Alluvions / Coulées de débris

Études détaillées des torrents et des canaux capables de générer des courants de traînée (alluvions), avec des simulations 3D, suivant la méthodologie proposée par l'Institut cartographique et géologique de Catalogne pour la préparation du guide technique pour le zonage du danger des écoulements torrentiels.

Études détaillées des alluvions en appliquant les étapes établies lors de l'assistance technique pour la préparation d'un guide technique pour le zonage du danger d'écoulements torrentiels (coulée de débris) en Catalogne, commandé par l'Institut cartographique et géologique de Catalogne (ICGC). )

Fondamentalement, dans un ravin deux processus géodynamiques sont présents, ce sont les crues (en anglais « water floods ») et les alluvions (en anglais « debris flows »). La définition des deux processus et leurs descriptions permettent d'individualiser l'aléa généré par les deux processus géodynamiques.

Les fortes tempêtes causent souvent des dégâts importants aux ravines et à leurs cônes d'éjection, essentiellement dus aux processus hydrauliques représentés par les crues et les alluvions. Les crues sont des écoulements essentiellement formés d'eau, tandis que les alluvions sont formées d'un mélange d'eau et de solides (limon, gravier et blocs) avec un comportement similaire au béton liquide.

Entre les deux processus, les inondations et les crues, il y a une transition de différents processus. Chacun de ces procédés peut être différencié des autres selon sa teneur en eau. Alors que les crues sont essentiellement constituées d'eau avec une faible proportion de sédiments, les alluvions traversent le torrent sous forme d'une masse intacte d'eau et de solides (limon, graviers et blocs).

Les deux processus peuvent devenir conjoints au sein d'un même épisode de tempête. Cependant, la présence d'un seul processus est également possible en fonction des conditions météorologiques, de la morphologie du bassin, des caractéristiques géotechniques des dépôts solides susceptibles de mobilisation. Même la même inondation peut devenir une inondation en raison de l'incorporation de matériaux solides le long du cours du torrent.

Le tableau suivant donne un aperçu des termes les plus couramment utilisés pour les différents types de flux dans différentes langues européennes.



comportement hydraulique

DonneLa quantité de sédiments en suspension (solides) étant un facteur fondamental du comportement hydraulique, une connaissance de base de l'hydraulique est essentielle pour définir et différencier les crues et les alluvions.

Un écoulement d'eau peut incorporer des sédiments par érosion du lit du cours d'eau en raison des forces agissant entre l'eau et les sédiments du cours d'eau. Les formules hydrauliques définissent que la capacité d'érosion est fonction de la vitesse d'écoulement et de la taille des solides qui composent le sédiment. L'efficacité de l'érosion augmente à mesure que la vitesse d'écoulement augmente et avec l'augmentation de la matière solide qui forme les alluvions.Par contre, l'érosion est réduite en fonction de la taille des solides qui font partie du lit du torrent. Sachant que la capacité érosive de l'écoulement augmente lorsque la teneur en sédiments transportés est plus élevée, un alluvion présente toujours une capacité érosive plus importante qu'une crue, les deux ayant la même vitesse. Dans plusieurs ravins, il a été observé que les alluvions peuvent transporter des blocs rocheux de diamètre supérieur à 1 mètre.

Une crue est un écoulement turbulent avec une teneur en sédiments inférieure à 40 % avec densités comprises entre 1 et 1,3 gr/cm3. Pendant ce temps, l'alluvion est une masse de solides et d'eau qui se déplace comme dans un milieu homogène avec un comportement hydraulique visqueux, similaire au béton liquide, sa teneur en sédiments est comprise entre 60% et 90% avec des densités comprises entre 1 '8 et 2,6 gr/cm3 .

Une seconde différence entre crues et alluvions, outre celle de composition, est leur dynamique. Alors qu'une crue présente des augmentations plus ou moins progressives de son débit, une crue en présente un changement rapide et brusque. A l'intérieur d'un ravin, avant l'arrivée d'une crue, il y a généralement un débit minimum qui augmente brusquement à son arrivée. Les alluvions atteignent généralement des hauteurs supérieures à un mètre à leur front ou début, qui dépendront du volume et du débit.

Mécanismes de déclenchement

Alors qu'une inondation survient chaque fois que les conditions météorologiques le permettent, les crues présentent des mécanismes de déclenchement plus compliqués.

Fondamentalement, il existe deux mécanismes pour le déclenchement des inondations :

Début à l'intérieur du chenal en raison de l'érosion du chenal :

Elle consiste en l'incorporation de sédiments lors d'une crue. L'érosion par l'eau produit une augmentation de la teneur en sédiments jusqu'à ce que la crue devienne un écoulement hyperconcentré et finalement une coulée de débris.

Commencer à l'extérieur du chenal en raison d'un glissement de pente :

Ce sont des alluvions qui trouvent leur origine dans un détachement superficiel des dépôts situés en milieu de versant, qui atteignent le torrent. Si l'eau traverse le torrent, une partie de celle-ci peut être incorporée dans le détachement, modifiant son comportement rhéologique et devenant finalement des alluvions qui traversent le ravin.

Caractéristiques morphologiques et sédimentaires des dépôts

Les dépôts formés par les crues présentent généralement des morphologies plates et des éventails de grande extension. Le sédiment présente généralement une stratification et normalement une classification des clastes.

Par contre, les dépôts des courants de traînée présentent généralement des éventails de plus grande pente avec des lobes et des digues latérales parallèles au torrent (levées). Les dépôts sont souvent très chaotiques sans structure interne définie. Lors du dépôt des sédiments transportés par le courant de traînée, il n'y a pas de séparation entre les composants solides et liquides, de sorte que tout le matériau est retenu comme une masse intacte semblable à celle du béton liquide.

Souvent, après un événement de courant de retour, les deux types de dépôts (inondation et courant de retour) sont observés dans le courant-jet. Dans la zone supérieure du cône d'éjection, le courant de traînée avec sa structure compacte et chaotique se dépose initialement. Par la suite, des processus hydrauliques (écoulements hyperconcentrés ou inondations) peuvent éroder et transporter le matériau plus fin du dépôt du courant de traînée jusqu'à ce qu'il se dépose dans une partie plus distale du cône. Le résultat est un dépôt de courant de traînée compact et épais dans le secteur le plus élevé du cône, tandis qu'en face se trouve un dépôt large et moins épais d'origine fluviale.

Autres observations

Après un épisode pluvieux exceptionnel, à partir de la simple observation des dépôts et des dégâts, il est difficile de distinguer les différents processus d'inondation et de courants de traînée au sein d'un torrent et d'un même cône d'éjection. Cependant, les deux processus peuvent se produire dans le même épisode de précipitations exceptionnelles, de sorte que la dynamique érosive de l'un d'eux peut effacer les dépôts précédemment générés par l'autre.

Cependant, le danger généré par les deux processus est très différent. Deux facteurs sont ceux qui déterminent ce danger différent et par conséquent les dommages potentiels, ce sont :

• Le débit maximal atteint devant un courant de traînée est supérieur à celui d'une crue.
• Les blocs pouvant être transportés par les courants de traînée sont d'un volume plus important par rapport à ceux d'une crue.

On estime que le débit maximal d'un courant de traînée peut être plus de dix fois supérieur à celui des crues. L'augmentation du débit maximal à l'avant d'un courant de traînée peut causer des dommages importants. Par conséquent, les calculs de dimensionnement basés exclusivement sur des concepts hydrauliques sont inutiles pour déterminer un débit de conception.

Un autre aspect à prendre en compte est le transport de gros blocs au sein de la masse des courants de traînée. Alors que les dégâts lors des inondations ne sont causés que par l'eau et les faibles teneurs en sédiments, les matériaux transportés par les courants de traînée (blocs rocheux, sédiments, arbres, etc.) peuvent causer des dommages importants aux structures urbaines et civiles. .