Geomorfologie: Relief, Process, Mediu

Această căutare este o parte a primului autor Teza ca parte a Sedimerului Fundației Fundației AXA. Proiectul Domerapi (ANR) a oferit ajutor important pentru această lucrare. Autorii îl mulțumesc, de asemenea, lui Edward of Belizal pentru furnizarea bazei de date privind apariția Lahars. Personalul PSBA UGM a oferit un sprijin semnificativ în întreaga campanie de teren. Balai Sabo, BMKG și BPPTKG sunt, de asemenea, mulțumiți pentru a urma la Lahar în timp real decât un flux fluvial, care curge dintr-un vulcan rapid de viteză (Smith și Fritz, 1989, Nell, 2004, valcel, 2005). Acest cuvânt a fost folosit de comunitatea științifică pentru a descrie erupția vulcanului Kelud din Java în 1919, care a provocat ruperea lacului crater și a generat un Lahar Syn-Eruptive sau primar (Koning, 1919, Den Oop, 1919; Escher, 1920, Kemmerling, 1921). Termenul Lahar reunește două tipuri de fluxuri: (1) fluxurile de resturi (concentrație sedimentară >

2 Erupția lui Merapi Volcano (Java, Indonezia) în octombrie 2010 a fost o oportunitate pentru echipa noastră de a produce noi date de câmp, ca parte a sedimerului (dezastrele relietate de sedimente urmează erupția din 2010 a vulcanului MERAPI, Java, Indonezia, 2012-2015). După ce au experimentat mai mult de 80 de erupții din 1672 până în 2010, Merapi este unul dintre cei mai activi vulcani din lume. Acestea se repetă într-un interval cuprins între 1 și 18 ani, cu o medie de returnare estimată de 4 ani (Bappenas și BNPB, 2011). Ultima erupție din octombrie-noiembrie 2010 a depus aproximativ 45 de milioane de m3 de Tefra pe bazinul râului Gendol la sud de conul activ (Solikhin et al., 2015) și a provocat moartea a 367 de persoane și distrugerea mai mult de la 1.200 de case (Lavigne et al., 2015). Erupția care a început la începutul sezonului ploios, apa de ploaie a provocat îndepărtarea materialelor piroclazice în cele 11 apă de apă din vulcan, generând Lahars. Din octombrie 2010 până în 2011, 282 de Lahars au fost declanșați în 17 râuri (de la Belizal et al., 2013) și circa 108 Lahars în perioada 2012-2013 (Lavigne et al., 2015).Între 2010 și 2013, frecvența Lahars a scăzut ca urmare a epuizării treptate a rezervelor de materiale disponibile detașabilă. Cu toate acestea, erupția explozivă din 13 februarie 2014 a vulcanului Kelud, situată la 210 km est de Merapi, a dus la un nou depozit de cenușă a căror grosime a variat între 2 și 5 mm, pe baza observării câmpului în partea de sud și sud-vest . Apariția Lahars la Merapi a crescut în raport cu sezonul ploios precedent (19 Lahars în timpul celor 30 de zile de la erupție). Lahar din 28 februarie 2014, prezentată aici, constituie primul eveniment major din partea vulcanului Merapi după erupția vulcanului Kelud. Această lucrare vizează studierea dinamicii acestui Lahar pe întreaga durată a fluxului, o atenție deosebită la variațiile hidrologice și la transportul sedimentelor. Deoarece sistemele de detectare a Lahars se bazează adesea pe senzori geofizici, cuplajul video-seismic în această lucrare este utilizat pentru a calibra măsurarea parametrilor geofizici pe canalul natural. Acest studiu servește, de asemenea, pentru a ajuta modelele lui Lahars să-și îmbunătățească codurile, oferind informații despre aceste variante hidrologice, rareori luate în considerare până astăzi.

Site-ul și metodologia de studiu

3Am o metodologie originală, bazată pe cuplarea imaginilor video, a înregistrărilor seismice și a ploii, obținute pe râul Gendol (GIS 1). Am selectat o secțiune a canalului situat la o altitudine de 1.100 m, situată în depozitele de curgere piroclastice din 2010. Lățimea canalului a ajuns la 26 m la data apariției Lahar (28 februarie 2014), pentru o pantă. Aproximativ 14 % (sau 8 °).

2.2. Achiziționarea de date

2.2.1. Date pluviometrice

4afin Pentru a înregistra intensitatea reală a ploii, am instalat două plingeri pe partea de sud-vest și sud-est a lui Merapi la aproximativ 1.100 m altitudine (figura 1) O serie de imagini satelit MTSAT au făcut posibilă cunoașterea dezvoltării cumulonimbuse în jurul vulcanului spațial la scară mică, dar pe o scară largă (1 oră, timp real). În plus, am reușit să consultăm precipitațiile de la camerele automate din jurul vulcanului datorită contului Twitter al BPPTKG (Observatorul Vulcano Merapi).

Fig. 1 – Harta site-ului de studiu.
Fig. 1 – Harta site-ului de studiu.

Fig. 1 - Harta site-ului de studiu. Smochin. 1 - Harta site-ului de studiu.

1: Summit-ul lui Merapi; 2: Stream; 3: Turnarea piroclastic 2010; 4: 2010 Chirurgie piroclazică; 5: ecartament de ploaie; 6: Site-ul de studiu.
1: Summit-ul Merapi; 2: râuri; 3: Flux piroclastic 2010; 4: Surgerea piroclastică 2010; 5: RININGUGE; 6: observarea site-ului.

2.2.2. Datele hidrologice

Stația de observare 5A a fost echipată cu o cameră fixă indicată pe malul stâng al canalului și o cameră video manuală pe malul drept. Am analizat caracteristicile hidrologice ale Lahar din procesarea imaginii video utilizând un protocol specific de măsurare: Lahar a fost împărțit în trei axe (o axă centrală înconjurată de două axe de-a lungul fiecărei bănci), pentru a analiza distribuția laterală a adâncimii, lățimii , viteza de suprafață, debitul și numărul de blocuri.

2.2.3. Date seismice

6we a instalat o stație seismică de brand Myotis la marginea cursului de apă de 4,6 km sud de partea de sus (de 1.090 m altitudine). Această stație a constat dintr-o putere de acumulator de 12V și un panou solar de 50 Watt, un recorder Myotis pe 16 biți cu o dinamică de 85 dB, un câștig de 100 și o frecvență de eșantionare de 500 Hz și două geofoane (frecvență curată 4,5 Hz; sensibilitate 32 Mv / mm / s) la distanță de 76 m distanță unul de celălalt și paralel peste apă. De asemenea, am primit semnale seismice de la stația MEA04 instalată în jurul Summit-ului vulcanului de către proiectul Domerapi. Aceste semnale seismice, înregistrate de seismometrul GuralP CMG-6TD, servesc la calcularea vitezei medii ale Lahar de la partea de sus la locul nostru de observare (Tabelul 1). De asemenea, am folosit walkys uhf talkies stabilit pe frecvența aparținând biroului de monitorizare a vulcanului MERAPI (BPPTKG) pentru a asculta semnale seismice largi pe bază de bandă largă și pentru a comunica cu observatorii locali.

fila. 1 – Sinteza rezultatelor.
Tab. 1 – Rezultat general.

Tipul de tip Lahar / Lahar

Data / data

28 februarie 2014

Sosirea fluxului de hiperconcencent inițial / sosirii fluxului inițial hiperconcentrat

Sosirea sosirii frontale / frontale

Durata / durata p

td

Analiza duratei / duratei analizei

24 mm (13 h 20-4 h 47)

Viteza medie a lui Lahar / Viteza medie a lui Lahar

4,12 m / p>

Velocity de viteză frontală

8,5 m / s

flux maxim / descărcare maximă

Volum total de flux / volum total de lahar

Număr de colaps / Numărul de bancă se prăbușește

Număr minim de blocuri / număr vizibile de bolovani vizibili

caracteristică / caracteristici

analiza rezultatul / rezultatele

resturi de turnare

Trigger în timpul de sus / declanșare pe zona de summit

Sosirea impulsului 1 / sosire a primului puls Lahar

Sosirea impulsului 2 / sosirea celui de-al doilea puls Lahar

1h44

1 oră

Ploaie de Sud-Est / Precipitații sud-est

West Rain / Rainfall Southwestern

10,6 mm (15 h 09 -16 h 17)

Viteza maximă a suprafeței / viteza maximă Suprafață

473 m3 / s

” turnarea de resturi „Tipul este declanșat la ora 2:10 și sosește la locul de observare la 14:28. Cel puțin 595 blocuri vizibile de mai mult de 1 m sunt transportate penan t the Lahar. Volumul total al lui Lahar atinge mai mult de 116 524 m3.
Labris-flux de tip Lahar este declanșat la 14:10 și ajunge la observație la 14:28. Cel puțin 595 de bolovani vizibili (diametrul > 1 m) sunt transportate în timpul evenimentului. Volumul total al lui Lahar este estimat mai mult de 116.524 m3.

2.3. Prelucrarea datelor

7 Videoclipurile au fost înregistrate la o frecvență de 25 de cadre pe secundă. Dimensiunea camerei foto și a primului autor al acestui articol (1,76 m) a fost utilizată ca o scară. Am stabilit o distanță pe teren pentru a ajuta la calcularea vitezei de suprafață prin imagine prin analiza imaginii. Pentru fiecare axă, baza de date conține, la o frecvență de 15 secunde, adâncime, lățime și viteză a frunții și suprafața fluidului, care ne-a permis să calculam variațiile de curgere. Viteza suprafeței a fost calculată prin numărarea numărului de imagini necesare legate de un marker plutitor (blocuri mici sau resturi) pentru a traversa zona analizei video pe o distanță reală de 7,8 metri pe pământ. Viteza suprafeței a fost obținută în conformitate cu următoarea formulă: VS = 7,8 / (N / 25) (1)
în cazul în care VS = viteza de suprafață instantanee (m / s), 7,8 = Distanța cunoscută în câmp, N = numărul de imagini.

8 În răzbunare, este imposibil să se calculeze viteza medie a Lahar (care ia în considerare forțele de frecare internă) și, prin urmare, a fost estimată la 4/5 a suprafeței Velocitate (Lavigne și colab., 2003). Fluxul a fost astfel calculat din următoarea ecuație:
Q = L X P X 4/5 (VS) (2)
în cazul în care Q = fluxul mediu (M3 / S), lățimea (m), p = adâncimea (m ), VS = viteza suprafeței (m / s).

9 Am cuantificat manual numărul de blocuri vizibile (diametrul > 1 m). Am măsurat, de asemenea, dimensiunea (lățimea x lungime x înălțime) de la cel mai mare bloc vizibil pentru a calcula volumul său și astfel abilitatea lui Lahar.Prin înmulțirea acestui volum prin densitatea rocii andezitului (2,5-2,8 tone / m3), am estimat greutatea maximă a blocurilor transportate.

10concenter Datele seismice, pentru a izola semnalele care sunt interesate SUA, am aplicat mai întâi un filtru de bandă de 5-240 Hz. Datele au fost corectate în funcție de sensibilitatea senzorilor pentru a obține direct viteza valurilor în m / s. Apoi am analizat conținutul de frecvență al semnalelor de frecvența timpului de analiză (analiza frecvenței de timp / TFA) utilizând 50 de probe pe secundă pentru a construi un spectrogram.

3.1. Declanșarea ploilor

11 Imaginea MTSAT arată că o perturbare ploioasă a fost formată rapid în jurul conului vulcanic de la ora 13:00. În ciuda dezvoltării similare a nori între flancurile de est și vest, durata precipitațiilor a variat în fiecare celule. Dimineața, ploua numai în Occident. Apoi, o ploaie puternică a avut loc la 1:20 și 14:47 cu o intensitate de 16 mm / h. Această perturbare a mutat apoi vestul unde a fost înregistrată o intensitate a ploii de 9,3 mm / h între orele 15:09 și 16:17 (figura 2). Lahar din 28 februarie 2014 a fost declanșată la 14:11 și a ajuns la punctul de observare la 2:28 pm după o frunte ploioasă (24 mm în 1:27) din flancul oriental (Tabelul 1). Conform graficului cumulativ de precipitații (figura 2b), un prim flux hiperconcentrată, descărcat în blocuri, ajunge la stație la 14:28 sau la 67 de minute după începerea ploii. Frontul Lahar sosește 13 minute mai târziu. Această ploaie este înregistrată pe ecartamentul nostru de ploaie situat la o altitudine de 1.100 m. Condițiile dificile ale terenului nu permit instalarea unui indicator de ploaie între 1.500 și 2.500 m altitudine, nu avem informații exacte despre intensitatea ploii în zona de pornire a Lahar. Cu toate acestea, această valoare de precipitații nu ar trebui considerată un prag de declanșare Lahar. Într-adevăr, pe baza observațiilor făcute în 1995 de la Centrul Tehnic Sabo Tehnic Data (Lavigne, 1998), zona de plecare a râului Gendol este la câțiva kilometri în amonte de ecartamentul de ploaie. Altitudinea probabil între 1.500 și 2.500 m.

fig. 2 – Imagini MTSAT din 28 februarie 2014 de la 1 pm la 6 pm
Fig. 2 – Imagini MTSAT la data de 28 februarie 2014 de la 13:00 la 18:00.

Fig. 2 – Images MTSAT du 28 février 2014 de 13 h à 18 h. Fig. 2 – MTSAT imagery on the 28th of February 2014 from 13:00 to 18:00.Fig. 2 – Imagini MTSAT din 28 februarie 2014 de la 1 pm la 6 pm Smochin. 2 – Imagini MTSAT la data de 28 februarie 2014 de la 13:00 la 18:00.

A: distribuția spatio-temporală a ploii; B: Precipitații înregistrate pe flancurile sud-est și sud-vest ale vulcanului Merapi.
A: Distribuția precipitațiilor spatio-temporale; B: Precipitații înregistrate acumulate pe panta sud-estică și sud-vest a vulcanului Merapi.

3.2. Parametrii hidrologici ai lui Lahar

12 Analiza analizată a fost înregistrată pe echipamentul nostru între 2:25 și 4:12 PM, o durată de 1 oră și 47 de minute. Volumul total al lui Lahar calculat din hidrobram (14 H 25-15 CP 10) atinge mai mult de 116.500 m3. Înainte de sosirea Lahar, am observat un flux fluvial (14 H 25-14 h 28) care rezultă din scurgerea foarte localizată care apare în râurile de pe malurile canalului.

13 Variațiile hidrologice ale Lahar fac posibilă distingerea mai degrabă 4 faze mari (fig.3A, B și C):

Fig. 3 – Lahar din februarie 28, 2014.
Fig. 3 – Lahar la 28 februarie 2014.

Fig. 3 - Lahar din 28 februarie 2014. Fig. 3 - Lahar la 28 februarie 2014.

A: adâncime; B: viteza suprafeței; C: Flux; D: Numărul de blocuri; E: Semnătura seismică; F: Analiza timpului de frecvență. În urma unei probleme tehnice, semnalul seismic este întrerupt la 2:46 pm
A: adâncime de curgere; B: Velocity la suprafață; C: descărcare; D: Numărul de bolovani; E: forma de undă seismică; F: Analiza frecvenței timpului. Datorită problemei tehnice, oprirea seismică nu mai înregistrează la 14:46.

14- faza 1 – flux hiperconcentru (14 H 28 – 14:41).

15à 14:28, o primă frunte încrucișă site-ul nostru instrument (fila. 2). În timpul acestei faze, care durează o duzină de minute, adâncimea, viteza și curgerea fluxului crește treptat, atingând respectiv 1,60 m, aproape 5 m / s și 40 m3 / s. Videoclipul prezintă o sarcină mare de suspensie (fără date disponibile, orice prelevare manuală cu extrem de periculos), dar unde apa apare încă dominantă în flux. Este evidențiat un flux hiperconcentrată.

fila. 2 – Patru faze mari ale lui Lahar.
Tab. 2 – Fazele majore ale cuptorului Lahar.

PROFONDEUR (M)

14 H 28 – 14 H 41

iv id = ”

Corps du Lahar

00

15 h 00 – 16 h 12

nr.

Temps

valeur max

Vitesse Surfacique (m / s)

débit (m3 / s)

ecouolement hyperconcentré

pic de Coulée de débris

1: Écoulment HyperConcentré Inițial; 2: pic de coulée de débris; 3; Corps du Lahar – Coulée de débris; 4: HyperConcentré Queue du Lahar – Écoulément.
1: Fluxul inițial hiperconcentrat; 2: Vârful Lahar – fluxul de resturi; 3: Corpul Lahar – fluxul de resturi; 4: Coada Lahar – Fluxul hiperconcentralizat.

16- Faza 2 – Pic de Coulée de Débris (14 H 41 – 14 H 44).

17UN A doua față, DE 4,2 m de Haut et Pierreux CETTE FOIS-CI, Enregistré par la Caméra à 14 H 41, Marque Le Début de la Faza de Coulée de Débris. La Profondeur Maximale atept Près de 7 m (Fig.3A), Turn ONE Vitesse Surfacique Dépassant 16 m / s (fig.3b). Le débit Faza maxim de Cetette atept 473 m3 / s (fig.3c).

18- Faza 3 – Corps du Lahar (14 H 44 – 15 H 00).

19à La Suite du Pic, La Profondeur, La Vitesse et Le Débit du Lahar Diminuent Lentement, Mais La Décroissance N’est Pas Régulière. LA PROPONDEUR MAXIM PASSE DE 4 MèTRES à MOIN DE 1 MèTRE (fig.3A). La Vitesse du Lahar diminue par paliers après le pic, pasionat de 12 à 4 m / s (figura 3b). Fiul débit diminue également par paliers mais la baisse est bien plus marquée, passant de 80 à moas de 10 m3 / s à l’extrême fin de l’écoulment (fig.3c).

20- faza 4 – Quue du Lahar (15 H 00 – 16 H 12).

21l’écoulement se concentre Dans Le Thalweg (ax central) qui est érodé jusqu’à 3 m de profondeur. La PROFONDEUR MAXIMALE EST DE 1 M ET Continuați à Diminuer Jusqu’à La Fin du Lahar. La Vitesse Baisse de 4 m / s et le débit Réduit de 10 m 3 / s.

H2> 3.3. Transport de blocuri vizibile

22les blocs appaSISSSET Lors de la faza 1 (figura 3D). Cupendant, Assz Peu de Blocs de Coale Métriques Sont vizibile Pandantiv L’écoulment HyperConcentré (en Moyenne 2,2 blocs par minut). Le Front de L’Écoulment N’est Pas Pierreux, à La Différence de Celui de la Coulée de Débris. Pendant Le Pic de Coulée de Débris (faza 2), 279 Blocuri de plus de 1 m SONT Observés, SOIT ONU TAUX DE 93 Blocuri Pardant la 3 minute Pandantiv 3 minute. La diskingue Sur La Figura 3d Deux Convois de Blocuri Bien distincts, Séparés D’un minut L’un de L’Auttre. Pandantiv Le Corps du Lahar (Faza 3), Environ Huit Convoi de blocs Sont vizibile à la suprafața de l’écoulment Entre 14 H 44 Et 14H56 (figura 3D). La Moitié de CES Convinois concentre Un maxim d’ONU pe Rellis Que L’pe Reluve ONU L’pe Relève Un Convinoi Plus Important à 14 H 53, Qui Transports Entre 10 Et 16 Blocuri Métriques Par, Alors Que Le Débit N’est que d’une cinquantaine de mètreres-cuburi par. À partir de 14 H 56, Les Blocs Deviennent Très Rares, Puis Inexistanți Après 15 H 05. Le volumul maxim de blocs Transportés Observés est de 7,6 m3 (4,85 m x 1,17 m x 1,33 m). La Plutul de CES Blocuri Était de tip Andésique, Qui Est Le Facibs Dominant du Volcan Merapi. SA Densité varianta de 2,5 AU 2,8 tone / m3, Le Poids maxime des blocuri transportés per ce lahar fut d’o vingtaine de tone.

3.4. Sisteme Signaux

23les Sismogrammes Enregistrés PAR La stație (Fig.3e et fig.4b et d) Enregistrant Les Vibrații Générées PAR Le Passage Du Lahar.

Fig. 4 – FRÉQUENCE SISISQUE DE L’ÉCONCENTRÉ et de la Coulée de débris.
Fig. 4 – Frecvența seismică a fluxului hiperconcentralizat și a deșeurilor.

Fig. 4 - FRÉQUENCE SISISQUE DE L'ÉCONCENTRÉ et de la Coulée de débris. Figura 4 - Frecvența seismică a fluxului hiperconcentralizat și a debitului de resturi.

A: flux total; B și c: Sismogramă și spectrograma geofonică în amonte; D și E: Sismogramă și spectrograma geofonului din aval. Forma de undă și frecvența seismică diferă pentru faza de turnare a deșeurilor.
A: Descărcarea totală; B și C: seismogramă și spectrogram al geofonului din amonte; D și E: seismograma și spectrograma geofonului din aval. Forma de undă seismică și frecvența sunt surprinzător de diferite pentru faza fluxului de resturi.

24CE Datele sunt reprezentative pentru energia oferită de Lahar. Cu toate acestea, la distanță doar 76 m, cele două geofonii au o semnătură curios diferită. În amonte (fig.4b) prezintă două faze destul de bine marcate: prima, între 14:30 și 14:38, corespunde variațiilor mari de amplitudine a semnalului, cu vârfuri mai mari de 3 x 10-4 m / s. În al doilea rând, amplitudinea crede treptat, cu vârfuri mai puțin marcate. Geofonul din aval (fig.3e și fig.4d) prezintă, de asemenea, două faze clar separate. În timpul primului, de la 14:28 și 14:14, amplitudinea este destul de redusă (1 x 10-4 m / s, cu vârfuri rare la mai mult de 2 x 10-4 m / s) și relativ omogene. Al doilea arată dimpotrivă semnalele contrare ale amplitudinii mai mari, aproape instantaneu de la 14 ore 41. Cele două geofoane sunt îndepărtate de numai 76 m, semnalele seismice, din păcate, nu ne-au permis să calculam viteza de propagare a celor două fronturi. Diagrama TFA (analiza frecvenței de timp; Fig.3F și Fig.4C și E) reprezintă distribuția temporală a frecvențelor înregistrate în timpul fluxului, ceea ce ne dă în principal transportul blocurilor de încărcare în partea de jos a patului. Astfel, cele două geofonii din amonte și în aval prezintă aceeași frecvență, între 150 Hz și 240 Hz, până la aproximativ 14:40. După 14:42, intervalele de frecvență diferă între cele două geofoane: la înălțimea geofonului din amonte, dominantul Frecvența variază între 10 și 50 Hz (figura 4c). Vârful de frecvență pentru acest geofon este destul de scăzut, de ordinul de 20 Hz. La înălțimea geofonului din aval, intervalul de frecvență este mai larg, de la 10 la 150 Hz, cu o frecvență dominantă la 70 Hz (fig.3f și FIG . 4). În ceea ce privește semnăturile seismice ale celei de-a doua faze a Lahar (faza cu resturi), rezultatele noastre evidențiază o variație de frecvență destul de marcată între doi senzori identici, conectați la aceeași stație și la distanță de numai 76 m una dintre celelalte. Aceste variații sunt, prin urmare, inerente dinamicii fluxului, care este discutată mai jos.

4.1. Patru faze mari de flux

25 Abordarea cuplată video-geofizică a făcut posibilă distincția a patru faze mari ale fluxului Lahar din 28 februarie 2014 în râul Gendol.

4.1.1 . Un flux inițial hiperconcentrată

26 dintr-o adâncime care nu depășește 2 m, acest flux de culoare maro închis are puține blocuri vizibile pe suprafață. Cele două geofonii din amonte și în aval prezintă o frecvență destul de mare, între 150 Hz și 240 Hz, care par să indice că suficiente blocuri mari sunt transportate prin încărcare în această fază, inclusiv când a apărut. Prezența acestui flux hiperconcentral pe termen lung (< 15 min) atestă faptul că Lahar a fost declanșată ca urmare a unei ieșiri violente, dar foarte scurte. Douăzeci de mm au căzut în mai puțin de 90 de minute la nivelul geofonului (1,121 m ASL), care a generat scurgeri locale cu o râsă scăzută. Acumularea acestor scurgeri a atins locul de studiu sub forma unui flux inițial hiperconcentrată. Acesta din urmă nu a avut timp să erodeze suficient canalul de a constitui o încărcătură solidă capabilă să genereze un flux de resturi. Pe de altă parte, în același timp, cu inițierea fluxului hiperconcentrat, o brichetă în amonte la o altitudine de 1.500 m a generat o eroziune masivă (alunecări de teren) care au condus la formarea fluxului de resturi (a se vedea Lavigne și colab., 2000, valcel, 2005 Pentru mai multe informații despre acest tip de proces).

4.1.2. Un flux de resturi caracterizate de două pulsații principale

27UN față de piatră progresând mai repede decât debitul inițial hiperconcentrat (Tabelul 1) este filmat în jurul valorii de 2:41. Este urmată de două pulsații foarte marcate în doar trei minute , al doilea corespunzător vârfului debitului Lahar, acesta din urmă fiind înmulțit cu privire la fluxul inițial hiperconcentralizat (figura 3a și 3c). Această fază extrem de scurtă consolidează ideea unei avell violente foarte scurte (câteva minute) între o altitudine de 1.500 și 2.000 m. Originea acestor pulsații poate fi interpretată în mai multe moduri: (1) acestea ar putea fi legate de o intensitate a ploii reînnoită în timpul fluxului (Fig.2), fenomenul descris deja pentru Lahars din Valea Boyong în 1995 (Lavigne, 1998, Lavigne și Thouret, 2000); (2) Dar, având în vedere intervalul de timp foarte scurt dintre aceste două pulsații, acestea sunt mai probabil datorită sosirii nemoncronoase a unui Lahar de la o ramură tributară a canalului principal în partea din amonte, vizibilă pe harta site-ului de studiu (Fig.1). Mai mult, aceste două pulsații corespund sosirii a două convoaie de blocuri foarte aproape, transportate în principal pe suprafață: videoclipul prezintă un număr foarte mare de blocuri plutitoare (279 de blocuri în 3 minute), în timp ce semnalele seismice n ‘nu ajung la ele amplitudinea maximă. De asemenea, menționăm că blocurile maxime vizibile de pe suprafață sunt atinse între aceste două pulsații. Se deduce că convoiul bloc la 14 H 43 are tendința de a reduce fluxul în modul unei frunte, care este urmată de o viteză maximă și de curgere a Lahar. Aceste pulsații au modificat astfel relația dintre adâncime și debit. Am calculat un R2 = 0,75 (cu pulsații, figura 5a) și un R2 = 0,83 (fără pulsații, figura 5b).

Fig. 5 – Relația dintre adâncime și viteză: cu pulsații (A) și fără pulsații (B).
Fig. 5 – Relația dintre adâncimea de curgere și viteza: cu impulsurile Lahar (A) și fără impulsuri Lahar (B).

Pulsările conțin creșterea adâncimii și scăderea vitezei care, după aceea, scade relația dintre adâncime și viteză (R2 = 0,75).
Pulsul Lahar conține adâncimea crescândă și viteza descrescătoare care dezactivează între adâncime și viteză (R2 = 0,75).

4.1.3. Corpul Lahar rămâne „debit de resturi”

28 privind continuarea vârfului, adâncimea și fluxul lui Lahar se încadrează brusc, dar mai multe pulsații secundare mici, tipice fluxurilor de resturi (Doyle și colab. , 2010), sunt observate timp de cel puțin douăzeci de minute. Concentrația sedimentară ridicată a Lahar este atestată de culoarea încă foarte întunecată a debitului, dar mai ales de prezența mai multor convoaie de blocuri plutitoare. De asemenea, am observat existența materialelor uscate care plutesc pe suprafața fluxului în timpul celui de-al treilea puls, materiale eșarfă ale băncilor în timpul trecerii Lahar (figura 6). Prezența multor blocuri plutitoare implică încă o presiune dispersivă semnificativă în care tensiunile interne de forfecare sunt îndreptate tangențial față de suprafața fluidă (pernă, 1997). Blocurile plutitoare sugerează, de asemenea, o mică diferență de densitate între particulele solide și lichidul lichid (valcel 2005), care este la originea fenomenului de flotabilitate. Figura 3E arată totuși că semnalele seismice au o amplitudine maximă în această fază, ceea ce sugerează un transport preferat de blocuri prin saltare sau chiar încărcarea pe fundul celor mai mari dintre ele.

DIV>

Fig. 6 – Imagini capturate în timpul PIC Du Lahar.
Fig. 6 – Screenshoots de vârf Lahar.

Fig. 6 - Imagini capturate în timpul PIC Du Lahar. Smochin. 6 - screenshoots de vârf Lahar.

A: blocuri; B: Materiale de colaps la suprafața de curgere.
A: bolovani; B: Materiale de alunecare pe suprafața fluxului.

4.1.4. Coada Lahar este marcată de o diluție progresivă

29 de la 15 ore 00, fluxul Lahar a continuat să scadă și debitul s-a diluat treptat, așa cum atestat de culoarea sa mai mare. În plus clar. În timpul acestei faze de tranziție a unui flux hiperconcentralizat într-o fază fluvială, Lahar a pierdut competența necesară pentru a transporta blocurile.

4.2. Interesul confruntării dintre datele geofizice și observațiile vizuale

30 Instrumentele geofizice au fost utilizate pe scară largă pentru a studia dinamica Lahans (Lahusen, 1998, Zobin et al., 2009, Doyle și colab., 2010; Cole et al., 2009, Buurman et al., 2013) și lavă torențială în munții ne-vulcanici (Arattano și Moi, 1999, Huang et al., 2007; Huang et al., 2008; Hübl și colab., 2012 ; Abancó și colab., 2014). Acești senzori fac posibilă obținerea unor date fiabile privind viteza de accelerare seismică, durata, frecvența și forma valurilor. Frecvențele joase (< 30 Hz) trebuie să dea o aproximare a sarcinii inferioare a fluxurilor și blocurilor transportate de salină, în timp ce frecvențele mai mari sunt considerate în general reprezentative pentru fluxurile hiperconcentrate, mai puțin încărcate cu materiale.Cu toate acestea, mulți parametri hidraulici, cum ar fi adâncimea, viteza, lățimea sau fluxul Lahar, nu sunt cuantificabile prin abordarea geofizică. În mod similar, transportul blocurilor suspendate nu este înregistrat pe canalele de frecvență joasă ale seismometrelor. Originalitatea studiului nostru a fost aceea de a cupla o analiză a semnalelor seismice înregistrate de două geofoane la o reconstrucție detaliată a dinamicii unui Lahar din imaginile video luate de la început până la sfârșitul fluxului. Până în prezent, doar câteva lucrări au folosit o astfel de abordare (de exemplu, Lavigne et al., 2003) și nici unul cu un astfel de grad de precizie în analiza imaginii video, fie pentru Lahars, fie pentru fluxurile de resturi montane. Două puncte principale, adunate în paragrafele următoare, au fost astfel evidențiate prin această trecere a metodelor.

H3> 4.2.1. Un răspuns seismic variază puternic în funcție de morfologia canalului 1 31, în funcție de trecerea fruntei pietriș și de primele pulsații, răspunsul celor două geofoane este diferit. Geofonul din amonte înregistrează o frecvență cuprinsă între 5 și 50 Hz (frecvența dominantă de aproximativ 20 Hz), tipică a celor atestați în literatura de specialitate de pe fluxurile de reziduuri (Tabelul 3). Pe de altă parte, geofonul din aval indică o gamă mai largă de frecvență, variind de la 5 la 150 Hz (frecvența dominantă de aproximativ 70 Hz). Această diferență ar putea fi explicată prin prezența în amonte a unui izvor hidraulic de o duzină de metri înălțime, datorită eroziunii diferențiale între o turnare lavă la partea inferioară a patului și a materialelor piroclastice subiacente (fig.7A și B). Căderea blocurilor din această cascadă generează în principal frecvențe scăzute, care sunt mult mai puțin înregistrate câteva zeci de metri în aval, în măsura în care blocurile sunt remobilizate destul de repede prin saltare și plutesc pentru unii (figura 7).

fila. 3 – Gama de frecvențe a fluxurilor de resturi și a fluxului hiperconcentralizat.
Tab. 3 – Gama de frecvențe a debitului de resturi și a fluxului hiperconcentralizat.

fila. 3 - Gama de frecvențe a fluxurilor de resturi și a fluxului hiperconcentralizat. Tab. 3 - Gama de frecvențe a debitului de resturi și a fluxului hiperconcentrați DF = Fluxul de resturi, HF = Flux hiperconcentrate, SF = Streamflow flux.

Huang et al. (2007) și Yin și colab. (2011) arată intervalul de înaltă frecvență pentru fluxurile de resturi fără a explica motivul.
Huang et al. (2007) și Yin și colab. (2011) Gama de frecvențe ridicate pentru fluxurile de resturi fără a explica motivul.

Fig. 7 – Diagrama dinamicii lui Lahar: vedere orizontală (A) și vedere verticală (B).
Fig. 7 – Schiță din Dynamics Lahar: Vizualizare orizontală (A) și Vizualizare verticală (B).

Fig. 7 - Diagrama dinamicii lui Lahar: vedere orizontală (A) și vedere verticală (B). Smochin. 7 - Schiță din Dynamics Lahar: Vizualizare orizontală (A) și Vizualizare verticală (b).

Resetarea hidraulică Forțează blocurile pentru a lovi patul canalului pe site-ul din amonte, aceleași blocuri fiind plutea în aval site-ul.
Boulders sunt pentru a fi forțați să lovească albia de pe site-ul din amonte și apoi aceleași bolovani plutesc la locul din aval.

4.2.2. Un răspuns seismic din resturile fluxurilor de resturi pentru a interpreta cu prudență

32Contraire la ceea ce este adesea avansat în literatură, inclusiv designerii AFM (Monitorul de debit acustic, Lahusen, 1998), frecvențele de peste 100 Hz nu se potrivesc în mod sistematic Faza de flux hiperconcentrată (Tabelul 3). Rezultatele noastre arată fără echivoc că frecvența seismică a corpului lui Lahar din 28 februarie 2014 poate ajunge la 150 Hz în timpul unei faze de resturi de turnare. Într-adevăr, din trecerea frunții, unde blocurile mărimii metrice sunt mutate prin încărcare, corpul Lahar continuă să transporte blocuri, dar în saltare sau suspensie, limitând contactele cu solul. Această observație trebuie să se concluzioneze că singura măsurătoare a frecvenței dominante a unui debit nu face posibilă diferențierea fluxurilor hiperconnecate ale fluxurilor de resturi. Din aceste două motive, măsurătorile geofizice trebuie interpretate cu cea mai mare precauție atunci când nu sunt calibrate datorită observațiilor in situ și măsurătorilor video.

4.3. Eliberarea și reproductibilitatea metodei

33sur Vulcanul MERAPI, gestionarea riscului Lahars se bazează pe date seismice și modelarea digitală. Datele seismice pot detecta Lahars, dar nu pot descrie dinamica mișcării lui Lahars. Același eveniment care apare într-un mediu similar produce un semnal seismic identic (Zobin et al., 2009, Quang et al., 2015).Lahars își modifică mediul în timpul evenimentului, modificând astfel semnalele seismice în timp real. Observarea video reușește să rezolve această limitare prin asigurarea estimării parametrilor și a comportamentelor hidrologice ale fluxului, care sunt, de asemenea, utile pentru modelarea Lahars.

Concluzie

34 Metodologia originală bazată pe cuplarea imaginilor video și a datelor seismice poate fi considerată o abordare alternativă a căutării dinamicii Lahars, de la urmărirea directă a Lahars de pe teren este adesea dificil și periculos. Videoclipul este utilizat pentru a calcula magnitudinea, viteza, fluxul, schimbarea procesului în timpul evenimentului. Datele seismice identifică frecvența, amplitudinea și durata fiecărei faze a evoluției Lahars. Datele seismice ar trebui interpretate cu precauție în comparație cu datele hidrologice derivate din video, datorită schimbărilor caracteristicilor morfologice ale canalului în timpul evenimentului. Informațiile privind dinamica mișcării Lahars trebuie luate în considerare într-o manieră foarte detaliată, deoarece este un criteriu foarte important pentru detectarea și modelarea automată a lahars, abordări care sunt utilizate în mod regulat în gestionarea acestui tip de risc.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *