde des contreventements en diagonale sur chaque face. Pose les deux sur un plateau, puis fais glisser le plateau vivement d’avant en arrière, doucement d’abord, puis plus fort. Quelle tour penche la première ? Laquelle garde sa forme ? Pose ensuite la tour nue sur quatre billes, sous un carton léger, et secoue de nouveau : qu’est-ce qui change ?
29.6 Des alertes à temps
Le dernier volet de la prévention est l’alerte. Pour les tsunamis, elle commence au fond de l’océan. Près des lieux où sont déjà nés des tsunamis destructeurs, un capteur de pression posé sur le fond de la mer mesure le poids de l’eau au-dessus de lui toutes les , ce qui donne la hauteur de la surface de la mer. Il envoie ses mesures par le son, à travers l’eau, à une bouée amarrée en surface, et la bouée les relaie par satellite aux centres d’alerte aux tsunamis. Une montée de la mer loin de toute côte signale un tsunami en approche, des heures avant qu’il n’atteigne les rivages lointains.

Histoire des sciences — Un réseau de bouées
En 2001, le premier ensemble de six stations de ce type était achevé, dans l’océan Pacifique. Après le tsunami de décembre 2004, qui atteignit les côtes de l’océan Indien en l’absence de tout système d’alerte (Chapitre 20), le réseau s’agrandit : en mars 2008, il comptait 39 stations.
Une alerte ne sauve des vies que si elle atteint des gens qui savent quoi en faire : les itinéraires vers les hauteurs sont balisés et connus par des exercices, le kit d’urgence est prêt, les écoles organisent des exercices d’évacuation. À Armero, l’aléa était connu et la carte était tracée ; l’alerte n’a jamais atteint la ville.
29.7 Exercices
Exercice 29.1 ★
Aléa ou vulnérabilité ? (a) Une rivière qui déborde presque chaque printemps. (b) Un village sans système d’alerte. (c) De lourdes maisons de briques sans ossature. (d) Un fort séisme sur une faille voisine. (e) Une ville bâtie au débouché d’une vallée où des coulées de boue sont déjà descendues.
Solution
Solution de Exercice 29.1.
(a) Aléa. (b) Vulnérabilité. (c) Vulnérabilité. (d) Aléa. (e) Les deux : les coulées de boue sont l’aléa ; bâtir la ville sur leur trajet la rend vulnérable.
Exercice 29.2 ★
Vrai ou faux ? Corrige les phrases fausses. (a) Un aléa naturel dans un lieu où personne ne vit est un risque élevé. (b) La prévention peut réduire la vulnérabilité d’une ville. (c) Une carte des aléas montre où un aléa peut frapper. (d) Un bon système d’alerte rend un volcan moins dangereux.
Solution
Solution de Exercice 29.2.
(a) Faux : là où personne ne vit, rien ne peut subir de dommages, donc le risque est faible. (b) Vrai. (c) Vrai. (d) Faux : une alerte ne change pas le volcan ; elle réduit la vulnérabilité des habitants, qui peuvent partir à temps.
Exercice 29.3 ★
Pour chaque aléa, dis s’il peut être prévu quelques jours ou quelques heures à l’avance : (a) une tempête ; (b) une crue après de fortes pluies ; (c) un séisme ; (d) l’arrivée d’un tsunami sur une côte éloignée de son lieu d’origine.
Exercice 29.4 ★
Utilise le dessin du volcan surveillé. Que mesure chaque instrument, et quel signe avant-coureur d’une éruption guette-t-il ? (a) Un sismomètre. (b) Un inclinomètre. (c) Un récepteur GPS. (d) Un analyseur de gaz.
Solution
Solution de Exercice 29.4.
(a) Les secousses du sol : des essaims de petits séismes quand le magma monte. (b) L’inclinaison de la pente : le gonflement du volcan. (c) Le déplacement du sol, de quelques millimètres : le gonflement quand le magma s’accumule. (d) Les gaz du panache : davantage de gaz s’échappe quand le magma monte.
Exercice 29.5 ★★
En 1985, les coulées de boue du Nevado del Ruiz atteignirent Armero, à , environ deux heures après l’éruption. (a) Quelle était leur vitesse moyenne, en kilomètres par heure ? (b) Une personne marche à environ . Quelle distance les habitants auraient-ils pu parcourir à pied en deux heures ? (c) Pourquoi ne sont-ils pas partis ? (d) Donne deux choses qui auraient pu les sauver.
Solution
Solution de Exercice 29.5.
(a) . (b) , assez pour atteindre des terrains plus élevés. (c) Personne n’a vu l’éruption, cachée par l’orage, et personne ne les a prévenus : il n’existait aucun moyen rapide de transmettre l’information à la ville, ni aucun plan d’évacuation. (d) Par exemple : un plan d’évacuation avec des itinéraires vers les hauteurs, répété à l’avance ; une chaîne d’alerte allant des scientifiques à la ville ; davantage d’instruments sur le volcan.
Exercice 29.6 ★★
Utilise la carte des zones inondables des collines de Varden. (a) Quelle crue couvre la bande la plus large ? (b) À l’aide du quadrillage de la carte, mesure la largeur de chaque zone en travers de la vallée à est. (c) Une grange est bâtie sur un terrain situé au-dessus de la rivière. Lesquelles des trois crues l’atteignent ? (d) Pourquoi la crue de au-dessus de la rivière est-elle celle qui revient le plus souvent ?
Solution
Solution de Exercice 29.6.
(a) La crue de au-dessus de la rivière. (b) Environ pour la crue de , pour la crue de et pour la crue de (une lecture à environ près convient). (c) Seulement la crue de : le terrain est plus haut que 2 et au-dessus de la rivière. (d) Il suffit d’une petite montée de la rivière pour l’atteindre, et les petites crues reviennent plus souvent que les grandes.
Exercice 29.7 ★★
Place chaque situation sur la grille du risque (aléa faible ou fort, vulnérabilité faible ou forte) et dis si le risque est faible, moyen ou élevé. (a) Des bâtiments solides et des exercices dans une ville située sur une faille active. (b) Un terrain de camping dans la plaine d’inondation d’une rivière qui déborde rarement. (c) Un village de maisons fragiles au pied d’un volcan actif, sans observatoire. (d) Une ville au sommet d’une colline, loin de toute faille, rivière ou volcan.
Solution
Solution de Exercice 29.7.
(a) Aléa fort, vulnérabilité faible : risque moyen. (b) Aléa faible, vulnérabilité forte : risque moyen. (c) Aléa fort, vulnérabilité forte : risque élevé. (d) Aléa faible, vulnérabilité faible : risque faible.
Exercice 29.8 ★★
Trois écoles sont bâties sur le même terrain. L’école A est une ossature de poteaux et de poutres avec des murs de briques entre eux ; l’école B a la même ossature avec des contreventements en diagonale et deux voiles ; l’école C a l’ossature de B, posée sur des isolateurs. (a) Classe-les de la plus sûre à la moins sûre en cas de séisme. (b) Explique ce que font les contreventements. (c) Explique ce que font les isolateurs.
Solution
Solution de Exercice 29.8.
(a) C, puis B, puis A. (b) Les contreventements forment des triangles, qui ne peuvent pas se déformer sans étirer ou écraser une barre : l’ossature garde sa forme au lieu de pencher. (c) Les isolateurs cèdent quand le sol va et vient sous eux, si bien qu’une bien plus petite part du mouvement atteint l’école.
Exercice 29.9 ★★
Une carte des zones inondables montre la crue centennale, qui a une chance sur 100 d’être atteinte ou dépassée chaque année. (a) Écris cette chance sous forme de pourcentage. (b) Un voisin dit : « La crue centennale est venue l’an dernier, donc nous sommes tranquilles pour 99 ans. » Qu’est-ce qui ne va pas ? (c) En moyenne, combien de crues de ce type surviendraient en 300 ans ?
Exercice 29.10 ★★
Une station d’alerte aux tsunamis mesure la pression sur le fond de la mer toutes les . (a) Combien de mesures fait-elle en une heure ? (b) En une année de 365 jours ? Écris la réponse en notation scientifique. (c) Un tsunami traverse l’océan profond à environ . Combien de temps met-il pour atteindre une côte située à ? (d) Pourquoi cette durée compte-t-elle ?
Solution
Solution de Exercice 29.10.
(a) mesures. (b) mesures. (c) . (d) Pendant ces trois heures, les centres d’alerte peuvent prévenir la côte et la population peut gagner les hauteurs.
Exercice 29.11 ★★★
Une famille de quatre personnes prépare un kit d’urgence avec de l’eau pour 3 jours, à raison d’environ par personne et par jour, pour boire et se laver. (a) De combien de litres d’eau a-t-elle besoin ? (b) Combien de bouteilles de cela fait-il ? (c) Nomme quatre autres objets que contient le kit, et dis à quoi chacun sert. (d) Pourquoi le kit est-il rangé près de la porte ?
Solution
Solution de Exercice 29.11.
(a) . (b) , donc 31 bouteilles. (c) Par exemple : de la nourriture qui se conserve, pour manger quand les magasins sont fermés ; une lampe de poche, si l’électricité est coupée ; une radio à piles ou à manivelle, pour entendre les alertes ; une trousse de premiers secours, pour soigner les petites blessures ; des couvertures chaudes. (d) Pour pouvoir l’emporter tout de suite si la famille doit partir vite.
Exercice 29.12 ★★★
Une ville s’étend au bord d’une rivière, au débouché d’une vallée qui descend d’un volcan enneigé. D’anciens dépôts de coulées de boue se trouvent sous ses rues. Le volcan a commencé à trembler de petits séismes. Rédige pour la ville un plan de prévention en cinq points. Pour chaque point, dis s’il agit du côté de l’aléa (connaître et surveiller l’aléa) ou du côté de la vulnérabilité.
Solution
Solution de Exercice 29.12.
Par exemple : (1) établir une carte des aléas des coulées de boue, vallée par vallée (côté aléa) ; (2) installer sur le volcan des sismomètres, des inclinomètres, des récepteurs GPS et des analyseurs de gaz (côté aléa) ; (3) mettre en place une chaîne d’alerte rapide entre l’observatoire et la ville, avec des sirènes (côté vulnérabilité) ; (4) prévoir et baliser des itinéraires vers les hauteurs, et s’y entraîner par des exercices (côté vulnérabilité) ; (5) ne construire aucune nouvelle habitation ni école sur le trajet des coulées de boue (côté vulnérabilité).
29.8 Problème : où construire la nouvelle école ?
Problème 29.1
Problème du week-end — une nouvelle école est placée sur la carte des collines de Varden, à l’écart des crues, des pentes raides et de la faille ; la réponse finale est le nombre de maisons situées dans la zone inondable
Le village des collines de Varden a besoin d’une nouvelle école, et trois terrains sont proposés : A, B et C, sur la carte ci-dessous. La zone inondable ombrée sur la carte est tout le terrain situé à moins de au-dessus de la rivière, qu’une grande crue recouvrirait. Le tableau donne, pour chaque terrain, l’altitude du sol, le niveau de la rivière à côté, et de combien le sol s’élève sur mesurés à l’horizontale en travers de la pente.
Partie I — La zone inondable.
- À l’aide des niveaux de la rivière du tableau, dis dans quel sens coule la rivière.
- Calcule la hauteur de chaque terrain au-dessus de la rivière à côté.
- Lequel des trois terrains se trouve dans la zone inondable ?
- Utilise l’échelle graphique pour mesurer la largeur de la zone inondable, en travers de la vallée, au terrain A.
Partie II — Les pentes et la faille.
- Une pente en pourcentage est l’élévation du sol pour mesurés à l’horizontale. Calcule la pente de chaque terrain.
- Quel terrain serait exposé à un glissement de terrain ? Explique.
- Utilise l’échelle graphique pour estimer la distance de chaque terrain à la faille.
- Suppose que la faille puisse encore jouer. Pourquoi le terrain situé juste au-dessus est-il un mauvais emplacement pour une école ?
Partie III — Choisir.
- Trace un tableau avec une ligne par terrain et trois colonnes : dans la zone inondable ? pente raide ? sur la faille ? Remplis-le avec oui ou non.
- Quel terrain choisirais-tu ? Justifie ton choix à l’aide du tableau.
- Le terrain choisi se trouve encore dans une région où le sol peut trembler. Donne deux façons de construire l’école, et une habitude de ses élèves, qui réduisent sa vulnérabilité.
- L’école servira aussi d’abri pendant les crues. Compte les maisons du village situées dans la zone inondable. Quelle fraction de l’ensemble des maisons cela représente-t-il ?
Solution
Solution de Problème 29.1.
1. La rivière est à à côté de C, à à côté de A et à à côté de B ; sur la carte, C est à l’ouest et B à l’est, donc la rivière coule vers l’est.
2. A : ; B : ; C : .
3. Seulement A, qui est à moins de au-dessus de la rivière.
4. Environ (entre 0.5 et ).
5. L’élévation sur est la moitié de l’élévation sur : A ; B ; C .
6. B : sa pente est très raide, et les roches et la terre meubles peuvent glisser le long d’une pente raide, surtout après de fortes pluies.
7. A : environ ; B : presque sur la faille (moins de ) ; C : environ .
8. Si la faille joue, le sol se rompt et se décale le long de celle-ci, ce qui peut déchirer un bâtiment ; et un séisme sur la faille secouerait très fort le sol à cet endroit.
9.
| terrain | dans la zone inondable ? | pente raide ? | sur la faille ? |
|---|---|---|---|
| A | oui | non | non |
| B | non | oui | oui |
| C | non | non | non |
10. Le terrain C : c’est le seul qui a trois « non » : au-dessus de la rivière, une pente douce de , à plus de de la faille.
11. Par exemple : des contreventements en diagonale et des voiles dans l’ossature, des assemblages solides, ou des isolateurs sous le bâtiment ; les élèves s’entraînent aux exercices de séisme (se baisser, s’abriter, s’agripper).
12. 17 maisons sur 28 se trouvent dans la zone inondable : , environ 3 maisons sur 5.