1.1. Objectifs de l'étude

      Les principaux objectifs de cette recherche peuvent se résumer ainsi:

• Identifier, localiser et caractériser les aléas naturels pouvant engendrer des risques aux personnes et aux biens dans le département du Chocó.
• Développer une méthodologie pour l'évaluation des aléas et risques géologiques, basée sur l'utilisation des systèmes d'information géoréférée et des modèles géophysiques qui prennent en compte les aspects physiques, économiques et humains de la région.
• Créer des cartes des aléas et risques naturels du Chocó.
• Créer une carte multi-aléas départementale, et faire l'analyse multi-aléas départementale à l'échelle municipale d'une façon complète claire et compréhensible.
• Apporter un outil accessible aux autorités du Chocó comme un des éléments de base pour développer une gestion intégrée du territoire par rapport aux dangers naturels afin de limiter le nombre des victimes et de réduire les pertes économiques.

      L'idée principale de ce travail est non seulement de combler le vide existant du point de vue scientifique et méthodologique dans le Chocó, en matière de prévention et mitigation des risques, mais aussi de contribuer d'une façon concrète à préserver et/ou plutôt à éviter la dégradation de l'économie précaire de la région. En un mot, nous essayons à notre façon d'élever la qualité de vie de la région, en donnant des éléments déterminants qui aideront à inculquer et/ou à améliorer la culture du risque au sein de la population.

1.2. Aspects géographiques et géomorphologiques du département du Chocó

      La région étudiée est située au nord-ouest de la Colombie, entre les coordonnées géographiques suivantes: 8° 41´ de latitude nord (Cabo Tiburón), 4° 02´ de latitude nord (point plus méridional du département), 76° 54´ longitude ouest (Farallones del Citará) et 77° 54` longitude ouest. Ces limites sont: l'océan Atlantique au nord, les départements du Valle del Cauca, Antioquia et Risaralda à l'est, l'océan Pacifique à l'ouest, et au nord-ouest la république du Panama comme illustré dans la figure 1.2.

      Le département du Chocó fait partie de la région pacifique colombienne, comprise entre la zone côtière du Golfe d'Uraba au nord, jusqu'à l'Equateur au sud et limitée à l'est par la cordillère occidentale, avec son bassin. En général cette région est constituée par trois éléments physiographiques majeurs: les plaines, les montagnes et les collines, qu'on peut diviser en terres basses et hautes. Par terre basse, on comprend les plaines et les collines. Les terres hautes sont les montagnes donc ici la Cordillère occidentale et les 'serranías' du Darien et du Baudó. Le 92,3% du territoire du Chocó sont des vallées basses avec une altitude < 1.000 m. Les zones basses incluent les plaines alluviales et marines, ainsi que les zones de collines avec une altitude au niveau de la mer supérieure à 50 mètres et inférieure à 200 mètres.

      Le territoire du Chocó est en grande partie formée par une plaine alluviale orientée du Nord au Sud, constituée par deux vallées apposées, parcourus vers le nord par le fleuve Atrato et vers le sud, vers l'océan pacifique par le fleuve San Juan. Ces deux bassins versants sont séparés par l'Isthme de San Pablo. C'est sur une superficie de 46'530 Km² (IGAC 1980) qu'habitent environ _{400'000 "Chocoanos" (DANE 1993), donc 95 % de race noire, 4.8% de blancs et métisses et 0.2% des amérindiens des tribus Emberas, Catios et Chocoes.}

      Le Chocó est divisé politico-administrativement en un total de 25 Municipalités et 79 "Resguardos" (unités spéciales d'administration des amérindiens et gouvernés par eux-mêmes). Les agglomérations principales sont les villes de Quibdó (ville principale de la province de l'Atrato et capitale départementale), Itsmina (ville principale de la province du San Juan), Bahia Solano (ville principale de la province du Pacifique), Pizarro (ville principale de la province du Baudó) et Condoto (centre de l'exploitation minière). Les resguardos plus importants sont Uva, Juribidó et Juradó.

      Notons qu'au début de cette recherche, le département du Chocó était divisé en 19 municipalités, mais à la suite de nombreux changements politiques, leur nombre a augmenté. La carte politico-administrative du département est illustrée par la figure 1.3.

1.3. Contexte Géologique

      Géologiquement, le département est formé par trois unités géotectoniques de caractéristiques lithostratigrafiques et morphologiques différentes: La « Serranía » du Baudó, le bassin des fleuves Atrato et San Juan et le flanc occidental de la Cordillère Occidentale.

1.3.3. Le flanc occidental de la Cordillère Occidentale.

      Dans la Cordillère occidentale se différencient deux zones des caractéristiques lithologiques propres. La partie septentrionale comprenant le groupe 'Cañas Gordas' constituée de deux formations: dans la partie inférieure la formation 'Barroso' à la base, composée de vulcanites basiques et dans la partie supérieure de la formation "Pendersico" essentiellement sédimentaire, constituée par deux membres, le membre Nutibara à la base, principalement calcaire et le membre "Urrao principalement Psamo-Argilitique. Cette formation s'est déposée au Crétacé supérieur.

      Dans la zone centrale de la cordillère occidentale, se présentent les groupes "Dagua" et Diabasico" séparés du groupe "Cañas Gordas' par la zone de fracture de la Serranía de los Paraguas. Le groupe Dagua est constitué par des roches sédimentaires et par une séquence de chert et lutites. Simultanément avec le dépôt des roches du groupe Daguas on trouve le volcanisme d'arc insulaire, qui constitue le groupe "Diabasique", caractérisé par la présence de vulcanites toléitiques à faible teneur en K. Le secteur, situé à l'ouest de la cordillère Occidentale, comprend des roches sédimentaires et volcaniques du Crétacé et du Tertiaire. On y rencontre des basaltes, dacites, rhyodacites ainsi que des roches intrusives, des pyroxénites, gabbro, diorite, tonalite et quelques granodiorites.

      La carte géologique est illustrée par la figure 1.4, la lithostratrigraphie détaillée du département pour chaque étage est décrite dans le tableau 1.1.

      

Figure 1.4. Carte géologique sommaire du Chocó (Légende voir tableau 1.1)

      

Tableau 1.1. Légende des formations géologiques affleurant dans la zone d'étude.
SERIE	Unités litho -stratigraphiques	Unités géotectoniques	Description	Code
QUATERNAIRE	Plages	Serranía du Baudó	Gravier, limon et sables	Qp
	Mangroves	Serranía du Baudó	Mangroves	m
	Dépôt d'alluvions	Bassins d'Atrato et du San Juan	Gravier et sable non consolidé, matériaux organiques, limon, contiennent Au et Pt.	Qal
PLIOCENE	Formation Munguido	Bassin d'Atrato et du San Juan	Lodolites grises avec intercalations de grès moyens, conglomérats, zones carbonatées.	Tpm
MIOCENE tardif	Formation Sierra	Bassin d'Atrato et du San Juan	Succession de calcaires, limonites grises, et lodotites	Tms
	Batolito de farallones	Cordillère Occidentale	Gabbro, diabase, asphalte, quarzomonzo-nite, monzodiorites	Tcm
MIOCENE moyenne	Formation Napipi	Bassin d'Atrato et du San Juan	Lodolites grises avec inclusions de calcaire.	Tmn
	Groupe Tatama-Torra	Cordillère Occidentale	Granodiorites et quarzodiorites	Tgc
MIOCENE précoce	Formation Uva	Bassin d'Atrato et du San Juan	Calcaires et sables avec horizons de conglomérats á la base.	Tmu
	Formation Alto Condoto	Cordillère occidentale	Dunites, wehirlites, ciclopiroxenites oliviniques, roches horblendiferes, dioritiques et magmatiques.	Tmuc
EOCENE	Formation Cabo Corrientes	Serranía del Baudó	Calcaires, chert noir, marais intercales de coulées basaltiques.	Tecs
	Formation Clavo	Bassin d'Atrato et du San Juan	Lodolites grises intercalés avec de limolites calcaires.	Tec
CRETACE SUPERIEUR	Basaltes de la Serranía del Baudó	Serranía del Baudó	Basaltes, laves andésites, vésicules remplies de zéolites, intercalations de cherts et d'arénites.	Kvb
	Batolito de Mande	Cordillère Occidentale	Monzodiorites, monzonites, syénites, granodiorites, et gabbros.	KTdm
	Complexe Santa Cecilia-La Equis	Cordillère Occidentale	Coulées de basaltes, andésitiques, laves en coussins.	Kvsc
CRETACE INFERIEUR	Groupe Cañas Gordas	Cordillère Occidentale	Chert noir, arenites, limonites, conglomérats, roches volcaniques intercalées des diabases et de basaltes	Ksv

D'après INGEOMINAS, 1987

1.4. Contexte hydrologique

      Le Système hydrographique du Chocó est constitué de deux grands versants (figure 1.5) :

      Le versant de l'océan Atlantique où le fleuve Atrato verse ses eaux. Mais il comprend d'autres fleuves de moindre importance tels que l'Acandi et Tolo. Le bassin versant du fleuve Atrato a une surface approximative de 38'000 km². Il est délimité par la cordillère occidentale, la Serranía du Baudó et l'isthme de San Pablo qui la sépare du bassin versant du San Juan.

      Le versant de l'océan Pacifique où se déversent les eaux des fleuves San Juan et le Baudó, ainsi que d'autres de moindre importance comme le Jurado, le Partado, le Valle, le Truando, et le Nuqui. Le bassin versant du San Juan se situe entre la cordillère occidentale et les collines basses du Pacifique, avec une surface de 16'061 km² et une longueur de 355 km. Entre les affluents importants du San Juan, on peut citer le Paimado, Tamana, Sipi, Calima, Cucurrupi, Copoma, et Munguido. La partie basse du fleuve San Juan est soumise à l'influence des marées de l'océan Pacifique. Pendant la marée haute, se présente une inversion dans le sens du flux. Le bassin versant du Baudó est le plus petit dans le Chocó, avec une surface de 3954 km².

1.5. Le climat

      Le climat du Chocó est déterminé par une série de facteurs tels que: la situation géographique, le relief, la pluviosité et l'influence des vents du sud-ouest.

      La caractéristique la plus importante de cette région est sa forte pluviosité, une des majeures au monde. Cependant, cette pluviosité n'est pas constante ni uniformément répartie dans tout le département. On peut distinguer quelques sous-régions:

      La partie où se concentre la pluviosité maximale se situe entre les parallèles 5° N et 6°N avec des précipitations qui peuvent dépasser une moyenne de 9000 mm /an.

      Il existe aussi une ceinture longitudinale le long de la plaine entre 2° N et 5°N de latitude, avec des précipitations annuelles de l'ordre de 6000 mm. Ces valeurs décroissent autour de cette zone. La précipitation moyenne annuelle augmente du nord au sud en commençant par les municipalités d'Acandi et Unguia avec une moyenne annuelle supérieure aux 2000 mm. Plus au sud ou se trouve la zone de Quibdó, Lloro, Itsmina et Novita les valeurs des précipitations dépassent amplement les 6000 mm/an. Cette distribution spatiale des précipitations est due à certains facteurs :

      Au sud, on trouve la zone de Quibdó, Le Chocó se situe dans la zone de convergence intertropicale, où se rencontrent deux masses d'air, la subtropicale maritime (vents Alizés du nord-est) et l'équatoriale maritime. Ces courants ont un degré différent d'humidité et de température. Pour cette raison, on a moins de précipitations au nord du Chocó: les vents Alizés créent un période anticyclonique de janvier à mars, évitant ainsi la formation de nuages de convection.

      Les vents d'ouest, expliquent la forte pluviosité aux alentours de la cordillère occidentale et la Serranía du Baudó. Ces vents diminuent de février à avril. Ce système de vents se voit complété par les vents du sud, qui interactent avec le courant de Humboldt modifiant la température de la surface maritime et des vents. Nous avons quelques zones comme El Carmen d'Atrato, protégées par l'arrivé de masses d'air humide, ayant pour conséquence une précipitation moyenne mineure que sur le reste du département.

      En résumé du point de vue de la distribution temporelle des pluies au Chocó, on ne peut pas parler d'hiver ou d'été, mais d'époques plus ou moins pluvieuses.

      La température du Chocó est déterminée par des facteurs tels que: l'exposition solaire, la nébulosité, l'intensité et la provenance des vents et des circonstances locales, qui génèrent des microclimats. 92,4% de la surface totale du département est caractérisée par un climat chaud, humide avec des températures autour de 27°C. Les zones entre 1000 et 2000 mètres telles que 'la Serranía' du Baudó et la cordillère occidentale ont des températures moyennes autour des 17 °C. Les zones situées entre 2000 et 3000 mètres dans la cordillère occidentale ont des températures moyennes autour de 12°C.

      La combinaison des hautes températures avec la forte pluviosité de la région donne une humidité relative de l'air qui oscille entre 55% et 100%. Les valeurs prédominantes d'humidité sont majeures de 80%.

1.6. Revue des catastrophes

      Le Chocó dans tout son histoire a été la scène de diverses catastrophes naturelles: inondations, tremblements de terre, mouvements de terrain, subsidence de plages, grands vents et tempêtes tropicales causant des pertes humaines et matérielles, allant parfois jusqu'à la disparition de populations entières, en laissant chaque fois l'économie plus instable que d'habitude.

      Citons quelques exemples de catastrophes survenues dans le Chocó pendant ces 30 dernières années:

1.6.1. Tremblements de terre

      Le Chocó été le siège, au cours de sa brève période historique, de plusieurs secousses importantes, dont la première recensée se serait produite, aux dires des amérindiens lors d'un des voyages de Vasco Nuñez de Balboa en 1514 (Mosquera Arriaga, 1987). Le premier séisme consigné par écrit remonte à 1785 (Ramirez, 1975). Il provoqua des glissements de terrain dans la région du Baudó et fut ressenti loin dans d'autres régions comme le San Juan.

      L'interaction des plaques Nazca, Cocos, Caraïbes et Sud-américaine, à proximité du territoire du département du Chocó, fait de cette région une des très actives sismiquement de Colombie, au même niveau que les régions de Caldas, Bucaramanga et Nariño.

      Ainsi dans le Chocó, il ne s'est pas passé une décennie, dans ce siècle, sans compter au moins un tremblement de terre aux conséquences catastrophiques.

      Le 20 septembre 1970 la municipalité de Bahia Solano fut pratiquement rayée de la carte du Chocó par un tremblement de terre (Ramirez, 1971).

      En 1991, un tremblement de terre a frappé violemment la région du Baudó; et jusqu'à maintenant cette municipalité n'a pas pu reconstruire les zones détruites.

      Finalement, le 17 et 18 octobre 1992, une grande partie du département a été sévèrement détruit par un tremblement de terre donc l'épicentre se situe dans la zone d'Atrato Medio. Les municipalités, les plus touchées dans le Chocó furent Bojaya et Rio Sucio (Mosquera- Machado et al, 1992).

      Les photos 16a-c illustrent quelques conséquences du séisme d'octobre 1992.

      

Figure 1.6a. Maison familiale endommagée à la Grande par le tremblement de terre d'octobre 1992.

      

Figure 1.6b. Sol fissuré à Puerto Conto Bojaya, sous l'action du séisme d'octobre 1992.

      

Figure 1.6c. Fissures dans le sol à Bellavista, Bojaya, comme conséquence du séisme d'octobre 1992.

Photos S. Mosquera.

1.6.2. Les inondations

      Le Chocó est le département de la Colombie probablement le plus affecté par les inondations. Le département est affecté périodiquement par des inondations dans la plaine des fleuves Atrato, Baudó, Sipi et Tamana pendant les mois de forte pluviosité. Approximativement 80 % du département est sujet à ce type d'inondations.

      Les habitants des municipalités de Riosucio et Bojaya vivent dans l'eau pendant les mois de mai et octobre. La capacité portante des fleuves (étant diminué par l'incrément de la sédimentation) provoque des inondations chaque fois plus longues et grandes à tel point que, à partir d'octobre 1995 jusqu'au 23 février 1996, les habitants de Rio Sucio (20.000) ont subi les conséquences du débordement du fleuve Atrato (El tiempo du 21 février 1996) et de ses affluents Jiguamiando, Domingodo, Curvarado, Truando et Salaqui. Cette catastrophe a coûté la vie à deux enfants et provoqué des dégâts économiques considérables, en plus d'avoir maintenu la municipalité soumise à une période d'urgence sanitaire prolongée.

      Notons que l'Atrato provoque, non seulement des inondations lentes dans la plaine alluviale, mais aussi des inondations torrentielles à l'amont. Ce fut le cas pour l'inondation torrentielle du 7 novembre 1999 à El Carmen d'Atrato. A cette occasion huit maisons ont été arrachées de leurs fondations.

      Mais en plus des inondations périodiques des plaines alluviales des rivières, et des inondations torrentielles à l'amont de l'Atrato, il y a encore les inondations torrentielles d'autres rivières. Citons par exemple les inondations torrentielles de la rivière Tamana, qui ont fait reculer plus de trois fois le village Santa Rosa. Le dernier événement de septembre 1994 a nécessité sa relocalisation.

      Les inondations torrentielles de l'Andagueda sont historiquement connues et ont fait disparaître par trois fois la population de Bagadó. Le dernier événement du 18 octobre 1994 était si grave, que l'on reconstruit encore la ville par étapes. Signalons que cet événement a provoqué des importants dégâts économiques et sept morts.

      Au cours de l'année 2000, des inondations majeures se sont produites le long de nombreux cours d'eau du département. Les plus graves ont eu lieu le long du fleuve Atrato et son affluent Riosucio, bien que d'autres cours d'eau de la région du Baudó et du SanJuan aient également eu des crues importantes pendant cette période.

      Le Chocó ayant comme limite ouest l'Océan Pacifique, il y a beaucoup de zones peuplées sur la côte. Des villages entiers ont disparu en 1991, conséquence des grandes vagues Virudo, Cuevitas, Pavasa et une grande partie de Bahia Solano. En octobre 1999 la localité de Cupica fut complètement rayée de la carte, ses habitants ont été relocalisés dans d'autres villages de la municipalité de Bahia Solano.

      Les figures 1.7a-b illustrent les conséquences des inondations au Chocó.

      

Figure 1.7a. Restes de la station de police de Bagadó après les inondations torrentielles de l'Andagueda en octobre 1994.

      

Figure 1.7b. Restes du quartier Primera de Bagado, après les inondations torrentielles de l'Andagueda en octobre 1994.

Photos S. Mosquera

1.6.3. Instabilités de terrains

      Dans le domaine des instabilités de terrain, on peut citer de petits glissements à Quibdó en 1992, 1993, 1994 et 1995, dans les quartiers de San Judas et de San Martin.

      Le glissement survenu dans le village Carmen de Zurama (municipalité de Novita) en juillet 1993 a rayé ce village de la carte, la figure 1.8 donne un aperçu des conséquences de ce phénomène. Les chutes de pierres et les éboulements de terrain sont périodiques sur les routes Quibdó-Medellin et Quibdó-Pereira et coïncident avec les périodes hivernales. L'éboulement du 26 octobre 1998 a coûté la vie à 12 personnes (El Espectador, 27 octobre 1998).

      

Figure 1.8. Carmen de Zurama, village enseveli par le glissement de terrain du 26 juillet 1993.

Photo R. Orozco

      Noter la taille des personnes en tant qu'échelle comparative pour avoir un aperçu de l'ampleur du phénomène.

1.6.4. Grands vents ("vendavales")

      Dans une région caractérisée par une forte pluviosité et possédant des côtes le long de deux océans, il n'est pas rare d'observer l'occurrence des tempêtes et des grands vents. Les habitants de Cuevitas ont ressenti à plusieurs reprises les conséquences dévastatrices des forts vents. En 1974, quelques maisons ont été arrachées des ces racines par des grands vents.

      Ce phénomène est aussi commun aux municipalités de Quibdó, Itsmina, Condoto et Tado. Le 16 juillet de 1993, le quartier San Pablo de Tado, fut complètement détruit par un "vendaval" (figure 1.9).

      Les derniers grands vents, qui ont frappé la région, ont eu lieu le 11 et 19 février 1996; avec une vitesse de 69 km/h (8 dans l'échelle de Beaufort), laissant un bilan de 230 maisons détruites, ainsi que tous les bâtiments publics dans la localité de Siviru et 36 maisons dans la municipalité d'Alto Baudó (El tiempo, du 21 février 1996).

      

Figure 1.9. Maisons détruites par les forts vents du 16 juillet 1996 à Tadó.

Photo S. Mosquera

1.7. Analyse des catastrophes naturelles des trois dernières décennies

      Dans l'énumération de phénomènes géologiques naturels affectant la région étudiée, on peut, d'ores et déjà, constater qu'il existe une hiérarchisation au niveau de l'ampleur et la période de retour des phénomènes générant des catastrophes. Certains d'entre eux, prenons par exemple les inondations de plaine, ont une activité plus récursive que les séismes ou encore les glissements de terrain.

      L'étude des effets provoqués par les catastrophes naturelles des 30 dernières années, montre que 63% sont d'origine hydrométéorologique (inondations, érosions des rivières, grandes vagues, etc.), 31 % sont liées aux tremblements de terre et les 6% restant sont dues aux instabilités de terrain comme le montre la figure 1.10.

      Le nombre de victimes et le pourcentage d'occurrence des catastrophes ne sont pas directement proportionnelles, ceci est du au fait qu'au Chocó il existe déjà un certain degré de culture du risque au sein de la population. Elle est surtout liée aux catastrophes provoquées par des phénomènes hydrométeorologiques. Par exemple, les grandes vagues qui ont lieu périodiquement au Pacifique, sont connues dans la région sous le nom de 'mer de Leva'.

      En 1991 de grandes vagues associées à la mer de Leva on fait disparaître complètement la localité de Pavasa (Municipalité du Bas Baudo), mais heureusement cette disparition soudaine du village n'a pas fait des victimes, tous les habitants de cette communauté ont pu fuir des vagues dans des petits canoës ou d'autres types d'embarcation disponible dans le village côtier en ce moment. Le fait qu'ils étaient déjà familiarisés avec ce type de phénomènes les a aidé à fuir le danger. C'est le même cas concernant les tsunamis, aucun habitant des zones côtières ou riveraines ne va pas s'étonner pour la disparition soudaine des eaux mais au contraire leur expérience va les conduire à fuir le plus rapidement possible, voilà pour quoi l'histoire des catastrophes naturelle au Chocó est longue et les chiffres des pertes de vies humaines son relativement limitées. La figure 1.11. illustre le nombre de morts engendrés par des catastrophes naturelles au Chocó lors des trois dernières décennies.

      Le département du Chocó ne possédant pas d'activité industrielle, est une des économies plus précaire de la Colombie, reposant sur les activités agricoles de subsistance, l'exploitation minière. La majeure partie des salariés sont des fonctionnaires de l'état, de la municipalité ou du département, il est donc claire que la capacité de résilience d'une région avec ces caractéristiques est très basse ou presque inexistante. Pour cette raison, chaque catastrophe qui a lieu dans le Chocó, a des effets économiques directs et indirectes relativement importants pour la population et le niveau de vie des «chocoanos » se voit automatiquement dégradé. La figure 1.12 donne une estimation approximative des pertes économiques causées par les catastrophes naturelles dans quelques municipalités.

2.1. Logiciels utilisés pour le SIG Chocó

      Du fait de la grande variété des données à utiliser, la combinaison des logiciels utilisés est très diverse selon les étapes et les tâches à accomplir. Nous nous limitons à décrire les caractéristiques plus importantes des logiciels utilisés pour mener à bien notre recherche. Le sommaire des logiciels utilisés est dans le tableau 2.1.

      

Tableau 2.1. Présentation des logiciels utilisés
Logiciel	Application	Environnement	Auteur
IDRISI	SIG	DOS/WINDOWS	J. Ronald Easman. Clarck University. Graduate School of Worcester, Massachusetts 06110 USA
ILWIS	SIG	DOS/WINDOWS	ITC International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences. P.O. Box 6 7500 A.A Enschede The Netherlands
PC ARCINFO	SIG	PC, MS-DOS	ESRI Environmental Systems Research Institute 380 New York Street Redlands, California 92372 USA
ARCINFO	SIG	UNIX	ESRI
ARCVIEW	SIG	PC/WINDOWS	ESRI
SURFER	Zonage de l'aléa Sismique	WINDOWS	Golden Software, Inc 809 14th Street Golden, Colorado 80401-1866 USA
SEISRISK III	Aléa sismique	MS-DOS	Bender, B. and Perkin, D.M. USGS
HAZUS	Risque sismique	WINDOWS	FEMA Federal Emergency Management Agency USA
HEC-RAS	Aléa Inondation	WINDOWS	HEC Hydrologic Engeneering Center USA
EXCEL	Données tabulaires	WINDOWS	Microsoft Corporation
Adobe Photoshop	Corrections et retouches finales	WINDOWS	Adobe System Incorporated California, USA
Corel Draw	Représentation des données	WINDOWS	Corel Corporation Ontario, Canada

      Tous les logiciels mentionnés ci-dessus ont accompli différentes tâches dans chaque étape du développement du SIG Choco ainsi :

      IDRISI est composé d'approximativement 120 programmes simples appelés modules, regroupés en trois catégories: les 'CORE MODULES' pour la saisie, le stockage et l'édition des données; les 'RING MODULES' pour l'analyse et d'opérations spatiales ainsi que pour le traitement d'images et les 'PERIPHERAL MODULES', pour la conversion du format des données, il offre la possibilité de couverture complète des étapes de l'élaboration d'un SIG, commençant pour la saisie des données allant jusqu'à la production des documents finaux. Ajoutons à ceci, un bon rapport qualité prix actuel, parmi les logiciels de SIG/Télédétection.

      ILWIS est un logiciel très complet, performant et complexe. Il est muni des fonctions semblables à celles d'IDRISI. En plus son module d'interpolation est remarquable pour sa supériorité comparée avec Idrisi, ainsi que sa rapidité et sa qualité.

      PC/ARCINFO est un logiciel très performant, complexe et très complet. Bien qu'il ne soit pas très convivial, son module ARCEDIT est très commode et simple pour la numérisation des polygones. Nous avons profité de cet avantage pour la numérisation des différentes cartes géologiques, des sols, d'infrastructures etc.

      ARCVIEW est plus convivial qu'ARCINFO. Il est muni en plus d'innombrables extensions auxquelles on peut accéder gratuitement via Internet. Ce logiciel a été d'une grande utilité pour la correction des plans numérisés.

      UNIX/ARCINFO a été le logiciel le plus utilisé pour le traitement et l'analyse des données. Le module TOPOGRID permet de générer les modèles numériques d'altitude en format raster avec un certain nombre d'options. Le principal avantage de ce module est que les modèles peuvent être générés combinant différents types de couvertures (points, arcs, polygones, réseau hydrographique, etc.). Cette approche est particulièrement appréciée pour les zones de données clairsemées. Un autre avantage non moins important est la création de modèles hydrologiquement correctes.

      SURFER est un système d'analyse graphique qui fonctionne sous Windows. Il permet d'interpoler des données importées d'EXCEL, irrégulièrement espacées dans les plans XYZ à une grille régulièrement espacée. Une fois interpolées, ces données sont employées pour produire un type de cartes de découpe et de traçage de surface qui représente mieux nos données. Avec SURFER, nous avons crée les cartes de sismicité et d'aléa sismique.

      Ce travail a nécessité en plus l'utilisation de certains logiciels spécialisés tels que:

      HEC-RAS est le logiciel utilisé pour la simulation et la modélisation des crues.

      SEISRISK III fut l'instrument principal pour la modélisation sismique probabiliste, pour la production des cartes d'aléa sismique du département du Choco.

      HAZUS est le logiciel utilisé pour la simulation, la modélisation et le calcul des risques sismiques à Quibdó.

      Finalement, pour la représentation des données, qui touche l'ultime phase du travail, d'ordre principalement esthétique, nous avons utilisé deux logiciels tournant sous WINDOWS.

      ADOBE PHOTOSHOP, qui permet, entre autres faire de nombreuses corrections et /ou superpositions des images.

      COREL DRAW a été d'une grande utilité pour la cosmétique liée à la présentation finale des résultats.

2.2. Données

      Pour mener à bien notre analyse nous avons commencé par établir une liste des données nécessaires, ainsi que des institutions à consulter pour leurs acquisitions.

      Les éléments utilisés pour la génération des différents plans d'information nécessaires pour l'élaboration du SIG Chocó sont les suivantes :

1. Données issues de l'Institut Géographique Agustin Codazzi - IGAC.
   • Carte topographique du département du Choco 1:500'000, 1985
   • Carte des sols de la région du Pacifique 1: 1'000'000, 1983
   • Feuilles topographiques du département du Choco, 89, 90, 102, 143 et 240 à l'échelle 1:100000
   • Photos aériennes du Chocó 1: 74'000, 1977
   • Plan de la ville de Quibdó 1:5000, 1983
   • Carte topographique de Quibdó 1:25000, 1983
   • Carte des sols de Quibdó, 1994
2. Données issues de l'Institut de Géologie et Mines - INGEOMINAS
   • Carte géologique du Chocó, 1:600'000
   • Carte hydrogéologique de Colombie 1: 2'500'00
   • Données morphologiques issues des informes internes
   • Catalogue de séismes de Colombie
   • Sismogrammes
3. Données issues de La Corporation nationale pour le développement soutenu du Chocó- CODECHOCO.
   • Images 'spot' du bassin versant de l'Atrato, San Juan et Baudó, 1992
   • Carte tectonique de l'Atrato
   • Cartes topographiques des municipalités du Choco 1:100'000
   • Cartes topographiques du Choco 1: 500'000
   • Cartes morphologiques et physiographiques 1: 1'000'000 issues des rapports internes
   • Profils des rivières.
4. Données issues de l'Institut de Météorologie, Hydrologie et de l'Environnement - IDEAM.
   • Registres pluviométriques du Chocó
   • Débits
   • Niveaux
5. Données issues du département administratif national de statistiques DANE.
   • Recensement national de la population de Colombie 1993.
6. Données spécifiquement obtenues pour ce travail auprès des institutions et compagnies privées SHELL, INGETEC 1969, Colombian Petrolium Company et Atlanctic Pacific IGCS.
   • Résultats des sondages géotechniques de Bellavista, Tagachi, Quibdó, Curvarado, Sautata, Riosucio, Playa de oro, Tado, Bahia Solano, Baudó, El Carmen et Jurado.
7. Etudes spécifiques de terrain spécialement faites pour ce travail.
   • Evaluation technique des glissements de terrain à Quibdó en septembre 1992, juillet 1993, février 1994, et à San Roque en 1995
   • Evaluation technique des glissements de terrain de Carmen de Zurama.
   • Cartographie des glissements de terrain d'El Tapon et las Peñas del Olvido
   • Evaluation technique des chutes de blocs de la route Quibdo-Medellin le 29 avril 2000.

2.3. Base de données géoréférée

      La base de données au sein d'un SIG, doit être constituée de façon à posséder:

• Un référentiel géographique commun, avec des coordonnées géographiques bien définies.
• Les données doivent avoir les mêmes dimensions spatiales aux niveaux de lignes et colonnes.
• Posséder une résolution acceptable et préférablement la même, pour toutes les données.

      Avant de procéder à la création de la base de données géoréférée numérisée, il faut définir la structure de la même, afin de pouvoir garantir sa fonctionnalité et validité pour l'étude projetée. Pour l'analyse des aléas, il faut en plus des caractéristiques déjà mentionnées, que notre base soit structurée telle qu'elle puisse respecter les exigences suivantes:

• Faciliter la manipulation numérique de façon dynamique, c'est à dire qu'elle pourra être mise à jour au fur et à mesure de l'amélioration des connaissances.
• La base de données créée doit faciliter la manipulation et analyse des différents plans d'information, permettant d'effectuer de différents paramètres
• Permettre l'intégration des aspects de modélisation des phénomènes (simulation de situations vraisemblables).
• Elle doit avoir des plans d'information de type vecteur et de type 'raster' d'une façon bien différentiée et organisée afin de faciliter l'interaction entre les différents types de logiciels.

      La figure 2.2 montre la structure de la base de données géoréférées du département de Choco. Elle est constitue des plans suivants :

      La topographie: Pour la constitution du plan topographique pour le département du Choco, on a commencé par re-dessiner les courbes de niveaux de la carte de base sur papier calque avant de les numériser, avec le but d'avoir une meilleure visibilité des courbes. Comme les cartes du Chocó à l'échelle 1:500'000 ne présentent pas un système d'équidistance d'altitude homogène, cela a compliqué sérieusement la digitalisation. La saisie a été effectuée par numérisation des cartes avec le Module TOSCA d'IDRISI. Par la suite à l'aide du module ARCEDIT d'ArcInfo, on a numérisé quelques points supplémentaires, ainsi que d'autres courbes de niveau, extraits des planches de quelques municipalités du Chocó (Quibdó, Jurado, Lloro, Itsmina, El Carmen de Atrato).

      La géologie du Chocó a été saisie de la même manière que la topographique. Mais la géologie étant de surface il fallait re-dessiner des polygones, pour ensuite les numérisés avec ArcEdit.

      Le réseau hydrographique du Chocó a été saisi suivant les mêmes étapes que pour la saisie de la topographie. On a commencé par l'extraction manuelle des rivières à partir de la carte topographique du Chocó, en suite nous avons digitalisé les lignes avec TOSCA. Plus tard nous avons ajouté d'autres données issues de la carte de Quibdó avec le module ARCEDIT d'ArcInfo.

      L'environnement humain: Les données brutes qui conforment les différents plans d'information de l'environnent humaine ont été saisies à l'aide d'EXCEL, et DBASE. Pour leur numérisation nous avons utilisé ARCEDIT.

      La base de données ainsi conçue est le fondement de toutes les cartes qui ont été construites lors de notre recherche. Chaque plan d'information peut être lui-même une carte. Elles peuvent être produites directement par le biais de l'impression directe à partir de la création des LAYOUTS module intégré dans la majeure partie des SIG utilisés. On peut aussi construire des cartes à travers la combinaison de différents plans d'information, ainsi qu'au moyen des opérations telles que l'interpolation, la multiplication, l'addition, etc. Finalement, à partir de ces cartes et avec la modélisation des phénomènes étudiés, on peut aussi produire soit des cartes, soit d'autres types d'informations.

2.4. Le modèle numérique d'altitude - MNA

      A partir de l'information altimétrique contenue dans les plans d'information topographique et hydrographique (courbes de niveaux, point cotés et le réseau hydrographique) un modèle matriciel a été interpolé avec une maille de 50 mètres. L'image résultante possède 1250 colonnes et 2800 lignes.

      Le MNA matriciel ou raster est une grille régulière dont chaque cellule représente l'altitude moyenne du terrain naturel.

      La constitution du plan d'information du MNA du Choco a nécessité quelques étapes :

      Numérisation des courbes de niveau à partir de la carte topographique du Choco au 1:500'000. Pour ce faire, nous avons divisé celle-ci en deux parties, pour respecter les dimensions maximales actives de la table à digitaliser. Le système de référence utilisé pour la numérisation est le Transverse Universel de Mercator- UTM.

      La zone numérisée est limitée par le rectangle ayant les coordonnées suivantes :

      X_min = 900'000 km

      Y_min = 900'000 km

      X_max = 1'150'000 km

      Y_max = 1'460'000 km

      Correction et assemblage des couvertures des courbes de niveaux. Pour se faire nous avons utilisé le module CONCATENAT de TOSCA.

      Préparation du fichier type vecteur pour son interpolation. Pour cette raison, on a d'abord procédé à la reclassification des données, en vue d'obtenir les minimums compatibles avec Ilwis. Avec le module RECLASS d'IDRISI, nous avons changé les valeurs minimums de la couverture originale du Choco de 0 à -32767.

      Initialiser une image qui servira de support à la conversion au moyen du Module INITIAL d'IDRISI.

      'Rastérisation' des courbes de niveau au moyen du module LINERAS d'IDRISI fut le pas suivant.

      Exportation des fichiers vers ILWIS. Elle a été réalisée au moyen du module EXPORT d'IDRISI à format GIS, avec le module ERDIDRISIS.

      INTERPOLATION des courbes de niveaux 'ILWIS, on a obtenu le modèle numérique du terrain pour le département du Chocó.

      L'évaluation de la qualité de MNA a été faite en utilisant la méthode visuelle. Les courbes de niveau ont été générées à partir du MNA modélisé, ensuite, elles ont été comparées aux courbes de niveau des données de base. Le modèle de terrain ainsi créé couvre une superficie supérieure à notre zone d'étude, ceci pour assurer sa fiabilité et sa qualité.

      Délimitation du département du Chocó: pour extraire la zone exacte, tenant compte les limites du département, un masque a été crée. Pour ce faire la forme du département du Choco a été numérisé en forme de polygone. Ceci a nécessité la création de la topologie du masque car elle a été saisie à l'aide du module TOSCA d'IDRISI.

      L'application de ce masque à notre MNA: pour ce faire nous avons utilisé le Module OVERLAY d'IDRISI, qui a servi à multiplier les images du premier MNA et le masque. Le résultat ainsi obtenu est illustré par la figure 2.3.

      Une fois cette étape achevée, le modèle numérique de terrain du Choco, est maintenant prêt à être étudié et employé comme base de calcul et de scénario base pour la modélisation des différents phénomènes.

      A partir du MNA du Choco, nous avons créé trois produits dérivés dont il sera fait usage dans ce travail.

2.4.2. Carte des pentes

      Une carte des valeurs des pentes pour le département du Choco a été produit en utilisant le module SURFACE, option "slope" d'IDRISI. La carte de pente peut s'exprimer en pourcentage ou en degrés. La carte de pentes du Choco a été produite en degrés. Les informations qu'elle contienne sont indispensables pour la modélisation des phénomènes contrôlés topographiquement, comme les inondations et les glissements de terrain. Les valeurs initiales ont été ramenées à 9 classes par le module RECLASS. La carte des valeurs de pentes du Chocó est illustrée par la figure 2.5. Une analyse à également été faite pour l'orientation des pentes.

      

Figure 2.3. MNA du Chocó

      

Figure 2.4. Carte du relief du Choco

      

Figure 2.5. Carte des pentes du Chocó.

2.5. Conclusions

      Les systèmes d'information géographique (SIG) sont un moyen d'effectuer une analyse spatiale des données. La base de données est constituée de données ponctuelles et spatiales, à la fois courantes et historiques. Nous avons structuré les données de façon à répondre aux besoins de l'étude. Ils ont été codés dans l'espace et le temps. Après les avoir géoréférencées, on a combiné et analysé toutes les données en profitant des avantages des SIG.

      On a pu constituer ainsi une base de données numériques dynamiques, qui pourra être maintenu et mise à jour et qui pourrait se convertir en système d'appui à la décision et à la planification du développement départemental. Ces systèmes obligent à intégrer les produits provenant de la collecte de données et de la modélisation dans un environnement qui comporte des interfaces d'utilisation relativement simples et transparentes, mais souples. Le système repose sur la base de données spatiales et les outils informatiques par le biais des SIG. De tels systèmes peuvent servir à la planification et/ou appuyer les opérations d'intervention d'urgence.

      Afin de créer la base de données pour l'analyse des aléas et risques géologiques dans le département nous avons fait une compilation méticuleuse et approfondie de données, en partant du principe que la qualité des résultats est directement proportionnel à celle des données d'entrée.

      Nous avons rencontré quelques difficultés tout au long de cette tâche, à savoir :

      Les cartes topographiques de base élaborées par l'IGAC pour le département du Choco ne sont pas de très bonne qualité, elles n'ont pas été révisées récemment.

      Les photos aériennes de la zone ne sont pas récentes, elles datent pour la plupart de 1974 à 1986.

      L'étendue de la région très grande et avec une végétation de forêt humide tropicale rend difficile l'actualisation des cartes.

      L'absence totale de données numérisées pour la région étudiée.

      Une grande partie des données a dû être acquise à Bogota car elles sont inexistantes dans la zone d'étude. On a dû d'un côté acheter à Bogota et d'un autre côté compléter l'information et l'actualiser dans chaque organisme responsable des différentes données au Chocó. Pour ce faire, nous avons été obligés de faire la tournée de chaque organisme politico-administratif, vu l'absence totale de communication interinstitutionnel. Le chaos qui règne dans le département du Chocó au niveau des archives est indescriptible.

      Certaines données exigent des permis spéciaux car elles correspondent à la zone de frontière avec le Panama.

      Des levés topographiques locaux furent nécessaires pour améliorer la qualité des cartes existantes.

      L'utilisation d'un grand nombre d'applications informatiques a été nécessaire.

      Le franchissement de ces difficultés avec d'autres pas mentionnées ici a permis:

      La création de la première base de données géoréférée du département du Chocó. Les informations récoltées concernent les plans topographiques, géologiques, climatiques, hydrométérologiques, sismiques, morphologiques, tectoniques et en général, toutes les couches concernant les trois types d'aléas étudiés. Disponible sur forme numérique, cette base de données sera mise à disposition des autorités municipales et départementales.

      Chaque plan du SIG constitue en soi même une carte, les quelles peuvent aussi être combinées pour en produire d'autres.

      A notre sens, tenant compte du temps qui a été nécessaire pour collecter les données et pour les numériser, afin de les assembler sous forme numérique, une série de recommandations devrait être élaborée par les institutions compétentes, sur la base de ce travail, pour que soit favorisée la centralisation et organisation des données, des archives et des bases de données, quelque fois inexistantes dans des différents instituts responsables dans le département et les municipalités du Chocó.

3.1. Méthode de travail

      Aujourd'hui, il existe de nombreuses méthodes d'analyse qualitatives et quantitatives de l'aléa instabilités de terrain. Nous avons utilisé une méthode simple issue de la combinaison des analyses statistique et morphologique (Keefer D, 1984), applicable aux mouvements de terrain causés par les tremblements de terre principalement, mais elle tienne compte aussi d'autres facteurs déclenchants tels que les pluies.

      L'apparition des phénomènes d'instabilité de terrain est conditionnée par la conjonction dans l'espace et dans le temps de facteurs intrinsèques (nature et propriétés mécaniques des matériaux, plans de ruptures préférentielles, pentes du terrain, couverture végétale), de facteurs aggravants (teneur en eau des matériaux, érosion en bas de la pente, action anthropique) et des facteurs à évolution rapide ou facteurs déclenchant (conditions hydrométéorologiques exceptionnelles, séismes, talus routiers, tranches en bas de pente). La détermination d'un niveau d'aléa instabilité de terrain passe donc par l'appréciation de l'ensemble de ces facteurs.

      Pour faire notre première analyse des instabilités de terrain au Chocó, nous tiendrons compte des facteurs suivants :

• La géologie des terrains
• La nature, l'épaisseur, l'altération des terrains et leurs propriétés
• La pente des terrains et la morphologie
• La localisation de glissements de terrain actifs ou anciens
• Le relevé d'indices d'activité de mouvements
• L'existence de plans préférentiels de rupture
• La pluviosité
• Le drainage
• L'action anthropique

      La pluviosité et la sismicité seront considérés comme facteurs déclenchants.

      A ce niveau les conditions intrinsèques : géologie, morphologie (pentes, aspect des pentes) sont confrontés aux facteurs déclenchant: précipitations et tremblements de terre avec magnitudes M_S >4.9, (pour une analyse détaillée de la sismicité du Chocó, voir résultats du chapitre 5).

      Cette analyse a été effectuée par étapes :

• Analyse géomorphologique sur la base du MNA, la carte de relief et l'analyse des photos aériennes
• Création des cartes de paramètres spéciales: pentes, aspects des pentes et géologie
• Identification des types de mouvements de terrain
• Détermination des niveaux d'aléa
• Analyse des facteurs déstabilisants
• Création de la carte analytique logique par superposition de cartes individuelles.

3.2. Types d'instabilité de terrains identifiés dans le département du Chocó.

      Pour la détermination des différents types de phénomènes, on s'est basé sur la classification de Keefer (1984), qui caractérise les différents types d'instabilité selon leur pente et le matériel impliqué, dans un contexte régional à sismicité moyenne à forte. Les différents types d'instabilité cités sont définis dans les paragraphes 3.21 et 3.2.2.

3.3. Détermination de la susceptibilité aux instabilités

      La détermination du niveau de susceptibilité aux instabilités de terrain dépend de l'identification des traces d'activité de mouvements de terrains, mais aussi de la conjonction des conditions intrinsèques, des facteurs aggravant et déclenchant cités précédemment dans le paragraphe 3.1.

      Rappelons que le zonage des aléas recouvre deux notions, temporelle et spatiale, mais ici pour le zonage de la susceptibilité aux instabilités seule la probabilité spatiale est prise en compte.

      Susceptibilité faible à nul : mouvement très localisé possible (échelle métrique ou décamétrique), avec facteur déclenchant (activité anthropique, sismicité, pluviométrie) pour les zones de pentes faibles, avec peu d'indices d'instabilités de terrain, avec une probabilité faible à nulle d'apparition de mouvements de terrain.

      Susceptibilité moyenne, pour les zones de pente moyenne (15° < p < 30°), avec altération profonde des matériaux, indices des instabilités reconnues et avec une probabilité moyenne de mouvements de faible ampleur (mouvement superficiel ou relativement superficiel, profondeur de la rupture métrique à décamétrique), pouvant devenir fort sous l'action anthropique.

      Forte susceptibilité, pour zones de pentes fortes à très fortes (p > 30°) avec des indices de nombreuses instabilités connues, avec une probabilité élevée d'apparition de mouvements de faible et moyenne ampleur.

      La carte de la susceptibilité aux instabilités de terrain pour le Chocó, n'indique pas que l'instabilité va obligatoirement se réaliser, cependant, elle permet d'attirer l'attention des autorités sur la possibilité d'un danger qui doit être confirmé pour une analyse plus détaillée sur le terrain.

3.4. Cartographie de la susceptibilité aux instabilités de terrain

      Comme nous avons expliqué précédemment notre but n'est pas le pronostic, ni la cartographie des différents types de mouvement de terrain susceptibles de se produire dans le département du Chocó. Nous nous bornons ici à délimiter de façon générale et exploratoire, l'ensemble de zones susceptibles de présenter des instabilités de terrain dans tout le département.

      Les différents types d'instabilités du Chocó, ainsi que les zones susceptibles à chaque type de phénomène, ont été définis à partir des cartes géologiques et de pentes.

      Seuls les conditions intrinsèques intervenant dans l'occurrence du phénomène ont été prises en compte.

      Nous avons adapté la méthodologie de Keefer à notre région d'étude en partant du fait qu'une grande partie des critères de cette méthodologie s'adaptent assez bien aux conditions de notre zone d'étude, pour des mouvements de terrain de surface de dimensions entre 1m et 10 km. En plus le zonage correspondant à Quibdó, zone urbaine a été vérifié sur le terrain. D'autres zones situées sur les routes ont été également vérifiées sur le terrain.

      Cette partie du travail nous l'avons réalisée en quelques étapes, selon l'organigramme de la figure 3.1 et les critères présentés dans la figure 3.2.

      1. Classification des pentes du Chocó: elles ont été divisées en 4 groupes prenant comme base la classification de Keefer et Wang (1997) ainsi :

      Groupe 'A'- glissements existants : les mouvements caractéristiques pour les glissements existants sont normalement le siège de nouveaux glissements ou de glissements à proximité. Pour bien connaître la nature de chaque type de glissement, il est nécessaire de faire l'évaluation du site. Cette condition n'était pas réalisable dans des zones identifiées à végétation dense.

      Groupe 'B'- pentes escarpées > 25°: On a mis les pentes supérieures à 25°, lesquelles sont particulièrement instables (Keefer, 1993). les facteurs à prendre en compte pour l'analyse de ce type de pentes sont la teneur en eau, les conditions hydrologiques ainsi que le degré de cimentation des matériaux.

      Groupe 'C'- pentes modérées entre 15°et 25°: Pour ce type de pentes, on considère que les mouvements translationnelles et rotationnelles sont les plus communs.

      Groupe 'D'- pentes < 15° sont les pentes dites douces. Les unités géologiques du pré-quaternaire ont été considérées comme stables. Les dépôts plus jeunes ont été considérés plus vulnérables au mouvement en cas de séisme. La classification des pentes est illustrée par la figure 3.3.

      2. Analyse des facteurs géologiques pour chaque groupe de pentes.

      3. Multiplication binaire des images des pentes et des roches. Les résultats sont résumés dans le tableau 3.2a et b.

      

Tableau 3.2a. Types d'instabilités potentielles dans le département du Chocó à partir de la multiplication binaire des images de pentes et des roches.
Code stratigraphique	Ksv Kvsc Tsc Tec Tmuc Tcm Tmn Kvb T K Tdm	Ksvc Ktdm Kvb Tec Tecs Tos Tcm Tpm Tms	Tcm T Tgc	Qp M Qal Tmu
Pentes > ; 40°	CHUTES (falls)
Pentes > ; 35°		GLISSEMENT (slides)
Pentes > ; 25°			AVALANCHES
Pentes > ; 15°				AFFAISSEMENTS (slumps)

      

Tableau 3.2b. Types de mouvements continus potentiels dans le département du Chocó à partir de la multiplication binaire des images de pentes et de matériaux meubles.
Code stratigraphique	Qp, Tgc	Tmu, Tos	Tmu
Pentes > ;= 40°	CHUTES (falls)
Pentes > ;= 15°		GLISSEMENT (slides)
Pentes > ;= 10°			AFFAISSEMENTS(slumps)

      4. Délimitation d'aires potentielles d'instabilités: pour se faire nous avons utilisé le module 'GROUP' d'IDRISI afin de regrouper les aires des différents types d'instabilité.

      5. Assignation des niveaux de l'aléa : l'analyse détaillée des critères de la figure 3.2, ainsi que leur positionnement sur une carte nous a permis d'envisager des zones à différents degrés de l'aléa: faible, modéré et élevé. La carte ainsi obtenue est illustrée par la figure 3.4.

3.5. Discussion

      L'approche utilisée dans ce chapitre avait pour but la création d'une carte de susceptibilité aux instabilités de terrains au Chocó. Cette approche basée sur des critères empiriques a permis d'établir un zonage des régions sensibles, du point de vue des instabilités de terrain, sur la base du croisement des conditions intrinsèques comme la géologie, la pente avec les indices éventuels de mouvement et la reconnaissance de différents types de mouvements de terrain. Cette approche nous a permis de définir seulement deux dimensions. La profondeur du phénomène ne peut pas être déterminée à partir de notre carte. Mais l'intérêt réside dans le fait que cette carte préliminaire de susceptibilité aux instabilités de terrains du département du Chocó, indique où le mouvement de terrain peut se produire, attirant l'attention des autorités et des décideurs sur les zones qui doivent être le sujet d'études détaillées.

      Cette carte délimite les zones potentiellement instables du département en utilisant une classification très simple des niveaux de susceptibilité: de nulle à forte. Pour la surface analysée qui est de 46'530 km² (100%), les zones d'aléa élevé (zones rouges) occupent environ 5'800 km², ceci représente le 13% de la surface du département. Les zones d'aléa moyen (zones vertes), occupent une surface de 8410 km², équivalant au 18% de l'aire totale. Finalement les zones moins sensibles ou d'aléa faible (zones jaunes) occupent 32'320 km², ce qui correspond au 69% de l'aire totale. Les zones moins sensibles occupent une surface plus importante que la somme des zones d'aléa élevé et modéré, qui représentent le 31% de la surface totale départementale.

      Il ressort de la carte que :

      Les zones d'instabilité élevée coïncident avec les zones de montagnes (flanc occidental de la cordillère occidentale, 'Serranías'du Baudó et du Darien), c'est compréhensible car la région est caractérisée par des pentes raides. Les zones d'aléas modérés se situent surtout à proximités des vallées de l'Atrato.

      Les zones basses sont situées dans la zone d'aléa faible ou nulle mais cela ne veux pas pour autant dire que l'on exclue la possibilité d'occurrence des glissements de terrains. Ces parties du territoire départemental sont très sensibles à la liquéfaction associée aux tremblements de terre.

      A partir de cette carte et de la connaissance de la zone étudiée, nous pouvons ajouter que les zones potentielles de chutes (roches et matériaux meubles) se concentrent principalement dans les parties plus hautes du département sur le flanc occidental de la cordillère occidentale, plus précisément dans les routes Quibdó-Medellin et Tado-Pueblo Rico.

      Cette approche méthodologique a un coût économique relativement bas. Elle pourrait être utilisée sans problème pour une analyse préliminaire des instabilités de terrain pour toute la Colombie. Elle devrait faire l'objet d'un calibrage sur des zones pilotes, ensuite elle pourrait aussi servir de base à des projets de développement régional. Elle montre clairement les zones qui méritent un degré d'attention plus important avant de procéder aux constructions dans les dites zones.

4.1. Causes et effets des inondations dans le département du Chocó

      Les inondations sont le résultat d'une conjugaison complexe de facteurs, qui influent sur le débit d'un cours d'eau. Parmi les plus importants, rappelons la quantité et le type de précipitations, la nature et l'état du bassin versant, la couverture végétale et la capacité d'absorption du sol, la présence d'obstacles à la circulation des eaux, la masse d'eau libérée par une rupture de barrage ou de digue, ainsi que le climat. Ajoutons à tout ceci les facteurs humains, figure 4.1. Dans notre région, les inondations sont essentiellement le fait, soit de ruissellements localisés lors d'épisodes orageux, soit des stagnations en plaine, suite à des pluies étalées et durables, soit de débordements de fleuves ou de rivières en crue, soit de remontées de nappes phréatiques. Les facteurs aggravants dans tous les cas, sont l'intensité et la durée des précipitations, ainsi que l'importance de la surface et de la pente du bassin versant. Les grandes crues ont surtout pour origine des averses exceptionnelles dues à leur grande intensité, leur durée ou leurs successions rapprochées. Sur de petits cours d'eau, des crues peuvent être engendrées ou aggravées par la rupture de barrages naturels ou artificiels, libérant brusquement les eaux accumulées.

4.1.2. Facteurs hydrologiques

      Les facteurs hydrologiques qui influence le processus précipitation-débit-ruisellement sont: La taille du bassin versant, la forme, la pente, les types et occupations du sol, la couverture végétale et le réseau hydrographique.

      En fonction de la forme, le profil, et la rugosité du lit, chaque type de cours d'eau présente dans la plupart des cas, pour un événement pluvial donné, un comportement spécifique de base. L'exemple des inondations qui ont eu lieu dans tout le département en octobre 1994 illustre cette propriété de chaque cour d'eau :

      Dans la rivière Andagueda, le caractère 'flash flood' du cours s'est manifesté en arrachant des fondations des villages entiers (figure 4.2). Pour l'Atrato les eaux sont montées plus lentement et sont restées à ce niveau pendant plusieurs semaines (figure 4.3). Pour le San Juan, Tamana et Baudó, le comportement a été similaire, une montée des eaux rapides, moins que pour L'Andagueda, mais beaucoup plus rapide que pour l'Atrato, et une décrue en quelques jours (figure 4.4).

      

Figure 4.2. Restes du village Cuajando (municipalité de Lloro) après les inondations torrentielles d'Andagueda, octobre 1994.

Photos S. Mosquera.

      

Figure 4.3. Etats des plantations de banane lors des inondations périodiques de l'Atrato.

Photos S. Mosquera.

      

Figure 4.4. Santa Rosa (municipalité de Novita), dégâts provoqués par la crue du Tamana, octobre 1994.

Photos S. Mosquera.

4.1.3. Facteurs anthropiques

      Le comportement d'un bassin versant implique l'existence d'un équilibre, cependant cette condition a déjà été modifiée par l'action anthropique, ce qui change le processus de stockage et transfert du cycle.

      Le développement économique et la croissance de la population ont exercé des pressions qui ont eu pour effet de modifier le régime des eaux de surface et le paysage des plaines inondables.

      Les efforts des différentes administrations départementales et municipales visant à restreindre la zone active des plaines inondables sont variés : construction de barrages, de digues et d'ouvrages de dérivation, dragage et réalignement des lits, et assèchement des marécages. Ces mesures, qui profitent sans nul doute au développement économique de la région, ont par ailleurs entraîné le déséquilibre du bassin versant. Des marécages ont été éliminés, l'érosion littorale s'est accrue, et les plaines inondables ont perdu leur capacité de filtration dans les sédiments.

      L'urbanisation modifie radicalement le drainage des bassins versants naturels, car elle accroît le volume et le débit du ruissellement. Bien que les conséquences sur les gros réseaux fluviaux soient minimes, la capacité de transport des petits cours d'eau peut rapidement être dépassée, ce qui cause des problèmes d'inondation et d'érosion.

      Au Chocó les causes anthropiques, qui provoquent une diminution de la capacité en eau des rivières et fleuves sont :

• Une mauvaise exploitation minière dans les fleuves: dans l'Atrato et ses affluents, Cabi, Munguido, Quito, etc. dans le San Juan et ses affluents, Santa Rosa, Opogodo, Playa de Oro, Agua Clara, El Tapon, etc.
• L'obstruction des cours d'eau par le dépôt et résidus de transport de bois.
• L'utilisation des cours d'eau comme de grandes poubelles de façon indiscriminée.
• Le manque de couverture végétale et de capacité d'absorption du sol (par exemple l'imperméabilisation des surfaces en milieu urbain).
• Le mauvais entretien de certains cours d'eau (absence de curage, d'où mauvais écoulement dans le lit du fleuve et débordement) et de certains ouvrages hydrauliques (rupture d'endiguements en mauvais état).

      Un aperçu de quelques facteurs d'origine anthropique qui provoquent la sédimentation des cours d'eau dans le département du Chocó, sont illustrés par les figures 4.5 a, b et c.

      

Figure 4.5a. Exploitation minière d'or et de platine dans la rivière Cabi par dragage.

      

Figure 4.5b. Exploitation minière avec déboisement préalable (l'or et le platine ont été exploités par une pompe d'extraction)

      

Figure 4.5c. Transport de l'industrie du bois sur le fleuve Atrato.

4.2. Cartographie de l'aléa

      Pour l'élaboration de la carte d'aléa inondation nous avons utilisé une méthodologie qui s'appuie sur une approche géomorphologique des écoulements en crue, ainsi que sur l'emploi d'un SIG afin de créer une carte combinant les zones inondables et l'occupation du sol en ayant comme base le modèle numérique du terrain du Chocó, ainsi que les profils des rivières.

      Les données qui existent sur les bassins versants du Chocó prennent de nombreuses formes et ne sont pas toujours disponibles sur une grande échelle. On a dû pour ce travail réunir des données provenant de différentes sources et de nos propres études. On a évalué les réseaux existants de données historiques pour les améliorer. Une base de données cohérente est essentielle à la réussite.

      L'application concrète pour l'analyse générale de l'aléa d'inondation dans le Chocó, s'appuie en plus sur des observations de terrain et l'analyse de la morphologie des cours d'eau. Des photos aériennes ont été utilisées pour l'identification topographique. On s'est servi également des calculs locaux des hauteurs d'eau et des capacités hydrauliques calées sur des événements historiques (enquêtes et inventaires historiques) pour les débordements. On a tenu compte aussi des périmètres des zones basses n'offrant aux précipitations d'autre exutoire que l'évaporation ou l'infiltration dans le sous-sol ou présentant une pente si faible que l'évacuation ne peut se faire que très lentement. Cette analyse a permis de tracer les limites d'inondation pour les trois fleuves principales et pour la zone côtière.

      Les étapes nécessaires pour la cartographie de l'aléa inondation peuvent être résumées comment suit :

      1. A partir des levés de terrains pour les fleuves Atrato, San Juan, Baudó et les rivières Tamana et Andagueda pour la crue d'octobre 1994, nous avons obtenu les mesures des niveaux maxima atteins par les eaux, ainsi que leur extension aux villages principaux de chaque cours d'eau. L'exemple du type de données obtenues par ces relevés est dans le tableau 4.3.

      

Tableau 4.3. Exemples des données hydrologiques des inondations d'octobre 1994.
Lieu	Cours d'eau	Municipalité	Lieu d'observation Lat. - Long.	Hauteur des eaux [m]	Extension de la zone inondée [m]
Bellavista	Atrato	Bojaya	6.34N-76.39W	2.50	250
Salado	Sanjuan	Itsmina	4.55N-76.50W	3.6	130
Pie de Pepe	Baudó	Bajo Baudó	5.08N-76.50W	5.4	98
Aguasal	Andagueda	Bagado	5.30N-76.32W	8.0	150
Santa Rosa	Tamana	Novita	4.8N-76.58W	4.5	180

      2. Sur les profils bien définis des rivières, à partir des extensions et niveaux d'eaux mesurés, nous avons calculé la largeur (extensions) des crues.

      3. D'autres profils des fleuves ont été obtenus dans Arcinfo pour être comparés avec des profils mesurés sur le terrain, et par une simple règle de trois nous avons calculé l'extension de l'inondation tous les 200 mètres.

      4. Tous les points d'extension de l'inondation calculés et mesurés ont été regroupés dans un fichier EXCEL.

      5. Les points de la surface d'inondation ont été cartographiés dans IDRISI à partir de l'importation du fichier EXCEL.

      6. Les points des zones inondées ont été comparés avec des niveaux pour des périodes normales, ceci nous a permit de calculer la différence de niveaux, laquelle a été compare avec les profils de terrain afin de repérer l'altitude des lignes qui unissent les points des extensions de la crue. Cette étape de l'analyse nous l'avons nommée 'Transitando'.

      7. Nous avons ainsi obtenu deux surfaces topographiques d'inondation: une pour le bassin versant de l'Atrato et une autre pour les bassins versants du San Juan. Les zones de mangroves sont des zones saumâtres noyées de manière permanente, elles ont été cartographiées et ajoutées à la surface d'inondation San Juan-Baudo.

      8. La même analyse a été fait en utilisant les débits maxima mesurés lors des diverses crues de 1996.

      9. La différence des niveaux calculés pour la surface d'inondation de 1994 et 1996 a donné les points limites de la surface d'inondation d'aléa faible.

      10. On a classé les zones inondables en fonction des aléas: élevé, moyen et modéré à faible.

      L'aléa élevé désigne les zones qui sont inondés périodiquement et que sont aussi les premières zones à être submergées lors d'un événement exceptionnel. Dans ces zones les vitesses de l'écoulement et/ou la hauteur d'eau peuvent être importantes, le changement de trace d'uns cours d'eau peut se produire lors d'une crue exceptionnelle.

      L'aléa moyen délimite les zones submergées lors d'un événement plus grand qu'une inondation périodique normale, mais qui n'est pas un événement exceptionnel (par exemple la crue périodique d'août 1996). Dans ces zones, la vitesse et la hauteur d'eau pourront être faibles voire moyennes, la durée de submersion étant limitée.

      L'aléa modéré à faible n'exclue pas la possibilité d'occurrence d'inondations dans ces zones, mais il indique que la hauteur d'eau et la vitesse d'écoulement seront faibles voire nulles.

      Dans cette classification de l'aléa, nous nous sommes limités au caractère spatial de celle-ci. Une étude plus détaillée qui tient compte des différentes périodes de retour est présentée dans le chapitre 7 pour Quibdó.

      Ainsi, nous avons obtenu notre carte d'aléa inondation du département du Chocó. Elle est illustre par la figure 4.6.

4.3. Discussion

      Cette carte générale de l'aléa inondation dans le département du Chocó constitue une première dans la zone d'étude. Cette carte a un caractère préliminaire. Elle porte sur l'aspect général de l'aléa inondation. La base de données intégrée contenant des données hydrométriques, climatiques, topographiques et d'autres données techniques concernant chaque bassin séparément aiderait aux calculs des paramètres des zones inondables. Elle synthétise les connaissances de l'aléa inondation qui sont évalués pour un phénomène de référence, à partir des informations disponibles, en particulier celles des crues d'octobre 1994 et août 1996.

      La carte créée décrit qualitativement l'inondabilité du département du Chocó. Elle délimite les zones inondables désignées dans les bassins versants Atrato, San Juan, Baudó et le littoral pacifique. Ces zones comprennent les villes les plus importantes ainsi que les résidences du secteur rural situées dans les plaines inondables. Même si cette carte a un caractère général, elle permet de localiser et de hiérarchiser les zones exposées à des inondations potentielles.

      L'analyse du zonage de l'aléa d'inondation du département du Chocó a permis de mettre en évidence que: la partie du territoire départementale qui est dans la zone d'aléa élevé est de 17'145 km², constituant le 37 % du département. L'aire correspondant au niveau d'aléa moyen est de 15'425 km², qui représente le 33 % de l'aire totale, et l'aléa modéré à faible est de 13'959 km², qui correspondent au 30 % de la surface départementale.

      Pour la surface totale analysée, qui est de 46'530 km, la part de territoire susceptible d'être inondé est de l'ordre de 32'571 km², soit le 70% et celle de la population potentiellement touchée est d'environ du 60 %. Les villes principales du département tels que Quibdó, Rio Sucio, Bojaya, Bahia Solano, Ismina, Nuqui, et Canton de San Pablo, sont situées dans la zone d'aléa élevé.

      Etant donné qu'il faut vivre avec les crues, un aménagement raisonné des zones inondables, adaptant le risque d'inondations au besoin de protection est donc nécessaire. Ce document ainsi que la carte disponible sous forme numérique, peuvent servir de support à des nombreux travaux à l'échelle régionale, constituant aussi un outil précieux pour la prise de décision.

      La gestion des zones inondables afin de réduire les dégâts doit donc retenir toute l'attention des décideurs, elle doit s'intégrer en effet dans toute politique d'aménagement du territoire et pour se faire l'analyse de l'aléa inondabilité faite dans ce chapitre constitue un premier pas fondamental.

5.1. Caractéristique générale de la géodynamique régionale

      Le nord-ouest de la Colombie se situe dans une zone d'interaction de trois plaques, tectoniques: Nazca, Caraïbes, et Sud-Américaine (figure 5.2). Cette zone est connue sous le nom d'union Triple du Darien et constitue une structure tectonique complexe.

      Dans ce secteur la haute activité sismique est liée à la subduction de la plaque Nazca sous la plaque Sud-Américaine, lesquelles sont délimitées au nord par la plaque Caraïbe.

      La plaque Nazca se déplace vers le nord-est sous la plaque Sud-Américaine, qui se déplace vers l'ouest. La vitesse de subduction est de l'ordre de 7 cm/an. La plaque Caraïbe se déplace en direction sud-est vers la plaque Sud Américaine mais plus lentement que la plaque Nazca, sa vitesse de déplacement est de 1.7 cm/an. La nature exacte des interactions entre ces plaques constitue depuis la fin des années 70 un pôle de recherche important. Un certain nombre de travaux ont ainsi été publiés.

      Jordan (1975) en utilisant comme base la distribution des épicentres de la zone et le mouvement relatif des plaques, a proposé un modèle qui suppose l'existence d'une limite de transformation avec un mouvement senestre au sud de Panama.

      Bowin (1976) a utilisé les données gravimétriques pour aboutir à la conclusion de l'existence d'un point de jonction triple des plaques, situé le long de la zone de fracture de la microplaque de Panama, cette dernière se colle ou se sépare progressivement de la plaque des Caraïbes en direction du nord.

      Certains auteurs tels que Kellogg et autres (1985) ont interprété la tectonique de cette région en faisant intervenir deux microplaques: la microplaque du Panama et la microplaque des Andes du Nord. En se basant sur des observations d'amplitude dans des zones de failles, ils ont prédit un déplacement de la microplaque du Panama de l'ordre de 1cm/an vers le nord par rapport à l 'Amérique du sud.

      Des mesures de déplacement des plaques réalisées entre 1988 et 1991 a l'aide des systèmes de positionnement par satellites (GPS: Global Position System) ont permis aux auteurs Freymuller et autres (1993) d'arriver à la conclusion selon laquelle, la bordure sud de la plaque Caraïbe passerait le long de la ceinture déformée du sud des Caraïbes et le long de la ceinture plissée du Panama.

      Des études récentes en utilisant les données du Réseau Sismologique National de Colombie pour la période de 1993 à 1996, on conduit certains auteurs tels qu'Alfedro Taboada et autres (2000) à interpréter la géodynamique complexe du Nord-Ouest de l'Amérique du Sud ainsi: Les effets de l'accrétion de l'arc océanique de Baudó-Panama, qui débuta il y a 12 millions d'années est étroitement liée avec le soulèvement de la cordillère orientale. Les failles d'Itsmina et Ibague au sud et la faille de Santa Marta-Bucaramanga délimitent un prisme continental en direction est-soud-est. La sismicité de la croûte en Colombie est précisément corrélée avec des failles actives, montrant des évidences de morphologie néotectonique. La sismicité intermédiaire permet d'interpréter la subduction comme une relique du plateau Paleo-Caraibean, comme le révèle les profiles géologiques et tomographiques. Le Plateau Paleo-Caribean montre un faible angle de subduction en direction du nord et se trouvé limité au sud par une zone de cisaillement transpersif de direction est-ouest. La subduction océanique de la plaque Nazca se termine abruptement à la limite sud de plateau Paleo- Caribean.

      Finalement un modèle issu de l'analyse des modèles exposés précédemment est illustré par la figure 5.3. Il montre que la zone de subduction de la plaque Nazca sous la plaque Sud-américaine finit au point de triple jonction du Darien, limité le long par une ligne imaginaire entre le Darien et Bucaramanga.

      Cette situation tectonique, telle qu'on peut l'observer, n'est valable que pour la période la plus récente de l'histoire du Chocó. Elle constitue le résultat d'une longue évolution durant laquelle ces interactions entre plaques ont pu changer suite à des variations de direction de la compression et du mouvement de ces mêmes plaques.

5.2. Structures tectoniques majeures

      Le bloque du Chocó est caractérisé par des systèmes de failles orientées NE et NW, Au Nord et NE la tendance prédominant est N 10° W à N 20° E, mais il existe aussi l'orientation W-E (Fig. 5.4)

      La cordillère occidentale est délimitée à l'est par la fosse tectonique déterminée par les anomalies négatives de Bouger (Case, J, et A., 1969). Le bassin est de la cordillère occidentale au Chocó est intensément plissé ; et au nord de Mutata la présence d'une faille inverse est bien claire, elle est connue sous le nom de faille Murri-Mutata, on trouve aussi la faille de Murindo.

      Le contact avec le bassin du Pacifique ou bassin Atrato-San Juan, est associé à un système de failles nommé mégafaille du Chocó. Ce système est aussi connu sous le nom de zone de failles Atrato.

      La "Serranía" du Baudó aussi connu sous le nom de cordillère du Pacifique, est constituée par un groupe de failles décrochantes associées à des failles transversales; ces dernières semblent être actives à partir du Crétacé. Il existe également de nombreux linéaments topographiques qui pourraient bien s'avérer être des failles. Dans la partie supérieure du fleuve Baudó, vers la latitude 6°N, on trouve une faille orientée N-NW qui contrôle son cours. Les aspects structuraux les plus importants dans le bassin versant de l'Atrato dans la section correspondant à la 'Serranía' du Baudó sont: la faille Uva, la faille de Los Saltos et les anticlinaux et synclinaux des roches du Tertiaire. Des failles transformantes orientées W-E et N-EE, croisent la vallée de l'Atrato. Ces failles sont actives selon les linéaments présents dans les dépôts alluviaux récents du fleuve. Dans la capitale du département Quibdó il y a les vestiges des linéaments N-NW, qui supposent l'existence de la faille de Quibdó.

5.2.3. Faille de Baudo-Los Saltos

      Elle est située dans la 'Serranía' du Baudó et Los Saltos dans le bassin occidental du fleuve Atrato. Au sud elle est nommée faille du Baudó et au nord faille de Los Saltos. Ce système de failles est actif apparemment depuis le Crétacé.

      

Figure 5.4. Structures tectoniques majeures de la zone d'étude.

5.3. Limites géographiques de la zone étudiée

      Ce chapitre concerne l'étude de l'aléa sismique du département du Chocó tenant compte des influences dues aux tremblements de terre avec des épicentres situés dans les zones limitrophes du département dans un rayon approximatif de 200 Km au-delà de notre région, c'est à dire la zone située entre les latitudes 3° et 9° N et les longitudes -74° et -81° W, elle est illustrée par la figure 5.4. Aucune étude exhaustive n'a jusqu'à présent été entreprise dans la région sur ce sujet.

5.4. Histoire du réseau sismologique de Colombie

      En Amérique latine on parlait déjà des tremblements de terre en 1460 avant l'arrivée des espagnoles. Cela faisait partie des contes des Aztèques. Mais l'histoire des tremblements de terre d'Amérique commence à partir de l'année 1500, et en Colombie à partir de l'année 1530. Même si en ce temps, il n'existait pas encore des sismographes, il existait par contre des écrits sur les séismes, les quels ont été utilisés pour les études de la sismicité historique du pays.

      L'histoire de la sismicité de la Colombie, peut être divisée en deux périodes: La sismicité historique et la sismicité instrumentale. La période pour laquelle existent de données non instrumentales sur la sismicité du pays, est âgée de plus de 400 ans. L'étude systématique de la sismicité historique du pays a été initiée par Jésus Emilio Ramirez, qui a compilé un grand nombre de récits sur les tremblements de terre, et qui utilisait comme méthodologie la transcription littérale des textes. Les travaux de Ramirez ont débuté en 1933, mais sa contribution fondamentale a été son oeuvre "historia de los terremotos en Colombia" (première édition 1969, et deuxième 1975).

      La localisation des épicentres à l'aide des instruments commence en Colombie en 1923, avec l'installation de la première station sismologique à Bogota par Simon Sarazola. Ce premier instrument était mécanique de type Cartuja, sensible aux vibrations de longue période avec deux composantes horizontales. En 1928 une amélioration a été faite en ajoutant à la station un sismographe type Wiechert et d'un autre de type Cartuja. Ceci a permis un enregistrement sismologique régulier.

      Le 27 septembre 1941, commence la vraie ère de la sismologie en Colombie avec la création de l'Instituto Geofísico de Los Andes-IGA. Tout d'abord en changeant de place l'instrument de type Wiechert en 1943, en suite en 1947 avec l'installation d'une nouvelle station Sprengnether de deux composantes horizontales avec une période de 16 secondes à la place du Wiechert, et un accélérographe de type Montana. Plus tard trois nouvelles stations furent installées. L'installation de deux nouveaux Sprengnether en 1949, l'un à Galerazamba (au nord du pays), et l'autre au Chinchina (centre du pays), et une troisième station à Fuquene en 1957, permis de nouveaux progrès dans l'observation. A partir de 1940 l'IGA commence à faire des analyses des séismes, en 1942 il publie les premiers bulletins, publications qui se font régulièrement jusqu'à 1960.

      Pendant la décennie des années 80 furent créés en Colombie les observatoires vulcanologiques de Manizales, Pasto et Popayán qui font partie de INGEOMINAS. On crée aussi l'observatoire sismologique 'del Sur Occidente Colombiano'-OSSO, lequel appartient à l'Université du Valle. Celui-ci est un observatoire régional qui compte 10 stations de composantes verticales de courte période, qui couvrent cette zone du pays, et l'on ajoute encore l'observatoire sismologique "del Eje Cafetero".

      Actuellement l'avance la plus importante en matière d'instrumentation sismologique en Colombie est constituée par la création du réseau sismique national de INGEOMINAS-RSNC, lequel a initié son opération en 1993 avec 15 stations digitales de courte période distribuées dans les zones des Andes et du Pacifique. La figure 5.5 illustre l'évolution et la distribution des stations sismiques en Colombie au moment de réaliser cette étude.

5.5. Le catalogue sismique de Colombie

      Le catalogue utilisé pour ce travail est le résultat de la compilation des données sismiques de la Colombie à partir de plusieurs sources. La source principale étant le catalogue sismique d'INGEOMINAS.

      Pour obtenir le catalogue de notre région d'étude nous sommes passé par trois étapes :

      La première étape fut la prise en compte des données historiques à partir de 1566. La deuxième étape inclue les données instrumentales à partir des années 1900. Et la troisième étape est l'extraction du catalogue du Chocó à partir du catalogue complet de la Colombie. Ci-dessous nous énumérons les diverses sources utilisées pour notre catalogue.

1. La source principale de ce catalogue pour les événements historiques fut le livre "historia de los terremotos en Colombia" (Ramirez, 1975) et les archives de l'Instituto Geofísico de los Andes-IGA.
2. Un catalogue qui couvre les événements historiques pour l'Amérique du sud et des Caraïbes (1566 à 1981), a été compile par le SISRA - Programme pour la Mitigation des effets des tremblements de terre dans la région des Andes. Il est constitué de 4628 événements qui ont eu lieu de 1566 à 1981.
3. Des données internationales ont été utilisées pour améliorer la sismicité instrumentale. Les sources principales furent le catalogue Gutenberg Richter (1954) pour les séismes de 1906-1950, l'International Seismological Summary-ISS pour 1918-1963, le Coast and Geodetic Survey CGS-US pour les données de 1933-1973, le Bureau Central International de Séismologie BCI pour 1951-1960, l'International Seismological Centre ISC de 1964 à ce jour, le Geological Survey USGS de 1973 à ce jour. D'autres sources comme, l'US National Oceanic and Atmospheric Administration NOAA ont servi aussi d'appui à notre compilation. Les données locales furent aussi consultées spécialement celles de l'Instituto Geofísico de Los Andes IGA.
4. Pour une meilleure analyse des années 1978-1989 les catalogues de l'observatoire Sismologique de sud-ouest de la Colombie de l'université du Valle - UVC, ainsi que les différents observatoires vulcanologiques de la Colombie ont été consultés (OSSO, UVP, OVS, OVM, etc.).
5. Avec la création du Réseau Sismologique National de INGEOMINAS à partir de 1993, on compte avec un catalogue national fiable à partir de cette date, il est la référence la plus importante à partir de 1993.

      Une fois le catalogue compilé, on a procédé à l'élimination des répliques, pour cela on s'est servi des relations de Maeda (1996) lesquelles donnent les critères temporels et spatiaux et des magnitudes pour éliminer les répliques du catalogue original :

5.6. Homogénéisation des magnitudes

      La compilation de notre catalogue issue de différentes sources est caractérisée par la présence de différents types de magnitudes, ceci est dû aux différents types de magnitude utilisée par chaque source.

      Un moment de vitale importance, lors de la compilation du catalogue est la présentation finale du catalogue général obtenu. Pour ce faire, il faut commencer par l'homogénéisation des magnitudes. Nous présentons un résumé des principales formules utilisées pour le calcul des magnitudes dans les différentes étapes de la compilation :

      Pour la sismicité historique les magnitudes des ondes de surface M_s ont été calculées par Ramirez, J. à partir de l'intensité maximale I₀ au moyen de la formule :

      L'IGA a calculé les magnitudes des ondes de volume m_b en utilisant le programme de détermination HYPO 71 (Lee et Lahr, 1975) à l'aide l'équation :

      Le catalogue du UVC contient des magnitudes de durée type

      Les événements du RSCN ont des Magnitudes M_i calculées à partir de la formule :

      Afin d'homogénéiser notre catalogue nous nous sommes servis de la magnitude M_s. Elle a été calculée pour tous les événements conformant notre catalogue à partir des équations suivantes :

5.7. Analyse de la période de complétude du catalogue

      Avant de procéder à l'étude des paramètres de la sismicité de notre région, une étude critique du catalogue s'impose. Un des premiers problèmes à résoudre quand on doit faire une étude en utilisant les donnés d'un catalogue est de savoir à partir de quelle période et pour quelle classe d'événements le catalogue est cohérent.

      Pour analyser la période de complétude du catalogue toutes les magnitudes versus années ont été mises en graphique, figure 5.6. Les événements forts sont plus faciles à repérer par les instruments, mais étant peu fréquent, ils nécessitent des périodes plus longues pour pouvoir mieux établir leur cohérence.

      Pour obtenir une analyse plus spécifique et fiable du catalogue pour chaque classe de magnitude, on utilise les graphiques du nombre cumulé des événements contre les années. On admet que le catalogue est complet à partir du moment ou les données forment une droite à forte pente. Ceci est illustre par les graphiques de la figure 5.7.

      Pour construire les graphiques de notre analyse, on a divisé le catalogue en 6 classes ainsi:

      En analysant la complétude du catalogue, on note qu'il y a une dépendance certaine avec l'évolution du réseau sismique de Colombie. Cela est du à une observation plus fine des événements de faible magnitude. Le tableau 5.1 résume les résultats de l'analyse du catalogue de la Colombie.

      

Tableau 5.1. Indications des périodes de complétude du catalogue de Colombie.
Classe	Complète à partir de l'année	Nombre de séismes pour la période de complétude
3	1951	2307
4	1946	1282
5	1937	246
6	1914	81
7	1911	56
8	1827	7

5.7.2. Analyse du catalogue du département du Chocó.

      Pour l'analyse de la cohérence du catalogue du Chocó, nous avons utilisé la même méthodologie que pour la Colombie. La figure 8 montre de façon générale la complétude du catalogue du Chocó.

      

Figure 5.8. Magnitudes versus temps dans la zone d'étude

      L'analyse spécifique de la complétude du catalogue du Chocó est illustrée par les figures 5.9.

      

      

      

      

      

Figures 5.9. Analyse de la complétude du catalogue du Chocó

      Les résultats de cette analyse sont présentés dans le tableau 5.2.

      

Tableau 5.2. Indications de la complétude du catalogue du Chocó.
Classe	Complète à partir de l'année	Période de Complétude [Années]	Nombre de séismes pour la période de Complétude
3	1959	39	1062
4	1952	46	448
5	1934	64	103
6	1924	74	41
7	1924	74	22
8	1904?	94?	1

5.8. Caractéristiques générales de la séismicité de la région, zones épicentrales

      Dans le département du Chocó les tremblements de terre sont dus à l'activité tectonique résultant de l'interaction des plaques Nazca, Caraïbes et Sud-Américaine.

      Pour l'analyse de la sismicité on a utilisé la carte des épicentres pour la période de 1904 à1998.

      En regardant la carte générale de la sismicité du Chocó, fig. 5.9, on note que celle ci présente une distribution non uniforme avec deux tendances principales: la sismicité très diffuse probablement due aux accidents tectoniques de la zone, et des groupements de séismes en nids, qui semblent directement liés failles. On peut faire une corrélation entre ces nids de séismes et les zones de failles ainsi :

• Un nid de séismes au voisinage du système de failles de Bahia Solano.
• Un groupement de séismes au nord-est du département probablement en relation avec le système de faille Atrato-Murindo.
• Un nid de séismes au sud-est lié au système de faille de Los Saltos.

      La figure 5.10 montre la sismicité de 1900 à 1998 de la zone d'étude, 1726 séismes ont été localisés, leur nombre est croisant au cours de temps jusqu'à 1980, durant la décennie des 80 on observe une légère baisse du nombre d'événements pour remonter dans la décennie des 90. Notons que la figure 5.10 illustre seulement la généralité des séismes de la région étudiée, sans rentrer dans les détaillés sur la distribution des séismes en profondeur. Etant donné que les hypocentres de la zone d'étude varient dans une gamme très étendue (0 <H < 500 Km) nous avons fait une analyse des hypocentres des séismes, ainsi qu'une analyse des mécanismes au foyer de séismes forts et en différentes profondeurs pour aboutir à la création d'un modèle des sources sismogènes en profondeur, qui nous permettra de faire des cartes de sismicité de la zone étudiée pour différente profondeur.

5.9. Modèle des sources sismogènes en profondeurs à partir des mécanismes au foyer

      En général, l'étude en profondeur de la lithosphère est très complexe dû aux limitations existantes pour les données concernant la composition des formations, la structure et les propriétés du milieu géophysique. La majorité de ces données peuvent être évaluées à partir de l'analyse et de l'interprétation des séismes profonds de grandes magnitudes.

      Salcedo et Boronina (1991) firent une analyse tectonophysique des mécanismes au foyer des séismes de la Colombie avec Ms > 5.3 du période 1969 à 1979. Ils ont analysé l'angle d'inclinaison des axes des contraintes normales principales s_n pour différentes profondeurs. Les résultats sont illustrés par les figures 5.11 et 5.12.

      Dans la figure 5.11a, on note que le mécanisme au foyer change avec la profondeur. Des changements importants ont lieu vers 60 km de profondeur et aussi vers les 120 km. Ces changements sont accompagnés des changements de directions des déplacements dans les foyers des séismes. Il y a aussi un changement des directions des vecteurs de déplacements au foyer des séismes vers 30 km, ceci confirme les divisions faites dans le modèle général de la lithosphère.

      Dans la figure 5.11 les flèches noires nous montrent les directions de déplacement des contraintes manière générale et les flèches blanches montrent la direction de déplacement des différents blocs. Dans la zone de transition du continent à l'océan l'interaction des éléments de la lithosphère s'effectue en accord avec la théorie de la tectonique globale et le plan focal reflète la situation de la zone de Benioff. Il est connu que dans ces zones a lieu une déformation liée au fait que la plaque la plus lourde (Nazca) s'enfonce sous la plus légère (Sud-Américaine) pénétrant ainsi dans l'asthénosphère jusqu'à une profondeur qui peut atteindre 700 km. D'abord relativement froide, elle est progressivement chauffée et glisse facilement jusqu'à 130-150 km, où l'on note un changement de l'angle d'inclination de 30° vers 45° et, finalement par fusion, finit par perdre toute identité.

      La figure 5.12 illustre la distribution des séismes de la zone d'étude en profondeur.

      Les résultats qui découlent de l'analyse des mécanismes au foyer pour le nord-ouest de Colombie, où on note le changement des contraintes vers les 60 kilomètres de profondeur, conjuguées avec la distribution des magnitudes des séismes en fonction de la profondeur, ainsi que l'histogramme des profondeurs des séismes, ont servi de base pour la création de notre modèle définitif des sources sismogènes en profondeur. Ces résultats sont illustrés dans le tableau 5.3.

      

Tableau 5.3. Modèles des sources sismogènes en profondeur pour le département du Chocó.
Couches des sources sismogènes	Profondeur en Km
Superficielle	0 - 60
Intermédiaire	61 -120
Profonde	> ; 120

5.10. Méthodologie

      On évalue le danger sismique en un lieu déterminé à partir de nombreux facteurs. On a divisé le Chocó en régions qui sont à l'origine de séismes en fonction de l'activité sismique passée et de la structure tectonique(zones sismogènes). La relation entre la magnitude des tremblements de terre et leur fréquence moyenne dans chaque région est pondérée. Il en va de même pour les variations dans la diminution du mouvement du sol selon la distance. Au moment d'évaluer le danger sismique, nous avons considéré toutes les régions qui sont à l'origine de séismes dans un rayon de 200 kilomètres de l'endroit étudié. La figure 5.13 montre la démarche adoptée en vue d'obtenir la carte de l'aléa sismique du département du Chocó.

      L'aléa sismique peut être estimé à l'aide des méthodes déterministes ou des méthodes probabilistes. Nous avons opté pour la méthode probabiliste. Les trois éléments majeurs de la méthode probabiliste sont: les caractéristiques des sources sismogènes, la caractérisation d'une loi d'atténuation des ondes sismiques et les calculs probabilistes.

      L'objectif de l'analyse de l'aléa sismique est d'évaluer la probabilité de mouvement du sol exprime le dépassement probable, c'est-à-dire la probabilité qu'une accélération horizontale soit dépassée au cours d'une période précise. La probabilité utilisée dans le Code national des constructions séismoresistentes-NSR-98 est de 0,0021 par année, ce qui équivaut à une probabilité de dépassement de 10 % au cours de 50 ans. Cela signifie qu'au cours d'une période de retour de 50 ans, il y a 10 % de risque qu'un séisme cause un mouvement du sol plus important que prévu. Ceci représente la médiane des accélérations horizontales maximales du sol pour la région étudiée pour les prochaines 475 années.

      Le programme utilisé pour les calculs de l'aléa sismique du Chocó est SEISRISK III (Bender, B. and Perkin, D.M. 1987). Les résultats qui se découlent de l'application de ce programme, sont des valeurs de l'accélération horizontale maximale de sol en g, pour différentes périodes de retour et pour différentes probabilités.

5.11. Modélisation des sources sismogènes en profondeur

      La complexité de la zone rend très difficile la tâche de définition des sources sismogènes en utilisant les donnés sismiques connues. Pour rendre cette tâche plus efficace et fiable on a tenu compte des considérations suivantes pour définir la géométrie des sources sismogènes pour le Chocó :

1. On assume en générale que l'occurrence des séismes suit la loi de distribution de Poisson.
2. Pour une modélisation plus fiable on s'est appuyé ici sur une analyse des valeurs de b des relations fréquence-magnitude des différentes zones sismogènes.
3. La sismicité dans chaque source doit suivre une distribution uniforme relative.
4. Chaque zone doit être suffisamment grande pour que l'analyse des paramètres d'entrée soit possible et fiable.
5. Les zones doivent couvrir toute l'aire susceptible d'influencer la sismicité du Chocó.
6. Les failles spécifiques seront incluses dans la zone seulement s'il existe suffisamment de données qui démontrent l'influence directe de ces failles dans la sismicité de la région.

      Nous avons ainsi défini nos modèles sismogènes pour les trois niveaux correspondant à chaque profondeur.

      La figure 5.14 illustre la sélection des 8 sources les sources sismogènes de couche superficielle. Pour la couche intermédiaire, nous avons défini 5 zones sismogènes (figure 5.15) et finalement pour la couche profonde nous avons sélectionné 4 sources sismogènes, figure 5.16. On note que les sources des couches superficielle et intermédiaire suivent plus au moins la même direction et correspondent aux même structures géologiques, chose qui n'est pas de tout évidente pour la couche profonde.

5.11.1. Relation fréquence-magnitude des séismes

      En 1938, deux scientifiques japonais ont montré qu'il existe une corrélation inverse entre la fréquence des séismes et leur taille, exprimée en termes de magnitude. Autrement dit, les séismes sont d'autant plus fréquents que leur magnitude est faible. En 1956, Gutenberg et Richter ont spécifié une relation entre le nombre de séismes et leur magnitude, dont les coefficients dépendent des caractéristiques sismiques et géologiques d'une région ou d'un système de faille. Cette relation montre que les séismes se distribuent de façon logarithmique en fonction de la magnitude suivant la loi :

      

      La signification tectonique du coefficient b n'a pas jusqu'à présent été clairement établi et son interprétation physique est encore l'objet de recherches. Cependant une relation entre les valeurs de b et le degré d'hétérogénéité des structures et des contraintes a été propose par Mogi (1979). Certains pensent que la valeur de b peut être reliée, dans une région et pour une période donnée au degré de fracturation et/ou à la valeur des contraintes dans le milieu. Des travaux de fracturation effectués en laboratoire ont montré une relation entre la valeur de b et les contraintes appliquées (Scholtz, 1968; Wyss, 1973).

      Nous avons calculé la courbe log N = a - bM pour chaque source sismogène de notre zone d'étude. Les graphiques de la figure 5.17, ci-dessous, illustrent la relation Gutemberg-Richter pour la couche 0-60 km.

      

      

      

      

      

      

      

      

Figures 5.17. Relation Gutember-Richter, pour quelques sources de la zone superficielle.

      Les paramètres a et b calculés, ont permis d'obtenir les lois de fréquence-magnitude pour chaque zone sismogène. Le tableau 5.4 donne par classe magnitude, le nombre de séismes qui se sont produits dans le période 1900 à 1998, dans chaque source sismogène dans les différents secteurs de profondeur de la zone d'étude.

      

Tableau 5.4. Nombre total de séismes dans chaque source sismogène. Période 1900-1998.
Magnitude	3	4	5	6	7	8
Source 1/60	45	20	9	8	2	1
Source 2/60	180	76	32	4	5	0
Source 3/60	40	10	4	3	4	0
Source 4/60	150	152	20	5	0	0
Source 5/60	20	18	2	1	0	0
Source 6/60	100	13	1	1	3	0
Source 7/60	102	68	17	6	2	0
Source 8/60	41	12	2	1	1	0
Source 1/120	30	13	3	0	0	0
Source 2/120	21	7	1	1	0	0
Source 3/120	55	5	4	1	0	0
Source 4/120	102	22	2	2	2	0
Source 5/120	39	6	1	1	0	0
Source 6/120	68	8	2	1	0	0
Source 1/121	11	0	1	0	0	0
Source 2/121	10	1	1	2	0	0
Source 3/121	20	0	1	0	1	0
Source 4/121	28	17	1	4	2	0
Total	1062	448	104	41	22	1

5.12. Modèles d'atténuation de l'énergie sismique

      Une fois déterminées, les sources sismogènes de la région d'étude, on évalue comment les séismes qui auront lieu vont affecter le site sur lequel on doit calculer l'aléa sismique. Pour cela, on a besoin d'un modèle mathématique qui représente la perte d'énergie des ondes sismiques jusqu'au site étudié.

      En général l'atténuation est fonction de la profondeur du foyer du séisme, du mécanisme au foyer ainsi que des conditions géologiques le long du chemin parcouru par les ondes ainsi que de la structure du sol.

      Traditionnellement pour le calcul de l'aléa sismique en Colombie ont été utilisées des relations d'atténuation de Donovan (1978) et McGuire (1974) les quelles ont la forme suivant:

      Gajardo (1990) calcula pour Venezuela deux lois d'atténuation basées sur les intensités observées. Après il fit la conversion en accélération Magnitude M_s. Il a obtenu une loi pour la province sismique occidentale, et pour la province centrale :

      et une autre pour la province orientale :

      Salcedo et Coral Gomez (1995) prenant comme base les cartes d'isoséistes existantes pour quelques tremblements de terre de Colombie, ont trouvé des valeurs des coefficients d'atténuation s et c pour les nids sismiques du pays utilisant la méthode de Sheballin (1968).

      Ils ont obtenu les résultats suivant pour la zone du Chocó :

      Cette approche mélange magnitude et intensités isoséismales, ce qui n'est pas nécessairement très cohérent. De plus on peut noter que la distribution d'isoséistes n'est pas isotrope. C'est bien anisotrope avec une élongation en direction nord-sud. Ce qui n'est pas prise en compte dans cette analyse. Ce qui conduit à des lois d'atténuation très approximatives. Une comparaison entre les courbes liées aux ajustes de régression obtenus par les auteurs pour la zone du Chocó et les valeurs de base, montre une très grande dispersion. C'est pour quoi nous avons renoncé à l'emploi de cette loi d'attestation.

      Martinez et Chica (1996) ont défini un certain nombre des relations empiriques pour la Colombie, basées sur les données du Réseau National d'accélérographes-RNAC. Ces résultats son les suivantes :

      Ojeda et Martinez (1997) présentent trois modèles d'atténuation de l'accélération maximale du sol colombien en utilisant les données de la RNAC de 1993 à 1996. Pour cette analyse, ils ont divisé le territoire colombien selon le type d'activité sismique ainsi :

      Zone tectonique active :

      Zone de subduction :

      Il était aussi intéressant d'analyser d'autres modèles pour des zones de subduction. Crouse (1991), présente une relation qui permet l'estimation de l'accélération horizontale maximale du sol pour la zone de subduction de Cascadia en utilisant des données combinées de quelques régions du nord-est du Pacifique :

      Finalement nous avons analysé le modèle de Dahle, Climent et autres (1995). Ils ont obtenu un modèle d'atténuation pour l'Amérique centrale (Guatemala, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica et Panama). Pour se faire, ils ont utilisé des données de tous ces pays, plus des données de Guerrero au Mexique afin d'obtenir une couverture majeure de la zone du point de vue des distances épicentrales et des magnitudes. Cette loi d'atténuation est calculée pour les sols fermes :

      Après avoir comparé toutes ces lois d'atténuation, nous avons opté pour celle de Dahle et autres. Notre choix a été influencé parce que cette loi a été élaborée avec des données de pays très proches géographiquement du Chocó, comme ce fut le cas de Panama, limite nord-occidentale du Chocó.

      La figure 5.18 montre la comparaison entre les modèles utilisés traditionnellement en Colombie (Esteva, Donovan, McGuire), les modèles utilisés dans des pays voisins (Gajardo), les modèles des auteurs colombiens (Ojeda et Martinez), le modèle calculé pour la zone de subduction de Casscadia (Crouse) et le modèle d'atténuation de Dahle, Climent et autres (1995) pour l'Amérique centrale.

5.13. Cartographie de l'aléa sismique au département du Chocó

      Une fois choisi le modèle d'atténuation pour notre zone d'étude, on a procédé à la création des fichiers d'entrée pour calculer l'aléa sismique du Choco à l'aide de SEISRISK III. Trois inputs on été créé, un pour chaque secteur de profondeur, en respectant leur séquence, car les résultats des uns constituent des données d'entrées des prochaines. Les fichiers crées pour l'analyse de l'aléa sismique du Chocó sont les suivants :

      Par SEISRISK nous avons obtenu, une matrice de données en accélération horizontale maximale du sol en g pour s = 0.0 et pour s = 0.5. A l'aide de SURFER nous avons interpolé toutes les 0.15 degrés et créée les lignes d'isoaccélérations horizontale maximale du sol (PGA) pour une période de retour de 475 années. Les cartes ainsi obtenues sont illustrées par les figures 5.19 et 5.20.

5.14. Discussion

      L'évaluation de l'aléa sismique du département du Chocó réalisée dans cette étude est un premier résultat concret, qualitatif et quantitatif établi spécifiquement pour cette région de la Colombie. Elle a été calculée pour des sols fermes, pour une période de retour de 475 ans. Les valeurs des accélérations obtenues confirment que le Chocó, est situé dans une zone de fort danger sismique.

      Les résultats obtenus ici sont parfaitement cohérents avec la classification de l'aléa sismique du Chocó réalisée préalablement dans le cadre des projets mondiaux, régionaux et même nationaux.

      Prenons par exemple la carte de danger sismique global obtenu comme résultat du projet GSHAP, les PGA pour Chocó sont de l'ordre 0,24 à 0,45 g, mais l'échelle et la précision de cette carte donne seulement un aperçu global du danger, elle ne serait pas utile pour la construction séismoresistente locale. Mais ces résultats restent en cohérence avec notre carte à l'échelle départementale pour s= 0.5.

      La carte d'aléa sismique obtenue par le projet PILOTO, basée sur le catalogue du CERESIS montre des valeurs d'accélérations du nord-ouest de Colombie comprises entre 0,30 et 045 g, mais encore il s'agit d'une carte régionale, qu'indique les PGA suivant toutes la même direction au nord-ouest de la Colombie, les valeurs des accélérations augmentent d'ouest à est Les valeurs obtenues sont cohérentes avec les nôtres mais la direction des isolignes et sa progression augmente dans l'autre sens.

      La carte d'aléa sismique utilisée par le zonage sismique de Colombie dans le NSR-98, situe le département du Chocó dans une zone d'aléa sismique élevé, avec des valeurs de g qui varient de 0,30 à 0.40, ceci a été parfaitement corroborée par notre carte (s=0.5) figure 5.20, où les valeurs de g varient de 0.25 à 0.44 Ces cartes sont aussi semblables du point de vue de la direction des isoaccélérations.

      Un regard analytique sur les cartes obtenues dans ce chapitre met en évidence que :

• Les valeurs des accélérations obtenues pour s = 0.5, varient entre 0,20 et 032 g.
• Les valeurs des accélérations obtenues pour s = 0.0, varient entre 0,28 et 0,44 g.
• Les contours d'accélérations plus élevés peuvent être délimités par un prisme avec le somme aux alentours de la faille Utria. au centre-ouest du département.
• Les valeurs des accélérations augmentent ouest à est du département, atteignant le maximum aux alentours de la zone d'influence de la faille Atrato Murindo.
• Les zones telles que Bahia Solano, l'Atrato Medio et Bajo et Baudó ont éprouvé des tremblements de terre avec magnitudes importantes, les valeurs d'accélération horizontale maximale du sol associées à ces secteurs sont indicatives de la taille des ces événements.
• La distribution des valeurs des isoaccélérations sont en accord avec les structures géologiques majeures.
• La zone de Bajo Atrato, où se situent des villes avec des populations importantes telles que Bojaya et Riosucio sont aussi susceptibles à des fortes accélérations du sol pendant l'occurrence des séismes, a varie entre 0,40 et 0,44 g.

      En matière de prévention ces cartes apportent les accélérations maximales possibles du sol pour chaque municipalité du Chocó. Elles pourraient constituer un outil de base pour la prise des décisions lors de la planification et le développement rurale et urbaine à travers l'application correcte du NSR-98.

6.1. Analyse qualitative multialéas municipale du Chocó

      La première partie de cette analyse comprend une évaluation qualitative des aléas présentes dans chaque municipalité. Elle nous montre les aléas présents dans chaque municipalité du département sous la forme d'un pourcentage des dégâts provoqués par chaque type d'aléa.

      La figure 6.1 illustre la carte synthétique multialéas du Chocó, elle permet d'avoir une idée sommaire de la situation des aléas naturels dans chaque municipalité ces trente dernières années.

      Il ressort de cette carte que :

1. Les municipalités de Acandi et Unguia, Jurado, Nuqui et Litoral de San Juan, l'Union, n'ont pratiquement pas des problèmes liées aux instabilités de terrain, de manière directe. Mais les aléas sismiques et les inondations restent à un niveau assez important. Dans ce groupe nous pouvons mettre aussi la municipalité de Bojaya, mais le pourcentage des inondations et séismes dans ces municipalités sont beaucoup plus importants que dans le reste du groupe.
2. Les municipalités de Bahia Solano, Bajo Baudó, Rio Sucio, Medio atrato, Quibdó, Tado et Novita, sont dans une situation critique du point de vue de l'occurrence et le pourcentage des aléas inondation, glissements et sismique.
3. Dix-sept municipalités du Chocó, cumulent tous les types d'aléas étudiés (inondation, séismique et glissements) et les 7 restantes cumulent deux types d'aléas. L'aléa sismique étant commun à toutes les municipalités. Mais aucun municipalité ne présente un niveau multialéa que puisse être juge faible.

      L'analyse des différents scénarios possibles dans chaque municipalité font l'objet du § 6.2.

6.2. Scénarios hypothétiques d'occurrence simultanée des aléas au Chocó

      Les scénarios qui nous avons tenu en compte pour la deuxième partie de notre analyse sont :

1. Tremblement de terre et mouvements de terrain: ce scénario considère la possibilité tout à fait logique de l'occurrence d'un tremblement de terre, qui pourrait générer des mouvements de terrain. En effet, nous pouvons citer quelques exemples qui vont justifier notre scénario 1. Le tremblement de terre du 26 septembre 1970 avec épicentre à Bahia Solano, avec magnitude Ms = 7.0 a provoqué des glissements de terre qui ont détruit complètement la route Bahia Solano-Punta Huina. Le tremblement de terre du 17 octobre 1992 avec épicentre à Murindo, avec magnitude Ms = 6.8 a provoqué des glissements de terrains au nord-est de la municipalité de Rio Sucio, et la liquéfaction de terrains dans les rives du Moyen Atrato, ainsi que dans les rives de la rivière Jiguamiando, notons que quelques villages ont été complément engloutis par les terrains liqueficiés.
2. Inondation plus tremblement de terre: ce scénario suppose l'occurrence d'un tremblement de terre dans des zones inondées, soit un tremblement de terre qui aurait lieu pendant un période de pluies torrentielles (2a) ou bien un tremblement de terre qui aurait lieu lors d'une grande crue (2b). Le scénario 2a, est peut être considéré normal, étant donné que las municipalités de Rio Sucio et Bojaya supportent des inondations périodiques assez longues. Le cas peut être illustré lors des tremblements de terre de septembre 1993 au moyen Atrato, qui se sont produits lors que Bojaya et Riosucio étaient inondés.
3. Glissement plus inondation et/ou laves torrentielles: ce scénario prévoit l'occurrence d'un glissement de terre qui pourrait engendrer des laves torrentielles, comme celles de l'Adagueda en octobre 1994. Les fortes pluies qui sont tombées dans tout le département du Chocó en octobre de 1994, ont provoqué le débordement des trois grands fleuves du département et de quelques affluents. L'Andagueda affluent de l'Atrato a provoqué les dégâts les plus considérables dans tout le département, en incluant les pertes de vies humaines. Un glissement de terrain qui a eu lieu à l'aval de cette rivière en pleine forêt a provoqué un embâcle de la rivière, laquelle sur l'effet des fortes pluies continuelles de plus d'une semaine a provoqué des laves torrentielles qui ont arraché des villages entiers de ses fondations.
4. Tremblement de terre qui cause glissement et inondation: ce dernier scénario est le plus critique, quoi qu'il n'est pas le moins probable, ici nous considérons un enchaînement d'événements qui commence avec un tremblement de terre, qui induits un des mouvements de terrains a l'aval d'une rivière torrentielle type Andagueda, Tamana ou Sipi. Ce scénario peut avoir lieu si nous avons un tremblement de terre avec épicentre dans la faille 'de los Saltos ou del Baudo' dans la serranía del Baudo, qui peut provoquer des glissements de terrain qui peuvent provoquer des inondations torrentielles de la rivière Sipi.

6.3. Discussion et recommandations

      Par le SIG et étant donné que les cartes créées pour le département du Chocó font partie d'une base de données géoréférée élaborée dans cette recherche, nous pouvons visualiser les zones sensibles à l'occurrence de différents scénarios décrits et, de cette façon, nous pouvons aussi prendre les mesures préventives nécessaires.

      La réduction des dégâts causés par des catastrophes naturelles peut se faire si l'on tient compte des deux aspects principaux qui interviennent dans la catastrophe: l'aléa et les enjeux.

      Nous ne pouvons pas agir sur le phénomène, mais nous pouvons par contre prendre des mesures pour réduire les effets de ces phénomènes sur les biens et les personnes. Il existe en Colombie la Direction Nationale pour la Prévention et l'Attention de Desastres-DNPAD, légalement très bien structurée. Mais à l'heure actuelle, la DNPAD s'occupe surtout d'intervention, négligeant complètement la phase de PREVENTION.

      En Colombie, le facteur risque est parti intégrale des plans de développement départementaux et municipaux, mais seulement de façon 'théorique'. Il faut donc réduire le fossé existant entre la réglementation et l'application. Les cartes d'aléas créées pour le Chocó constituent déjà un premier pas pour traiter ce problème.

      La très faible place occupée par la prévention rend indispensable le développement des vrais plans de préparation (d'abords les plans de préparation pour les aléas individuels, comment par exemple, les plans de préparations en cas d'inondations, en cas des séismes, etc.). Chaque municipalité devrait établir un plan de préparation pour chaque type d'aléa présent. Ces plans devraient faciliter leur combinaison en cas d'occurrence simultanée de phénomènes menaçants. Ils doivent faire partie intégrale de la politique générale de prévention, laquelle doit aussi être partie intégrale de la politique de développement et management du territoire.

      Citons un exemple concret: Pour toute nouvelle construction, il faut obtenir un permis de construction, acquis à l'office de planification municipale. Pour donner le permis, la mairie doit tenir compte de la situation des terrains, du point de vue sismique (faire appliquer le NSR-98), de point de vue des glissements de terrain et aussi tenir compte de l'aléa inondation. Ceci exige la mise en place de codes de construction pour les zones inondables (distance minima des rives, hauteurs d'eaux, etc) de la même façon avec ceux qui existent en Colombie par les séismes (NSR-98).

      Prenons l'exemple de Quibdó, pour faire une l'analyse quantitative multi-aléas de la capitale du département:

• Du point de vue de l'aléa sismique, les PGA calculés sont de 0,40 g, assez élevés. Ils situent cette ville dans une zone d'aléa élevé.
• Du point de vue des inondations, l'aléa est aussi élevé et la hauteur d'eau calculée pour la rive gauche de l'Atrato, pour la crue de 50 ans est de 1 mètre.
• Du coté instabilités de terrains, on est dans une zone d'aléa faible, quoi qu'on ne puisse éliminer la possibilité d'occurrence des petits glissements de terrains dans des collines des quartiers San Judas, Yesquita et Esmeralda.

      L'insuffisance des données disponibles pour d'autres municipalités rend difficile l'évaluation détaillée d'autres municipalités, en ce qui concerne la vulnérabilité et le risque. Une analyse détaillée de la capitale du Chocó face aux aléas inondation et sismique, suivie de l'évaluation de la vulnérabilité afin de produire des cartes des risques, font l'objet des chapitres 7 et 8 respectivement.

7.1. Site d'étude

      La municipalité de Quibdó se situe sur la rive droite du Fleuve Atrato à 35 mètres d'altitude (IGAC). Les limites de Quibdó sont: l'Atrato à l'ouest, la rivière Caraño au nord, la route Medellin-Quibdó à l'est, et la rivière Cabi au sud, figure 7.1.

      La municipalité de Quibdó a une superficie totale de 6164 km² et une extension de 25 km. Elle est composée d'une zone urbaine avec 80'000 habitants et d'une zone rurale avec 34'318. Pour l'analyse de l'aléa inondation seulement la zone urbaine de Quibdó a été étudiée.

      Le développement de la ville se caractérise par le manque de planification à tel point qu'il y a des maisons directement construites dans les lits des rivières, figures 7.2a, b et c.

      Dans cette zone les précipitations sont très intenses avec une valeur moyenne annuelle de 8,7 m. La température moyenne est de 27°C et l'humidité relative est de 98%.

      A Quibdó, on peut délimiter deux zones géologiquement différentes: à l'ouest et limitée par l'Atrato, se trouve la zone basse constituée de dépôts de pentes alluviaux récents provenant de l'Atrato et du reste de ses affluents. Sur le côté est de Quibdó, on trouve la zone plus haute, formée des collines de lithologie composée essentiellement de pélites, de grès, et de conglomérats marins. Structurellement, cette zone est marquée par des alignements orientés nord-sud, associés à des processus érosifs, aux changements brusques dans le drainage et aux incisions profondes dans les lits des rivières ainsi qu'à la disposition stratigraphique de sa lithologie.

7.1.2. Réseau de drainage

      Le réseau de drainage est composé du cours d'eau principal et ses affluents. La disposition du réseau de drainage, la densité des cours d'eau pérennes et intermittents et leurs caractéristiques sont des facteurs fondamentaux pour l'efficacité du système du drainage.

      La vitesse de réponse des courants superficiels et les caractéristiques des hydrogrammes dépendent de l'efficacité du système de drainage. Pour cette raison, on considère son influence comme un facteur fisiographique d'importance dans la caractérisation du bassin versant.

      On décrit les caractéristiques du réseau de drainage par la densité des canaux, le lit principal, la sinuosité, la pente du lit, et la distribution de débits le long du fleuve. Calculons quelques paramètres, qui nous aideront à mieux définir les caractéristiques du réseau du drainage à Quibdó.

      Le canal principal, est le cours d'eau de longueur majeure d'un réseau de drainage, où les eaux confluent au même point de sortie. Le canal principal identifié en notre système de drainage est le fleuve Atrato.

      La densité des canaux D_c, est un indicateur de l'efficacité du drainage du bassin versant. On peut la représenter à partir de l'équation :

      

      Plaçant ces valeurs dans l'équation (7-1), on obtient D_c = 0.0273 canaux/km².

      Ceci est une première approximation étant donné l'échelle utilisée (1:5'000). En plus il y a la difficulté d'identifier les cours d'eaux intermittents. D'après notre calcul le bassin versant de l'Atrato a une basse efficacité de drainage.

      La densité du drainage D_d nous permet de parfaire la connaissance de l'efficacité du système de drainage superficielle du bassin versant. Elle est un facteur plus sûr que l'intensité de drainage des canaux D_c, car celle-ci permet de faire une corrélation entre la longueur des canaux et leur unité d'aire, c'est à dire :

      

      D'où, la densité de drainage D_d = 0.344 km/km². Ce résultat confirme que l'Atrato a une baisse efficacité de drainage.

      La sinuosité se définit comme la relation existant entre la longueur totale du canal principal L (considérant ses courbes et méandres) et la longueur totale du canal principal, prise sur un traçage doux du même (L_s).

      La relation est présentée par l'équation :

      

      Remplaçant ces valeurs dans l'équation (7-4), on obtient S_n = 1.56 km/km, indiquant que le canal principal peut être considéré comme modérément sinueux.

7.2. Les données

      Pour l'analyse des crues, on doit tenir compte de l'ensemble des paramètres qui vont directement influencer le comportement hydrologique de notre zone d'étude. Les caractéristiques topographiques, géologiques, climatiques et pédologiques du bassin versant jouent un rôle essentiel dans son comportement hydrologique. Pour notre analyse nous avons utilisé deux types de données :

      Données cartographiques : altitude, pente, orientation des pentes, l'occupation du sol, couverture végétale, la géologie. Etant donné le détail requis pour cette étude, il s'est avéré nécessaire de compléter l'information topographique au moyen de levés topographiques du lit de la Yesca et l'Aurora et de quelques profils transversaux le long de ces deux rivières et de l'Atrato.

      Données hydrométéorologique, achetés à l'Institut d'études hydrométéorologique et de l'environnement - IDEAM. Les données disponibles sont énumérées dans le tableau 7.2.

      

Tableau 7.2. Liste des données hydrométéorologiques disponibles à l'IDEAM.
Type de station	Paramètres disponibles
Pluviograhiques et Pluviométriques	précipitations totales, précipitations journalières, précipitations maximales journalières
Limnimétriques et Limnographiques	débit moyen, débit maximum, débit minimum, hauteur d'eau maximale, hauteur d'eau minimale, hauteur d'eau moyenne, sédiments, transport de sédiments
Climatologiques principales et Climatologiques ordinaires	précipitations, débits, température, humidité relative, évaporation, luminosité solaire, vitesse du vent, nébulosité,
Agrométéorologiques	précipitations, débits, température, humidité relative, évaporation, luminosité solaire, vitesse du vent, nébulosité

      Les données que nous avons utilisées sont évidemment constituées par une série d'observations relatives aux périodes où l'enregistrement est le plus long possible (voir tableau 7.3).

      Le réseau hydrométrique de l'Atrato est constitué de 23 stations, 11 d'entre elles sont sur l'Atrato même et les 12 restantes sont situées sur les affluents. Le réseau des stations pluviométriques est constitué de 10 stations, dont la station synoptique située à l'aéroport El Caraño de Quibdó.

      

Tableau 7.3. Catalogue des stations hydrométriques du bassin versant de l'Atrato.
Registres disponibles de débit et de hauteur d'eau
Stations sur le canal principal
		Registre de débits		Registres de niveaux
Cours d'eau	station	début	années disponibles	année de début	années disponibles
Atrato	El Siete	1980	19	1980	18
Atrato	Pte las Sanchez	1976	23	1976	23
Atrato	Los Arrayanes	1983	15	1983	15
Atrato	Gindrama	1982	17	1981	18
Atrato	Quibdó	1985	14	1980	18
Atrato	Belén	1974	25	1974	25
Atrato	Tagachi	1966	30	1980	18
Atrato	San Antonio	1976	23	1977	21
Atrato	Bellavista	1968	31	1979	20
Atrato	Domingodo	1969	14	1980	18
Atrato	Riosucio	-	-	1980	19
Quito	San Isidro	1969	19	1973	26
Negua	Negua	1976	21	1979	20
Murri	La Playa	1976	11	1979	14
Truando	La Nueva	1978	20	1978	20
Certegui	Certegui	1971	28	1971	25
Andagueda	Aguasal	1977	21	1979	20
Penderisco	La Magdalena	1974	25	1975	23
Atrato	EEPPMM-RPA	1967	25	-	-
Riosucio	Mutata	1976	23	1979	20
Riosucio	El Añil	1972	26	1972	24
Riosucio	Dabeiba	1976	23	1978	21
Riosucio	Tascon	1977	8	1979	6

      Une analyse statistique des données hydropluviometriques (précipitations et débits) a été effectuée. Elle fait l'objet du § 7.3.

7.3. Analyse hydrologique

      L'objectif principal de l'étude hydrologique est de déterminer les conditions critiques d'inondation de notre zone, c'est à dire :

• de calculer les débits maxima de l'Atrato à Quibdó
• de calculer des débits maxima de la Yesca et son affluent l'Aurora.
• d'estimer les niveaux maximaux du fleuve Atrato
• d'analyser l'influence de la Yesca sur l'Atrato ou vice-versa

      Pour atteindre notre objectif il faut répondre à la question suivante :

      Quelle valeur prend le débit pour une telle période de retour ?

      Nous devons donc, calculer des débits pour différents cours d'eau en utilisant les données à disposition. Ainsi, pour l'analyse des débits de l'Atrato à Quibdó, nous allons nous servir des données hydrométéorologiques disponibles pour cette station et les corréler avec les données de la station de Belén, située 7 km à l'amont de Quibdó. Ensuite nous utiliserons la courbe IDF de Quibdó pour le calcul des débits de projets de la Yesca. Finalement, nous comparerons les débits obtenus pour la Yesca avec les débits moyens de l'Atrato, afin de déterminer si la Yesca joue un rôle important lors des inondations de l'Atrato. Si c'est le cas, ceci doit être pris en compte au moment de faire la modélisation hydraulique de l'Atrato (§ 7.4.1).

7.3.1. Estimation des débits maximaux de la Yesca

      Il n'y a pas de stations hydrométérologiques dans le lit de la Yesca. Pour cette raison, nous nous sommes servis des modèles précipitation-ruissellement pour le calcul des débits maxima. Pour l'analyse des fréquences des pluies, on a sélectionné pour chaque année des périodes les registres disponibles, les valeurs maximales enregistrées (de 4 à 5 événements par année). De cette manière, nous avons obtenu les pluviogrammes, qui ont servi pour l'élaboration des courbes fréquence-durée. Les résultats sont montrés dans la figure 7.3.

      

Figure 7.3. Courbes d'intensité-fréquence-durée pour Quibdó.

      Nous avons fait une analyse de régression pour chacune des fréquences 1, 10, 20 et 50 années, utilisant l'équation de Montana. Les résultats se pressentent dans les tableaux 7.4. et 7.5.

      

Tableau 7.4. Courbes d'intensité-fréquence-durée.
T (période de retour en ans)	Intensité (mm/h)	R (coefficient de corrélation)
1	I = 28.923* D-0.779	0.9961
10	I = 104.430*D-0.559	0.9874
20	I = 121.451*D-0.574	0.9856
50	I = 134.356*D-0.565	0.9838
T : intervalle de récurrence en années ; I : intensité spécifique moyenne d'une pluie d'une durée de D heures atteinte ou dépassée en moyenne une fois tous les T années, [ mm/h] ; R : coefficient de corrélation.

      

Tableau 7.5. Paramètres des courbes d'intensité-fréquence- durée.
Intensités calculées
D (durée, h)	T = 1 an	T = 10 ans	T = 20 ans	T = 50 ans
1	28.923	104.430	121.451	134.456
2	16.852	70.895	81.588	90.802
3	12.287	56.522	64.648	72.203
4	9.819	48.128	54.808	61.367
5	8.252	42.486	48.220	54.094
6	7.159	38.371	43.429	48.797
7	6.349	35.204	39.752	44.725
8	5.721	32.673	36.819	41.473
T : intervalle de récurrence en années ; I : intensité spécifique moyenne d'une pluie d'une durée de D heures atteinte ou dépassée en moyenne une fois tous les T années, [ mm/h] ; D : durée en heures.

      L'équation utilisée est celle de Montana :

      

      Dû à ce que la série des débits enregistrés par la station limnimétrique de Belén est plus complète que celle de Quibdó, nous avons utilisé cette série (figure 7.4a) pour le calcul des niveaux maximaux liés à l'Atrato à l'embouchure de la Yesca. Pour transférer ces données à Quibdó, nous avons utilisé la courbe de tarage de la station de Quibdó (figure 7.4b) en attachant sa mire au réseau géodésique au moyen de levés topographique réalisé aux alentours de l'embouchure de la Yesca.

      

Figure 7.4a. Courbes de tarage pour Belén.

      

Figure 7.4b. Courbes de calibrage pour Quibdó.

      Pour le calcul des débits maxima de la Yesca et de l'Aurora, on a utilisé le modèle précipitation-ruissellement XSRAIN (Faculté des mines de l'Université nationale de Colombie Section de Medellin). Le modèle XSRAIN, se base sur la méthode du SCS (Soil Conservation Service, USA) très employée en hydrologie. Elle permet de faire intervenir directement l'état du sol à travers l'hypothèse suivante: à un instant t donné, le rapport entre l'infiltration cumulée jusqu'à l'instant t et l'infiltration potentielle en début d'épisode est égal au rapport entre le ruissellement cumulé et la pluie cumulée. Ce modèle considère 4 approches, qui sont le résultat de la combinaison des précipitations variables et constantes avec deux méthodes pour estimer l'infiltration et ainsi obtenir la pluie effective, et le volume de cette pluie est notre débit de projet.

      Les paramètres requis pour l'application de XSRAIN sont: l'aire du bassin versant, la longueur et la pente du cours d'eau, les temps de concentration et les précipitations maximales obtenues à partir de la courbe intensité- durée-fréquence pour des durées égales ou majeures que les temps de concentration et le CN (Curve Number) est un coefficient de ruissellement que l'on prend ici égal à 90. Ce coefficient est fonction de la nature du sol et de l'antécédent pluviométrique. Les résultats du modèle sont des débits de projets pour les différents périodes de retour retenues en fonction de la durée des précipitations, selon l'approche utilisée, tableaux 7.6, 7.7 et 7.8.

      

Tableau 7.6. Débits maximaux de l'Aurora
Approche	Durée (heures)	Débits (m3/s) pour différents périodes de retour (années)
		T = 1	T = 10	T = 20	T = 50
Précipitation variable, approche par infiltration	2 3	3.18 2.89	17.38 17.39	20.18 20.04	22.60 22.50
Précipitation constante approche par infiltration	2 3	2.37 1.81	12.16 10.86	14.81 12.51	16.57 14.05
Méthode S.C.S, cas de précipitation variable	2 3	1.95 1.96	15.43 15.97	18.23 18.60	20.64 21.06
Méthode S.C.S, cas de précipitation constante	2 3	1.77 1.57	12.09 11.79	14.18 12.48	15.98 14.06

      

Tableau 7.7. Débits maximaux de la Yesca.
Approche	Durée (heures)	Débits (m3/s)pour différents périodes de retour (années)
		T = 1	T = 10	T = 20	T = 50
Précipitation variable, approche par infiltration	2 3	2.9 2.8	16.4 17.9	19.1 20.6	21.3 23.2
Précipitation constante approche par infiltration	2 3	2.5 2.5	14.6 15.5	16.9 17.9	19.0 20.1
Méthode S.C.S, cas de précipitation variable	2 3	1.8 1.9	14.4 16.3	17.1 19.0	19.4 21.6
Méthode S.C.S, cas de précipitation constante	2 3	1.7 1.8	13.0 14.5	15.4 16.9	17.4 19.2

      

Tableau 7.8. Débits maxima de la Yesca, confluence avec l'Atrato.
Approche	Durée (heures)	Débits (m3/s) pour différents périodes de retour (années)
		T = 1	T = 10	T = 20	T = 50
Précipitation variable, approche par infiltration	2 3	3.8 3.7	21.8 24.0	25.4 27.7	28.5 31.2
Précipitation constante approche par infiltration	2 3	3.3 3.1	19.5 21.2	22.7 24.5	25.4 27.6
Méthode S.C.S, cas de précipitation variable	2 3	2.4 2.6	19.3 21.9	22.8 25.5	25.8 29.0
Méthode S.C.S, cas de précipitation constante	2 3	2.3 2.5	17.5 16.1	20.6 23.0	23.3 26.0

      Pour notre comparaison avec les débits de projet de l'Atrato, nous avons sélectionné les débits obtenus pour la pluie de trois heures avec l'approche par infiltration pour être en général les valeurs les plus grands. Les débits de projets retenus pour la Yesca, sont synthétisés dans le tableau 7.9.

      

Tableau 7.9. Débits de projets de la Yesca.
Cours d'eau		Débits (m3/s) pour différents périodes de retour (années)
	T = 1		T = 10	T = 20	T = 50
l'Aurora	2.9		17.4	20.0	22.5
La Yesca, confluence avec l'Aurora	2.8		17.9	20.7	23.2
La Yesca en confluence avec l'Atrato	3.7		24.0	27.8	31.2

      L'analyse comparative des niveaux maximum estimés pour la Yesca, avec les niveaux moyens de l'Atrato, tenant compte de la topographie de la zone basse du sous-bassin met en évidence que le débit de projet de la Yesca, ne joue pas un rôle significatif sur les inondations de l'Atrato. Au contraire, se sont les niveaux de l'Atrato qui peuvent contrôler les niveaux d'inondation de la Yesca.

7.3.2. Estimation des débits de projet pour l'Atrato

      Dans le paragraphe précédent, nous avons calculé les débits de projets pour la Yesca, et nous avons fait une analyse comparative des résultats, afin d'établir de quelle façon les eaux de la Yesca influent sur les crues provoquées par le fleuve l'Atrato. Nous avons conclu que c'est plutôt les eaux de l'Atrato qui jouent un rôle déterminant sur les inondations critiques de la zone d'influence de la Yesca.

      Notre étude hydrologique nécessite encore le calcul des débits de projet de l'Atrato qui seront utilisés comme entrée pour la modélisation des crues à Quibdó. Pour représenter la courbe cumulée des fréquences de crue, nous avons choisi la distribution de Gumbel, qui est le modèle statistique fréquemment utilisé en Colombie pour le calcul de crue de projet.

      Gumbel postule (Gumbel 58) une loi doublement exponentielle :

      

      En pratique, on utilise pour la loi de Gumbel la variable réduite de Gumbel 'u' :

      

      Le grand intérêt pratique de la loi de Gumbel est encore accentuée par la facilité de sa représentation graphique permettant de linéariser la répartition théorique de la variable, ainsi le calcul des quantiles peut se faire soit par lecture directe du graphe, soit en utilisant l'équation de distribution.

      La figure 7.5 montre un exemple des graphiques de Gumbel calculés pour Quibdó (1970 à 1998).

      

Figure 7.5. Application de la loi de Gumbel pour Quibdó. Intervalle de confiance 95%.

      Pour le calcul des débits de projets de l'Atrato nous avons utilisé la Méthode du Gradex. La méthode de GRADEX montre, dans une voie simple, la relation statistique entre l'écoulement et des précipitations.

      Le Gradex des précipitations maximales annuelles ou saisonnières est une grandeur climatologique exprimée en mm d'eau. Elle dépend de la localisation géographique de la station considérée (Gradex de pluie locale) ou du bassin versant (Gradex de pluie de bassin) et correspond au gradient des valeurs extrêmes de précipitations qui suivent une droite de répartition asymptotique dite droite d'ajustement statistique de Gumbel. Le Gradex des pluies maximales annuelles ou saisonnières peut être utilisé pour calculer les débits de crue extrême en faisant l'hypothèse que pour ce type d'événement la fonction de répartition des volumes de ruissellement direct suit le même comportement asymptotique que celle des précipitations maximales annuelles. En d'autre terme, on suppose que la rétention moyenne du bassin versant tend vers une valeur limite liée à la réserve en eau initiale des sols et que, pour ces événements extrêmes, le volume de la crue de ruissellement direct correspond au volume des précipitations diminué de la valeur limite de la rétention. Le point pivot est le point au-delà duquel la valeur limite de la rétention du bassin est atteinte. Au-delà de ce point, l'évolution des débits de crue extrême suit une droite en coordonnées de Gumbel, de pente égale au Gradex des pluies maximales annuelles ou saisonnières. On considère que ce point est atteint pour une période de retour de 10 à 20 ans en fonction de la taille et des conditions initiales du bassin versant.

      En résumé la Méthode du Gradex se base sur les hypothèses suivantes (Musy, 1996) :

      La loi de probabilité des valeurs maximums de précipitations P présente asymptotiquement un caractère exponentiel pour les fortes valeurs. Si la distribution des précipitations suit une loi de Gumbel, alors le caractère exponentiel est décrit par la pente de la droite :

      

      La précipitation journalière moyenne sur un bassin versant où les précipitations ponctuelles sont fortement corrélées entre elles a pour GRADEX la moyenne des Gradex individuels.

      Le volume de la crue Q est égal au volume de l'averse P diminué d'une perte D due à l'évaporation, la rétention, etc. On peut écrire (P et Q étant exprimés en [mm]) :

      

      En cas de saturation du bassin Versant, il est raisonnable d'admettre que les pertes tendent vers une valeur constante D₀. A partir de ce moment, tout accroissement dP de la précipitation tend à produire un accroissement identique du débit dQ.

      Le déficit d'écoulement D dépend de nombreux facteurs d'ordre climatologique, géographique, géomorphologique, etc. Sont d'importance capitale les conditions antécédentes d'humidité avant l'averse. Il est donc préférable de considérer D comme une variable aléatoire.

      Si P suit une loi de Gumbel et D est une variable aléatoire bornée et indépendante de P, on peut démontrer que Q approche asymptotiquement P et présente un GRADEX identique a celui de P. Une fois le GRADEX de A déterminé, on part du quantille le plus rare de Q et on extrapole les Q en prenant comme GRADEX celui des P. Etant donné que la méthode du GRADEX fournit une estimation d'un débit moyen, journalier, pour passer à des valeurs instantanées on doit le multiplier par le coefficient de pointe. La figure 7.6 illustre sur la forme des Gradex calculés pour Quibdó.

      

Figure 7.6. Exemple d'application de la méthode du GRADEX à Quibdó

      A partir des lois de Gumbel calculés pour Quibdó et en utilisant la méthode du Gradex, nous avons calculé les débits de projets pour différentes périodes de retour. Ces résultats sont présentés dans les tableaux 7.10 et 7.11.

      

Tableau 7.10. Débits de projet Q(m³/s), calculées à l'aide de la loi de Gumbel pour différentes périodes de retour T (années).
Mois	Q pour T=1	Q pour T=10	Q pour T=20	Q pour T=50
Janvier	2015.5	2559.3	2761.3	3002.1
Février	1935.5	2019.3	2148.3	2300.1
Mars	1979.2	2457.5	2638.5	2888.5
Avril	1992.2	2520.2	2732.3	3009.1
Mai	1986.3	2449.0	2569.6	2723.1
Juin	2200.1	2666.5	2867.5	3027.1
Juillet	2231.0	2303.3	2450.0	2633.1
Août	2213.1	2654.9	2875.9	3036.1
Septembre	2092.3	2514.2	2686.5	2921.5
Octobre	2111.2	2589.6	2767.6	2990.1
Novembre	2100.2	2544.7	2692.0	2981.5
Décembre	1991.1	2349.4	2485.0	2669.3

      

Tableau 7.11. Débits de projet Q(m³/s), calculées à l'aide de la méthode de GRADEX pour différentes périodes de retour T (années).
Mois	Q pour T=1	Q pour T=10	Q pour T=20	Q pour T=50
Janvier	2035.3	2575.50	2825.3	3042.1
Février	1944.7	2032.25	2252.4	2358.1
Mars	1950.0	2457.08	2578.1	2912.4
Avril	1989.9	2498.18	2761.1	3028.1
Mai	1996.2	2461.01	2591.6	2741.3
Juin	2198.2	2675.51	2833.3	3053.6
Juillet	2251.2	2320.25	2460.4	2644.2
Septembre	2099.8	2544.13	2697.3	2930.6
Octobre	2131.1	2599.56	2777.6	2990.1
Novembre	2089.8	2562.75	2720.1	2908.5
Décembre	1997.8	2289.26	2425.2	2718.3

      Nous avons observé une tendance d'ascensionnel dans le papier probabiliste de Gumbel pour les volumes de fréquence, celles- ci ont été dessinées en leurs positions respectivement de traçage, indiquant une non-homogénéité statistique des populations de l'échantillon 'de précipitation pertinente'. L'utilisation de ces dernières, assumées comme étant homogènes, peut mener à une sous-estimation de la décharge ou de sa non-représentation et ceci a pu conduire à la sous-estimation des débits de projets calculés.

      Etant donné que la méthode du Gradex a été crée initialement pour l'estimation des crues extrêmes dans des barrages, elle suppose qu'il y a un refus total de l'infiltration des les débits de fréquence décennal. Elle considère qu'au cours des épisodes pluvieux le bassin versant du fleuve est rapidement saturé. Il n'y a donc plus d'infiltration et, dès lors, toute précipitation parvient à la rivière, mais en effet il doit s'agir d'une augmentation progressive du coefficient de ruissellement. Cette méthode a donc par fois tendance a surestimer les débits lorsqu'on applique aux crues seulement rares.

7.3.3. Modélisation des crues

      Pour la simulation des crues et les calculs des niveaux d'inondation pour les différents périodes de retour on a utilisé le logiciel HEC-RAS, développé par l'Hydrologic Engineering Center-USA. Ce modèle est utilisé pour la modélisation aussi bien de la situation stable et instable, unidimensionnel, et graduellement variable de l'écoulement naturel ou synthétique. Le procédé du calcul se base sur la solution de l'équation unidimensionnelle de l'énergie de Manning associe à la loi de la continuité hydraulique :

      

      La perte d'énergie h_e entre deux profils du fleuve est composée des pertes par friction, par contraction et par expansion. L'équation pour les pertes d'énergie est la suivante :

      

      L est calculé à l'aide de l'équation suivante :

      

      Pour calculer le débit total au travers du profil du fleuve, ainsi que les coefficients de vitesse, le flux est divisé de telle façon que la vitesse de chaque subdivision est distribuée uniformément. On peut écrire l'équation de Manning pour Q pour chaque subdivision du canal du flux de la façon suivante :

      

7.4. Données d'entrée

      L'objectif principal de l'application HEC-RAS est de calculer les hauteurs d'eau dans tous les emplacements d'intérêt pour des valeurs données d'écoulement.

      Les données requises pour exécuter ces calculs sont de type géométrique et des paramètres dynamiques caractéristiques des écoulements stationnaires. La constitution des données d'entrée intervenant dans la simulation avec HEC-RAS a été réalisée en plusieurs étapes à l'aide des logiciels Idrisi, Arcinfo et Excel :

1. Digitalisation des courbes de niveau, quelques points d'altitudes, le réseau hydrologique, ainsi que quelques profils du fleuve Atrato et des rivières Yesca et Aurora. La numérisation de ces plans d'information à été faite avec les logiciels Tosca et ArcInfo.
2. Interpolation de l'information précédente avec le Module Topogrid d'Arcinfo. On a obtenu comme résultat primaire le modèle numérique d'altitude du secteur d'étude, avec le fleuve et rivières inclus.
3. Pour obtenir les différents profils du fleuve Atrato et des sous-bassin la Yesca et Aurora, nous avons interpole les profils connus à l'aide des logiciels Excel et Arcinfo valeurs données d'écoulement.
4. Pour le transfert des profils des fleuves d´Excel vers HEC-RAS, on a crée un petit programme en Fortran, dénommé "transfiriendo 2".
5. La sélection appropriée des coefficients de Manning n est d'importance vitale pour l'exactitude des calculs hydrauliques du chenal étudié. Les valeurs de n varient selon des facteurs tels que: la végétation, la rugosité, les irrégularités des canaux, la forme, la longueur, la température, etc.

      Pour le calcul des coefficients de Manning n pour l'Atrato nous nous sommes inspirés de la classification du (Chow, 1959), tableau 7.12.

      

Tableau 7.12. Valeurs des coefficients de Manning n pour des canaux naturels
Types de Cannel et leur description	Minimum	Normal	Maximum
A. Natural Streams
1. Main Channels
a. Clean, straight, full, no rifts or deep pools	0.025	0.030	0.033
b. Same as above, but more stones and weeds	0.030	0.035	0.040
c. Clean, winding, some pools and shoals	0.033	0.040	0.045
d. Same as above, but some weeds and stones	0.035	0.045	0.050
e. Same as above, lower stages, more ineffective	0.040	0.048	0.055
slopes and sections
f. Same as 'd' but more stones	0.045	0.050	0.060
g. Sluggish reaches, weedy. deep pools	0.050	0.070	0.080
h. Very weedy reaches, deep pools, or floodways
with heavy stands of timber and brush	0.070	0.100	0.150
2. Flood plains
a. Pasture no brush
1. Short grass	0.025	0.030	0.035
2. High grass	0.030	0.035	0.050
b. Cultivated areas
1. No crop	0.020	0.030	0.040
Types de channel et leur description	Minimum	Normal	Maximum
2. Mature row crops	0.025	0.035	0.045
3. Mature field crops	0.030	0.040	0.050
c. Brush	0.035	0.050	0.070
1. Scattered brush, heavy weeds	0.035	0.050	0.060
2. Light brush and trees, in winter	0.040	0.060	0.080
3. Light brush and trees, in summer	0.045	0.070	0.110
4. Medium to dense brush, in winter	0.070	0.100	0.160
5. Medium to dense brush, in summer
d. Trees
1. Cleared land with tree stumps, no sprouts	0.030	0.040	0.050
2. Same as above, but heavy sprouts	0.050	0.060	0.080
3. Heavy stand of timber, few down trees,	0.080	0.100	0.120
little undergrowth, flow below branches
4. Same as above, but with flow into	0.100	0.120	0.160
branches
5. Dense willows, summer, straight	0.110	0.150	0.200
3.Montain Stream, no vegetation in channel,
banks usually steep, with trees and brush on banks submerged
a. Botton: grtavels, cobbles, and few boulders	0.030	0.040	0.050
b. Botton: cobbles with large boulders	0.040	0.050	0.070

      Les coefficients de Manning n utilisés pour les différentes zones de notre canal varient entre : n = [0.048, 0.06 ].

      Pour la simulation de la crue, on a tenu compte des conditions extrêmes, c'est à dire, on a choisi les débits majeurs de chaque période de retour retenue. Les résultats de la modélisation se trouvent dans le tableau 7.13.

      

Tableau 7.13. Débits de projet Q (m3/s) utilisés pour la simulation des crues.
Période de retour	T = 10 ans	T = 20 ans	T = 50 ans
Débit Q (m3/s)	2676	2868	3054

      Un exemple de paramètres géométriques de sortie associés aux simulations effectués sont présentés dans le tableau 7.14.

      

Tableau 7.14. Exemple des résultats de la modélisation.
River Sta.	Q Total	W. S. Elev.	Left Sta Eff	Rght Sta Eff
	m³/s	m	m	m
129	2666.5	30.6	833.8	1101.5
129	2868.0	34.9	920.5	1226.6
129	3036.4	31.0	1080.8	1577.4
Où :River Sta est le numéro de la station du canal ; Q Total est le débit total ; W. S. Elev est la hauteur du niveau de l'eau calculé à partir de l'équation de l'énergie ; Left Sta Eff est la limite de la surface inondable sur la rive gauche ; Right St Eff est la limite de la surface inondable sur la rive droite.

7.5. Cartographie de l'aléa

      Pour cartographier l'aléa inondation a Quibdó quelques étapes se sont avérées nécessaires

• Les résultats obtenus après avoir fait la modélisation avec HEC-RAS, sont en forme d'extensions en mètres, ces distances ont été converties en cordonnées X, Y des différents profils utilisés comme paramètres d'entrée pour la simulation. Ceci a été fait à l'aide d'un petit programme en langage AWK de l'environnement UNIX.
• A l'aide d'Excel nous avons exporte vers IDRISI toutes les coordonnées d'extensions des inondations pour les différentes périodes de retour et en reliant ses points tenant compte du relief.
• A l'aide d'Idrisi, nous avons crée un polygone, qui correspond à la surface d'inondation pour les différents périodes de retour retenues.
• Les surfaces d'inondation crées à l'aide d'Idrisi ont été exportée vers Arcinfo.
• A partir de la surface nous avons crée un masque a l'aide d'Arcinfo. Nous avons superpose ce masque au modèle numérique de terrain pour Quibdó et au plan de la ville pour obtenir finalement nos cartes d'aléa inondation pour les crues décennales, de 20 ans et de 50 ans. Ces cartes sont présentées par les figures 7.7, 7.8 et 7.9.

7.6. Discussion

      La démarche suivie a consisté en la mise au point d'une méthodologie qui se base sur une approche hiérarchisée de la combinaison des SIG avec des méthodes hydrologiques et hydrauliques. Elles ont permis d'étudier l'aléa inondation à Quibdó et d'estimer la vulnérabilité de la ville.

      A niveau de la modélisation, notre simulation a permis d'obtenir pour des périodes de retour standard de 10, 20 et 50 ans, les hauteurs d'eau pour les crues potentielles pouvant toucher la ville de Quibdó. Et du point de vue de la vulnérabilité de la ville en cas d'inondation, cette approche nous a permis d'estimer la quantité des constructions qui pourraient être submergées partiellement lors des crues de l'Atrato.

      Les paramètres des crues calculés pour les deux rives de 'Atrato sont différents en raison de la différence d'altitude des mêmes. Ces résultats sont résumés dans le tableau 7.15.

      

Tableau 7. 15. Résumé des résultats
Période de retour	Altitude moyenne sur la rive droite	Hauteur d'eau sur la rive gauche	Surface inondable	Altitude moyenne sur la rive droite	Hauteur d'eau sur la rive droite
Années	m	m	Km²	m	m
10	28.5	2.1	3.7	30	0.60
20	28.5	2.3	4.5	30	0.75
50	28.5	2.9	5.6	30	1.00

      Les cartes d'inondation de Quibdó, mettent en évidence que :

• Les surfaces inondables sont à peu près les mêmes pour les trois périodes de retour, ceci est parfaitement compréhensible dû à la topographie de Quibdó.
• La différence d'altitude séparant les deux rives se traduit par une extension beaucoup plus importante à gauche qu'à droite.
• Les hauteurs d'eau calculées pour les différentes périodes de retours permettent de définir les minimums recommandables pour les pilotis des constructions 'palafitos', caractéristiques de la région.
• Les quartiers les plus vulnérables en cas d'inondation sont: Kennedy, Yescagrande, Yesquita, Niño Jesus, Roma, et Esmeralda sur la rive droite et Bahia Solano sur la rive gauche.
• Le nombre global de constructions qui pourraient être touchées par la crue de 50 ans est de 9'000, ceci représente le 30% des constructions de Quibdó.
• La population qui pourrait être affectée par la crue de 50 ans est de l'ordre de 37'000 habitants, équivalent au 45 % de la population.

      Ces résultats permettent de mettre en évidence que le risque d'inondation a Quibdó est importante.

      Cette analyse de l'inondabilité de Quibdó pourra devenir une aide importante pour l'administration municipale et départementale lors de la prise de décision concernant le développement de la capitale départementale et la gestion du territoire.

      Cette Analyse pilote pour Quibdó une fois testé pourra servir de base pour l'analyse du risque d'inondation pour d'autres municipalités du Chocó voire de la Colombie.

8.1. Description générale de la méthodologie pour l'estimation des pertes potentielles dues aux tremblements de terre HAZUS

      L'aléa sismique dans HAZUS est pris en compte en termes d'accélération maximale du sol ou de réponse spectrale. Les analyses des conséquences des tremblements de terre ont montré que les pertes économiques et sociales sont une fonction directe des dégâts des bâtiments. Deux raisons à cela :

      Les bâtiments sont l'élément prédominant dans l'environnement construit par l'homme.

      Les bâtiments sont vulnérables aux dégâts causés par les tremblements de terre.

      Pour une analyse complète des pertes potentielles dues aux tremblements de terre, la méthodologie tient compte des facteurs énumèrés dans la figure 8.1.

      L'approche modulaire de HAZUS est illustrée par l'organigramme de la figure 8.2. Les modules sont regroupés sous le nom de 'Potential Earth Science Hazards-PESCH'. En général, chacun des composants est exigé pour l'évaluation des pertes, comme indiqué par des flèches dans la figure 8.2, les modules sont interdépendants avec des sorties des uns agissant en tant qu'entrée à d'autres.

      PESH est ce groupe d'attributs et de conséquences physiques qui décrivent les dommages potentiels dus aux tremblements de terre. Ceux-ci incluent l'accélération maximale du sol- PGA, la vitesse maximale du sol-PGV, l'accélération spectrale, le déplacement spectrale, la rupture du sol (liquéfaction, l'éboulement) et le tsunami.

      Les calculs liés aux mouvements du sol sont estimés à partir de la localisation de l'événement, la magnitude, le type de tremblement de terre, la géologie locale, et le type de sol. Le Module PESH a été développé pour estimer les caractéristiques spectrales spécifiques du site et à partir de ces caractéristiques calculer les dégâts des infrastructures en utilisant les fonctions de dommages.

8.2. Analyse des pertes économiques directes avec HAZUS. Forme des fonctions de dommages

      L'ampleur et la sévérité des dommages des composants structuraux et non- structuraux d'un bâtiment sont qualifiée par un des 5 états de dommages: rien, léger, modéré, étendu et complet. La probabilité d'atteindre ou de dépasser un état de déformation permanente du sol pour une accélération donnée est caractérisée par des fonctions de dommages. Dans HAZUS, les fonctions de dommages utilisées sont: les courbes de fragilité et les courbes de capacité du bâtiment (repris du manuel technique Hazus 99).

      Chaque courbe de fragilité est définie par une valeur moyenne de l'accélération horizontale maximale du sol- PGA (ou de déplacement maximale-PGD) calculé par le module PESH, qui correspond au seuil de l'état de dommages et par la variabilité associée à cet état de dommages. Par exemple, on assume que le déplacement spectral, l'écart-type, qui définit le seuil d'un état particulier de dommages (ds) est :

      La probabilité d'atteindre ou dépasser un état particulier de dommage ds pour une accélération horizontale maximale du sol donné S_d (ou un autre paramètre calculé par le PESH) est défini par la fonction :

      La figure 8.3, illustre des courbes de fragilité pour des différents états de dommage.

      La variabilité totale de chaque état de dommage est modélisé par la combinaison des composants qui contribuent à cette variabilité, comme le décrit l'équation suivante :

      Les probabilités d'état de dommages pour les différents types de bâtiment sont combinées pour rapporter les probabilités d'état de dommages des classes d'occupation auxquelles ils appartiennent. Pour chaque état de dommages, la probabilité des dommages de chaque type de bâtiment est pesée selon la fraction de toute la surface couverte de ce type de bâtiment et additionnée au-dessus de tous les types de bâtiment. Ceci est exprimé par l'équation :

      La réponse des bâtiments aux tremblements de terre est caractérisée en construisant des courbes de capacité. Ces courbes décrivent le déplacement de chaque type de bâtiment selon leur modelé et selon le niveau séismique de conception, en fonction de la charge transversale appliquée par le tremblement de terre.

      HAZUS emploie une technique, semblable à la méthode de spectre de capacité (Mahaney, et al, 1993), pour estimer la réponse maximale de bâtiment comme l'intersection de la courbe de capacité de bâtiment et du spectre de réponse du PGA calculée par PESH. La méthode de spectre de capacité est un des deux méthodes statiques non linéaires d'analyse décrites dans les directives de NEHRP pour la réadaptation séismique des bâtiments (FEMA, 1993).

      Le spectre de dessin utilisé par PESH a un coefficient d'amortissement du 5 % de l'amortissement critique. L'amortissement critique inclus l'amortissement élastique et l'amortissement par hystérésis du bâtiment ('post-yield cyclic response).

      La figure 8.4, illustre sur l'intersection d'une courbe typique de capacité d'un bâtiment avec un spectre de l'accélération (avec un coefficient d'amortissement du 5% du critique). Les points qui contrôlent la forme de la courbe de capacité sont : le point de capacité finale, le point de l'amortissement par hystérésis et le point d'amortissement élastique, les paramètres qui caractérisent ses points sont définis dans le manuel technique et présentés en forme de tables.

      Pour estimer les pertes économiques des bâtiments, les probabilités d'états de dommages (formule 8-5) doivent être converties en pertes en dollar.

      Pour une classe d'occupation des bâtiments et pour un état de dommages donné, les coûts de réparation et de remplacement des bâtiments est donné par la multiplication de la surface occupée par chaque type de bâtiment dans chaque classe d'occupation. La probabilité d'un type de bâtiment d'être dans un état de dommage donné, et les coûts de réparation et de remplacements per mètre carré pour un état de dommage donné nous donnent la somme de tous les types de bâtiment de chaque classe d'occupation.

      Les dommages des bâtiments sont divisés en dommages des éléments structuraux des constructions et en dommages des éléments non-structuraux des constructions.

      Pour les dommages structuraux, les pertes sont calculées ainsi :

      Les calculs similaires ont été faits pour les dommages non-structuraux, qui tiennent compte de dommages des éléments dus à l'accélération y des dommages liés au déplacement du sol, ils sont calculés comme suit :

      Les équations (8-10) et (8-11) doivent être additionnées pour déterminer le coût total des dommages non-structuraux (CNS_i), pour la classe d'occupation i :

      Le coût total des dommages des bâtiments (CBD_i) pour la classe d'occupation i est donné par la somme des dommages structuraux et non-structurtaux :

      Finalement, pour déterminer le coût total des dommages de tous les bâtiments (CBD), l'équation (8-13) doit être additionnée au-dessus de toutes les classes d'occupation :

8.3. Etapes nécessaires pour l'adaptation de HAZUS pour l'analyse du risque sismique à Quibdó.

      Les étapes nécessaires pour la réalisation d'une analyse avec PESH sont :

• Choisir un scénario pour l'événement sismique.
• Déterminer les données d'entrées pour la caractérisation du sol de la région d'étude en utilisant la loi d'atténuation appropriée.
• Fournir les données géologiques et des caractéristiques de sol de la région afin de modifier les caractéristiques résultants de la secousse.

      Le tableau 8.1 donne un aperçu général de la complexité des bases de données nécessaires pour lancer une analyse des pertes dues aux tremblements de terre en utilisant la méthodologie HAZUS.

      

Tableau 8.1. Inventaire minimum nécessaire pour la méthodologie de l'évaluation des pertes dues aux tremblements de terre
'Outputs' désirés		'Inputs' requis
ALEAS POTENTIELS DES SCIENCES DE LA TERRE (PESH)
Intensité de secousse du sol selon le scénario du séisme		Définition du scénario du séisme, loi d'atténuation, type de sol
Cartes de liquéfaction et glissement de terrains induits		Cartes de sensibilité à la liquéfaction et de susceptibilité aux glissements de terrain
INVENTAIRE GENERAL DES BATIMENTS
Pertes des bâtiments selon leur type de construction et leur classe d'occupation		Pourcentage de distribution par kilomètre carré de chaque type de bâtiment selon leur occupation dans chaque quartier. Relation entre classe d'occupation et type construction des bâtiments
INSTALLATIONS ESSENTIELLES
Pertes et fonctionnalité de chaque institut essentiel		Situation et type de construction de bâtiment
Pertes de lits et coût et temps nécessaires pour leur remplacement ou réparation		Nombre de lits de chaque bâtiment essentiel
INSTALATIONS DE HAUTE RISQUE POTENTIEL
Carte des installations de haute risque		Localisation et types des installations
Dégâts et pertes pour les installations militaires		situation géographique, type de bâtiment, coût des installations militaires
LIGNES DE TRANSPORT
Dégâts dans les lignes de transport et leurs composants		Situation géographique et types de composants
Temps nécessaire pour remettre en fonctionnement les composants du transport		Temps estimé pour la réparation de chaque niveau de dégât des composants
SERVICES PUBLICS
Dégâts des composants des lignes vitales		Stuation géographique et type de composants
Temps de réparation des composants d'utilité publique		Estimation du temps nécessaire pour réparer chaque niveau de dégât
CONSEQUENCES PHYSIQUES INDUITES
Inondations			Carte d'inondation (HAZUS 99)
Nombre d'incendies par quartiers			Inventaire général des bâtiments, vitesse moyenne du vent, direction du vent, vitesse moyenne d'ignitions des objets susceptibles de brûler
Carte des installations contenant de matériaux dangereux			Inventaire des installations qui contiennent des matériaux dangereux
PERTES SOCIALES DIRECTES
Nombre de maisons détruites	Nombre de maisons par quartier
Nombre de personnes qui doivent être déplacées temporairement	Population par quartier
Victimes et blessés selon la période du jour de l'événement	Occupation de la population pendant les trois périodes de la journée
PERTES ECONOMIQUES
Coût des réparations et reconstructions structurales et non structurales	Coût par m² des réparations structurales et non structurales pour chaque niveau de dommage
Pertes du contenu des maisons	Valeurs des contenus des maisons par m² par type d'occupation
Dégâts commerciaux	Revenu annuels des commerces par m²
Coûts de relocalisation	Montant des locations des bâtiments par occupation par m²
Pertes commerciales	Revenu mensuelle par m² pour type d'occupation
Pertes des salaires des employés	Salaires mensuels par m² par type d'occupation
Pertes de revenue pour location	Montant des locations des bâtiments par occupation par m²
Pertes dans les composants du transport	Coûts de réparation des composants du transport
Dégâts des entreprises de services publics	Coûts de réparation des composants des services publics
PERTES ECONOMIQUES INDIRECTES
Effets à long terme dans l'économie de la région	Index d'emploi par quartier

      Le nombre d'éléments que nous trouvons dans la colonne des entrées pourrait être assimilé dans un premier analyse à des dossiers de base, lesquelles sont à la fois composées de multiples fichiers. Le nombre de fichier varie d'une façon très étendue d'un dossier à autre. Ceci dit, étant donné la flexibilité de dessin de la méthodologie HAZUS, elle peut être utilisée pour les analyses du risque sismique dans des régions qui ne font pas partie des Etats Unis. Pour ce faire, il faut changer les fichiers contenant les données de base par des fichiers contentant des données de la nouvelle région. Ceci dit, il ne s'agit pas d'une tâche facile qui pourrait être achevé directement. La figure suivante nous montre les étapes suivies pour le développement du HAZUS pour Quibdó, que nous appelons HAZQUIB.

      Le diagramme de la figure 8.5, illustre sur les étapes suivis pour l'adaptation de la méthodologie HAZUS pour la ville de Quibdó-HAZQUIB.

8.3.2. Analyse de la vulnérabilité de Quibdó. Collecte, compilation et création des inventaires régionaux pour Quibdó

      L'analyse de la vulnérabilité de Quibdó a été faite par étapes ainsi :

• Inventaire et analyse des bases de données existantes à Quibdó dans les différents institutions de la ville.
• Classification des données selon leur état et leur format.
• Compilation de l'inventaire général des bâtiments de Quibdó.
• Compilation et complementation des données démographiques et économiques de Quibdó.
• Calculs des aires occupées par les différents types de bâtiment.
• Calculs des prix du mètre carré de construction, selon leur type et classe d'occupation.

      L'inventaire produit de l'analyse des bases de données de Quibdó, ainsi que l'institution qui est la source des dites bases et les caractéristiques et l'état des celles-ci, sont résumés dans le tableau 8.3.

      

Tableau 8.3. Sommaire des inventaires de la base de données de Quibdó
Types de données	Source	Etat des données
Carte géologique	INGEOMINAS; Université nationale de Medellin	Carte géologique du Chocó 1:500'000, carte géologique de Quibdó 1:10'000
Carte des sols	IGAG	Carte de sols de Quibdó 1: 5'000
Inventaire démographique	DANE (Bogota)	Fichiers type texte, incomplets, recensement de la population 1993
Données démographiques	Mairie de Quibdó	Archives en papier, pas informatisés, désorganisés
Données démographiques	Ministère de santé publique et d'éducation à Quibdó	Archives en papiers, pas informatisées, et désorganisés
Inventaire général des édifices	DANE, Mairie, Planification départemental, CODECHOCO, INURBE, Banque agraire, Camera de commerce	Fichier type texte, archives en papier, désorganisés, pas centralisés par manque d'organisation interne et de coopération interinstitutionnelle
Inventaire de la distribution des bâtiments par quartier, selon leur type et leur occupation	Mairie, INURBE, CODECHOCO, office du cadastre, comités d'action communale	Fichiers en AUTOCAD, listes et archives en papier, information orale, levés topographiques.
Routes	Ministère des voies de Quibdó, Mairie	Plans 1:5'000, quelquesFichiers AUTOCAD
Ponts	Ministère de transport Quibdó, CODECHOCO	Plans des ponts sur papier, pas informatisé
Inventaire du système de santé publique	ministère de la santé, mairie	Plans sur papier, communication orale
Inventaires des Services des pompiers	Service des pompiers de Quibdó	Communication orale
Inventaires des services de sécurité et police	Police départementale, Mairie	Archives en papiers, pas informatisés
Inventaires des parcs et sites de domaine public	Mairie, IGAC, direction du gouvernement départemental, CODECHOCO, banque agraire	Plans sur papier, pas de fichiers informatisés
Inventaires du système de communication	Télécom Chocó	Annuaire téléphonique de Quibdó, format analogique
Inventaire du réseau électrique	Entreprise d'énergie électrique du Chocó CODECHOCO	Plans du réseau électrique en format analogique
Inventaire général du système du transport et ses composants	Ministère du transport, Intendance Fluviale de Quibdó, Office civile de l'aviation, armée nationale	Plans sur papiers et communications orales.
Inventaires des véhicules	Mairie, entreprises privées de transport	information orale
inventaire des centres d'éducation	Ministère d'éducation national, départementale et municipale, quelques collèges et universités	Communication orale, plans de quelques établissements

      Le traitement préliminaire des données compilées pour Quibdó, a nécessité de quelques étapes ainsi :

1. La saisie des données.
2. Les fichiers type texte on été convertis en format Excel.
3. Les plans et les cartes ont été numérisés, scannés et géoréférenciés.
4. Calculer et établir la matrice de relation de la distribution entre les types de bâtiments et leur occupation.
5. Calculer les paramètres des fonctions de dommage pour chaque type de bâtiment.
6. Finalement, nous avons procédé à la conversion des fichiers créés pour notre région d'étude au format utilisé dans HAZUS, lequel varie selon le type d'inventaire.

      Les inventaires ainsi crées sont synthétisés dans le tableau 8.4. Chaque inventaire est le résultat de la conjugaison des données des différentes sources dû à ce que l'information en général était dispersée dans différents instituts et en règle générale n'était pas actualisée.

      

*Tableau 8.4. Liste des inventaires créés pour l'application de HAZUS pour Quibdó.
Base de données	Nom du fichier		Changements faits pour Quibdó
General Building Stock
Occupancy Square Footage	-		Créé
Building Type- Occupancy	-		Créé
Essential Facilities
Medical Care Facilities	EFCARE.DBF		Créé
Emergency Operation Centers	EFEMERG.DBF		Créé
Schools	EFSCHOOL.DBF		Créé
High Potential Loss Facilities
Military Installations	HPMI.DBF		Créé
Transportation System
Highway Segments	HRD.DBF		Créé
Highway Bridges	HBR.DBF		Créé
Railway Track Segments	RTR.DBF		Créé
Railway Bridges	RBR.DBF		Créé
Railway Facilities	RFA.DBF		Créé
Light Rail Track Segments	LTR.DBF		Créé
Light Rail Facilities	LFA.DBF		Créé
Bus Facilities	BFA.DBF		Créé
Ports and Harbors Facilities	PFA.DBF		Créé
Airports Facilities	AFA.DBF		Créé
Airports Runways	ARW.DBF		Créé
Utility System
Potable Water Pipeline Segments		PPL.DBF		Créé
Potable Water Facilities		PWF.DBF		Créé
Potable Water Distribution Lines		PDL.DBF		Créé
Electric Power Facilities		EFA.DBF		Créé
Electric Power Distribution Lines		EDL.DBF		Créé
Communication Facilities		CFA.DBF		Créé
Communication Distribution Cables		CDL.DBF		Créé
Population Inventory		POPHSNG.DBF		Créé
Vehicle Inventory		VEH.DBF		Créé

      Pour la compilation de l'inventaire général des bâtiments de Quibdó, nous avons utilisé le guide "NEHRP Handbook for the Seismic Evaluation of Existing Buildings" de FEMA, ainsi que le Code colombien des constructions séismorésistantes (NSR-98). Le nouveau code des constructions séismorésistantes de Colombie, utilise pour la classification des bâtiments, la même classification proposée par le NEHRP, qui est la même utilisée dans la méthodologie HAZUS. La classification de HAZUS est illustrée dans les tableaux 8.5a et 8.5b. Elle est constituée de 36 types de construction de bâtiments et 28 classes d'occupation de bâtiments. Cette classification tient compte des matériaux de construction, des dimensions, ainsi que de la taille des bâtiments. La méthodologie fournit aussi une description des caractéristiques générales et spécifiques de chaque type de structure dans le manuel technique.

      

Tableau 8.5a. Types de bâtiments selon leurs structures et matériaux de construction.
			Height
No.	Label	Description	Range		Typical
			Name	Stories	Stories	Feet
1 2	W1 W2	Wood, Light Frame £ 5,000 sq. ft.) Wood, Commercial and Industrial (> ; 5,000 sq. ft.)		1 - 2 All	1 2	14 24
3 4 5	S1L S1M S1H	Steel Moment Frame	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 13	24 60 156
6 7 8	S2L S2M S2H	Steel Braced Frame	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 13	24 60 156
9	S3	Steel Light Frame		All	1	15
10 11 12	S4L S4M S4H	Steel Frame with Cast-in-Place Concrete Shear Walls	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 13	24 60 156
13 14 15	S5L S5M S5H	Steel Frame with Unreinforced Masonry Infill Walls	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 13	24 60 156
16 17 18	C1L C1M C1H	Concrete Moment Frame	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 12	20 50 120
19 20 21	C2L C2M C2H	Concrete Shear Walls	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 12	20 50 120
22 23 24	C3L C3M C3H	Concrete Frame with Unreinforced Masonry Infill Walls	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 12	20 50 120
25	PC1	Precast Concrete Tilt-Up Walls		All	1	15
26 27 28	PC2L PC2M PC2H	Precast Concrete Frames with Concrete Shear Walls	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 12	20 50 120
29 30	RM1L RM2M	Reinforced Masonry Bearing Walls with Wood or Metal Deck Diaphragms	Low-Rise Mid-Rise	1-3 4+	2 5	20 50
31 32 33	RM2L RM2M RM2H	Reinforced Masonry Bearing Walls with Precast Concrete Diaphragms	Low-Rise Mid-Rise High-Rise	1 - 3 4 - 7 8+	2 5 12	20 50 120
34 35	URML URMM	Unreinforced Masonry Bearing Walls	Low-Rise Mid-Rise	1 - 2 3+	1 3	15 35
36	MH	Mobile Homes		All	1	10

      

Tableau 5.b. Classification des édifices par classe d'occupation
No.	Label	Occupancy Class	Example Descriptions
		Residential
1	RES1	Single Family Dwelling	House
2	RES2	Mobile Home	Mobile Home
3	RES3	Multi Family Dwelling	Apartment/Condominium
4	RES4	Temporary Lodging	Hotel/Motel
5	RES5	Institutional Dormitory	Group Housing (military, college), Jails
6	RES6	Nursing Home
		Commercial
7	COM1	Retail Trade	Store
8	COM2	Wholesale Trade	Warehouse
9	COM3	Personal and Repair Services	Service Station/Shop
10	COM4	Professional/Technical Services	Offices
11	COM5	Banks
12	COM6	Hospital
13	COM7	Medical Office/Clinic
14	COM8	Entertainment & Recreation	Restaurants/Bars
15	COM9	Theaters	Theaters
16	COM10	Parking	Garages
		Industrial
17	IND1	Heavy	Factory
18	IND2	Light	Factory
19	IND3	Food/Drugs/Chemicals	Factory
20	IND4	Metals/Minerals Processing	Factory
21	IND5	High Technology	Factory
22	IND6	Construction	Office
		Agriculture
23	AGR1	Agriculture
		Religion/Non/Profit
24	REL1	Church/Non-Profit
		Government
25	GOV1	General Services	Office
26	GOV2	Emergency Response	Police/Fire Station/EOC
		Education
27	EDU1	Grade Schools
28	EDU2	Colleges/Universities	Does not include group housing

      Pour créer les inventaires de Quibdó, nous avons divisé la ville en quartiers, appelés dans notre application "Census tracts" (qui est l'unité minimale de division utilisée par HAZUS). Pour Quibdó, nous avons trouvé tous nos types de bâtiments dans la classification de FEMA

      Un total de 14 quartiers sont analysés pour la capitale du Chocó. A partir de la classification des bâtiments décrite dans les tableaux 8.4 et 8.5, et en utilisant les directives du 'NEHRP' pour la classification des bâtiments, nous avons définit 11 types de constructions et 5 classes d'occupation pour Quibdó. Les inventaires des bâtiments de Quibdó sont illustrés par les tableaux 8.6 et 8.7 et les figures 8,6-8.9.

      

Tableau 8.6. Inventaire des bâtiments de Quibdó selon leur structure et matériaux de construction.
QUARTIER	W1	W2	S1L	S3	S4L	C1L	C2L	PC1	PC2L	RM1L	RM2L
Kennedy	579	3	1	0	0	1	2	2	1	186	0
Cesar Conto	872	1	1	0	0	0	2	1	0	277	0
Playita	600	0	0	0	0	0	0	0	0	190	0
Margaritas	1665	0	1	0	2	0	1	0	0	527	0
Jardin	1379	1	1	0	0	0	1	1	0	438	0
Cristo rey	758	1	1	0	0	0	1	0	0	240	0
Medrano	845	1	1	0	0	0	1	1	0	269	0
Roma	170	2	1	0	0	0	1	1	0	56	0
Pan de yuca	286	12	6	1	2	3	6	7	3	105	2
Yesquita	1328	9	5	1	100	2	5	5	2	460	2
San Judas	138	3	1	0	0	1	2	2	1	46	0
Silencio	1300	1	1	0	43	0	1	0	0	425	0
Yesca grande	1233	1	1	0	0	0	1	1	0	391	0
Niño Jesus	1019	3	2	0	0	1	2	2	1	326	1

      

Tableau 8.7. Inventaire des bâtiments de Quibdó selon leur classe d'occupation.
QUARTIER	RESIDENTIEL	COMMERCE	GOUVERNEMENT	EDUCATION	RELIGION
Kennedy	761	13	0	1	0
Cesar Conto	1144	5	0	2	3
Playita	785	2	0	3	0
Margaritas	2191	3	1	1	0
Jardin	1802	6	0	10	3
Cristo rey	996	3	0	1	1
Medrano	1100	6	0	11	1
Roma	223	5	1	1	1
Pan de yuca	370	55	5	2	1
Yesquita	1877	38	1	1	3
San Judas	181	12	0	0	1
Silencio	1759	3	1	6	2
Yesca grande	1617	7	0	4	0
Niño Jesus	1334	15	3	3	2

      

Figure 8.6. Vue générale des bâtiments de Quibdó

Photo S. Mosquera

      

Figure 8.7. Quelques bâtiments Institutionnels de Quibdó : A) Cathédrale, type deconstructions RML2, classe d'occupation religion. B) Couvent, type de construction RML2, classe d'occupation religion. C) Banque de la République, type de construction C1L, classe d'occupation g. Toutes les constructions sont de l'époque pré-NSR-98.

Photo S. Mosquera

      

Figure 8.8a. Constructions sur la rive droite de l'Atrato. Bâtiment en brique rouge, classe d'occupation éducation, construite selon le NSR-98. Les autres constructions sont du type W1, classe d'occupation commerciale.

Photo S. Mosquera

      

Figure 8.8b. Constructions en béton renforné à deux étages de l'époque pré-code, 1966. Occupation mixte, Commerciale-résidentielle.

Photo S. Mosquera

      

Figure 8.8c. Palafitos en bois, type de construction W1, classe d'occupation résidentielle.

      

Figure 8.9a. Palafitos en «barrancos». Noter les bâtiments mixtes en brique et bois. Classe d'occupation résidentielle, type de construction W1.

      

Figure 8.9b. Bâtiment à occupation mixte résidentielle-commerciale. Construction type RM2M. Noter sa hauteur, assez importante pour Quibdó.

Photo G. Arcila

      Les tableaux 8.8 et 8.9, illustrent sur les paramètres des fonctions des dommages pour Quibdó CI (Index régional des coûts des bâtiments) et FAi (aire occupée par les bâtiments selon leur classe d'occupation).

      

Tableau 8.8. Matrice d'occupation du sol en m² par classe d'occupation des bâtiments
QUARTIER	RES 1	RES 4	COM 1	COM 8	REL 1	GOV1	GOV 2	EDU1	EDU2
Kennedy	11141.5	10.0	172.4	11.3	0.0	6.5	2.3	13.6	6.2
Cesar Conto	1716.0	15.0	55.3	10.6	40.2	0.0	0.0	44.8	3.5
Playita	1185.0	10.0	10.2	7.1	0.0	0.0	0.0	9.3	9.6
Margaritas	3286.5	3.0	20.5	22.3	0.0	16.3	0.0	7.5	4.1
Jardin	2721.0	10.0	54.1	21.4	46.1	0.0	0.0	2.6	1.2
Cristo rey	1495.5	30.0	33.1	14.9	21.0	0.0	0.0	0.0	5.5
Medrano	1666.5	0.0	60.5	28.8	19.5	8.0	0.0	10.0	0.0
Roma	334.5	6.0	83.9	15.8	18.0	6.1	0.0	22.4	5.0
Pan de yuca	580.5	10.0	658.9	58.5	11.0	0.0	45.1	0.0	8.6
Yesquita	2817.0	5.0	470.5	53.6	39.7	13.8	0.0	29.0	2.5
San Judas	271.5	8.0	140.7	19.7	8.9	0.0	0.0	0.0	0.0
Silencio	2649.0	7.0	38.0	4.8	22.9	18.2	0.0	3.0	0.0
Yesca grande	2433.0	0.0	36.5	53.8	0.0	0.0	0.0	7.8	0.0
Niño Jesus	2010.0	2.0	165.0	37.0	34.6	0.0	0.0	27.6	2.6

      

Tableau 8.9. Inventaire général des coûts en milliers de dollars par occupation général par quartier.
QUARTIER	RESIDENTIEL	COMMERCIAL	RELIGION	GOUVERNEMENT	EDUCATION
Kennedy	4189	1854	0.0	675	245
Cesar Conto	5538	1116	325	0.0	7099
Playita	6323	441	0.0	0.0	7129
Margaritas	3516	667	0.0	758	5591
Jardin	14327	460	320	0.0	5302
Cristo rey	12611	1303	102	322	14650
Medrano	835	942	89	0.0	2133
Roma	738	196	78	0.0	1174
Pan de yuca	4630	98	110	540	5441
Yesquita	11460	156	325	84	12056
San Judas	15633	322	102	0.0	16295
Silencio	12560	723	201	379	13863
Yesca grande	1025	826	0.0	0.0	1851
Niño Jesus	1747	204	156	0.0	2407

8.3.4. Analyse des pertes dues aux tremblements de terre à Quibdó

      Le premier pas à suivre est le choix de la région d'étude, ensuite il a fallut choisir le scénario et la loi d'atténuation.

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8.3.4.1. Région d'étude

      La région d'étude est la ville de Quibdó (zone urbaine) avec 81.714 habitants. Elle est comprise entre les coordonnées géographiques suivantes :

      X _min = -76.24 long W

      X _max = -76.15 long W

      Y _min = 6.79 lat. N

      Y _max = 6.88 lat. N

      La ville est divisée en 14 quartiers comme l'indique la figure 8.10.

      

Figure 8.10. Sectorisation de Quibdó en unités d'analyse de vulnérabilité

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8.3.4.2. Le scénario de HAZQUIB

      HAZUS fournit trois approches pour caractériser un séisme:

1. Le scénario déterministe d'un événement: pour ce type d'événement, l'utilisateur spécifie la localisation (par exemple l'épicentre) et la magnitude.
2. Le scénario basé sur des cartes d'aléa sismique: pour ce type de scénario, l'application comporte une base de données avec tous les séismes des Etats Unies cartographiés afin de que l'on puisse choisir un événement à partir de la carte base.
3. Un scénario basé sur les données fournies par l'utilisateur de l'application: la méthodologie permet à l'utilisateur d'introduire ses propres cartes des contours et les spectres d'accélération.

      Dans notre application, nous allons simuler notre scénario en utilisant le modèle déterministe.

      Pour déterminer la magnitude du séisme, M= 7.5, nous nous sommes servis, d'une part, des études de la sismicité de la région (chapitre 5) et d'autre part de l'étude du catalogue sismique du Chocó.

      Notre tremblement de terre a son origine dans la source sismogène liée à la faille de l'Atrato à 87 km au nord de Quibdó.

      Notre scénario est le suivant :

      

Tableau 8.10. Modélisation du scénario sismique pour Quibdó.
Type d'alea seismique	magnitude	epicentre	Fonction d'attenuation
Déterministe	7.5	6.72 N -76.74 W	Dhale 1995

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8.3.4.3. Loi d'atténuation

      Pour le calcul des lois d'atténuation du passage du front d'ondes par la région étudiée. La méthodologie Hazus fournie les utilisateurs avec quelques relations d'atténuation selon la situation géographique de la région. Elle propose 2 lois d'atténuation pour l'est des Etats Unies et 4 pour l'ouest. Elles peuvent être utilisées seules, combinées ou complétés avec des données des lois d'atténuations des sites étudiés. Cette possibilité de combiner les lois d'atténuations de la méthodologie HAZUS et sa forme tabulaire, nous a permis d'introduire les données de la loi d'atténuation de Dahle (1995) calculées pour Quibdó, lors de l'évaluation de l'aléa sismique du département du Chocó, (voir 5.12).

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8.3.4.4. Analyse des pertes dues aux tremblements de terre

      Notre but, en simulant un tremblement de terre avec les caractéristiques décrites dans le tableau 8.10, est de calculer ses effets physiques directs et indirects dans la capital du Chocó en termes d'extension et monétaire. Tous les dommages sont exprimés en milliers de dollar.

      Pour notre cas nous avons calculé les effets directs suivants :

• L'accélération horizontale maximale du sol en % de g par quartier
• Nombre de victimes selon le période de la journée d'occurrence de l'événement
• Les pertes économiques directes des bâtiments selon leurs occupations
• Les pertes économiques directes des bâtiments par type de structure
• Les pertes économiques directes des bâtiments selon leur contenu
• Les pertes économiques directes structurales des bâtiments
• Les pertes économiques directes générales
• Le degré de fonctionnalité des écoles, hôpitaux, etc.

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8.3.4.5. Résultats: cartographie du risque sismique à Quibdó

      Les effets énumérés dans le point précédent ont été obtenus en forme de tableaux et de cartes brutes. Toute fois HAZUS étant un programme qui tourne sous un système d'Information géoréférée (ARCVIEW); l'affichage des cartes et tableaux produits est très commode par défaut. Il n'est pas possible d'imprimer les résultats directement à partir de l'application.

      La démarche suivie pour le traitement des résultats est résumée dans la figure 8.11.

      

Figure 8.11. Organigramme du traitement des résultats de l'analyse du risque sismique pour Quibdó.

      Les pertes économiques directes (en US dollar) sont résumées dans le tableau 8.12.

      

Tableau 8.12. Pertes économiques directes pour Quibdó
Pertes de bâtiments					Pertes de revenus
Coût des dégâts structuraux des bâtiments	Coût des dégâts non-structuraux des bâtiments	Coût des dégâts liés au contenu des bâtiments	'Ratio' de pertes %	Pertes liées au capital	Pertes des salaires	Pertes du logement des bâtiments	Pertes de rélocali-sation des bâtiments	Pertes totales
3039	1157.9	549.6	41.91	1014	185.4	207.5	353.09	6548.7

      Nous présentons en suite la carte d'accélération horizontale maximale du sol pour une période de retour de 475 ans, figure 8.12.

      

Figure 8.12 Carte d'accélération maximale horizontale du sol de Quibdó.

      La carte du risque sismique de Quibdó en pertes potentielles en milliers de dollars pour chaque quartier est dans la figure 8.13.

      

Figure 8.13. Carte du risque sismique de Quibdó.

8.4. Discussion

      L'ensemble de notre démarche s'est attaché à concilier deux exigences primordiales:

• L'adaptation d'une méthodologie cohérente, physiquement bien conçue basée sur l'utilisation de systèmes d'information géoréférée-SIG, pour l'évaluation du risque sismique à Quibdó.
• L'estimation des pertes potentielles à Quibdó, lors de l'occurrence d'un séisme avec les caractéristiques de notre scénario (tableau 8.10).

      Nous avons utilisé la méthodologie HAZUS conçue essentiellement pour l'analyse de risque sismique aux Etats Unis, qui s'est avéré un outil puissant et flexible permettant l'adaptation pour l'analyse des pertes dues aux tremblements de terre dans des régions qui n'appartiennent pas à ce pays. Signalons que c'est la première fois que la méthodologie à été adaptée pour une autre région. Nous avons obtenu les résultats suivants :

      1. Une carte d'accélération maximale horizontale du sol (PGA) pour Quibdó. Elle montre les PGA pour chaque quartier de Quibdó. Les valeurs obtenues varient de 0.36 g à 0.40 g, se sont des valeurs de g assez fortes.

      2. Une carte du risque sismique de Quibdó. Elle montre le risque en termes de potentialité de pertes en milliers de dollars pour chaque quartier de la ville, en cas d'occurrence d'un tremblement de terre avec des caractéristiques semblables au séisme simulé dans notre application. Les pertes totales calculées pour notre événement sont de 6'548700 dollars, ce qui est superieur au budget budget municipal, et répresente le le 27 % de budget du département du Chocó pour l'année fiscale 2001, qui est de 23'559'930 dollars. Par rapport au budget de Colombie 2002 qui est de 34'000 millions de dollars, le chiffre des pertes probables, n'est pas significatif. Par contre c'est une perte non négligeable pour les budgets municipal et départemental.

      Ces résultats fournissent une estimation relative des pertes provoquées par notre scénario. Cette estimation est corroborée par les pertes générées lors du tremblement de terre de Murindo en 1992 avec des caractéristiques semblables à l'événement simulé.

      Malgré une certaine incertitude attachée à ces résultats, ils sont une référence de planification globale. Ils donnent des résultats concrets en termes de coûts en milliers de dollars pour les dommages causés par un tremblement de terre vraisemblable pour le Chocó, Quibdó.

      Les résultats obtenus par l'évaluation du risque sismique à Quibdó montrent que le risque encouru par la population par notre scénario est sérieux.

      Il ressort de cette analyse du risque sismique que :

1. Les quartiers Kennedy, San Judas, Roma et Silencio sont situés dans la zone (1) à risque élevé de dommages. Cet aspect doit être pris en compte lors des nouvelles constructions dan ces quartiers ainsi que pour la réhabilitation des constructions existantes, essentiellement les centre éducatifs, qui sont nombreux dans cette zone.
2. Les quartiers Cesar Conto, Margaritas, Jardin, Pandeyuca, Yescagrande, Yesquita et Niño Jesus sont susceptible de subir des dégâts moins élevés que dans la zone (1), mais assez importantes. C'est dans cette zone (2) qui se trouvent la majeure partie des commerces de Quibdó. Une analyse approfondie de Niño Jesus est très importante, car c'est un quartier en plein développement.
3. Les quartiers Medrano, Cristo Rey, La Playita seraient les moins endommagés économiquement.
4. En général dans la ville de Quibdó, il n'a pas un seul quartier qui ne serait pas partiellement endommagé par un tremblement de terre avec les caractéristiques de notre scénario. Cependant le degré de dommage varie largement.

      La comparaison de nos résultats avec ceux obtenus lors du tremblement de terre de Murindo en 1992, nous permet de conclure que cette modélisation ouvre de nombreuses perspectives au niveau de la planification municipale et même départementale.

9.1. Résultats à l'échelle départementale

      Si l'on fait un bilan des objectifs atteints à travers ce travail, on peut conclure que les résultats issus de l'application de notre méthodologie ont permis :

      La création de la première banque de données géoréférées du département du Chocó. Elle repose sur la base de données spatiales et les outils informatiques par le biais des SIG. Ces systèmes obligent à intégrer les produits provenant de la collecte de données et de la modélisation dans un environnement qui comporte des interfaces d'utilisation relativement simples. Les informations récoltées concernent les plans topographiques, hydrologiques, géologiques, sismiques et en général, toutes les couches concernant les trois types d'aléas étudiés.

      La création d'une carte de l'aléa inondation pour le département du Chocó (figure 4.6). Il s'agit de la première carte de ce genre dans la zone d'étude. Elle délimite les zones inondables désignées dans les bassins versants Atrato, San Juan, Baudó et côtière. Cette carte est un document clé pour la planification et l'aménagement du territoire au Chocó, étant donné que les inondations représentent le risque le plus fréquent et le plus dommageable au Chocó.

      L'évaluation et zonage de l'aléa sismique dans le département du Chocó pour une période de retour de 475 ans, qui est le période de retour standard utilisé dans le code de constructions parasismiques de Colombie NSR-98. Ce zonage a été fait pour des sols consolidés, pour les dispersions = 0, 0 et = 0.5. Ceci a permis respectivement la création de deux cartes d'aléa sismique du Chocó (figures 5.19 et 5.20). Résumant les résultats de ces deux cartes selon les bassins versants, on peut mettre en évidence que la province de l'Atrato présente les valeurs d'accélérations du sol les plus fortes, suivie par les provinces du Pacifique et du Baudó, et finalement la province du San Juan a les accélérations du sol les plus basses du département. Dans tous les cas d'espèces ces valeurs impliquent l'application de mesures préventives.

      La création de la carte de susceptibilité aux instabilités de terrain au Chocó (figure 3.4). Cette carte régionale a un caractère préliminaire. Elle délimite les zones potentiellement instables du département en utilisant une classification très simple des niveaux d'aléa: de faibles à élevés. Sa forme, son contenu et son échelle correspondent aux objectifs et à ses destinataires, qui sont principalement les autorités départementales chargées de la planification du développement du Chocó. Elle devrait servir d'outil pour l'estimation de l'impact régional des futurs glissements de terrain. Cette carte montre que : Les zones d'instabilité élevée coïncident avec les zones de montagnes (flanc occidental de la cordillère occidentale, 'Serranías' du Baudó et du Darien). Les zones d'aléas modérés se situent surtout à proximités des vallées de l'Atrato. Les zones basses sont situées dans la zone d'aléa faible ou nulle mais cela ne veux pourtant dire que l'on exclue la possibilité d'occurrence des glissements de terrains, car elles sont très sensibles à la liquéfaction lors des tremblements de terre. Les zones potentielles de chutes se concentrent principalement dans les parties plus hautes du département au flanc occidental de la cordillère occidentale, plus précisément sur les routes Quibdó-Medellin et Tado-Pueblo Rico.

      Nous avons élaboré une carte synthétique des principaux aléas naturels pour toutes les municipalités du Chocó. Ce document intègre l'évaluation quantitative et qualitative des données statistiques sur les catastrophes des 30 dernières années. Il indique la proportion d'événements auxquels est exposée chaque municipalité. Il en ressort que toutes les municipalités du Chocó sont exposées à plusieurs phénomènes naturels, l'aléa sismique les concernant toutes. Conséquemment une gestion intégrée des aléas et risques naturel est nécessaire.

9.2. Résultats à l'échelle municipale

      La deuxième partie de cette recherche est dédiée à l'analyse de Quibdó, capitale du département du Chocó, face aux inondations causées par le fleuve Atrato et ses affluents la Yesca et l'Aurora et face aux tremblements de terres.

      Pour l'analyse de l'aléa inondation nous avons utilisé une démarche basée sur une modélisation hydraulique plus précise et sur une topographie plus fine à partir d'un MNA de Quibdó, ainsi que des profils du fleuve Atrato et son affluent la Yesca.

      Pour l'estimation du risque sismique nous avons adapté la méthodologie HAZUS (développée par l'Agence Fédérale de Gestion des Urgences aux Etats Unies FEMA) pour Quibdó.

      Si l'on fait un bilan des objectifs atteints à travers cette deuxième partie du travail, on peut noter les résultats suivants :

      La création des cartes d'inondation de Quibdó pour trois périodes de retour, T= 10, 20 et 50 ans (figures 7.7, 7.8 et 7.9) pour tenir compte des situations extrêmes (50 ans) et des situations plus normales, 10 et 20 ans mais représentatifs dans la région. Pour la création de ces cartes nous avons mis au point une méthodologie qui se base sur une approche hiérarchisée de la combinaison des SIG avec des méthodes hydrologiques et hydrauliques, qui ont permis d'évaluer l'étendue des zones inondables de Quibdó. Au niveau de la modélisation, notre simulation a permis d'obtenir pour des périodes de retour standard de 10, 20 et 50 ans, les hauteurs d'eau pour les crues potentielles pouvant toucher la ville de Quibdó. Elles définissent clairement les quartiers inondables. A partir de ces cartes on peut estimer le nombre des maisons submergées en fonction de la période de retour et d'avoir une perception du risque à partir du calcul approximatif des dégâts par quartier.

      En adaptant la méthodologie HAZUS pour Quibdó nous avons créé une carte d'accélération maximale du sol pour une période de retour standard de 475 ans (figure 8.12). Les PGA calculées tiennent compte du type de sol, avec des valeurs qui oscillent entre 0,36 g et 0.40 g.

      Nous avons également fait une évaluation des pertes économiques directes des bâtiments de Quibdó liées aux tremblements de terre, ainsi que les pertes économiques directes liées aux contenus des bâtiments et ceci nous a permis évaluer les pertes par quartiers et totales.

      Finalement nous avons pu élaborer la carte de risque sismique de Quibdó. Il ressort de cette carte que dans la ville de Quibdó, il n'a pas un seul quartier qui ne serait pas partiellement endommagé par un tremblement de terre avec les caractéristiques de notre scénario (M = 7.5). A noter que le montant des dommages varie largement d'un quartier à l'autre soit entre 144,2 et 849,2 milliers de US dollars.

9.3. Perspectives

      Les analyses et les résultats obtenus confirment la nécessité d'intégrer les aléas inondation, sismique et glissement de terrain dans toute politique d'aménagement du territoire. Les cartes élaborées dans cette thèse constituent un apport fondamental dans cette direction, elles peuvent servir d'aide à la décision et à la planification du développement départemental et municipal.

      La base de données géoréférées élaborée est un outil important pour le département du Chocó qui devrait en assurer la pérennité en la prenant en charge en s'occupant de son actualisation.

      Les cartes obtenues sont de deux types : les cartes départementales qui sont une approximation, et les cartes municipales qui résultent d'une approche plus précise. Les deux dérivent des données disponibles et des caractéristiques spécifiques de la région.

      A notre sens, pour que ces résultats puissent contribuer favorablement au développement durable du Chocó, des améliorations importantes sont nécessaires dans les méthodes de gestion du territoire. La Direction Nationale pour la Prévention et Attention des Catastrophes-DNPAD et sa stratégie, créée après les catastrophes sismiques de Popayan (1983) et volcanique d'Armero (1985) n'est pas adaptée aux conditions socio-économiques spécifiques du Chocó. En effet, dans ce département, son application reste à l'état embryonnaire. Il faudra donc faire un effort institutionnel, politique, civil et même communautaire dans les domaines suivants :

1. Une compréhension du risque, qui tient compte du fait qu'il n'est pas statique, mais évolue au cours du temps en fonction des modifications de l'aléa et surtout de la vulnérabilité.
2. Un développement de la culture de risque pour les aléas autres que les inondations.
3. Un investissement plus important dans la prévention, l'aménagement et la prévision plutôt que dans la gestion de crise.
4. La création de réglementations sur les constructions prenant en compte les divers types d'aléas.
5. Une implémentation de vraies mesures de réduction de risque.
6. L'établissement d'un cadre comptable des coûts et bénéfices qui concerne la prévention du risque, l'intervention, la réparation, et la restauration liée aux catastrophes naturelles.
7. Finalement, pour mieux intégrer le risque dans le développement départemental, il faudra examiner comment la politique de prévention des risques peut faire partie intégrale des politiques d'aménagement du territoire et des politiques sectorielles.