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XIX e Colloque de l’Association Internationale de Climatologie le tunnel est plus chaud. Mais comme pour les brises, on rencontre aussi une proportion non négligeable de vents montants (8 à 10% des cas) et variables (10 à 13 % des cas) dans le tunnel lorsque celui-ci est plus froid que l’air à l’extérieur. Là encore, ces cas surviennent surtout aux entre saisons et l’humidité relative influence aussi probablement la ventilation dans le tunnel. :T°C Vent descendant dans tunnel Vent montant dans tunnel Vents variables dans tunnel Val-Sém Val Int Sém Bas Sém Haut Val Int Sém Bas Sém Haut Val Int Sém Bas Sém Haut -41°C 4.6 5.1 4.5 29.8 20.9 18.5 7.7 14.7 15.7 ±1°C 2.5 2.7 2.9 2.5 2.4 2.9 2.5 2.1 1.3 ( 1°C 30.5 32.9 33.2 9.8 7.9 7.7 10.2 11.3 13.4 Total 37.5 40.8 40.6 42.1 31.2 29.1 20.4 28.1 30.4 Tableau 6 – Fréquence d’apparition en % des courants mesurés à 3 endroits dans le tunnel du Mont d’Or avec des vents variables au portail de Vallorbe (100% = 285 jours) D’autre part, on mesure dans près de 5% des cas un courant descendant dans le tunnel alors qu’il est plus chaud que l’air à l’extérieur. Ces cas surviennent surtout en hiver et ils résultent probablement d’une accumulation d’air froid fréquemment observée dans la haute vallée du Doubs à cette saison. Ce portail est situé à 10 km du village de Mouthe, réputé dans toute la France pour ses températures minimales très basses par situation anticyclonique hivernale, comme le village de La Brévine en Suisse dans le Jura neuchâtelois. Les températures sont alors nettement plus basses près de ce portail qu’à Vallorbe. Or, une partie des jours avec des situations anticycloniques hivernales sont classés dans la catégorie des vents variables lorsque les brises sont imperceptibles aux portails. Cet air très froid peut quelquefois s’écouler dans le tunnel et générer un courant descendant jusqu’à Vallorbe. Dans d’autres cas, cette accumulation d’air froid empêchera l’établissement d’un courant ascendant dans le tunnel normalement rencontré lorsque celui-ci est plus chaud que l’air à l’extérieur : on mesurera alors des courants très faibles et variables dans le tunnel, notamment au Sémaphore. Nous avons constaté ce phénomène de visu à plusieurs reprises. Il peut aussi se produire pour des situations avec des brises perceptibles en saison froide. 2. Influence des trains sur la ventilation dans le tunnel Les mesures in situ ont également montré que les trains influencent grandement la ventilation dans le tunnel : ils provoquent une accélération des courants lorsqu’ils circulent dans le même sens que l’écoulement naturel et une inversion des flux par effet de piston lorsqu’ils vont en sens inverse. Dans les 2 cas, les rafales maximales atteignent entre 5 et 15 m/s suivant le type de trains et les conditions météorologiques. Les effets des trains sur la ventilation durent entre 5 et 20 minutes, quelquefois davantage lorsque les courants naturels dans le tunnel sont très faibles. La figure 2 illustre ces effets pour un flux globalement descendant le 15.08 et ascendant le 16.08.2005 (dès 8h00) dans le tunnel. Ces mesures in situ ont permis de développer des formules analytiques décrivant l’écoulement de l’air dans le tunnel en fonction de l’influence des facteurs naturels et des trains (Hertig et al., 2006). Les caractéristiques aérauliques du tunnel et des trains (coefficient de traînée aérodynamique des locomotives et des wagons) ont ainsi pu être déterminées. Une analyse de sensibilité à l’aide de ces formules a confirmé que les courants mesurés dans le tunnel dépendent en premier du gradient de pression entre les 2 portails résultant des propriétés thermiques et dynamiques des masses d’air de part et d’autre du Mont d’Or. L’humidité relative de l’air influence aussi la ventilation dans le tunnel en agissant sur la densité de l’air et le gradient de pression barométrique, comme mentionné plus haut. 247
Les risques liés au temps et au climat Vitesse (m/s) 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 00 03 06 09 12 15 18 21 00 03 06 09 12 15 18 21 00 Heures Figure 2 – Rafales de vent mesurées dans le tunnel du Mont d’Or au Sémaphore les 15 et 16.8.2005. Une valeur positive correspond à un courant remontant le tunnel et une valeur négative à un courant descendant. Conclusion L’étude in situ menée dans le tunnel du Mont d’Or a permis d’identifier les principaux paramètres influençant la ventilation à l’intérieur de ce tunnel et de développer des formules analytiques décrivant les effets de ces paramètres. Ces formules analytiques ont ensuite permis de reproduire les courants et de simuler l’impact de quelques accidents majeurs dans le tunnel. Ces simulations ont notamment montré que l’incendie d’une locomotive ou d’un wagon ne pouvait pas modifier le sens des écoulements dans le cas d’un courant descendant, car les fumées se refroidissent rapidement au contact de l’air et des parois du tunnel. En cas de vents faibles et variables, elles peuvent par contre remonter le tunnel et ressortir par le portail amont. D’où l’intérêt de pouvoir prévoir la ventilation naturelle dans le tunnel en fonction des conditions météorologiques rencontrées et de définir des stratégies de sauvetage appropriées en cas d’accident ferroviaire majeur dans le tunnel. Bibliographie AIPCR, 1999: Maîtrise des incendies et des fumées dans les tunnels routiers, Fire and smoke control in road tunnels. Publication inter-congrès du Groupe de travail N°6, Comité des Tunnels Routiers de l'Association Mondiale de la Route (AIPCR). HERTIG, J.-A., BRENA A., ENGEL R., FALLOT J.-M., 2006 (à paraître) : Etude théorique de la ventilation naturelle des tunnel. Mesures et analyse de la ventilation naturelle dans le tunnel international du Mont d’Or. Rapport final EFLUM-EPFL, Lausanne. BORGHI M. ET PERUGINI A., 2002: Management of a disaster and responsibility. Lessons and normative proposals derived from the accident of October 24th 2001 in the St Gotthard road tunnel. Commissione ticineses per la formazione permanente dei giurusti. Helbling & Lichenhahn, 538 p. ROCHE L., 1991: Meteorological influence on tunnel ventilation: three new field experiments. 7 th International Symposium on Aerodynamics and Ventilation of Vehicle Tunnels, Brighton, Great Britain, 27- 29.11.1991. STEINEMANN U. et ZUMSTEG F., 2004: Measurements of air flow, temperature differences and pressure differences in road tunnels. 2nd Symposium on Tunnel Safety and Ventilation, Graz (Austria), 19- 21April 2004. 248
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