A two-dimensional model for the study of debris-flow spreading on a torrent debris fan
Un modèle bidimensionnel pour l'étude de l'étalement des laves torrentielles sur un cône de déjection
Résumé
Debris-flows are dangerous phenomena which can cause major damage, especially when they spread on the torrent debris fan, which is generally the most urbanized zone of the torrent catchment. We intend to create a tool dedicated to zoning torrential natural hazards and have therefore developed a numerical model. Previous work on the behavior of muddy debris-flows led to a specific wall friction force expression which is introduced here in 2D-H shallow water equations. This, in turn, leads to a theoretical tool for the study of unsteady muddy debris-flows. Validating such a model by comparison with field events is difficult to achieve in practice because of the lack of precise field data. A comparison with flows of water-clay mixtures at laboratory scale is preferred. Examples of comparisons of the measured and calculated values of the maximum extent of the spreading zone, maximum wave heights and propagation times are presented. The maximum extent of the spreading zone is well represented. Possible improvements to the model are proposed.
Les laves torrentielles sont des phénomènes dangereux qui peuvent causer d'importants dégâts, particulièrement quand elles s'étalent sur un cône de déjection de torrent qui est généralement la zone la plus urbanisée du bassin versant torrentiel. Nous avons pour objectif de créer un outil dédié au zonage des aléas torrentiels et dans ce but, nous avons développé un modèle numérique. Des travaux antérieurs sur le comportement des laves torrentielles boueuses aboutirent à l'établissement d'une expression spécifique de la force de frottement à la paroi qui est ici introduite dans les équations de Saint-Venant bidimensionnelles. Ceci conduit à un outil théorique pour l'étude des écoulements instationnaires de laves torrentielles boueuses. Valider un tel modèle par comparaison à des événements de terrain est difficile en pratique à cause du manque de données précises de terrain. Une comparaison avec des écoulements de mélanges eau-argile au laboratoire est préférée. Des exemples de comparaisons des valeurs mesurées et calculées d'extension maximale de la zone d'étalement, hauteur maximum et temps de propagation des bouffées sont présentés. La zone maximum d'extension de l'étalement est bien représentée par le modèle. De possibles améliorations du modèle sont proposées.