PIER : Protection, Ingénierie écologique, Restauration

Les travaux de recherches de l'équipe PIER sont la gestion durable de la prévention des risques naturels générés par les aléas mouvements gravitaires (chutes de pierre, glissements de terrain, avalanches) et l'aléa érosion, pour lesquels la végétation et sa gestion adaptée sont en mesure d’offrir une mitigation efficace et durable. L'objectif principal est l’appui aux politiques de prévention des risques dans le contexte des changements globaux, afin d'assurer la durabilité des systèmes et des territoires. Un des enjeux scientifiques est de mobiliser les connaissances acquises afin de modéliser les risques actuels et futurs, notamment à l’échelle territoriale. Nos recherches sont portées par la demande sociétale d’amélioration de la prévention des risques naturels par une meilleure prise en compte des fonctions offertes par les écosystèmes terrestres dans les stratégies d'aménagement durable des territoires.

Recherche

L'équipe PIER aborde trois questions principales de recherche :

  • la production de connaissances sur l’évaluation qualitative et quantitative des interactions entre les écosystèmes terrestres et les aléas naturels (chutes de pierres, avalanches, glissement de terrain et érosion).
  • la formalisation de ces connaissances au sein de modèles de caractérisation des comportements mécaniques et écologiques des différents éléments constitutifs des écosystèmes étudiés, et ce à différents niveaux d'organisation et différentes échelles géographiques.
  • le développement d’outils d’aide à la gestion et à l’expertise, aussi bien scientifique que technique, pour la prévision 1) des aléas (départ et/ou propagation) en intégrant la réponse des écosystèmes, 2) des risques en intégrant  la vulnérabilité des enjeux humains. Ces outils doivent permettre de guider les choix stratégiques et techniques d’intervention, en particulier le dimensionnement d’ouvrages (guides), ainsi que de tester les différentes options possibles de mitigation de ces risques par les écosystèmes, en intégrant leurs dynamiques naturelles ou non (modèles).

Applications à la gestion

Les chercheurs travaillent en étroite collaboration, aussi bien à l'échelle nationale qu'internationale, avec les différents acteurs publics et privés (Ministères, services forestiers, centres de recherches, associations interprofessionnelles, bureaux d'études...), intervenant dans la mise en œuvre de la politique de prévention des risques naturels et/ou dans la gestion des écosystèmes terrestres. La reconnaissance de la fonction de protection des écosystèmes terrestres dans les documents d'aménagement du territoire et de gestion de ces écosystèmes est le principal cadre d'application opérationnelle de nos résultats. En plus des actions de publications scientifiques et techniques, nos activités d’appuis et de transferts concernent particulièrement :

  • la rédaction de guides méthodologiques et pratiques pour la lutte contre l’érosion torrentielle par génie biologique ou la gestion des forêts à rôle de protection
  • le zonage des forêts à fonction de protection
  • le transfert de nos modèles associé à des actions de formation
  • la réalisation d'expertises
  • le diagnostic pour l'aide à la mobilisation des bois de montagne

© IRSTEA

Moyens et techniques mis en œuvre

  • Expérimentations in situ et ex situ pour étudier et modéliser la résistance mécanique des arbres lors de l'impact dynamique d'un projectile rocheux et la propagation des chutes de pierres (site expérimental de Vaujany)
  • Expérimentations in situ pour caractériser l'effet de différents ouvrages de génie biologique afin de lutter contre l'érosion de sols (Draix, Plan Durance)
  • Suivis de chantiers d'exploitation forestière par câble
  • Prises de vues par drone et analyse d'images
  • Mise en place de placettes forestières (marteloscopes, placettes de références pour l'analyse de données LiDAR, cartographie et inventaire dendrométrique des arbres)
  • Modélisation 2D et 3D de la propagation de projectiles rocheux avec et/ou sans prise en compte de l'action de la végétation forestière

Axes de recherche

  • L’apport de la dendrogéomorphologie pour caractériser l’activité spatio-temporelle passée des glissements de terrain, des avalanches et des chutes de pierres
  • L’intégration de l’action des arbres et des peuplements forestiers et des ouvrages de génie biologique dans les modèles de simulation de propagation d’aléas naturels
  • Télédétection LiDAR : l’identification et la caractérisation des peuplements forestiers et de la biomasse forestière
  • Le développement d'une méthodologie et des outils associés pour le zonage à l'échelle départementale des forêts à fonction de protection
  • Sylvaccess : un modèle pour cartographier automatiquement l’accessibilité des forêts de montagne
  • EcorisQ : après avoir contribué à sa création en 2008, l'équipe est membre d'EcorisQ, l'association internationale des experts en forêt de protection contre les chutes de blocs, les avalanches et les glissements de terrain. Son principal objectif est de promouvoir l’ingénierie forestière pare-risques et des modèles d’expertise (RockforNET, Rockyfor3D)
  • Utilisation innovante d'ouvrages d'ingénierie écologique pour le contrôle de l'érosion et de la sédimentation

Projets en cours

  • Plan Durance : Étude pour l’utilisation innovante du génie biologique pour le contrôle de l’érosion et de la sédimentation dans les bassins versants du Bouinenc et de la Durance (Freddy Rey)
  • AGéBio : Association française de génie biologique pour le contrôle de l'érosion des sols (Freddy Rey)
  • Catars : CAractérisation des Traits Architecturaux de systèmes Racinaires impliqués dans les processus de stabilisation des Sols
  • SAMCO : Adaptation de la société aux risques en montagne dans un contexte de changement global (ANR SOC&ENV 2012, 2013-2016)
  • ASPIRE : Appréciation du succès des projets d'ingénierie et restauration écologiques (Renaud Jaunatre)
  • OUI-GEF : Développement d'outils innovants pour une gestion collective de la ressource forêt bois : en matière de connaissance de la ressource, de qualité de mise en œuvre (exploitation, commercialisation) et de gouvernance (Marc Fuhr)
  • RESTHALP : Restauration des habitats alpins. Projet européen porté par IAR (Italie). Partenaires : CBNA Gap Charance, CEN Savoie, Irstea, PN Grand Paradis, Région Val d'Aoste (Thomas Spiegelberger, Renaud Jaunatre)
  • ROCK the ALPS : Projet Interrreg Espace Alpin, coordonné par Frédéric Berger. Cartographie harmonisée des risques rocheux et des forêts à fonction de protection pare-pierres de l'espace alpin
  • LINK4SOILS : wordpackage Frédéric Berger. Prise en compte des connaissances sur les sols alpins pour une gestion durable des écosystèmes et capitalisation des connaissances
  • HYMOCARES : projet porté par ETNA, Irstea Grenoble (Frédéric Liébault). Évaluation et gestion hydromorphologique à l'échelle du bassin versant pour la conservation des rivières alpines et des services écosystémiques associés. Équipe PIER pour les acquisitions de traitements de données drones
  • GEVéMAPI : Le génie végétal et écologique en soutien à la prévention des inondations à l’heure de la GEMAPI (Freddy Rey, en partenariat avec RECOVER, 2017-2018)

Projets récents

  • NEWFOR (coordination) : NEW technologies for a better mountain FORest timber mobilization (Interreg Espace Alpin, 2011-2014)
  • FORESEE : Caractérisation de la ressource forestière pour les bioénergies (ANR Bioenergie 2010, 2010-2014)
  • FORGECO : Du diagnostic à l’action : vers une gestion intégrée et viable des écosystèmes forestiers sur les territoires (ANR Systerra, 2010-2014)
  • IFP : Interreg Forêt de Protection (Interreg F-CH et F-It, 2007-2013)
  • MANFRED : Management Strategies to Adapt Alpine Space Forests to Climate Change Risks (Interreg Espace Alpin, 2007-2013)
  • PARAMOUNT : imProved Acessibility : Reliability and safety of Alpine transport infrastructure related to MOUNtainous hazards in a changing climate (Interreg Espace Alpin, 2007-2013)
  • Convention Irstea-OFEV (CH) : Évaluation de l'effet des stratégies alternatives "petits ouvrages" de protection pare-pierres réalisés avec les rémanents. Dimensionnement des longueurs des trouées de régénération dans les zones de chutes de pierres. (OFEV - CH, 2011-2014)
  • MO-sols : Activation biologique du sol par apport de matière organique sur des terrains soumis à de fortes contraintes érosives et climatiques
  • ARANGE : Advanced multifunctional forest management in European mountain ranges (FP7-KBBE, 2011-2014)

Thèses en cours

  • Sylvain Dupire (2017) Établir des compromis entre fonction de protection contre les chutes de blocs et fonction de résistance aux incendies en forêt de montagne : quelle vulnérabilité pour les territoires de montagne ? (encadrant Frédéric Berger)

Thèses récentes

  • Jean-Baptiste Barré (2016). Caractérisation de la biodégradation mécanique d'une tige de bois dans le contexte d'ouvrages d'ingénierie écologique à rôle de protection contre les risques naturels (directeur Freddy Rey).
  • David Toe (2015). Étude de l’influence des peuplements forestiers de type taillis sur la propagation des blocs rocheux (encadrant Frédéric Berger).
  • Ignacio Olmedo-Manich (2015). Étude expérimentale et numérique de l'efficacité d'ouvrages ligneux de génie biologique pare-pierre (encadrant Franck Bourrier).

Publications scientifiques de l'unité

De 2014 à 2015

Composition de l'équipe

Animation Ingénieurs, chercheurs, techniciens, CDD

Doctorants, post-doctorants

Frédéric Berger (Dr)

Assistante
Catherine Lukie

Infographie-Communication
Nicole Sardat

Jean-Baptiste Barré (Dr)
Laurent Borgniet (Dr)
Franck Bourrier (Dr)
Jérôme Lopez-Saez (Dr)
Freddy Rey (Dr, HDR)
Pascal Tardif
David Toe (Dr)