Modélisation d'un écosystème lotique pollué par une charge organique : prise en compte de l'hydrodynamique et des mécanismes de transport Modelisation of a lotic ecosystem polluted by a pigsty waste : hydrodynamic and transport mecanisms

Résumé

L'article décrit la partie hydrophysique d'un modèle écologique de simulation des transferts de carbone organique dans un cours d'eau pollué par le rejet d'une porcherie. Cette partie est constituée d'un modèle hydrodynamique inspiré du modèle de Saint-Venant, couplé à un modèle de transport basé sur l'équation classique de convection-diffusion. Ces modèles sont appliqués à un écoulement unidirectionnel, non uniforme et non stationnaire.

Les équations de ces deux modèles sont résolues par une méthode aux différences finies utilisant des schémas implicites. L'ajustement des paramètres est réalisé à partir de résultats d'expériences de traçage à la rhodamine.

Appliqués au carbone organique dissous de l'Albenche, les modèles montrent l'extrême étalement des nuages dû aux seuls phénomènes physiques. L'une des interprétations possibles de l'écart entre les valeurs expérimentales et les valeurs calculées au niveau de la station aval, peut être l'importance de la consommation du carbone par les biocoenoses benthiques.

Mots-clés:

• Cours d'eau,
• modèle,
• simulation,
• hydrodynamique,
• mécanismes de transport,
• dispersion longitudinale,
• auto-épuration

Abstract

A simulation model of organic carbon movement was designed for a river polluted by piggery wastes.

The physical dynamics of this model, as described in this paper, include a hydrodynamic component inspired by a Saint Venant's model coupled with a transport model based on the classical advection-diffusion equation. The model is applied to unidirectional, non-uniform, unsteady flow conditions.

The equations were solved by a finite difference method using implicit schemes. The parameters of the equation were adjusted to fit flow conditions determined with a rhodamine dye tracer.

When applied to the dissolved organic carbon transport in the Albenche river, the model showed that the distribution of organic carbon in space and in time was due to physical processes only. The differences in concentration between the observed and the expected values in the downstream station could represent the consumption of benthic biotic organic carbon.

Keywords:

• Stream,
• model,
• simulation,
• hydrodynamic,
• transport mechanisms,
• longitudinal dispersion,
• self-purification