Note ABES Modélisation des écoulements à surface libre de fluides non-newtoniens Free surface modeling of non-newtonian fluid flows Lave torrentielle Modèle numérique Mécanique des fluides numériques Fluide non-newtonien Fluide à seuil Ecoulement à surface libre Outil de prévision Debris flow Numerical model Computational Fluid Dynamics Non-Newtonian fluids Yield stress fluids Free surface flow Prediction tool 551.48 Torrents Écoulement (hydrologie) Écoulement visqueux Écoulement tridimensionnel L’objectif de cette thèse est de développer un modèle numérique 3D afin d’étudier le phénomène de laves torrentielles ; écoulements visqueux fortement chargés en matière solide, surgissant en montagne lors d’orages violents. Aujourd’hui, la prévision des zones de vulnérabilité s’appuie sur des outils de calcul 0D, 1D ou 2D. Or ces outils ne peuvent représenter pleinement le comportement à surface libre des écoulements du fait de nombreuses approximations et hypothèses. Ainsi cette thèse met en œuvre un code numérique 3D pour étudier ces écoulements. Ce travail aboutit à la construction d’un modèle 3D à partir de données réelles de terrain. Plusieurs scénarios ont été étudiés et comparés à des résultats issus d’un modèle 2D. Les résultats mettent en évidence les apports non négligeables de la modélisation 3D : zones d’étalement et de dépôt, phénomènes d’encombrement, modélisation fine des écoulements dans les zones chenalisées. Préalablement, le modèle 3D a été validé en comparant les résultats numériques à des données expérimentales issues de la littérature, pour des typologies d’écoulement représentatives de celles observées sur des sites grandeur nature. The objective of this thesis is to develop a 3D numerical model to assess debris flow. These viscous flows, heavily loaded with solid matter, form when heavy rain occurs in mountains. Today, forecasts of potentially impacted areas are based on 0D, 1D and 2D numerical tools. However, these tools cannot fully represent the free surface behaviour of debris flows due to the approximations and assumptions on which they are based. Thus, this work utilises a 3D numerical code to study this phenomenon. A specific model is built with real field data. Several flow scenarios are studied and compared with a 2D numerical model. The results highlight the significant benefits of a 3D approach by providing information on the fine representation of flow dynamics over the catchment area. The model also predicts the impact of debris flow (overflowing on a road bridge) and the zones of deposition and spreading. It highlights possible congestion phenomena and reproduces flows in the channels by fully accounting for parietal friction, capabilities not provided by 2D models. Prior to this application, the 3D model was evaluated with five sets of experimental data to validate its ability to represent viscoplastic flows. Different types of flows are studied and are representative of those observed on real sites when debris flow occur. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 21248875 Université de Strasbourg Strasbourg 2019-12-31 https://theses.hal.science/tel-02166968 application/pdf 26196352 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2018/Schaer_Nicolas_2018_ED269.pdf http://www.theses.fr/2018STRAD033/abes https://theses.hal.science/tel-02166968 https://theses.hal.science/tel-02166968 https://theses.hal.science/tel-02166968 Schaer Nicolas 1990-08-14 FR 236676970 https://theses.fr/2018STRAD033 2018STRAD033 https://doi.org/10.70675/52e156cbz10b6z4fb1z898fz0eca28ad9c28 2018-09-27 Mécanique des fluides Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Dufresne Matthieu François Daniel MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 128943246 Vazquez José MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 168579448 Nouar Chérif MADS_PRESIDENT_DU_JURY 081877188 Nouar Chérif MADS_RAPPORTEUR_1 081877188 Laigle Dominique MADS_RAPPORTEUR_2 131825607 École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156504863 Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 176969721 260728 ddc:550 Dufresne Matthieu François Daniel Vazquez José Nouar Chérif Nouar Chérif Laigle Dominique École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....) Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg) PDF 21248875