Emportés par les eaux : Évaluation du risque d'érosion des berges le long de l'autoroute 8 en Colombie-Britannique.
À la mi-novembre 2021, un épisode fluvial atmosphérique extrême a provoqué des inondations qui ont causé des dommages considérables aux couloirs de transport, à l’infrastructure des pipelines et aux communautés de toute la Colombie-Britannique. Bien que les dégâts aient été considérables dans de nombreuses régions – quatre ponts se sont effondrés rien que sur l’autoroute Coquihalla (autoroute 5) – nulle part n’a été plus durement touchée que l’autoroute 8, une autoroute de 60 km de long qui longe la vallée de la rivière Nicola, reliant les villes de Merritt et Spences Bridge dans l’intérieur aride de la Colombie Britannique.
De fortes pluies se sont abattues sur deux bassins versants affluents et la rivière Nicola a atteint un débit maximal estimé à 750 m3/s, ce qui représente plus du double du débit le plus élevé enregistré au cours de ses 60 années d’existence. Une forte érosion des berges a endommagé la route 8 – ou l’a entièrement emportée – en 25 endroits, la rivière s’étant élargie de plus de 50 % (de 65 m à 100 m en moyenne).
La destruction de l’autoroute 8 a déconnecté les communautés pendant 361 jours, le temps que l’autoroute soit réparée. Pendant cette période, le ministère des Transports et des Infrastructures de la Colombie-Britannique (MoTI) a demandé à BGC d’évaluer le risque de fermeture de l’autoroute en raison de dangers hydrotechniques et géotechniques sur toute sa longueur. L’évaluation soutient les décisions de remise en état des routes du MoTI dans le contexte d’autres risques géorisques et informe les critères de conception des mesures d’atténuation (par exemple, les flux de conception pour le blindage des berges). En nous basant sur les données partagées par les clients du secteur des transports, des pipelines et des communautés de BGC dans le même corridor, nous avons considéré une série de géorisques : chutes de pierres, glissements de terrain, étalements de terre, coulées de débris, inondations de débris, inondations d’eau claire, avulsion et érosion des berges. Après avoir divisé l’autoroute en segments plus petits (de 10 à 100 mètres), nous avons caractérisé les dangers pour chaque segment, estimé leur probabilité d’impact sur le segment et quantifié les conséquences associées.
Le risque associé à l’érosion des berges a été estimé sur la base des éléments suivants :
- La probabilité qu’une inondation d’une ampleur donnée se produise
- La probabilité que l’érosion qui s’ensuit croise spatialement l’autoroute
- Les conséquences de l’érosion de ce tronçon d’autoroute (en termes de jours de fermeture).
Comme première étape de notre évaluation de l’érosion des berges, nous avons identifié tous les endroits le long de l’autoroute 8 qui étaient potentiellement susceptibles d’érosion des berges en fonction de la topographie et de la proximité en utilisant des orthophotos avant et après l’inondation et la détection des changements par lidar de BGC. Nous avons ensuite utilisé un modèle probabiliste basé sur la physique pour estimer la probabilité que l’érosion des berges atteigne la route lors d’inondations allant d’une probabilité de dépassement annuel (PEA) de 5 % à 0,5 % sur les 47 km de l’autoroute jugés sensibles à l’érosion. Le modèle d’érosion des berges suppose que l’érosion dans les rivières à lit de gravier commence lorsque le matériau grossier du lit de la rivière est mobilisé, entraînant la déstabilisation du lit et des berges, et que l’érosion se poursuit jusqu’à ce que ce matériau grossier soit redéposé. Les principales données d’entrée comprennent les contraintes de cisaillement dérivées de la modélisation hydraulique et les granulométries estimées par notre équipe de projet sur le terrain. Les affleurements rocheux observés, ainsi que les blindages tels que les enrochements, sont également utilisés pour modifier l’érosion prévue.
L’érosion des berges a été considérée comme le plus grand risque pour la route 8 parmi les géorisques pris en compte. Pendant le scénario d’inondation “de conception” de 1 950 m3/s (c’est-à-dire l’inondation corrigée du changement climatique avec une PEA de 0,5 %, ou une période de retour de 200 ans), nous avons estimé que 17,5 km de l’autoroute avaient une probabilité de 25 % ou plus d’être touchés par l’érosion des berges. La durée totale de la fermeture est estimée à 670 jours, soit près du double de la durée de la fermeture en 2021-2022. En outre, parmi les vingt sites à haut risque identifiés, quatorze étaient liés à des risques d’érosion des berges.
Le travail de BGC sur l’autoroute 8 a aidé MoTI à adapter les critères de conception des autoroutes à un climat changeant. Le débit de 0,5 % AEP (200 ans) sur la rivière Nicola (1 950 m3/s) a un débit de plus du double du débit de crue estimé en 2021 (750 m3/s), en raison de l’augmentation prévue des événements atmosphériques et fluviaux liés au changement climatique. Des débits aussi élevés font qu’il n’est pas pratique – et écologiquement indésirable – d’appliquer la norme traditionnelle de MoTI d’un débit de conception de 200 ans avec le changement climatique. Soutenu par la communication de BGC tout au long du projet, MoTI a défini des critères de conception qui ciblent la crue de référence, ou une approche fondée sur les risques pour ajuster les critères lorsque la conception en fonction de la crue de référence pose des défis déraisonnables. Ce processus a permis d’évoluer vers une prise de décision fondée sur les risques, tout en restant conforme aux normes ministérielles existantes.
De nombreux BGCers des équipes Eaux de surface, Géorisques, SIG, Cambio, Communautés et Transports ont contribué à l’évaluation des risques de l’autoroute 8.