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| Efficacité des coupures de combustible |
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Ce projet a été géré par la convention 61.21.05/98 entre :
- la Direction de l'Espace Rural et de la Forêt du Ministère de l'Agriculture, de la Pêche et de l'Alimentation,
- l'Unité de Recherches Forestières Méditerranéennes de l'Institut National de la Recherche Agronomique,
- l'Institut Universitaire des Systèmes Thermiques Industriels de l'Université de Provence, Aix-Marseille.
La convention a été notifiée le 3 novembre 1998 pour une durée de trente-six mois
Il a été complété par le projet "Caractérisation spatiale de la végétation sur les coupures de combustible", par la convention 61.45.03/00, notifiée le 22 mai 2000 pour une durée de dix-huit mois, entre :
- la Direction de l'Espace Rural et de la Forêt du Ministère de l'Agriculture, de la Pêche et de l'Alimentation,
- le Département Amélioration des méthodes pour l'innovation scientifique du Centre de coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement. |
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| Objectifs, contexte, enjeux |
Les coupures de combustible sont des aménagements préventifs essentiels à la politique de DFCI suivie en région méditerranéenne française.
L'objectif premier d'une coupure de combustible, en termes de DFCI, est qu'un feu incident ne puisse la franchir.
L'efficacité locale, c'est à dire l'efficacité à l'échelle d'un segment de coupure (une centaine de mètres) que l'incendie est supposé atteindre suivant un scénario donné, doit être appréciée en ce sens.
Dans une majorité de situations, une coupure non défendue par les forces de lutte est franchie par l'incendie.
La finalité de ce projet est donc de proposer des critères d'évaluation plus pertinents, qui prennent mieux en compte le rôle des caractéristiques de la végétation du segment de coupure et de son voisinage, ainsi que de l'implantation et des équipements de ce segment, sur son niveau d'efficacité selon les conditions météorologiques locales.
Deux approches complémentaires sont proposées pour tenir compte de ces deux composantes.
La première approche passe par la modélisation physique du comportement du feu (dite approche par modélisation).
La seconde passe par l'expertise effectuée par des pompiers, et plus largement par des personnes ayant une expérience de la lutte contre les incendies de forêt (dite approche à dires d'expert).
L'analyse architecturale et la modélisation quantitative qui en découle, permettent de rendre compte des stratégies de croissance et donc d'envisager une quantification de l'augmentation du volume végétal pour une espèce donnée ou pour une formation végétale définie et donc de la biomasse de combustible. |
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| Description sommaire de la méthodologie |
L'approche de modélisation du comportement du feu dans la zone non débroussaillée du peuplement forestier, sur la segment de la coupure de combustible et à la limite entre le peuplement forestier et la coupure, retenue pour cette étude, est dite complètement physique et multiphasique.
Elle est complètement physique car les auteurs s'efforcent de n'inclure aucune relation issue de la démarche empirique.
Elle est multiphasique car elle considère que le milieu dans laquelle se propage l'incendie est un milieu poreux constitué :
- d'autant de phases solides qu'il y a de familles de combustibles : aiguilles, feuilles, rameaux très fins (0 à 2 mm de diamètre), fins (2 à 6 mm) et moyens (6 à 25 mm),
- d'une phase gazeuse composée de l'air, de la vapeur d'eau issue de la dessication d'une partie de chacune des phases solides et des gaz de décomposition thermique de la matière végétale (vapeur d'eau, chaînes terpéniques et hydrogénées, du CO et du CO2.
L'analyse architecturale s'appuie sur un descriptif précis de la morphologie des constituants de la plante et, par l'étude de la structure d'individus d'âges différents, propose un schéma de développement spécifique.
A partir de maquettes numériques regroupées sous formes de plantation ou d'écosystèmes simplifiés virtuels, les auteurs extraient les paramètres comme le volume, la masse et la fraction volumique par familles de particules de combustible.
Ces paramètres permettent de répartir le combustible dans l'espace et à estimer globalement la fragmentation du combustible.
L'analyse porte sur la Bruyère arborescente Erica arborea L., le Chêne Kermès Quercus coccifera L., le Romarin Rosmarinus officinalis L. et l'Arbousier Arbutus unedo L.
L'approche à dires d'expert s'appuie sur les connaissances empiriques des forestiers, gestionnaires des coupures de combustible et des services de lutte, utilisateurs de ces coupures.
Les experts sont mis en situation sur chacun des segments à expertiser selon trois scénarios :
- scénario 1 : feu de face, vent fort
- scénario 2 : feu de flanc, vent fort
- scénario 3 : feu de face, vent faible
Elle fait appel à deux méthodes distinctes et complémentaires :
- une méthode statistique pour établir, selon le scénario, une correspondance entre les caractéristiques du segment et les niveaux d'efficacité,
- une méthode de formalisation et d'exploitation des connaissances pour d'identifier le raisonnement suivi par les experts lorsqu'ils apprécient le risque de franchissement de la coupure de combustibles. |
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| Principaux résultats |
Une méthode originale de description de la végétation à l'échelle des communautés végétales : description des segments et transformation des données de terrain en entrées du modèle écrit en Small Talk à partir de la plate-forme Cormas développée par le CIRAD-Amis
La description des espèces indiquées ci-dessus à l'échelle de l'individu avec une analyse spécifique de l'architecture et la détermination pour chacune des espèces, les paramètres caractérisant la croissance en hauteur et la ramification.
La description des particules de combustible de Chêne kermès
La mise en œuvre et l'analyse des expertises et de la description des segments
L'élaboration du modèle probabiliste de prédiction de l'arrêt du feu du type et l'adaptation de la théorie de la détection du signal : courbe de ROC Receiver Operating Characteristic
La méthode de spatialisation du combustible
Application de modèles de rayonnement, de modèles de flamme, à l'évaluation de l'efficacité des coupures de combustible
L'élaboration du modèle complet 2D, du feu à l'échelle du laboratoire au feu de terrain
Les simulations de ce modèle dans une strate de Chêne kermès et de Brachypode rameux sous Pin d'Alep
La présentation des feux expérimentaux statiques et mobiles au laboratoire et leurs résultats
Quelques effets en laboratoire des feux de surface sur des rameaux vivants de la strate arborée
La conduite de feux expérimentaux sur des coupures de combustible dans des formations arborées de Pin d'Alep
La confrontation entre les prédictions du modèle et les résultats expérimentaux |
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| Partenaires (ordre alphabétique des organismes, en gras coordinateur) |
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INRA-URFM-PIF
UAM1-IUSTI
UAM2-UNIMECA
ONF-STIR
| Jean-Luc DUPUY, Joël MARECHAL, Claude MORO, Denis PORTIER, Eric RIGOLOT, Jean-Charles VALETTE
Michel LARINI
Dominique MORVAN
Philipppe BOURDENET |
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Annexe technique de la convention 61.21.05/98
- Contexte finalisé
- Contexte scientifique et approches retenues
- Démarche scientifique |
conv-inra-iusti.pdf
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Annexe technique de la convention 61.21.03/00
- Contexte scientifique
- Démarche scientifique
- Résultats attendus |
conv-cirad.pdf
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Rapport d’activités de l’année 1999
- Description des coupures de combustible
- Description du combustible
- Modélisation du comportement du feu
- Approche à dires d’experts
- Validation des résultats |
rapport-1999.pdf
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| Animations issues des simulations numériques effectuées en 1999 |
animations-1999.zip
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Rapport d’activités de l’année 2000
- Convention DERF / INRA-PIF / UP-IUSTI
- Description des coupures de combustible
- Description du combustible
- Modélisation du comportement du feu
- Approche à dires d’experts
- Validation des résultats
- Conclusions et synthèses
- Convention DERF / INRA-CIRAD
- Stratégies de développement
- Quantification de la croissance et du développement des espèces
- Cartographie du combustible
- Création de fichiers d’entrée pour les modèles de comportement du feu
- Validation des sorties |
rapport-2000.pdf
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RASPAIL S, 2000. Recueil bibliographique de données caractérisant le combustible forestier de la région méditerranéenne. DEUST Marseille. 25 p.
- Méthode d’étude
- Bilan des données disponibles sur le combustible |
pif2000-07.pdf
pif2000-07.xls |
MARECHAL J et D PORTIER, 2000. Variabilité de la vitesse de propagation du feu dans une litière d'aiguilles de Pin maritime. INRA-PIF 2000-10, 18 p
- Les objectifs et conditions des essais
- Les matériels et les méthodes
- Les résultats |
pif2000-10.pdf
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MORO C, 2000. Détermination des caractéristiques physiques des aiguilles de Pin maritime utilisées aux Vignères au cours des essais de l’été 2000. INRA-PIF 2000-11, 6 p
- Description du protocole
- La détermination du volume
- La mesure des aiguilles entières
- Résultats des deux séries de mesures |
pif2000-11.pdf
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RIGOLOT E & DUPUY JL, 2000. Efficacité des coupures de combustible. In RIGOLOT & COSTA (coord.) Conception des Coupures de combustible RCC n°4 – Ed. de la Cardère Morières, 2000, 154p. : 129-132.
- Objectifs finalisés
- Contexte scientifique
- Démarche scientifique et premiers résultats |
pif2000-15.pdf
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DUPUY, JL. 2000. Les apports possibles de la physique du feu à la conception et à l’entretien des coupures de combustible. Forêt Méditerranéenne XXI(4). 497-510
- Mécanismes physiques de base (aspects qualitatifs)
- Modélisation prédictive (aspects quantitatifs)
- Répartition du combustible sur la coupure et difficulté des prédictions – généralités
- Les apports immédiats de modèles simples
- Les effets des instabilités et de la turbulence des écoulements |
pif2000-17.pdf
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| Animations issues des simulations numériques effectuées en 2000 |
animations-iusti-2000.zip
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| Animations issues des essais effectués en 2000 sur les bancs INRA des Vignères |
essais-inra.zip
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SCHEFFMANN Catherine, 2001. Evaluation de l’efficacité des coupures de combustible et propositions d’amélioration des aménagements de prévention des incendies de forêt. Mémoire de stage ENITAB / INRA-PIF, 79 p
- Analyse bibliographique
- Compartimenter la forêt méditerranéenne pour la protéger contre les grands incendies
- Connaissances actuelles sur les coupures
- Evaluation de l’efficacité des coupures de combustible
- Les différentes méthodes pour évaluer cette efficacité
- L’approche à dires d’experts
- Confrontation des expertises avec les descriptions des segments
- L’échantillonnage des segments
- La méthode à dires d’experts
- La description des segments
- L’analyse des données
- Résultats
- Analyse factorielle des correspondances multiples
- Analyse en composantes principales
- Ajustement du modèle « Arrêt du feu » |
pif2001-11.pdf
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MARECHAL J, D PORTIER, 2002.. Feux issus d’un brûleur cylindrique à combustible de type forestier : dynamique de combustion et propriétés de la flamme. Rapport technique. 29 p.
- Objectif des essais
- Les matériels et les méthodes
- Les modalités retenues et le plan expérimental
- Liste des essais
- Les fichiers de données |
pif2002-01.pdf
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MARECHAL J, D PORTIER, 2002. Feux issus d’un brûleur cylindrique à combustible de type forestier ::effets sur un rameau vivant de pin d’Alep. Rapport technique. 31 p.
- Objectif des essais
- Les matériels et les méthodes
- Les modalités retenues et le plan expérimental
- Liste des essais
- Les fichiers de données |
pif2002-02.pdf
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COHEN M and E RIGOLOT, 2002. Modelling fuel distribution with cellular-automata for fuel-break assessment. IV International Conference on Forest Fire Research, Luso, November 18-21, 9 p.
- A new methodology to model fuel at a stand scale
- Preliminary results and discussion
- Perspectives |
pif2002-05.pdf
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RIGOLOT E, 2002. Fuel-break assessment using expert appraisement approach. IV International Conference on Forest Fire Research, Luso, November 18-21, 6 p.
- Methods
- Results |
pif2002-06.pdf
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DUPUY JL., J MARÉCHAL, D PORTIER and D MORVAN, 2002. Fires from a cylindrical forest fuel burner : combustion dynamics and flame properties. IV International Conference on Forest Fire Research, Luso, November 18-21, 15 p.
- Method
- Results |
pif2002-07.pdf
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VALETTE JC, 2002. Rapport final des Conventions 61-21/05-98 ET 61-43/03-00. DERF – INRA – IUSTI – CIRAD. 77 p.
- La description de la végétation à l’echelle des communautés végétales
- La description de la végétation à l’échelle des individus
- La caractérisation du combustible
- L’approche à dires d’experts
- L’approche par modélisation du comportement du feu
- Conclusions et perspectives
- Matériel et méthode pour caractériser le combustible |
rapport-final.pdf
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| Images et animations issues des simulations numériques 2001 et 2002 |
travaux-ert.zip
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| Colloque Décembre 2002, PPT, 10583 kO |
expose3-rigolot-morvan.ppt
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| Colloque Décembre 2002, ZIP de fichiers AVI associés au fichier expose3-rigolot-morvan.ppt, 1682 kO |
expose3-animation-avi.zip
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