Project

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JuraHydroSlide: identifying the principal hydrogeologic ingredients for predicting landslide activity in Jura Mountains

English title JuraHydroSlide: identifying the principal hydrogeologic ingredients for predicting landslide activity in Jura Mountains
Applicant Preisig Giona
Number 184875
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Centre d'hydrogéologie et de géothermie Université de Neuchâtel
Institution of higher education University of Neuchatel - NE
Main discipline Other disciplines of Earth Sciences
Start/End 01.04.2019 - 31.03.2023
Approved amount 343'702.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Other disciplines of Earth Sciences
Other disciplines of Engineering Sciences

Keywords (7)

hydrogeology; coupled hydromechanical models; Karst systems; Jura Mountains; short- and long-term prediction; landslide phenomena; geotechnics

Lay Summary (French)

Lead
Les glissements de terrain sont des dangers naturels pouvant compromettre la sécurité des gens et des infrastructures, en particulier dans les régions de montagne. En Suisse, chaque année, plusieurs accidents et dommages ont lieu dans les Alpes, sur le Plateau et dans le massif du Jura en lien avec des phénomènes de glissement. En 2018, la Confédération a ajouté les glissements de terrain au programme de diffusion des alertes dans le domaine des dangers naturels. Cependant, d’une part, les prédictions à grande échelle de l’activité des glissements de terrain peuvent prêter à confusion, car les glissements sont des phénomènes à petite échelle, qui dépendent fortement des propriétés locales des roches et des terrains meubles, ainsi que des conditions environnementales. D’autre part, les méthodes de prévision à court-terme basées sur la déformation sont simplement trop chères pour un déploiement couvrant des grandes échelles spatiales.
Lay summary
Un premier objectif du projet JuraHydroSlide est celui de décortiquer des indicateurs hydrogéologiques pouvant être utilisés comme données de base pour le développement d’outils de prédiction à court- et long-terme de l’activité des glissements de terrain. Un deuxième objectif est celui de se focaliser sur les phénomènes de glissement dans le Massif du Jura et d'évaluer l’interaction entre l’activité des systèmes karstiques et la stabilité des pentes. Les systèmes de monitorage hydrogéologique peuvent être utilisés comme indicateurs secondaires dans des zones critiques de glissement ou comme indicateurs primaires dans des zones non-prioritaires. La réalisation de ces objectifs implique une méthodologie intégrant: activités de terrain pour la caractérisation des sites d’étude, monitorage multiparamétrique et développement d’outils innovants pour la prédiction de l’activité des glissements à court- et long-terme. La caractérisation et le monitorage des sites d’étude consistera dans le déploiement de méthodes et tests de terrain classiques en hydrogéologie et géotechnique couplées avec des approches innovantes (p.e. vols répétés de drones pour la mesure des déformations). Les données hydrogéologiques à haute résolution temporelle seront traitées et corrélées aux déformations pour identifier les indicateurs les plus pertinents capables d'anticiper un début de rupture ou une période d’activité accrue. La pertinence des indicateurs sera vérifiée au moyen d’analyses numériques hydromécaniques couplées: écoulement d’eau souterraine et stabilité des pentes. Des outils d’analyse des données hydrogéologiques, tels que des applications Python, seront développés pour reconnaitre des tendances et des seuils, et ainsi prédire l’activité des glissements à court-terme; alors que les modèles numériques hydromécaniques serviront de base pour les prédictions à long-terme. Sept sites de glissement dans le Massif du Jura ont été sélectionnés pour la réalisation du projet: des glissements permanents profonds composites, des glissements peu profonds translationnels, des coulés de débris, des écoulements de tourbe, ainsi que des basculements de falaise avec chutes de blocs. Ces sites se trouvent à proximité de systèmes karstiques d’importance régionale. Le projet JuraHydroSlide montrera l’importance de mesurer et monitorer les principaux indicateurs hydrogéologiques pour l’évaluation des dangers naturels de type glissement de terrain, ainsi que l’importance de coupler les méthodes de terrain standard en hydrogéologie et géotechnique avec les nouvelles tendances d’acquisition de données, et avec la modélisation numérique. Le projet JuraHydroSlide permettra également d’améliorer nos connaissances sur les phénomènes de glissement dans le Massif du Jura, ainsi que sur la relation activité des systèmes karstiques et stabilité des versants.
Direct link to Lay Summary Last update: 02.04.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
146075 The Coupled role of Groundwater and Permeability in deep-seated Rockslides 01.04.2013 Fellowships for prospective researchers
170753 A state of the art UAV system for hyperspectral, thermal and LIDAR mapping 01.04.2017 R'EQUIP

Abstract

Landslide phenomena are natural hazards threatening populations and infrastructures, in particular in Mountains regions. In Switzerland, each year many accidents and damages to infrastructures are recorded in the Alps, Plateau and in the Jura Mountains, due to landslides activity so that, in 2018, landslides have been introduced in the governmental program for protecting and alerting the Swiss population against natural hazards. However, on one hand, large-scale forecasting systems of landslide activity can be misleading, as landslides are small-scale processes, highly dependent on local rock and soil's properties and environmental conditions. On the other hand, sophisticated monitoring systems of slope deformation for anticipating incipient failure or enhanced slope activity are simply too expensive for massive, large-scale uses. The aim of the JuraHydroSlide project is thus to find alternative hydrogeologic indicators and develop tools for making short- and long-term predictions of landslide activity in the Jura Mountains, as well as assess the interaction between karst systems and slope stability. Monitoring hydrogeologic indicators is cheaper and easier than monitoring deformation rates, thus, they can be used as secondary indicators in critical slopes or as primary indicators for general assessments. These objectives imply a methodology integrating field and modelling activities: i) detailed field characterization, ii) multi-parametric monitoring of different landslides and slopes in the Jura massif, and iii) development of innovative tools for predicting landslide activity in the short- and long-term. Field characterization and monitoring is tackled by linking standard methods and tests in hydrogeology and geotechnics with innovative approaches, such as repeated flights of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) systems for slope hydrogeologic and geotechnical assessments. Hydrogeologic field data and observations are processed and combined to deformation data to unravel hydrogeologic indicators of incipient failure or increased slope activity. Selected indicators are then verified by means of coupled hydromechanical models of groundwater flow and slope stability. Field data will also widen our knowledge about the interaction between landslide activity and karst systems of the Jura massif. Temporal evolution of hydrogeologic indicators is the starting point for developing tools (python applications processing hydrogeologic field data for forecasting slope activity) capturing trends or thresholds anticipating short-term landslide activity; while calibrated coupled hydromechanical models are the starting point for developing models predicting long-term slope behaviour. Seven landslide sites in the Jura Mountains have been selected for the realization of the project, these are representative for different landslide types: deep-seated compound slides, planar/translational slides, debris and peat flows, rock falls and block topples. These slopes are all situated in proximity of karst systems of regional importance. The JuraHydroSlide project will provide considerable insight into the importance of monitoring hydrogeologic indicators for assessing and predicting short- and long-term landslide activity. Project results will demonstrate just how important is today to couple standard field measurements and observations in hydrogeology and geotechnics with new systems of data acquisition, i.e. UAV's surveys, and advanced techniques of numerical modelling, i.e. hydromechanical models. This can open new ways of assessments and forecasting approaches in the field of landslide hydrogeology and stability. As far as we know the JuraHydroSlide project is the first scientific work that target to widen our knowledge of landslide phenomena in the Jura Mountains and their interaction with karstic systems.
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