Modelling of rapid gravity-driven flows: application to the mud and debris-flow risk management
La modélisation des écoulements gravitaires rapides : application à la gestion du risque laves torrentielles
Résumé
Mud and debris-flows are rapid gravity-driven phenomena which can be triggered after intense rainfall. Such phenomena can generate damage to infrastructure and threaten human lives. Here, mud and debris-flows are mainly considered in the framework of homogeneous fluid mechanics. In the first part, the main features of mud and debris-flow triggering and propagation are presented, as well as the assumptions and main axes of the scientific approach exposed in the present document. In the second part, a numerical model is presented; it aims at simulating mud and debris-flows in channels. Simulations are compared to laboratory experiments and field observations. In the third part, a numerical model is presented; it aims at simulating the spreading of mud and debris-flows onto alluvial fans. Simulations are compared to laboratory experiments and field observations. In the fourth part, a scenario-based approach is presented; it aims at predicting mud and debris-flow features. Several methods of magnitude assessment and evaluation of the rheological properties of mud and debris-flow material are also presented. The scenario-based approach is exemplified by a field study. In the fifth part, flow structures interactions are considered, using numerical and experimental approaches. In the sixth part, main personal results are summarised and perspectives of future research work are presented.
Les laves torrentielles sont des phénomènes gravitaires rapides qui peuvent se déclencher, notamment à la faveur d'événements météorologiques intenses. Ces phénomènes peuvent générer des dégâts importants aux infrastructures et menacer la vie humaine. Les écoulements des laves torrentielles sont abordés ici principalement dans le cadre de la mécanique des fluides homogènes. Dans une première partie, sont présentées les principales caractéristiques du déclenchement et de la propagation du phénomène, ainsi que les hypothèses et grands axes de la démarche scientifique exposée dans la suite du document. Dans une deuxième partie, est présenté un modèle de type champ proche dédié à la simulation d'écoulements chenalisés de laves torrentielles. Des simulations sont confrontées à des résultats expérimentaux de laboratoire et à des observations de terrain. Dans une troisième partie, est présenté un modèle de type champ proche dédié à la simulation d'étalements de laves torrentielles sur un cône de déjection. Des simulations sont confrontées à des résultats expérimentaux de laboratoire et à des observations de terrain. Dans une quatrième partie est présentée une démarche de prédétermination des caractéristiques d'écoulement des laves torrentielles, fondée sur l'utilisation de scénarios. Quelques méthodes d'évaluation de la magnitude des phénomènes et des propriétés rhéologiques du matériau qui les compose sont présentées. L'approche par scénarios est illustrée par un exemple de terrain. Dans une cinquième partie, sont abordées les interactions écoulements obstacles, de façon numérique grâce à un modèle de type champ proche puis de façon expérimentale. Enfin, dans une sixième partie, est dressé un bilan des résultats personnels obtenus à ce jour et des perspectives en termes de futurs travaux de recherche sont exposées.
Domaines
Sciences de l'environnement
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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