Risques et aménagement du territoire

Pour un aménagement plus durable des territoires, le BRGM développe des approches intégrées de gestion des risques naturels impactant le sol, le sous-sol et le littoral, ainsi que les risques résultant de l'activité humaine, liés à l’après-mine, aux sites et aux sols pollués.

L'enjeu

Dans un contexte de changement global, la durabilité des territoires et de leur aménagement est directement contrainte par les risques naturels et anthropiques. De nombreux paramètres, comme les développements technologiques, la multiplicité des réseaux, la croissance de la population et son regroupement dans de grandes conurbations, les forçages climatiques, exposent de plus en plus les sociétés modernes qui apparaissent fragiles et potentiellement de moins en moins résilientes. Ainsi l’identification, l’évaluation et la réduction des risques font partie des attentes de la société et sont intégrées dans les politiques publiques et industrielles. Les problématiques liées aux risques se révèlent extrêmement complexes. Elles se situent à la frontière des sciences s’intéressant aux milieux naturels et à la société. Il s’avère donc nécessaire, pour les aborder, de développer des approches systémiques sur des facteurs souvent interdépendants pour réduire les impacts, mettre en place une gouvernance adaptée à une stratégie d’atténuation efficace, prévenir et développer les systèmes d’alerte.

Cavité surveillée dans la mine de May-sur-Orne, Calvados

Cavité surveillée dans la mine de May-sur-Orne (Calvados, 2009).

© BRGM

L'ambition du BRGM

Face à cet enjeu, le BRGM ambitionne d’être l’établissement de référence pour la gestion des risques qui relèvent de sa compétence, qu’ils soient d’origines naturelle ou (post) industrielle. Son expertise doit contribuer à différents niveaux de la chaîne de valeur des risques : prévention, préparation, alerte, gestion de crise, relèvement, adaptation et résilience. Cela implique une recherche et une expertise orientées vers la compréhension des processus mis en jeu, la notion de surveillance en complément de l’observation, les stratégies de réduction des risques et de facilitation de la résilience, ou encore les technologies de remédiations.

Pour atteindre cette ambition, les capacités du BRGM devront évoluer vers un accroissement du potentiel d’intégration autour de l’évaluation, l’atténuation et l’anticipation des risques liés au sol et au sous-sol sur des constantes de temps variées et à différentes échelles (locale à régionale) depuis la compréhension de certains phénomènes physiques et (géo)chimiques jusqu’à leurs impacts sociétaux.

Cavité militaire du quartier Saint-Sauveur à Cherbourg-en-Cotentin

Notre offre de services

Au service des acteurs publics et économiques, en France et à l'international, le BRGM propose des offres de recherches, expertises et prestations, dans ses différents domaines de compétences en géosciences.

Nos résultats et données

Mission post-sismique après le séisme du 24 août 2016 en Italie centrale
Publications scientifiques
Les publications scientifiques du BRGM sont accessibles en ligne, sur la plateforme d'archives ouvertes HAL-BRGM.
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Village de Andlau dans le Bas-Rhin et paysages environnants
Rapports publics
Les résultats scientifiques du BRGM sont notamment valorisés à travers ses rapports publics, accessibles sur le portail InfoTerre.
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Quartier Domingo Savio de Santo Domingo
Thèses et post-doctorats
Le co-encadrement de thèses de doctorat constitue un pilier essentiel de l’activité de recherche au BRGM.
Voir les thèses et post-doctorats
Plage de Erretegia, Pyrénées-Atlantiques

Programme scientifique : Risques naturels et résilience des territoires

La stratégie de recherche se focalise autour des aléas naturels impactant le sol (instabilités gravitaires, retrait-gonflement, érosion), le sous-sol (séismes et effondrements), le littoral (submersion, érosion du trait de côte).

Les actions proposées visent à évaluer et anticiper ces risques naturels sur des étendues spatio-temporelles variées et selon une approche intégrée. Cela nécessite également le développement de capteurs et d’outils dont l’exploitation permettra de mieux préparer la réponse aux crises naturelles et l’anticipation de phénomènes hydro-climatiques à cinétique lente ou d’événements extrêmes.

Construire des scénarios prédictifs réalistes pour une meilleure prévention des risques naturels

Il s’agit de développer des outils prédictifs permettant une meilleure évaluation des risques naturels, intégrant la vulnérabilité des territoires dans un contexte de pressions climatiques et démographiques. Que ce soit dans l’élaboration de cartes régionales d’orientation sur les risques futurs ou pour des Plans de prévention des risques (PPR), le recours à des modèles numériques, plus ou moins complexes dans leur physique, est nécessaire. En premier lieu, les recherches viseront l’estimation de l’aléa selon des approches multi-échelle et multitemporelle, en intégrant une évaluation des incertitudes associées. Citons par exemple, l’évaluation de la submersion côtière due aux tempêtes ou aux tsunamis, l’évolution morphologique des systèmes côtiers, la quantification des accélérations sismiques lors des séismes – en incluant les effets de site – ou la cartographie des versants instables pouvant entraîner des glissements de terrain ou des effondrements, des zones susceptibles à la sécheresse. Pour adresser la problématique d’une meilleure évaluation du risque, il convient d’utiliser ces modèles d’aléas pour en dériver des niveaux de risque via des modèles de vulnérabilité.

Les efforts de recherche doivent porter sur le développement d’outils d’analyses de vulnérabilité structurelle, mais aussi systémique, afin d’évaluer les impacts en termes de dommages sur les territoires ou les installations à enjeux, le tout dans une approche multirisque. Des sujets de recherche comme l’exploitation scientifique des bases de données sur les risques, les outils d’aide à la décision et les services numériques sur les risques seront aussi explorés. Des partenariats seront initiés avec les recherches en Sciences humaines et sociales (SHS), notamment en matière d’étude de la perception des risques et des sciences de l’aménagement.

Orientations de recherche

  • Compréhension des processus physiques contrôlant les aléas sismiques, hydro-gravitaires et littoral par le développement de modèles phénoménologiques.
  • Intégration de ces processus dans des modèles numériques d’évaluations d'impacts en utilisant des données issues de la métrologie, tout en gérant les incertitudes.
  • Développement des modèles d’estimation de la vulnérabilité des enjeux face aux aléas naturels.
  • Intégration des connaissances dans une plateforme numérique permettant de mettre en oeuvre les modèles prédictifs développés et de produire des cartographies d’évaluation multirisque.

Développer des outils d’aide à la gestion de crise pour la décision en temps réel et la réponse rapide

La gestion de crise nécessite des outils et modèles très spécifiques qui sont généralement distincts du contexte de la prévention des risques. C’est un champ de recherche en développement et jusqu’alors peu investigué. Cet objectif a pour but d’identifier et développer les recherches à mener pour optimiser l’action des pouvoirs publics et limiter les impacts dans un contexte spécifique de crise. Il porte sur la mise au point d’outils spécifiques d’aide à la décision, à destination des services de l’État ou des collectivités, et utilisables lors de catastrophes naturelles ou environnementales, depuis la préparation à la crise, la gestion proprement dite et le retour à la normale.

Les recherches visent à développer des modèles permettant la définition de scénarios complexes et crédibles servant à l’anticipation et la préparation des futures crises produites par ces catastrophes (sismiques, volcaniques, tempêtes/ tsunamis), de façon à assister les services de protection civile. Ils utilisent aussi des capteurs technologiques (images satellites Copernicus, sismomètres du réseau RAP/RESIF, etc.) et sociaux (analyse des flux Twitter, par exemple). Dans certains cas, les modèles numériques complexes peuvent être remplacés par des méta-modèles, plus rapides. Il s’agit enfin, de proposer des solutions de récupération pour les territoires touchés par ces catastrophes, ex. le traitement des situations post-inondations ou les effondrements/coulées de boue sont des sujets où le BRGM peut apporter son expertise.

Orientations de recherche

  • Exploitation des systèmes de capteurs (existants ou nouveaux) et des modèles pour caractériser rapidement un événement extrême et les exploiter durant la crise en vue d’éclairer la décision des autorités.
  • Développement d’outils rapides et efficients pour modéliser l’évolution d’une crise en temps réel [modèles, observatoires, Système d'information géographique (SIG), calcul High Performance Computing (HPC)…] pour l’aide à la décision.
  • Méthodes d’identification des solutions pour une récupération rapide du territoire impacté.

Développer des solutions pour renforcer la résilience des territoires et leur adaptation aux changements globaux

Cet objectif vise les actions de recherche liées au rétablissement des territoires sur le long terme suite aux aléas qu’ils subissent. Il englobe les recherches sur la remise en fonctionnement des territoires impactés afin d’augmenter leur adaptation et leur résilience face aux catastrophes. Il s’agit de contribuer au développement de stratégies d’adaptation au changement climatique (ex. travaux réalisés pour le GIEC) ou d’instauration d’une capacité de résilience (stratégies et recommandations permettant aux territoires de faire face aux futurs aléas). Le développement de solutions innovantes doit permettre de recouvrer un niveau de fonctionnalité optimal dans ces territoires (ex. solutions fondées sur la nature, procédés guidés par les objectifs du développement durable…). Il s’agit par ailleurs d’étudier la valeur économique de ces solutions pour en dériver des produits et services à forte valeur ajoutée.

L’identification de solutions de monitoring innovantes (capteurs, indicateurs physiques et socio-économiques) sont nécessaires pour évaluer cette adaptation, ce qui peut donner naissance à de nouveaux services. Enfin, les aspects touchant à la gouvernance et à la sociologie des populations doivent être pris en compte pour aider les acteurs locaux à intégrer les nouvelles conditions engendrées par les changements globaux. Cet aspect, qui sera mené dans un cadre de recherche partenariale, comprend la co-construction avec les parties prenantes des politiques de récupération et du « reconstruire mieux ».

Orientations de recherche

  • Développement de solutions techniques (naturelles, géotechniques) permettant la refonctionnalisation, la récupération du territoire, l'augmentation de sa robustesse voire la création de valeur.
  • Élaboration de méthodologies pour des stratégies robustes pour installer la résilience sur un territoire.
  • Développement d’indicateurs pour évaluer de façon intégrée les impacts physiques et économiques en termes de dommages sur les bâtis et fonctions du territoire, ainsi que le relèvement.
    Le bassin de rétention des eaux acides de la mine de soufre de Calimani, Roumanie

    Programme scientifique : Gestion des impacts miniers et industriels sur le sol et le sous-sol

    Dans un contexte de croissance de l’espace urbain, d’artificialisation des surfaces agricoles (0,8 % par an) et de pression climatique, maîtriser les conséquences de notre passé industriel et minier dans une optique de développement durable devient crucial. Cela passe par une gestion raisonnée des anciens sites et la reconquête des sols urbains détériorés souvent délaissés. Ce sujet constitue un champ d’innovation technique important. Le BRGM est déjà fortement investi en matière de recherche dans les méthodes et technologies de dépollution et de gestion des sols urbains et industriels.

    La stratégie de recherche de ce programme s’inscrit dans le contexte spécifique de missions régaliennes où le BRGM accompagne l’État dans la mise en place de sa politique "sites et sols pollués" et assure la gestion des travaux, de mise en sécurité des sites miniers en qualité de maître d’ouvrage délégué, de surveillance d'ouvrages miniers et du système d’information après-mine. L’orientation des recherches se poursuivra par des travaux visant à la gestion raisonnée des terres excavées et des sédiments, la mise en place de technologies de remédiation adaptées à l’usage projeté du site pollué pour en augmenter la pertinence et en diminuer les coûts, ou la recherche de solutions naturelles pour diminuer l’impact des sources (les sites miniers) et la régénération de sols anthropisés.

    Caractériser et modéliser pour comprendre et anticiper afin d’orienter les choix de gestion des sols et sous-sols dégradés

    L’objectif est d’accompagner le retour des sites à des conditions d’usage compatible avec la santé des populations et la protection de l’environnement, permettant aussi une refonctionnalisation des milieux en adéquation avec leur utilisation. Il s’agit de mettre au point des méthodes innovantes de caractérisation, traçabilité des pollutions et de surveillance des environnements miniers et industriels dégradés permettant de réaliser des diagnostics fiables. Les phénomènes de transfert de polluants sont fortement influencés par l’activité biologique, un effort sera porté sur l’intégration des réactions biogéochimiques au sein de modèles numériques pour en améliorer les capacités prédictives, dans le but d’optimiser les calculs nécessaires à la prédiction et au dimensionnement des activités de dépollution.

    Les recherches viseront également à développer des indicateurs du potentiel de résilience de ces milieux anthropisés par des processus d’atténuation naturelle (notamment de biodégradation). Les cibles traitées connaissant des niveaux de pollution variables, des recherches seront menées dans les milieux extrêmes dans l’objectif de caractériser des associations bactériennes capables de fournir de nouvelles opportunités de traitement.

    Orientations de recherche

    • Méthodes innovantes et outils pour la mesure in situ des impacts des environnements miniers ou industriels dégradés (représentativité de l’échantillonnage, de la mesure et incertitudes associées…) et l’évaluation du potentiel de traitabilité.
    • Caractérisation du comportement environnemental du « terme source » (sols pollués, déchets miniers, sédiments pollués…) et modélisation prédictive des processus contrôlant le devenir des polluants potentiels au droit des sites anthropisés (polluants en phase dissoute, vapeur ou particulaire).
    • Modélisation du retour à l’équilibre mécanique, chimique et hydraulique d’anciens sites et ouvrages miniers.
    • Développement d’indicateurs du potentiel de résilience des milieux anthropisés.

    Développer les solutions techniques pour la remédiation et la refonctionnalisation des sols et sous-sols dégradés

    L’innovation en matière de dépollution est une priorité de recherche. Il peut s’agir d’interventions à forts intrants anthropiques (réactifs chimiques de dégradation, énergie d’activation…) ou alors basées sur des processus naturels plus lents et/ou passifs (biodégradation, atténuation…). Dans la première catégorie d’interventions, le BRGM poursuivra la recherche innovante en partenariat avec le CNRS, sur le traitement des hydrocarbures (notamment organochlorés) piégés sous forme de phases résiduelles, à l’aide de fluides non-newtoniens (mousses) permettant de déplacer des réactifs, des nutriments ou encore de solubiliser des polluants. La deuxième catégorie verra la poursuite des applications basées sur des solutions naturelles notamment dans le contexte de l’après-mine, ou de passivation, permettant par associations minérales ou organo-minérales de fixer les polluants pour restaurer les fonctionnalités des sols ou technosols pollués. Ce type d’approche fera l’objet d’un renforcement des partenariats de recherche.

    Orientations de recherche

    • Développement de techniques permettant de dépolluer de manière efficace les sols et les sous-sols pour leur rendre leurs fonctionnalités et suivre leurs performances in situ.
    • Stabilisation des polluants des sols pollués (terres excavées, sédiments dragués, déchets…) pour bloquer les transferts de polluants.
    • Reconstitution de sols fonctionnels à partir de matériaux issus d’environnements miniers ou industriels dégradés.
    • Développement de traitements pérennes par des solutions fondées sur les fonctions naturelles (biologiques et semi-passives) des eaux de sites miniers.
    • Développement de solutions de confinements innovants des sources de pollution (par ex. déchets miniers) par des couvertures multifonctions.

    Développer des solutions intégrées pour un aménagement durable des territoires associés aux sites miniers et industriels dégradés

    Le lien entre aménagement et fonctions du sol reste peu traité du point de vue de la planification, les outils développés s’intéressant majoritairement à l’évaluation de l’impact des projets d’aménagement ou de requalification sur les sols au regard des critères de développement durable. Il s’agit ici de développer des recherches méthodologiques permettant d’élaborer des scénarios prédictifs sur le comportement des sites réhabilités pour des aménagements et des solutions intégrées pour le redéveloppement urbain. Pour ce faire le BRGM continuera de développer et de valoriser les observatoires capitalisant les données acquises sur les sites potentiellement pollués et les sols urbains, en s’appuyant sur sa connaissance du sol et du sous-sol, des enjeux et des processus qui influencent le devenir des pollutions.

    Dans le but d’optimiser les opérations d’aménagement des friches urbaines, industrielles et des anciens sites miniers, le BRGM devra aussi être en capacité de mettre en oeuvre des approches systémiques qui abordent les multiples composantes des territoires (sols, eaux, sédiments, infrastructures…) et diverses approches comme les analyses de cycle de vie, des flux de matière, des coûts-bénéfices, multicritères, d’évaluation des services écosystémiques. Dans un cadre plus élargi, un partenariat avec des équipes de Sciences humaines et sociales (SHS) sera mis en place.

    Orientations de recherche

    • Développement de méthodologies d’aide à la décision pour une approche systémique des enjeux liés aux environnements miniers et industriels dégradés et notamment la multifonctionnalité du sous-sol dans un contexte de planification urbaine.
    • Développement d’approches systémiques pour la reconquête des anciens sites miniers ou industriels dans un contexte de gouvernance élargie et de diversité de perception des parties prenantes.