Modélisation des écoulements gravitaires catastrophiques par une approche objet dynamique : érosion, transport, dépôt

• Auteur / Autrice : Alexandre Hugot
• Direction : Stéphane Zaleski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inversion (géophysique)

Turbidites

Turbulence

Avalanches sous-marines

Modèles mathématiques

Subsidences (géologie)

Effets de la gravité

Sédimentation (géologie)

Résumé

Nous proposons dans cette thèse un modèle mathématique simple adapté à la sédimentation des dépôts gravitaires en eaux profondes. L'écoulement est traité comme un objet géométrique déformable. Les principaux mécanismes physiques pris en compte par le modèle sont : 1. La turbulence ; 2. L'étalement dû aux forces de pression ; 3. L'incorporation de fluide le long de l'interface suspension-fluide ambiant ; 4. La sédimentation de particules ; 5. L'érosion de particules. Les solutions analytiques asymptotiques du système différentiel non-linéaire montrent la consistance des solutions numériques sur les temps longs. Les tests numériques permettent de quantifier l'impact qualitatif et quantitatif des paramètres physiques du modèle, des conditions initiales et des paramètres de contrôle (pente, granulométrie). Une méthode d'inversion est mise en oeuvre pour l'identification des conditions initiales et/ou des paramètres du modèle. L'inversion partielle (détermination des conditions initiales) appliquée à des modèles réduits expérimentaux montre le bon comportement qualitatif du modèle et cela même hors du domaine de validité strict de ce dernier. L'inversion totale (identification des paramètres physiques et détermination des conditions initiales) montre le bon comportement du modèle d'un point de vue quantitatif au niveau des vitesses de l'écoulement et des épaisseurs déposées. La méthode d'inversion est appliquée à l'effondrement de l'aéroport de Nice en 1979 pour tester des scénarios d'écoulement. Contrainte par les ruptures de cables et/ou les épaisseurs déposées, elle permet, par exemple, d'estimer le volume initial ou les paramètres physiques de l'effondrement (coéfficient de friction, nombre de schmidt turbulent modifié, etc. ). Malgré quelques limitations, principalement dûes aux simplifications géométriques de l'écoulement, ce modèle complet constitue un premier pas vers la compréhension quantitative de l'impact des paramètres externes - tels que la nature et la quantité des apports en sédiments, la géométrie du bassin - sur la dynamique des courants turbiditiques et l'organisation des séquences de dépôts qui en resultent. Grâce à ses faibles temps de calcul sur micro-ordinateur, il est envisageable de simuler des séries d'événements et de former ainsi des séquences de dépôt multi-événementielles. Il peut être utilisé pour reconstruire les processus de sédimentation et les dépôts résultants