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LES ETANGS PALAVASIENS. De l’eutrophisation. ...à la malaïgue. PRESENTATION DU GROUPE. Valérie Estupina Robinson Hordoir Sandra Le Corre Stéphanie Renard Hicham Wahbi. LE SUJET. Etangs Palavasiens. Modélisation numérique. Etude environnementale. PLAN DE L ’EXPOSE. - PowerPoint PPT Presentation
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LES ETANGS PALAVASIENS
De l’eutrophisation...
...à la malaïgue
PRESENTATION DU GROUPE
• Valérie Estupina
• Robinson Hordoir
• Sandra Le Corre
• Stéphanie Renard
• Hicham Wahbi
• Etangs Palavasiens
• Modélisation numérique
• Etude environnementale
LE SUJET
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 • Biocénose
système inerte système vivant
Equilibre
Forme plan d ’eau
Nature des fonds
Composition des eaux
Communauté végétale
Communauté animale
EQUILIBRE D ’UN ETANG
PhytoplanctonPhytoplancton
ZooplanctonZooplancton
PoissonsPoissons
Animaux de fond
Animaux de fond
NutrimentsNutriments
Bactéries
EUTROPHISATION
PhytoplanctonPhytoplancton
PoissonsPoissons
Animaux de fond
Animaux de fond
NutrimentsNutriments
Bactéries
Effluents agricoles et eaux usées
EUTROPHISATION• Problèmes généraux
• Récapitulatif
Altération de la qualité de l ’eau
Altération des usages récréatifs
LA MALAÏGUE
• En occitan = mauvaise eau
• Nom scientifique : crise dystrophique
Dys-= anomalietrophê = nourriture
• Quelles sont ses origines?
LA PRECRISE
PhytoplanctonPhytoplancton
NutrimentsNutriments
Bactéries
Matières organiques en décomposition
Matières organiques en décomposition
Effluents agricoles et eaux usées
LA MALAÏGUE
Pré-crise Eau rouge
Conditions d ’apparition
Modélisation du Système Modélisation du Système EcologiqueEcologique
ObjectifsObjectifs : :
• Evaluer la conduite à tenir en cas de MalaïgueEvaluer la conduite à tenir en cas de Malaïgue• Dimensionner le réseau d ’alimentation.Dimensionner le réseau d ’alimentation.
Quelques points importants dans la modélisationQuelques points importants dans la modélisation : :
•Survie de l ’étang (ou dépérissement) étroitement liés à la Survie de l ’étang (ou dépérissement) étroitement liés à la concentration en Oxygène dans l ’étang.concentration en Oxygène dans l ’étang.•Dynamique de disparition de l ’oxygène dans l ’étang liée à deux Dynamique de disparition de l ’oxygène dans l ’étang liée à deux réactions biochimiques :réactions biochimiques :
- Dégradation de la matière organique morte - Dégradation de la matière organique morte contenue dans l ’eau. contenue dans l ’eau.
- Passage de NH4 en NO3- Passage de NH4 en NO3
Modélisation du Système Modélisation du Système EcologiqueEcologique
• Equation de Transport d ’une EspèceEquation de Transport d ’une Espèce
Fermeture Turbulente : k-epsilonFermeture Turbulente : k-epsilon
Modèle de Cinétique BiochimiqueModèle de Cinétique Biochimique• d[O2]/dt=k2*(Cs-[O2])-k1*[ORG]-n*k4*[NH4] + d[O2]/dt=k2*(Cs-[O2])-k1*[ORG]-n*k4*[NH4] +
P + RP + R
• d[ORG]/dt=-k1*[ORG]+Prod+Consod[ORG]/dt=-k1*[ORG]+Prod+Conso
• d[NH4]/dt=-k4*[NH4]d[NH4]/dt=-k4*[NH4]
SPccut
ct
Les Etangs PalavasiensModélisation 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-PlageDélaissé de La Peyrade
Les Echanges
Etangs-canalPar les passes
Renouvellement des eaux
Passage des alevins
Rôles :
Les Echanges
Par les graus
Etangs-mer
Rôle tampon pour les crues marines
Entrée matériaux marins
Comblement
Les EchangesEtangs-rivières
Rivière = source eau douce mais souvent polluée Eutrophisation
Rôle tampon pour les crues du BV
Dépôt matériaux charriés
Comblement
LE COLMATAGE
colmatage
terrigène biologique marin humain
•mêmes échanges hydrauliques accumulation
• T°C malaïgue production
échéance < 1 siècle
QUALITE DU MEJEAN
Modélisation du Système Modélisation du Système EcologiqueEcologique
C.I. physico-chimiques :C.I. physico-chimiques :• Masse organique morte importante au Masse organique morte importante au
démarrage (4 mg /l)démarrage (4 mg /l)• Concentration initiale en O2 de saturation Concentration initiale en O2 de saturation
(6,4 mg/l)(6,4 mg/l)• Concentration initiale en NH4 varie entre 1 Concentration initiale en NH4 varie entre 1
et 5 mg/l selon l ’importance des apports...et 5 mg/l selon l ’importance des apports...
Les Etangs PalavasiensLes Etangs PalavasiensModélisation du Système Modélisation du Système
EcologiqueEcologique
• Evaluation des risques pour l ’étang Evaluation des risques pour l ’étang stagnantstagnant
• Intégration des équations de Intégration des équations de cinétique chimiquecinétique chimique
• Méthode de Runge-Kutta en FortranMéthode de Runge-Kutta en Fortran……
Les Etangs PalavasiensLes Etangs PalavasiensModélisation du Système Modélisation du Système
EcologiqueEcologique
0
1
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7
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000
t(s)
mg
/l
Outils et déroulement de la simulationOutils et déroulement de la simulation
• TELEMAC : code du LNHTELEMAC : code du LNH
• Code en Fortran Code en Fortran
• Méthode des éléments finis.Méthode des éléments finis.
• Plusieurs modules :Plusieurs modules :
– TELEMAC2D : hydrodynamique,TELEMAC2D : hydrodynamique,
– SUBIEF : qualité de l’eau,SUBIEF : qualité de l’eau,
– TSEF : charriage... TSEF : charriage...
• Telemac2d :Telemac2d :– Ecoulements à surface libreEcoulements à surface libre– Equations de Saint-Venant Equations de Saint-Venant – Hypothèse : profondeur faible devant les longueur Hypothèse : profondeur faible devant les longueur
des ondes de surfacedes ondes de surface
• Subief :Subief :– Evolution physico-chimique Evolution physico-chimique – Modèle de qualité d’eauModèle de qualité d’eau– Fichier des résultats hydrodynamiquesFichier des résultats hydrodynamiques
Organisation du système :Organisation du système :
Pré-processeur : MATISSE, STBTELPré-processeur : MATISSE, STBTEL Pré-processeur : MATISSE, STBTELPré-processeur : MATISSE, STBTEL
Fichiers Fichiers
Géo. + C.LGéo. + C.L
Fichiers Fichiers
Géo. + C.LGéo. + C.L
Telemac2dTelemac2dTelemac2dTelemac2dFichierFichier
hydro.hydro.
FichierFichier
hydro.hydro. SUBIEFSUBIEF SUBIEFSUBIEF
Modèle de Modèle de W.QW.QModèle de Modèle de W.QW.Q
Post processeur : RUBENSPost processeur : RUBENSPost processeur : RUBENSPost processeur : RUBENS
Maillage Maillage
• Données bathymétriques : courbes de niveau, Données bathymétriques : courbes de niveau, semis de points,... semis de points,...
• Choisir les conditions aux limites : Choisir les conditions aux limites : – débit entrant et débit sortantdébit entrant et débit sortant
• Dimensionner les ouvertures : 80 m Dimensionner les ouvertures : 80 m • Nombre de mailles (Nombre de mailles (un minimum de trois point sur une un minimum de trois point sur une
frontière liquidefrontière liquide) : 5400 ) : 5400
• Doubler la précision quadrupler le Nb. de Doubler la précision quadrupler le Nb. de
MaillesMailles
HydrodynamiqueHydrodynamique
• Géométrie définitive mais C.L. Modifiables.Géométrie définitive mais C.L. Modifiables.• Convergence : Convergence :
– Début : divergence des calculs à partir d ’un Début : divergence des calculs à partir d ’un certain temps, avec dt = 360s certain temps, avec dt = 360s
– Vitesse 0.1 m/s à l ’entrée donne 700 m/sVitesse 0.1 m/s à l ’entrée donne 700 m/s
– Prendre un dt = 36s soit 9600 itérations et Prendre un dt = 36s soit 9600 itérations et
13h de calcul.13h de calcul.
Convergence
Jouer sur les paramètres numériquesJouer sur les paramètres numériques• Diminuer dt. augmente le Nb. d’itérations et Diminuer dt. augmente le Nb. d’itérations et
donc le temps CPUdonc le temps CPU• Coefficient d'implicitation : Coefficient d'implicitation :
– schéma implicite plus stable qu’un schéma explicite.schéma implicite plus stable qu’un schéma explicite. • Augmenter le coeff. d’ implicitation augmente le Augmenter le coeff. d’ implicitation augmente le
durée d’une itération. durée d’une itération. • Solution adoptée : pas de temps variable Solution adoptée : pas de temps variable
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
• Verification de la validité des résultats de Verification de la validité des résultats de SUBIEF…SUBIEF…
• Mêmes conditions initiales que lors de la Mêmes conditions initiales que lors de la simulation 0-D à un cas d ’étang stagnant simulation 0-D à un cas d ’étang stagnant dans SUBIEF…dans SUBIEF…
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
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0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000
t(s)
mg/
l
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
• Oxygéner l ’étang, injection à une de Oxygéner l ’étang, injection à une de ces extrémités d ’un débit rentrant et ces extrémités d ’un débit rentrant et riche en oxygène…riche en oxygène…
• Afin de ne pas noyer l ’étang sous Afin de ne pas noyer l ’étang sous les eaux, extraction du même débit à les eaux, extraction du même débit à l ’extrémité opposée...l ’extrémité opposée...
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
Modélisation du Système EcologiqueModélisation du Système EcologiqueLes RésultatsLes Résultats
APPORTS D ’EAU
• apports d’eau saléeimplantation d ’une station de pompage d ’eau de mer
avantages– peu onéreux– respect de
l ’hydrodynamisme naturel
inconvénient– salinisation
• apports d ’eau douce
étang de Palavas-Carnon
– inefficacité des liaisons existantes– possibilités et limites– liaisons internes
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– réaménagement des berges– dragage– transport des vases
Délaissé des Aresquiers
CONCLUSION
• Spécificité de chaque solution
• Urgence de la situation
• Enjeux et intérêts
• Pluridisciplinarité
• Remerciements
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