Mesures in situ des caractéristiques des écoulements de lahar au Semeru

Station ‘Lave’: sismomètre, capteur de pression, de charge, cameras, limnimètre

‘Sabo’ : capteur de pression & charge, cameras, baromètre, concentration solide

Distance 510 mΔZ 28 m pente θ 3°

Lahars pluviaux :- coulées de débris (φ>60%) - hyperconcentrés (20%<φ<60%)

Lengkong

Semeru

V arrivée 1.8 m/s

2.0 m/s 3.6 m/s 1.9 m/s

Pression interstitielle (analogue débit) aux deux sites

Lave

Sabo

Bulking ratio (augmentation volume) x 1,2 à 2 entre les deux stations

7 March 2008

Sabo

Lave Doyle et al., 2009,2010, 2011Dumaisnil et Thouret, 2010

Périm

ètre

m

ouill

é

2

• Obtenir :– Débit– Concentration sédimentaire– Vitesses d’arrivée et de surface

• Investiguer :– Entraînement / sédimentation

bulking/debulking (volume)– Approche de la dynamique del’écoulement et “érosion”

– Dynamique de l’écoulement– Description rhéologique appropriée ?

– Propagation des “surges” (pulsations ou paquets) vers l’aval– Raccourcissement de la longueur d’onde ?– Vitesses des ‘paquets’ individuels– Temps d’arrivée relatifs : pics de débit et de concentration?

• Appliquer : données d’entrée et test pour modèles numériques (Titan2D avec J Procter, Lave 2D à IRSTEA, …

VolcFlow)

Analyse des données

Pore pressure sensors: capteurs de pression hydrostatiquePressure water (+ air) columnassume particles not in contactStage estimate + measured via radar gauge (Paratronic)

Load cells: capteurs de chargephysical weight water + sediment(+air)with stage: particle concentration bucket measurements provide verification

Broadband seismometer: sismomètre LB 3 compParticle collisionsImplications for particle motion (laminar, turbulent)further estimates of p cwall movement

Geophone AFM:Frequency, amplitude vibrationsAnalogue for stage / discharge (w particle

concentration)particle motion

Video footage: film video 2 cameras x 2 stationsParticle Image Velocimetry –> surface, particlesStage, flow dynamics verification ( rheology)

(Geokon-Solinst)(Guralp)

(Massey)

(Prosensor)

Etat des lieux – moyens demandés

Collaborateurs : Jean-Michel Douchain (OPGC) : installation capteurs, surveillance in situ ; mise à disposition des données (format, réponse instrumentale, logiciels sismiques...).LMV : Karim pour éventuelle adaptation du code VolcFlow au cas des lahars IRSTEA Grenoble : G. Chambon et N. Lafarge (rhéologie des matériaux de lahar, ANR)

1. Équipement = 1.65 K€ d’après devis mars 2012 (voir fiche Labex)- 1 radar acoustique (Paratronic) pour hauteur écoulement / débitLe 2nd sismomètre large bande 3 composantes (Guralp) serait loué à ISTO, en discussion.

2. Prolongation d’un CDD dans le cadre CLERVOLCPascual Lacroix (géophysicien expérimenté, Pôle grenoblois « Instabilités »), candidat CDD IR financé 4.5 mois par AXA (projet Sedimer Merapi) en 2013 : traitement des données instrumentales acquises en 2012 et à acquérir en saison des pluies 2013. Demande de prolongation de 4 mois pour post-traitement et publications prévues

Co-financement : AXA projet « Sedimer » (Merapi), dirigé par Labo Geom CNRS, MeudonANR Laharisk fin décembre 2012Publications : GSAB 2011, BV 2010, ESPL 2010, GSAB 2012 (review), EGU 2011 et 2012Insertion dans autres programmes Clervolc : thème 7, évaluation quantitative des risquesdus aux impacts des lahars

Mesures de l’aggradation et dégradation dans chenal emprunté par les lahars« entraînement » des sédiments dans l’écoulementExemples fondés sur analyse de MNTs de 2006 à 2011 (GPS, Lidar, photos ULM basse altitude)

Publications : Proceedings Internat Conf Singapour RSNHEC, 2011 ; JGR Earth Surface en cours

6

True left bank• Camera – 25 fps• Triaxial Broadband seismometer

Channel • Pore Pressure sensor - 10 s• Load cell – 2 s

« Lava » upstream site

7

”Sabo” downstream site

True left bank• Barometer – 1 min • Camera – 25 fps• Sediment – bucket samples

Channel Station• Pore Pressure sensor - 2 s• Load cell – 2 s

0 10 20 30 40 0

1

2

3

4

Distance (m)

Hei

ght (

m)

Pore-pressure/Stage at both sites

V arrival = 1.8 m/s 2.0 m/s 3.6 m/s 1.9 m/s

7 March 2008

9

Seismics, upstream (lava): 5-20 Hz

Gro

und

velo

city

, m/s

WA: upstream (lava)

NB:BOTH aligned to sabo (+337 s)

WA: downstream (sabo)% vol conc at sabo

Sediment concentration (5th March)

This region travels faster - bouldery flow fronts?

Curah Lengkong

Curah Kerobokan

Survey location

Mt. Semeru

Tributary contributions?

Wetted area/Bulking

Ratio sabo:lava= 1.2 to 2.0

12 March 08

13

Summary/Future questions

• Pulse arrivals:• Markers: Shortening of wavelengths?• Do they form the bouldery fronts - migration?

• Entrainment:• particle concentration vs. increases in total volume (bulking)• Quantify an empirical relation – rates of volume change?

– *Isolate wave shortening from entrainment related bulking.

• Rheology and sediment loading• Suitable flow resistance terms• Hydrological properties & particle concentration– Dilute turbulent = high basal shear = high erosion– concentrated laminar wave = low basal shear = sedimentation?