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GOLIAT | Groupement d'Outils pour la Lutte Incendie et l'Aménagement du Territoire
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Conférences

 

Mai 2022 - Le projet GOLIAT présent à la conférence FireClimate

Mai 2022 - Le projet GOLIAT présent à la conférence Fire Behavior and Riskate

Décembre 2021 - Le projet GOLIAT présent à la conférence American Geophysical Union Fall Meeting

Décembre 2021 - Le projet GOLIAT présent à la conférence Association for Fire Ecology


Mai 2022 - Le projet GOLIAT présent à la conférence FireClimate

François-Joseph Chatelon, Maître de conférences en Mathématiques, et Thierry Marcelli, Maître de conférences en Physique, membre de l’équipe-projet « Feux » du laboratoire de recherche UMR CNRS SPE 6134 vont présenter les travaux qu’ils ont développés dans le cadre du projet GOLIAT lors de la conférence « Fire & Climate : Impacts, Issues & Futures » qui se tiendra du 23 au 27 mai 2022 à Pasadena, Californie.

Leurs présentations vont porter sur l’amélioration du modèle de comportement de feu qu’ils développent depuis plus de 15 ans et le travail sur l’étude de feux de forte intensité associée à une expérience de terrain réalisée dans le cadre du projet GOLIAT. Elles auront pour titre  « The brand-new Balbi Model, a simplified physical propagation model, applied to different fuel types at field scale and laboratory scale » et « Numerical study of a high intensity winter prescribed fire across Corsican Genista salzmannii vegetation ».

 

Experimental and numerical study of a high intensity prescribed winter fire across Corsican Genista salzmannii vegetation 

Thierry MARCELLI(1), Nicolas FRANGIEH(1), Jacky FAYAD(1), Carmen AWAD(1), Gilbert ACCARY(2), François-Joseph CHATELON(1), Frédéric MORANDINI(1), Valérie CANCELLIERI(1), Dominique CANCELLIERI(1), Dominique MORVAN(3), Antoine PIERI(1), Sofiane MERADJI(4), Lucile ROSSI(1), Jean-Louis ROSSI(1)

(1)  UMR CNRS SPE 6134, Université de Corse - CNRS, 20250 Corte, France  
(2) Scientific Research Center in Engineering, Lebanese University, Beirut, Lebanon  
(3) Aix-Marseille Univ, CNRS, Centrale Marseille, M2P2, Marseille, France  
(4) IMATH laboratory, EA 2134, Toulon University, 83160 Toulon, France  

Le brûlage dirigé est couramment utilisé en Corse, et dans ce contexte, une expérimentation à l'échelle du terrain a été menée dans la région nord-ouest de la Corse lors d'une campagne de brûlage dirigé en mars 2021. Le Service d'incendie et de secours de la Corse du Nord a fourni l'opportunité et les moyens de mener cette expérimentation avec la collaboration du groupement corse DFCI (Défense de la Forêt Contre l'Incendie). Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du projet GOLIAT dont les objectifs sont de développer des outils de lutte contre l'incendie et l’aménagement du territoire. La parcelle de végétation consistait en une zone de 130 m de long et 30 m de large, avec le côté long aligné dans la direction de la pente principale (28°) et couverte de genêt de montagne de 0,6 m de haut. La méthodologie et le protocole présentés ont montré qu'ils caractérisaient avec succès le comportement du feu à l'aide de caméras UAV (thermiques et visibles) et de capteurs de flux thermique.  Afin de comprendre et d'étudier les différents phénomènes rencontrés dans ce type d'incendies, les résultats expérimentaux sont comparés à la prédiction fournie par un modèle physique complet, à savoir FireStar2D. Le modèle mathématique utilisé dans FireStar2D est basé sur une formulation multiphasique, il consiste dans une première étape à moyenner dans l'espace les équations de conservation (énergie, masse, quantité de mouvement…) régissant le comportement du système couplé formé par la végétation et l’atmosphère environnante. Ces prédictions ont été utilisées pour examiner la dynamique du front de feu, en particulier pour évaluer l'intensité du feu qui était difficile à évaluer avec précision au cours de l'expérience. Une vitesse de propagation d'environ 0,45 m/s a été enregistrée et l'analyse des résultats a montré que l'intensité du feu était supérieure à 7 MW/m plaçant ce feu dans la catégorie « très élevée » en sévérité de feu malgré les conditions de vent et d'humidité défavorables. De plus, la vitesse de propagation et les flux de chaleur radiatifs et totaux ont été prédits numériquement et étaient en accord total avec les données expérimentales.

Références :   

[1] N. Frangieh, G. Accary, J.L. Rossi, D. Morvan, S. Meradji, Th. Marcelli, F.J. Chatelon, “Fuelbreak effectiveness against wind-driven and plume dominated fires: a 3D numerical study”, Fire Safety Journal, 124 (2021) 103383.

[2] J.L. Rossi, A. Simeoni, B. Moretti, V. Leroy-Cancellieri, “An analytical model based on radiative heating for the determination of safety distances for wildland fires”, Fire Safety Journal, 46(8) (2011) 520-527.      

 

The brand-new Balbi Model, a simplified physical propagation model, applied to different fuel types at field scale and laboratory scale

F.J. Chatelon, J.H. Balbi, M.G. Cruz, J.L. Rossi, D. Morvan, N. Frangieh, T. Marcelli, J. Fayad, C. Awad.

En raison du changement climatique qui implique des températures ambiantes plus élevées et des végétaux plus secs, et du fait du développement de la WUI, les incendies, partout dans le monde, deviennent de plus en plus dangereux pour les personnes et leurs biens. Pour les gestionnaires d'incendie ou/et les pompiers, le besoin d'outils d'aide à la décision rapides et précis (pour prévoir la propagation du feu ou pour mettre en place des zones de sécurité par exemple) est crucial. Jusqu'à présent, des modèles empiriques construits sur de grandes campagnes de feux expérimentaux ou des modèles semi-empiriques (comme le fameux modèle de Rothermel) sont utilisés dans des simulateurs d'incendie ou dans des simulateurs couplés feu-atmosphère car ils sont beaucoup plus rapides que le temps réel, ce que les modèles physiques complets ne peuvent réaliser. Le modèle de Balbi est un modèle physique simplifié pour les feux de surface qui combine les avantages des modèles empiriques (rapides et simples) et des modèles physiques complets (basés sur la physique) mais sans leurs défauts (coûteux à construire pour les modèles empiriques et trop lent pour les modèles physiques) . Ce travail présente une toute nouvelle version du modèle de Balbi dans laquelle la structure du modèle est modifiée afin d'éviter une résolution par une méthode itérative. Le modèle prend explicitement en compte les conditions météorologiques (température de l'air ambiant, vitesse du vent), la topographie (angle de pente du terrain), plusieurs propriétés du carburant (teneur en humidité du carburant, rapport surface/volume, charge de carburant, hauteur de carburant, densité de carburant, etc.) et fournit les principales caractéristiques physiques du front de feu (vitesse de propagation, angle d'inclinaison de la flamme, hauteur et longueur de la flamme, profondeur de la flamme, etc.). La modélisation du rayonnement provenant de la zone des particules en combustion, de la flamme libre et de la convection, qui sont les trois principaux mécanismes de transfert de chaleur, implique le calcul de la vitesse de propagation. Ce nouveau modèle est testé contre un large ensemble de feux expérimentaux à l'échelle du laboratoire (plus de 400 feux avec des lits de combustibles horizontaux ou verticaux) et à l'échelle du terrain (plus de 300 feux d'arbustes et de prairies). Certains outils statistiques usuels (Normalized Mean Square Error, Mean Absolute Percentage Error, Fractional Bias) sont utilisés pour évaluer la précision du modèle. De plus, le modèle proposé n'a pas de paramètres de modèle, ce qui le rend entièrement prédictif et un bon candidat pour une intégration dans des simulateurs couplés feu-atmosphère.

 

Use of fire safety engineering tools for fuel break design

N. Frangieh(1), G. Accary(2), F.J. Chatelon(1), Th. Marcelli(1), S. Meradji(3), L. Rossi(1), C. Awad(1), J. Fayad(1), J.L. Rossi(1), D. Morvan(4)

(1) UMR CNRS SPE 6134 Université de Corse, Corte, France  
(2) Scientific Research Center in Engineering Lebanese University, Beirut, Lebanon  
(3) IMATH Laboratory, EA 2134, Toulon University, Toulon, France  
(4) Aix-Marseille Univ., CNRS, Centrale Marseille, M2P2, Marseille, France  

Deux outils d'ingénierie de la sécurité incendie (à savoir FIRESTAR3D et DIMZAL) basés sur deux approches différentes sont présentés, testés et comparés afin de concevoir des coupures de combustible sur des bases physiques. Le premier outil (FIRESTAR3D) est basé sur une approche de type CFD qui consiste à résoudre l'ensemble des équations de conservation (masse, quantité de mouvement, énergie…) régissant l'évolution temporelle du système couplé formé par un couvert végétal et l'atmosphère environnante [1]. Le deuxième outil (DIMZAL) est également basé sur une approche physique avec quelques hypothèses supplémentaires faites afin d'obtenir une formulation plus simple à implémenter dans un outil opérationnel [2]. En raison des nombreuses données expérimentales et numériques disponibles dans la littérature pour cet écosystème particulier, les simulations ont été réalisées sur un terrain plat recouvert d'une prairie homogène. Un large ensemble de vitesses de vent (U1 variait de 3 à 10 m/s) et de hauteur de carburant (HFuel variait de 0,25 à 1 m) a été considéré, afin de couvrir une large gamme de nombre convectif de Byram NC (de 1,3 à 50,5). Ces conditions ont permis de couvrir à la fois les feux poussés par le vent et les feux dominés par le panache, c'est-à-dire les deux régimes de propagation des feux de surface identifiés dans la littérature. Selon la capacité de l'incendie incident à franchir ou non la rupture de combustible, les résultats numériques ont été classés en quatre catégories : Propagation, Marginal, Overshooting et Non Propagation. La séparation entre Propagation et Non-Propagation a permis d'évaluer une largeur critique de rupture de combustible LFBx qui peut être exprimée en fonction de l'intensité initiale de la ligne de feu. Afin d'étendre les résultats obtenus à d'autres configurations, une analyse non dimensionnelle a également été réalisée en traçant par exemple le rapport LFBx / HFuel en fonction du nombre convectif de Byram NC [1]. Les résultats numériques obtenus à l'aide de FIRESTAR3D ont été comparés à la prédiction de l'outil opérationnel DIMZAL pour différents flux de chaleur radiatifs critiques [2].

References:

 [1] N. Frangieh, G. Accary, J.L. Rossi, D. Morvan, S. Meradji, Th. Marcelli, F.J. Chatelon, “Fuelbreak effectiveness against wind-driven and plume dominated fires: a 3D numerical study”, Fire Safety Journal, 124 (2021) 103383.

[2] J.L. Rossi, A. Simeoni, B. Moretti, V. Leroy-Cancellieri, “An analytical model based on radiative heating for the determination of safety distances for wildland fires”, Fire Safety Journal, 46(8) (2011) 520-527.     

 


Mai 2022 - Le projet GOLIAT présent à la conférence Fire Behavior and Risk

Carmen Awad, attachée temporaire d'enseignement et de Recherche, et Jacky Fayad, doctorante, toutes  deux membres de l'équipe-projet "Feux" de l'Unité Mixte de recherche SPE Université de Corse - CNRS et développant des recherches dans le cadre du projet GOLIAT, ont présenté leurs travaux  au "Third International Conference on Fire Behavior and Risk" qui s'est tenu à Aghero en Italie du 3 au 6 Mai 2022. 

Les exposés portaient sur une étude numérique des feux de jonction qui se propagent sur un terrain en pente sans vent, sur le code physique complet FireStar3D et sur l'impact de la densité apparente sur la propagation du feu à travers d’une couche de végétation homogène.

 


Décembre 2021 - Le projet GOLIAT présent à la conférence American Geophysical Union Fall Meeting

J. Fayad, L. Rossi, N. Frangieh, C. Awad, G. Accary, F.J. Chatelon, F. Morandini, T. Marcelli, V. Cancellieri, D. Cancellieri, D. Morvan, A. Pieri, G. Planelles, R. Costantini, S. Meradji, J.L. Rossi, Experimental and numerical study of high intensity prescribed fire across Corsican Genista salzmannii vegetation. American Geophysical Union Fall Meeting, New Orleans LA, 2021 

Wildfires represent the main cause of natural capital damage in Mediterranean countries and one of the main drivers of landscape. In the French Mediterranean area, prescribed fires are not only used to reduce fuels and to provide training opportunities for firefighters, but are also a way of managing forests and pasture. As the need for accurate and relevant experimental data on high-intensity wildfires is always of paramount importance, experiments at the field- scale are highly useful. This is true for a better understanding of the fire propagation mechanisms, as well as to provide comparison points for theoretical models. This work describes measurements of wildfire characteristics that were made in a field-scale experiment during a winter campaign of prescribed burns, with the aim of serving both these objectives. This experimental fire was conducted in the north-western region of Corsica in the frame of the research project GOLIAT, with the main objective of providing data to test theoretical models in the case of a high-intensity fire propagation at field scale. This type of experimental fires, carried out at field scale and during a prescribed fire, is extremely problematic and fraught with difficulty because they are often subject to the vagaries of the weather and to the variations in the vegetation and topography. The presented methodology, although could be improved, has shown to successfully characterize fire behavior. To understand and investigate the different phenomena encountered in this type of fires, the experimental results were compared to the prediction provided by a complete physical model, namely FIRESTAR. These predictions were used to evaluate the fire front dynamics, in particular the fire intensity that was difficult to assess accurately during the experiment. In addition, the rate of spread and the heat flux were examined and were in total agreement with the recorded experimental data.


Décembre 2021 - Le projet GOLIAT présent à la conférence Association for Fire Ecology

J. Fayad, G. Accary, D. Sutherland, S. Meradji, N. Frangieh, K. Moinuddin, D. Morvan, J.L. Rossi. Junction fires on sloped terrain. 9th Int. Fire Ecol. Manag. Congr., Tucson, Arizona, 2021

Junction fires involve the merging of two linear fire fronts intersecting at a small angle which gives rise to an interaction process with fire-induced convective flows. This phenomenon modifies the behaviour of both firelines and produces large values of the fire rate of spread and fire intensity. A numerical study of the junction fires on sloped terrain has been carried out using FIRESTAR3D fire simulator model. In a first step, the effect of terrain slope on the fire rate of spread was simulated numerically under no wind conditions, in order to determine the slope threshold value beyond which fire behaviour changes noticeably due to flame attachment. Then, for two values of the terrain slope (below and above this threshold angle), numerical simulations of junction fires were conducted in order to investigate the effect of the junction angle on the fire rate of spread and to establish a relationship between these two variables. Finally, numerical simulations were conducted for several combinations of the slope and junction angles in the case where the junction axis (symmetry axis between the two firelines) is not parallel to the slope direction, in order to determine the effect of the rotation angle between these two axes on the junction fire dynamics and spread.

 

Page mise à jour le 21/06/2022 par HUGO GROSSI