Évaluation des capacités du logiciel numérique HEC-RAS 2D à modéliser la dynamique d’étalement et de dépôts de laves torrentielles boueuses : application à deux laves torrentielles observées sur le torrent du Claret (73)
Résumé
This research work aims to evaluate the two-dimensional modeling capabilities of the HEC-RAS software to reproduce the spreading and deposition dynamics of two debris flows as well as to determine its validity domain in field conditions. This application is based on two cases of debris flows that occurred in the Claret torrent (Maurienne Valley), observed in a retention basin located on the alluvial cone : debris flow of June 14, 2019 and debris flow of July 1, 2019. The HEC-RAS 2D numerical model used in this study is mainly based on the solution of the Barré de Saint-Venant equations (shallow water equations) and the Herschel-Bulkley equation for the friction law. A critical analysis of the input data is performed and allows to adapt them to the study context. The model calibration performed from the June 14, 2017 debris flow shows good agreement with the real case on several indicators (levels reached, deposition dynamics). Several sets of rheological parameters coherent with the latter were tested on the modeling of the debris flow of July 1, 2019 used for the validation of the
model. The validation phase of the model was not successful, as the results for the maximum levels reached by the different scenarios are not sufficiently high in comparison with the field observations. A hypothesis on a temporary obstruction of the open check dam is proposed to explain this observation. The hypothesis of a temporary obstruction is currently impossible to reproduce for the case of the 2019 debris flow due to lack of data. After the implementation of new sensors at the level of the retention basin on the torrent of Claret in 2020 allowing now to know if an obstruction of the dam occurs, it would be interesting to relaunch a validation phase on the case of a debris flow produced and observed after November 2020.
Ce travail de recherche vise à évaluer les capacités de modélisation bidimensionnelle du logiciel HEC-RAS à reproduire la dynamique d’étalement et de dépôts de deux laves torrentielles boueuses ainsi que de déterminer son domaine de validité en conditions de terrain. Cette application est basée sur deux cas de laves torrentielles qui se sont produites dans le torrent du Claret (vallée de la Maurienne), observées dans un bassin de rétention situé sur le cône de déjection : lave torrentielle du 14 juin 2017 et lave torrentielle du 1er juillet 2019. Le modèle numérique HEC-RAS 2D utilisé dans cette étude est principalement basé sur la résolution des équations de Barré de Saint-Venant (shallow water equation) et celle d’Herschel-Bulkley en ce qui concerne la loi de frottement. Une analyse critique des données d’entrée est réalisée et permet d’adapter ces dernières au contexte d’étude. Le calage du modèle réalisé à partir de la lave torrentielle du 14 juin 2017 montre de bonnes concordances avec le cas réel sur plusieurs indicateurs (niveaux atteints, dynamique de dépôts). Plusieurs jeux de paramètres rhéologiques cohérents avec cette dernière ont été testés sur la modélisation de la lave torrentielle du 1er juillet 2019, utilisée pour la validation du modèle. La phase de validation du modèle n’a pas abouti, les résultats des niveaux maximums atteints par les différents scenarios ne sont pas suffisamment élevés en comparaison avec les observations de terrain. Une hypothèse sur une obstruction temporaire du barrage filtrant est proposée afin d’expliquer ce constat. L’hypothèse d’une obstruction temporaire est actuellement impossible à reproduire pour le cas de la lave torrentielle de 2019 par manque de données. Après l’implantation de nouveaux capteurs au niveau de la plage de dépôts sur le torrent du Claret en 2020, permettant maintenant de savoir s’il se produit une obstruction du barrage, il serait intéressant de relancer une phase de validation sur le cas d’une lave torrentielle produite et observée après novembre 2020.
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