Rapport final du projet 5.3.3 PAPROG / DFOGP Déclenchement de laves torrentielles en conditions de débâcles glaciaires, action 5.3 Risques en montagne du Programme MTECT (DGPR/SRNH) – INRAE 2022 Connaissance et prévention des risques naturels et hydrauliques
Résumé
This report aims to study the variability of torrential granular flows in case of dam
failure as glacial lake or natural dam break. Due to steep slopes, those kind of flows can
transport considerable amount of materials and therefore be dangerous for human stakes
downstream. Various sort of flows can be formed that way (debris flow, hyperconcentrated
flow, etc.), depending on the slope and the volume of drained water.
In order to bring some element of comprehension into the influence of these two factors on
of dam break flows, this work makes use of a physical model with a flume that respect Froude
similarity. Through a geometry, a granulometry and a formation mode that stay the same for
all the experiments, the versatility of flows is examined for a slope range that extend from
1.70 to 36.24 % and for different drained volume of clean water.
To establish a qualitative analysis, two cameras and one webcam shot from sideways and one
camera shot from above of the flume. Thereby, they enable to describe flows. Moreover, the
flume is fitted with a sediment recuperation device downstream and with five ultrasonic
sensors. The processing of these data heighten the work.
Simulation showed a large variability of granular flows that are characterized by morphological
and dynamic features and various sediment transport. This versatility of phenomenon
analogous of bed-load, hyperconcentrated flows and debris flows shows a continuum of flow
that is mostly influenced by slope.
Par une approche expérimentale, ce mémoire vise à étudier la variabilité des
écoulements torrentiels granulaires en cas de rupture brutale de barrage telle qu’une vidange
d’un lac glaciaire ou une rupture de barrage naturel. Les écoulements ainsi formés peuvent
mobiliser une grande quantité de matériaux à la faveur de fortes pentes et se révéler
dangereux pour les enjeux anthropiques en aval. Ces écoulements peuvent cependant être de
différentes natures (lave torrentielle, écoulement hyper-concentré, etc.), notamment selon la
pente et le volume vidangé considérés.
C’est par une approche expérimentale que nous tentons ici d’apporter des éléments de
compréhension sur l’influence de ces deux facteurs sur la nature des écoulements issus d’une
rupture de barrage. Le modèle physique prend la forme d’un canal rectangulaire à fond
mobile, respectant les similitudes de Froude. Pour des conditions initiales définies (géométrie,
granulométrie et mode de formation), la versatilité des écoulements est étudiée pour un large
spectre de pente allant de 1.70 à 36.24 % et des volumes d’eau claire vidangés différents.
Pour établir une analyse qualitative, trois caméras latérales et une zénithale, ont permis de
décrire les écoulements. Le canal est en outre muni d’un dispositif de récupération des
sédiments évacués et de cinq capteurs ultrasonores. Le traitement de ces données est venu
appuyer l’analyse qualitative.
Les simulations ont révélé une multitude d’écoulements caractérisés par des traits
morphologiques, des dynamiques et des modes de transport solide différents. Cette versatilité
de phénomènes analogues à du charriage, de l’hyper-concentré, et des laves torrentielles
traduit un continuum des types d’écoulement où la pente joue un rôle majeur.
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