Academic literature on the topic 'Risques sismiques – Quito (Équateur)'

La ville de Quito, capitale de l’Équateur est située dans une vallée andine à 2800 mètres d’altitude entourée de volcans. Cette ville qui accueille environ 2 millions d’habitant est sujette à l’occurrence de séismes importants. Elle est de plus particulièrement vulnérable puisqu’aucun code parasismique n’est pour le moment utilisé pour les constructions. L’étude de l’aléa et du risque sismique y est donc primordiale. Trois type de séismes menacent la ville : un séisme proche de magnitude modérée (M~6.5) qui aurait lieu sur le réseau de faille de Quito, un séisme plus lointain qui pourrait avoir une magnitude plus élevée (M~7.5) venant de la cordillère et enfin un séisme de subduction venant de la côte à plus de 170 km de distance, dont la magnitude pourrait très élevée (M> 8.5). C’est ce troisième type de séisme qui a frappé l’Équateur le 16 avril 2016 (séisme de Pedernales, Mw 7.8). Ce séisme a causé des dégâts très importants sur la côte et plusieurs centaines de victimes. Il a fait trembler également la ville de Quito mais n’a causé aucun dommage. Qu’en serait-il pour un séisme plus fort ? Est-ce que l’effet d’amplification des ondes sismiques dû au bassin sédimentaire de Quito pourrait, comme cela a été le cas en 1985 dans le bassin de Mexico, engendrer des valeurs de mouvement du sol très fortes causant des dégâts importants ? Est-ce que des séismes de plus faible magnitude mais plus proches pourraient menacer la ville de façon plus importante ? Ces questions scientifiques sont au cœur des préoccupations de ce sujet de thèse, qui est lui-même inclus dans un grand projet d’étude de la zone Équateur-Chili mené conjointement par l’Institut de Géophysique de Quito, et des chercheurs Français des laboratoires Géoazur, ISTerre, CEREMA et IFSTTAR. Objectifs de la thèse : Comprendre, caractériser et simuler les mouvements du sol dans la ville de Quito, en prenant en compte les effets de résonance du bassin (i.e. topographie de la base du bassin, remplissage alluvionnaire), ainsi que ceux dus à la forte topographie environnante. Réaliser des simulations de séismes futurs probables. Données disponibles (non encore exploitées): Enregistrements du bruit de fond par 20 stations large-bande dans et autour du bassin pendant 6 mois (la campagne de mesure sera menée de juillet à décembre 2017. Enregistrements de petits séismes sur le réseau accélérométrique de Quito (RENAQ) depuis 2010 Enregistrements du séisme de Pedernales et de ses principales répliques sur le réseau RENAQ Méthodologie : Corrélation de bruit de fond pour estimer des fonctions de Green inter-stations, en s’appuyant sur les données géologiques et géotechniques existantes. Autres techniques d’inversion (e.g. fonctions récepteur, étude d'ondes converties sur l'interface sédiments/socle) envisagées en fonction de la qualité des fonctions de Green estimées. Simulation basse fréquence en utilisant les fonctions de Green obtenues par intercorrélation du bruit Simulations haute fréquence par méthode hybrides utilisant des fonctions de Green empiriques (c’est-à-dire les enregistrements de petits séismes)
The city of Quito (Ecuador's capital) is located in an Andean valley at 2800 meters above sea level. Surrounded by volcanoes, this city of approximately 2 million inhabitants is prone to major earthquakes, and it is particularly vulnerable since no seismic code is formally used for constructions. The study of the hazard and the seismic risk is, therefore, essential. Three types of earthquakes threaten the city: a) a close earthquake of moderate magnitude (M ~ 6.5), which would occur on the Quito fault system, b) a more distant earthquake which could have a higher magnitude (M ~ 7.5) coming from the cordillera, and c) finally a subduction earthquake coming from the coastline more than 170 km away, the magnitude of which could be very high (M> 8.5). This third type of earthquake struck Ecuador on April 16, 2016 (Pedernales earthquake, Mw 7.8). Pedernales earthquake caused very significant damage to the coast region and several hundred victims. It also made the city of Quito tremble but caused no damage. What about a stronger earthquake? Could the seismic wave amplifying effect due to the Quito sedimentary basin, as was the case in 1985 in the Mexico City basin, generate very strong ground motion values causing significant damage? Could smaller magnitude but closer earthquakes threaten the city more seriously? These scientific questions are at the heart of this thesis subject's concerns, which is included in a major study project of the Ecuador-Chile zone carried out jointly by the Institute of Geophysics of Quito and French researchers from GeoAzur, ISTerre, CEREMA, and IFSTTAR laboratories. Objectives of the thesis: Understand, characterize, and simulate ground movements in Quito's city, taking into account the effects of basin resonance (i.e., the geometry of the basin's bedrock, alluvial filling) well as those due to the strong surrounding topography. Carry out simulations of likely future earthquakes. Available data (not yet used): Background noise recordings by 20 broadband stations in and around the basin for six months (the measurement campaign will be carried out from July to December 2017). Small earthquakes recordings on the Quito accelerometric network (RENAQ) since 2010. Recordings of the Pedernales earthquake and its main aftershocks on the RENAQ network Methodology : Seismic noise cross-correlation to estimate inter-station Green's functions, relying on existing geological and geotechnical data. Other inversion techniques (e.g., receiver functions, the study of converted waves on the sediment/bedrock interface) considered depending on the quality of the estimated Green's functions. Low-frequency stimulation using Green's functions obtained by cross-correlation of noise and high-frequency simulations using empirical Green's functions (i.e., recordings of small earthquakes)

L'objectif de cette thèse de géographie est de proposer une réflexion sur les risques encourus par le District Métropolitain de Quito -DMQ- (Equateur) à partir de la question de la mobilité et de ses vulnérabilités en partie attribuables aux aléas en présence (séisme, éruption volcanique, inondation. . . ). Inspirée des méthodes d'analyses antérieures du risque réalisées par des géographes de l'Université de Savoie sur les villes de Nice et d'Annecy, cette recherche élaborée de façon à être reproductible, ciblée sur les enjeux, propose une base de réflexion utile aux différents acteurs urbains dans une pespective de planification préventive ; elle fournit des pistes pour la réduction des vulnérabilités et apporte des orientations pour la gestion de crise. Enfin, elle propose une réflexion conceptuelle sur l'articulation des thématiques de la "mobilité" et des "risques" à partir des concepts de "vulnérabilité" et "d'accessibilité". La démonstration se fonde sur un travail de terrain réalisé durant deux ans et demi à Quito, dans le cadre du programme de recherche "Système d'Informations et Risques dans le District Métropolitain de Quito" initié en 1999 par l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD) en collaboration avec la municipalité de Quito. Ce travail, avant tout méthodologique, a necessité la constitution d'une base de données géoréférencées et documentées (métadonnées), appelée "Mobilité", structurée grâce au Système d'Information Géographique "Savanne" développé par l'IRD
The objective of this geography PhD thesis is to suggest a reflection on the risks incurred by the Metropolitan District of Quito -DMQ- (Ecuador) regarding the mobility issue and its vulnerabilities partly attribuable to the presence of a lot of damaging hazards (earthquakes, volcanic iruptions, floods. . . ). Inspired from previous analysis methods on risks, realised by some geographers from the University of Savoy int the towns of Nice and Annecy, this research elaborated in a way such as to be reproducible, focusing on the main urban flows at stake and on the key physical elements they rely on, suggests a reflection base that could be useful to different urban stakeholders in a preventive planning perspective ; it also provides some ways to reduce vulnerabilities and presents some orientations toward a crisis management. Finally, it suggests a conceptual reflection on the articulation of the thematic of "mobility" and "risks" from the concepts such as "vulnerability" and "accessibility". The demonstration is based on fieldwork carried out during 2 and a half years in Quito, in the framework of a research program called 'Information System and Risks within the Metropolitan District of Quito" started in 1999 by the Development Research French Institute (IRD) in partnership with the municipality of Quito. This work, methodological above all, required the constitution of a GIS databise (with its meta-data) called "Mobilité", strucutred with the help of the "Savane" software package developed by the IRD

L'évaluation de l’aléa sismique doit tenir compte des différents aspects qui interviennent dans le processus sismique et qui affectent le mouvement du sol en surface. Ces aspects peuvent être classés en trois grandes catégories : 1) les effets de source liés au processus de rupture et à la libération d'énergie sur la faille. 2) les effets liés à la propagation de l'énergie sismique à l'intérieur de la Terre. 3) l'influence des caractéristiques géotechniques des couches peu profondes ; appelé effet de site. Les effets de site sont pris en compte dans la mitigation des risques par l'évaluation de la réponse sismique du sol. Lors de sollicitations cycliques, le sol présente un comportement non-linéaire, ce qui signifie que la réponse dépendra non seulement des paramètres du sol mais aussi des caractéristiques du mouvement sismique (amplitude, contenu en fréquence, durée, etc.). Pour estimer la réponse non-linéaire du site, la pratique habituelle consiste à utiliser des simulations numériques avec une analyse linéaire équivalente ou une approche non-linéaire complète. Dans ce document, nous étudions l'influence du comportement non-linéaire du sol sur la réponse du site sismique en analysant les enregistrements sismiques des configurations des réseaux de forages. Nous utilisons les données du réseau Kiban Kyoshin (KiK-Net). Les 688 sites sont tous équipés de deux accéléromètres à trois composantes, l'un situé à la surface et l'autre en profondeur. À partir de ces données, nous calculons les amplifications du mouvement du sol depuis la surface jusqu'aux enregistrements en fond de puit à l'aide des rapports spectraux de Fourier. Une comparaison entre le rapport spectral pour le faible et le fort mouvement du sol est alors réalisée. Le principal effet du comportement non-linéaire du sol sur la fonction de transfert du site est un déplacement de l'amplification vers les basses fréquences. Nous proposons une nouvelle méthodologie et un nouveau paramètre appelé fsp pour quantifier ces changements et étudier les effets non-linéaires. Ces travaux permettent d'établir une relation site-dépendante entre le paramètre fsp et le paramètre d'intensité du mouvement du sol. La méthode est testée sur les données accélérométriques du séisme de Kumamoto (Mw 7.1, 2016). Nous proposons ensuite d’utiliser des corrélations entre moment seismic et la duration de la faille (Courboulex et al., 2016), obtenues à partir d’une base de données globale de fonctions source et une méthode basée sur l’approche des fonctions de Green empiriques (EGF) stochastiques pour simuler les mouvements forts du sol dus à un futur séisme. Cette méthodologie est appliquée à la simulation d’un séisme de subduction en Équateur et comparée aux données réelles du séisme de Pedernales (Mw 7.8, 16 avril 2016) dans la ville de Quito. Nous proposons enfin de combiner la méthode de simulation de mouvements forts par EGF et la prise en compte des effets non-linéaires proposée dans les premiers chapitres. La méthode est testée sur les données accélérométriques d’une réplique du séisme de Tohoku (Mw 7.9)
Seismic hazard assessments must consider different aspects that are involved in an earthquake process and affect the surface ground motion. Those aspects can be classified into three main kinds. 1) the source effects are related to the rupture process and the release of energy. 2) the path effects related to the propagation of energy inside Earth. 3) the influence of the shallow layers geotechnical characteristics; the so-called site-effects. The site effects are considered in risk mitigation through the evaluation of the seismic soil response. Under cyclic solicitations the soil shows a non-linear behavior, meaning that the response will not only depend on soil parameters but also on seismic motion input characteristics (amplitude, frequency content, duration, …). To estimate the non-linear site response, the usual practice is to use numerical simulations with equivalent linear analysis or truly non-linear time domain approach. In this document, we study the influence of the nonlinear soil behavior on the seismic site response by analyzing the earthquake recordings from borehole array configurations. We use the Kiban Kyoshin network (KiK-Net) data. All 688 sites are instrumented with two 3-components accelerometers, one located at the surface and the another at depth. From these data, we compute the ground motion amplifications from the surface to downhole recordings by the computing Fourier spectral ratios for the aim to compare between the spectral ratio for weak and strong ground motion. The main effect of the non-linear behavior of the soil on the site transfer function is a shift of the amplification towards lower frequencies. We propose a new methodology to quantify those changes and study the nonlinear effects. This work results in a site-dependent relationship between the changes in the site response and the intensity parameter of the ground motion. The method is tested analyzing the records of the earthquake of Kumamoto (Mw 7.1, 2016). Posteriorly, we propose to integrate a correlation between seismic moment and the duration of the fault (Courboulex et al., 2016) in the empirical Green’s function method. This methodology was applied to simulate one seduction event in Equator, and we compare the results with the records of the Pedernales earthquake (Mw 7.8, 2016) in the city of Quito. We attempt to take in account the nonlinear effects in the empirical Green’s function method. We use the methodologies of the first part of this document based on the frequency shift parameter. The procedure could be implemented in other methodologies that can predict an earthquake at a rock reference site, such as the stochastic methods. We test the procedure using the accelerometric records for one of the aftershocks o the Tôhoku earthquake (Mw 7.9)