18-21 June 2018
Europe/Paris timezone

Modèles “shallow-water” pour la modélisation des mouvements gravitaires secs et hydro-gravitaires.

18 Jun 2018, 17:00
30m
Présentation orale Session 1

Speaker

Marc Peruzzetto (IPGP / BRGM)

Description

La propagation des mouvements gravitaires est communément modélisée par des équations de type Saint-Venant, où l’écoulement est supposé homogène et de faible épaisseur. Des rhéologies différentes tentent de rendre compte de la variabilité des processus physiques qui contrôlent la dynamique des écoulements. En particulier, le degré de saturation en eau impacte fortement le comportement visqueux du fluide. Nous nous intéressons dans un premier temps aux écoulements granulaires secs, pour lesquels l’interaction avec la topographie est assez bien décrite par des lois de friction solide. L’expression des forces exercées à la base de l’écoulement comprend alors un terme de courbure qui impacte fortement la dynamique de l’écoulement. Des comparaisons ont été réalisées avec le code SHALTOP qui a reproduit avec succès des écoulements granulaires en laboratoire et des mouvements gravitaires sur le terrain. Nous utilisons des topographies synthétiques en considérant deux situations : (1) quand la courbure dans le sens de l’écoulement est approximée, et (2) quand le tenseur complet de courbure est pris en compte. Sur des topographies reproduisant des chenaux avec des changements de direction, les phases d’accélération et de décélration sont significativement différentes. L’ordre de grandeur des différences observées est par ailleurs comparable aux différences entre les résultats de SHALTOP et VOLCFLOW, un autre code communément utilisé. La modélisation d’écoulements dont le degré de saturation en eau n’est pas négligeable est plus complexe : les rhéologies de friction solide ne permettent pas de reproduire la dynamique d’écoulements visqueux et visco-élastiques. D’autres rhéologies, comme celle de Bingham, on été introduites pour remédier à ce problème. Le travail en cours vise ainsi à intégrer les lois de Bingham à SHALTOP. Les premiers résultats obtenus sont cohérents avec les comportements attendus, mais une analyse mathématique reste nécessaire pour préciser le cadre de validité théorique du modèle et le comparer à d’autres codes, comme VOLCFLOW ou R-AVAFLOW. Deux sites ont été choisis pour déterminer alors les limites opérationnelles des codes et leurs atouts par rapport à des outils plus empiriques tels que FLOW-R. Le premier, en Champagne, nous fournit une base de données d’une dizaine de mouvements sablo-argileux. Il permettra une approche statistique pour calibrer les paramètres et tester la reproductibilité des simulations. Le deuxième site est la rivière du Prêcheur, en Martinique, où de nombreux lahars sont intervenus depuis Janvier 2018.

Primary author

Marc Peruzzetto (IPGP / BRGM)

Co-authors

Mrs Anne Mangeney (IPGP) Mrs Clara LEVY (BRGM) François BOUCHUT (Université Paris-Est, Laboratoire d'Analyse et de Mathématiques Appliquées) Mr Gilles Grandjean (BRGM) Karim KELFOUN (LMV) Mr Yannick THIERY (BRGM)

Presentation Materials