Revue / Review Article

Simulation des écoulements gravitaires avec les modèles d’écoulement en couche mince : état de l’art et exemple d’application aux coulées de débris de la Rivière du Prêcheur (Martinique, Petites Antilles)

Simulating gravitational flows with thin-layer models: state-of-the-art and application to debris flow modelling in the Prêcheur river (Martinique, Lesser Antilles).

¹ BRGM, 45060 Orléans, France
² Université Paris Cité, Institut de physique du globe de Paris, CNRS, F-75005 Paris, France
³ BRGM, 97200 Fort-de-France, Martinique
⁴ Laboratoire d’analyse et de mathématiques appliquées (UMR 8050), CNRS, Univ. Gustave Eiffel, UPEC, 77454 Marne-la-Vallée, France
⁵ Observatoire volcanologique et sismologique de la Martinique, Institut de physique du globe de Paris, 97250 Fonds-Saint-Denis, France

^* Auteur de correspondance : m.peruzzetto@brgm.fr

Résumé

La quantification de la propagation des glissements de terrain est une étape clé de l’analyse des risques gravitaires. Dans ce contexte, les modèles d’écoulement en couche mince sont de plus en plus utilisés pour simuler la dynamique d’écoulements gravitaires comme les coulées de débris. Ils sont plus souples d’utilisation et moins coûteux en temps de calcul que des modèles 3D plus complexes, et fournissent des informations plus précises sur les vitesses et les épaisseurs des écoulements que des méthodes purement empiriques. Dans cette revue de la littérature, nous présentons les principales rhéologies utilisées pour modéliser des écoulements gravitaires homogènes, et donnons un exemple d’application pratique avec la Rivière du Prêcheur (Martinique, Petites Antilles). Nous discutons ensuite les principales pistes de développements permettant d’utiliser ces modèles dans le cadre d’études opérationnelles d’analyse d’aléas et de risques.

Abstract

Quantifying the propagation of landslides is a key step for analyzing gravitational risks. In this context, thin-layer models have met a growing success over the past years to simulate the dynamics of gravitational flows, such as debris flows. They are easier to use and require less computing ressources than 3D models, and provide more detailed estimations of flow thicknesses and velocities than purely empirical methods. In this literature review, we present the main rheologies used to model homogeneous gravitational flows, and describe a practical case study with debris flow modeling in the Prêcheur River (Martinique, Lesser Antilles). Then, we discuss possible developments for operational hazard and risk assessment with thin-layer models.