Morphologie et dynamique des laves torrentielles : Applications aux torrents des Terres Noires du bassin de Barcelonnette (Alpes du Sud)

Debris flows constitute a major natural risk in mountainous areas. Debris flows consist of a highly concentrated mixture of soil, rock, wood debris and water which flows rapidly downvalley in a series of surges with steep fronts that consist mostly of large boulders. The considerable energy involved and the great size of torrential watersheds often render inefficient any techniques of protection. Generally, the studies trying to estimate these volume of debris flow concern either the detrital production of slopes, or the sediment supply only in exit, but rarely the erosion/deposition process along the pathway and the neighbouring slopes. A scientific work has been carried out to deal with this problem on the basis of a better knowledge of debris flow processes. This approach is based on spatial analysis (in-situ observations and measurements, GIS), geomechanical and rheological tests and finally numerical modelling. The Faucon torrent, where two important debris flows occurred during the last ten years, has been chosen as experimental study site. Due do the complexity of the phenomena, the use of only one code is not possible. Therefore, a specific numerical approach has been carried out for each stage of this phenomenon (triggering, runout and spreading). This thesis thus contributes to improved scientific knowledge of the torrent processes, and brings further informations for the development of future models.Les ‘laves torrentielles' constituent un risque naturel majeur dans la plupart des zones de montagne. Ce terme désigne des volumes importants d'un mélange d'eau, de sédiments de toute taille et de matières organiques, fortement concentré s'écoulant dans les torrents de montagne. L'énergie considérable mise en jeu et la taille parfois considérable des bassins versants torrentiels rendent souvent peu efficaces les solutions techniques de protection contre ces écoulements. Traditionnellement, les études cherchant à évaluer les volumes sédimentaires potentiellement mobilisables portent soit sur la production détritique des versants, soit sur la fourniture sédimentaire uniquement en sortie de bassin versant, mais rarement sur l'évaluation des matériaux sources potentiellement mobilisables provenant à la fois du lit et des versants. Ainsi, des travaux scientifiques ont été engagés sur la base d'une meilleure connaissance du fonctionnement des laves torrentielles. Pour cela, nous avons développé une approche fondée sur l'analyse spatiale (mesuresn observations in-situ et cartographie SIG), des essais de caractérisation physique, géomécanique et rhéologique et une modélisation numérique. Le site expérimental du torrent de Faucon (Alpes du Sud), où deux importantes laves se sont déclenchées au cours de ces dix dernières années, a été choisi pour cette étude. La complexité des laves ne permet pas d'utiliser un seul code couplé, ainsi pour chacune des trois phases des laves (déclenchement, propagation et dépôt/étalement) des modèles spécifiques ont été utilisés. Cette thèse contribue à améliorer la connaissance scientifique des processus torrentiels et propose de nouvelles pistes de recherche pour le développement de futurs modèles