Numerical modeling of mudflows
Modélisation numérique des coulées boueuses
Résumé
To predict mudflow dynamics a numerical model based on shallow-water equations is developed. Previous work has shown that mudflow behavior can be well represented by a Herschel-Bulkley model. In a laminar regime, generally observed in practice, a wall friction force expression has been theoretically deduced for steady uniform flows. For unsteady flows the wall friction force is assumed to be equal to the resistance of a steady uniform flow with the same depth and mean velocity. The numerical model parameters, directly deduced from Herschel-Bulkley model, are determined independently by rheological measurements. Because of the lack of precise field data, experimental results obtained on a physical model are used in order to validate the numerical model. The main features of the experimental transient flows carried out in a laboratory flume are, for some identified conditions, in fairly good agreement with numerical model predictions, without any additional parameter fitting.
Afin de prédire le comportement des coulées boueuses, un modèle numérique fondé sur les équations de St Venant est développé. Des travaux antérieurs ont montré que la loi de comportement des coulées boueuses peut être bien représentée par un modèle de Herschel-Bulkley. En régime laminaire, généralement observé en pratique, une expression du frottement à la paroi a été établie de façon théorique pour des écoulements permanents uniformes. Pour des écoulements transitoires, la force de frottement à la paroi est supposée égale à celle d'un écoulement permanent uniforme ayant mêmes hauteur et vitesse moyenne. Les paramètres du modèle numérique, déduits directement du modèle de Herschel-Bulkley, sont déterminés directement par des mesures rhéométriques. A cause du manque de données de terrain suffisament précises, des résultats expérimentaux obtenus sur modèle physique ont utilisés pour valider le modèle numérique. Les principales caractéristiques des écoulements expérimentaux transitoires obtenus en canal de laboratoire sont , pour des conditions identifiées, en bonne concordance avec les prédictions du modèle numérique, cela sans introduire de calage de paramètres.