LES ETANGS PALAVASIENS

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

2

3

4

5

6

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

0

1

2

3

4

5

6

7

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