Transcript LES ETANGS PALAVASIENS De l`eutrophisation à la malaïgue

LES ETANGS
PALAVASIENS
De l’eutrophisation...
...à la malaïgue
PRESENTATION DU GROUPE
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Valérie Estupina
Robinson Hordoir
Sandra Le Corre
Stéphanie Renard
Hicham Wahbi
LE SUJET
• Etangs Palavasiens
• Modélisation numérique
• Etude environnementale
PLAN DE L ’EXPOSE
• phénomènes génériques
paramètres retenus pour la modélisation
• état des lieux
• modèles et code de calcul 0 et 2D
résultats
• solutions envisagées
ESPACE LAGUNAIRE
• Biotope
système inerte
Forme plan
d ’eau
Nature des fonds
Composition des
eaux
• Biocénose
système vivant
Communauté
végétale
Communauté
animale
Equilibre
EQUILIBRE D ’UN ETANG
Phytoplancton
Zooplancton
Nutriments
Poissons
Bactéries
Animaux de
fond
EUTROPHISATION
Phytoplancton
Effluents
agricoles et eaux
usées
Nutriments
Poissons
Bactéries
Animaux de
fond
EUTROPHISATION
• Problèmes généraux
Altération de la qualité de l ’eau
Altération des usages récréatifs
• Récapitulatif
LA MALAÏGUE
• En occitan = mauvaise eau
• Nom scientifique : crise dystrophique
Dys-= anomalie
trophê = nourriture
• Quelles sont ses origines?
LA PRECRISE
Phytoplancton
Effluents agricoles
et eaux usées
Nutriments
Bactéries
Matières organiques
en décomposition
LA MALAÏGUE
Pré-crise
Eau rouge
Conditions d ’apparition
Modélisation du Système
Ecologique
Objectifs :
• Evaluer la conduite à tenir en cas de Malaïgue
• Dimensionner le réseau d ’alimentation.
Quelques points importants dans la modélisation :
•Survie de l ’étang (ou dépérissement) étroitement liés à la
concentration en Oxygène dans l ’étang.
•Dynamique de disparition de l ’oxygène dans l ’étang liée à deux
réactions biochimiques :
- Dégradation de la matière organique morte
contenue dans l ’eau.
- Passage de NH4 en NO3
Modélisation du Système
Ecologique
• Equation de Transport d ’une Espèce
c
 u  c     t c   P  S
t
Fermeture Turbulente : k-epsilon
Modèle de Cinétique Biochimique
• d[O2]/dt=k2*(Cs-[O2])-k1*[ORG]-n*k4*[NH4]
+P+R
• d[ORG]/dt=-k1*[ORG]+Prod+Conso
• d[NH4]/dt=-k4*[NH4]
Les Etangs Palavasiens
Modélisation du Système
Ecologique
• En fonction des différents paramètres
extérieurs, détermination des C.L et C.I…
• Intérêt de la simulation :
Procédé efficace ?
EVOLUTION DES ETANGS
• colmatage de l ’Estang
• canal des Estangs
• modification des processus physiques
processus biologiques
LE CAS DES DELAISSES
• Définition et
origine
• Caractéristiques
hydrodynamiques
• Fonction et qualité
des eaux
Délaissé de Frontignan-Plage
Délaissé de La Peyrade
Les Echanges
Etangs-canal
Par les passes
Rôles :
Renouvellement des eaux
Passage des alevins
Les Echanges
Etangs-mer
Par les graus
Rôle tampon
pour les crues
marines
Entrée
matériaux
marins
Comblement
Les Echanges
Etangs-rivières
Rivière = source eau douce
mais souvent polluée
Rôle tampon
pour les crues
du BV
Eutrophisation
Dépôt matériaux
charriés
Comblement
LE COLMATAGE
terrigène
biologique marin
humain
colmatage
échéance < 1 siècle
•mêmes échanges hydrauliques
accumulation
•
T°C
malaïgue
production
QUALITE DU MEJEAN
Modélisation du Système
Ecologique
C.I. physico-chimiques :
• Masse organique morte importante au
démarrage (4 mg /l)
• Concentration initiale en O2 de saturation
(6,4 mg/l)
• Concentration initiale en NH4 varie entre 1
et 5 mg/l selon l ’importance des apports...
Les Etangs Palavasiens
Modélisation du Système
Ecologique
• Evaluation des risques pour l ’étang
stagnant
• Intégration des équations de
cinétique chimique
• Méthode de Runge-Kutta en Fortran…
Les Etangs Palavasiens
Modélisation du Système
Ecologique
7
6
mg/l
5
4
3
2
1
0
0
50000
100000
150000
200000
250000
t(s)
300000
350000
400000
450000
Outils et déroulement de la simulation
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•
TELEMAC : code du LNH
Code en Fortran
Méthode des éléments finis.
Plusieurs modules :
– TELEMAC2D : hydrodynamique,
– SUBIEF : qualité de l’eau,
– TSEF : charriage...
• Telemac2d :
– Ecoulements à surface libre
– Equations de Saint-Venant
– Hypothèse : profondeur faible devant
les longueur des ondes de surface
• Subief :
– Evolution physico-chimique
– Modèle de qualité d’eau
– Fichier des résultats hydrodynamiques
Organisation du système :
Pré-processeur : MATISSE, STBTEL
Fichiers
Géo. + C.L
Telemac2d
Modèle de
W.Q
Fichier
hydro.
SUBIEF
Post processeur : RUBENS
Maillage
• Données bathymétriques : courbes de niveau,
semis de points,...
• Choisir les conditions aux limites :
– débit entrant et débit sortant
• Dimensionner les ouvertures : 80 m
• Nombre de mailles (un minimum de trois point sur une
frontière liquide) : 5400
• Doubler la précision
quadrupler le Nb. de
Mailles
Hydrodynamique
• Géométrie définitive mais C.L. Modifiables.
• Convergence :
– Début : divergence des calculs à partir d ’un
certain temps, avec dt = 360s
– Vitesse 0.1 m/s à l ’entrée donne 700 m/s
– Prendre un dt = 36s soit 9600 itérations et
13h de calcul.
Convergence
Jouer sur les paramètres numériques
• Diminuer dt.
augmente le Nb. d’itérations et
donc le temps CPU
• Coefficient d'implicitation :
– schéma implicite plus stable qu’un schéma explicite.
• Augmenter le coeff. d’ implicitation augmente le
durée d’une itération.
• Solution adoptée : pas de temps variable
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
• Verification de la validité des résultats de
SUBIEF…
• Mêmes conditions initiales que lors de la
simulation 0-D à un cas d ’étang stagnant
dans SUBIEF…
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
7
6
mg/l
5
4
3
2
1
0
0
50000
100000
150000
200000
250000
t(s)
300000
350000
400000
45000
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
• Oxygéner l ’étang, injection à une de
ces extrémités d ’un débit rentrant et
riche en oxygène…
• Afin de ne pas noyer l ’étang sous
les eaux, extraction du même débit à
l ’extrémité opposée...
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
Modélisation du Système Ecologique
Les Résultats
APPORTS D ’EAU
• apports d’eau salée
implantation d ’une
station de pompage
d ’eau de mer
avantages
• apports d ’eau douce
– inefficacité des liaisons
existantes
– possibilités et limites
– liaisons internes
– peu onéreux
– respect de
l ’hydrodynamisme
naturel
inconvénient
– salinisation
étang de Palavas-Carnon
AZOTE ET MALAÏGUE
• controverse
• simulations
• conclusion
OBJECTIF REHABILITATION
Réduction des charges
polluantes
• De l’extérieur
– produits concernés
– apports du bassin
versant et réseaux
d ’assainissement
• De l’intérieur
Délaissé des
Aresquiers
– réaménagement des
berges
– dragage
– transport des vases
CONCLUSION
• Spécificité de chaque solution
• Urgence de la situation
• Enjeux et intérêts
• Pluridisciplinarité
• Remerciements