Mieux comprendre et prédire la propagation des feux de fôrets : expérimentation, test et proposition de modèles

par Jean-Luc Dupuy

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Richard Tomassone.

Soutenue en 1997

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Richard Tomassone.


  • Résumé

    Trois groupes d'experiences de propagation conduites au laboratoire sur des dispositifs d'echelles differentes dans des litieres d'aiguilles de pin d'alep (pinus halepensis) et de pin maritime (pinus pinaster), de charges variables, ont permis de mettre en evidence deux situations experimentales contrastees selon l'inclinaison du support de combustion. Les feux descendants ou a plat, issus d'un allumage en ligne, presentent une propagation stationnaire et unidimensionnelle et l'avancement du front de feu n'est pas influence des lors que la longueur initiale du front excede une valeur de l'ordre du metre. En revanche, quelle que soit l'echelle du dispositif, les feux ascendants presentent systematiquement un front de feu qui, issu d'un allumage en ligne, se deforme au cours de la duree d'observation pour conduire a un contour en forme de pointe. Dans ce cas, selon l'echelle du dispositif, il n'est pas toujours possible d'atteindre un regime de propagation stationnaire et unidimensionnel et de trouver une limite a l'accroissement de la vitesse avec la longueur initiale du front de feu. Le seuil separant ces deux types de situations est peu dependant des autres modalites etudiees et se situe autour de +10 de pente. Une analyse bibliographique des modeles de propagation existants permet d'en degager les hypotheses, en termes de mecanismes et de dimensions, et de mesurer les difficultes attendues pour la realisation de leur test. Ces modeles sont tous fondes sur la resolution de l'equation de conservation de l'energie du materiau solide appliquee au domaine de prechauffage, situe en avant du front de feu, et se donnent les parametres decrivant la zone de combustion et la flamme, sources de chaleur. Les faits experimentaux observes en pente ascendante s'opposent aux hypotheses de dimension communes a tous ces modeles. L'analyse conduit a selectionner deux versions d'un modele semi-empirique de propagation (modele de rothermel, 1972) et deux versions d'un modele physique r adiatif (modele d'albini, 1986) dont les predictions sont confrontees aux resultats experimentaux recueillis au laboratoire. De leur analyse a priori et de cette confrontation, il ressort d'une part que les modeles semi-empiriques possedent un contenu physique tres insuffisant pour qu'on puisse etendre leurs predictions au-dela du strict domaine de validite des experiences qui ont permis leur elaboration, d'autre part que le contenu physique des modeles radiatifs ne suffit pas a rendre compte de certains effets des facteurs de propagation. Afin de les ameliorer, il est propose d'introduire dans les modeles physiques radiatifs certains processus se deroulant dans la phase gazeuse. Il s'agit de prendre en compte des aspects juges essentiels pour mieux comprendre les effets des facteurs de propagation, aspects qui se manifestent notamment par l'observation des vents induits par le feu. Les difficultes de l'integration de ces processus sont illustrees a travers la presentation d'une demarche mecaniste dont les possibilites, mais aussi les limites actuelles, sont mises en evidence. Un modele physique et cinetique, radiatif et convectif, est alors elabore. Sa formulation s'appuie sur la demarche mecaniste. Ce modele resulte du couplage d'un modele radiatif et convectif qui decrit les processus se deroulant dans le domaine de prechauffage a l'aide des equations de conservation de l'energie de la phase solide et de la phase gazeuse, et d'un modele d'ecoulement induit qui decrit les processus se deroulant dans la zone de combustion a l'aide des equations de conservation de la masse et de la quantite de mouvement de la phase gazeuse. Les possibilites de predictions offertes par le modele sont examinees au regard des resultats experimentaux. Ceci montre a la fois les ameliorations portees notamment par comparaison aux predictions des modeles radiatifs et souleve le probleme du front de feu, considere comme une barriere aux ecoulements. La necessite de conferer, dans une etape ulterieure, une part empirique au modele obtenu conduit a envisager la realisation de nouvelles experiences mieux instrumentees et met en evidence la contribution de la demarche mecaniste qu'on peut attendre a cet egard.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (272 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 268-272

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