Référence, projet achevé

TURNkey : mise en place de systèmes pour l’alerte sismique précoce et la réponse rapide

Le projet européen TURNkey contribue à la réduction du risque sismique à différentes échelles de temps, avant, pendant et immédiatement après le séisme.

22 juin 2022

Déploiement d’un capteur RaspberryShake-4D dans un bâtiment de la caserne des pompiers (Bagnères-de-Luchon, 2021).

Enjeux et besoins

Parmi tous les aléas naturels, les séismes conduisent au plus grand nombre de victimes dans le monde et représentent le deuxième total annuel de pertes économiques, après les tempêtes. En Europe, entre 2006 et 2015, 21 catastrophes d’origine sismique ont généré la perte de 1049 vies humaines, une perte économique de 18 milliards d’euros et ont affecté la vie de 284 000 personnes. Bien que la prise de conscience et la perception du risque sismique prenne de l’ampleur auprès du public et des décideurs dans bon nombre de pays européens, il reste nécessaire de réduire les risques en utilisant au mieux les potentiels systèmes d’alerte précoce et de réponse rapide en cas de séisme.

En France métropolitaine, le massif pyrénéen est la zone la plus sismiquement active avec les Alpes. Elle est classée en aléa moyen par le zonage sismique réglementaire de la France. C’est la raison pour laquelle les Pyrénées sont l’objet de recherches fréquentes sur le risque sismique. Le massif des Pyrénées fait partie des six zones d’études qui ont été sélectionnées dans le projet : l’idée est de couvrir différents contextes d’activité sismique en Europe, comme par exemple la région de Bucarest en Roumanie, la région de Patras en Grèce ou deux communes en Islande.

Installation d’un panneau solaire pour l’alimentation autonome des capteurs sismiques sur le pont (Fos, 2021).

Résultats et utilisation

L’objectif de ce projet est de mettre en place une plateforme multi-capteurs pour l’alerte et la réponse en temps réel en cas de séisme. Le projet TURNkey doit contribuer à la réduction du risque sismique à différentes échelles de temps :

avant le séisme : évolution temporelle de l’aléa sismique,
pendant le séisme : alerte sismique précoce,
immédiatement après le séisme : quantification des mouvements sismiques et des dommages éventuels sur l’infrastructure (réponse rapide).

Dans ce cadre, le massif des Pyrénées a été retenu comme une des six zones d’étude du projet, pour le déploiement de capteurs sismiques "low cost" (accéléromètres RaspberryShake-4D). Ces capteurs, en complément du réseau accélérométrique déjà existant, peuvent être installés à l’intérieur ou à proximité de structures ou infrastructures critiques : grâce à la mise en place d’un flux continu de données en temps réel, il est ainsi possible de caractériser les vibrations induites en cas de séisme et de détecter de potentiels dommages dans un délai très court.

La mise en place de la plateforme TURNkey permet de collecter un ensemble de données hétérogènes via plusieurs sources :

capteurs sismiques RaspberryShake-4D pour la mesure de l’accélération ;
capteurs GNSS (Global Navigation Satellite System) pour la mesure des déplacements permanents ;
témoignages macrosismiques ;
applications mobiles (crowdsourcing) LastQuake et Earthquake Network.

Ces données sont alors intégrées et traitées par la plateforme pour communiquer différents types d’informations : probabilité actualisée d’occurrence d’un séisme dans la zone, alerte précoce en temps réel, cartes de mouvement sismique et de dommages potentiels en cas de séismes, etc.

Rôle du BRGM

En tant que partenaire-clé du projet, le BRGM est en charge du volet technique sur les actions de réponse rapide, c’est-à-dire la production d’un système de mise à jour de cartes de mouvement sismique (shake-map) et de projections d’endommagement et de pertes, en fonction des observations qui sont remontées du terrain immédiatement après un séisme.

Pour ce faire, une approche basée sur les réseaux Bayésiens a été imaginée, afin d’assurer la fusion d’information entre les modèles prédicitifs incertains et les observations tangibles mais partielles qui sont remontées par le système multi-capteur lors d’un séisme. Cette approche probabiliste est appliquée à différents niveaux :

Au niveau de l’aléa, pour la production de shake-maps ;
Au niveau d’une structure (par ex., un pont), pour la prédiction du niveau de dommage en fonction des mesures effectuées par les capteurs installés sur la structure ;
Au niveau d’une infrastructure (par ex., un système de réseau routier), pour la prédiction de la perte de connectivité du réseau et l’identification d’itinéraires à privilégier pour la gestion de crise.

Le BRGM est également responsable des actions menées dans la zone d’étude des Pyrénées. A ce titre, 14 stations RaspberryShake-4D ont été déployées :

A l’est du massif, 6 stations sont installées le long de la ligne grande vitesse entre Perpignan et Figueras (collaboration avec LFP Perthus) : ces capteurs permettent de mieux caractériser les mouvements sismiques à proximité d’un enjeu critique ;
A Bagnères-de-Luchon, 5 stations sont installées dans des bâtiments de la caserne des pompier et du lycée Edmond-Rostand (collaboration avec le SDIS 31 et l’Académie de Toulouse) : ces capteurs mesurent les réponses structurelles des bâtiments afin de fournir des informations sur les modifications éventuelles des propriétés dynamiques après un séisme ;
Près de Fos, 3 stations sont installées sur le pont de la N125 enjambant la Garonne : ces capteurs permettent également un suivi continu des caractérisiques dynamiques du pont.

La région de Bagnères-de-Luchon constitue donc un site pilote pour le test et l’implémentation des méthodes de traitement des données pour produire des outils de réponses rapides (shake-maps, distribution des dommages et pertes en cas de séisme).

Installation de capteurs sismiques par le BRGM dans des infrastructures critiques des Pyrénées

Découvrez dans cette vidéo l'installation de capteurs sismiques dans les vallées de Bagnères-de-Luchon et de Fos (Haute-Garonne, 31) dans le cadre du projet TURNkey. Ce projet a pour but de construire un système d'information et d'alerte, en cas de séismes majeurs dans le massif des Pyrénées.