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Estimation pratique de l'âge des eaux souterraines par le tritium
Authors: Hubert P. , Olive P. , Ravailleau S. 
Published: July 2012

Le tritium, isotope radioactif de l'hydrogène, est considéré comme un élément dateur des eaux souterraines. Il permet à l'hydrogéologue d'estimer le temps de séjour moyen des eaux d'un aquifère.
Produit naturellement dans l'atmosphère, les teneurs dans les précipitations ont tout d'abord augmenté, suite aux essais thermonucléaires aériens de 1952 à 1963, pour ensuite diminuer et se stabiliser des industries nucléaires, supérieure à la teneur naturelle de 5 UT. Actuellement, la teneur moyenne se situe entre 10 et 30 UT.
Grâce au suivi des teneurs en 3H des précipitations, il est possible de déterminer le temps de séjour moyen des eaux souterraines d'un aquifère à l'aide de modèles mathématiques qui, à partir d'un signal d'entrée (teneurs en 3H dans les précipitations) et d'un signal de sortie (teneurs en 3H dans les eaux souterraines d'un aquifère), calculent le meilleur ajustement possible entre les sorties calculées et les valeurs mesurées. De cet ajustement, on en déduit le temps de séjour moyen.
Ces études isotopiques utilisent classiquement trois types de modèles suivant la façon dont les eaux se mélangent en traversant un milieu poreux: le modèle mélange ou exponentiel, le modèle piston et le modèle dispersif. Cet ensemble de modèle peut être généralisé en différenciant temps de séjour moyen et age d'une molécule d'eau.
Ces modèles ont été utilisés pour étudier les systèmes des sources minérales de la Versoie et d'Evian (Haute-Savoie, France) en appliquant un modèle mélange à la source de la Versoie et un modèle dispersif à la source d'Evian, ce qui a permis d'estimer leur temps de séjour.
Impact des traitement de potabilisation sur le CODB et la distribution des substances humiques et non humiques de la matière organique naturelle
Authors: Croue J. P. , Martin-Mousset B. , Lefebre E. , Déguin A. , Legube B. 
Published: July 2012

Cette étude a consisté à évaluer et à comparer l'impact des traitements de coagulation-floculation, ozonation et filtration sur charbon actif en grains sur la matière organique dissoute de différentes eaux de rivières et de retenues françaises en s'appuyant sur le suivi de deux paramètres principaux, la fraction biodégradable du carbone organique dissous (CODB) et la distribution des substances humiques et non humiques (établie sur la base d'un protocole de filtration en série sur résines XAD-8 et XAD-4 ).
Dans le cas des eaux étudiées, la coagulation-floculation s'est accompagnée d'une diminution importante du COD, soit 38 à 70 %, impact qui se répercute dans des proportions équivalentes au niveau de sa fraction biodégradable soit 38 à 88%. Dans la majorité des cas, la clarification conduit à l'élimination préférentielle des substances humiques (définies comme hydrophobes), qui correspondent aux fractions de plus hautes masses moléculaires. Comparativement, et pour des taux supérieurs à 1 mg O3/mg C, l'ozonation entra"ne une réduction de la fraction des substances humiques qui se traduit par une augmentation de la fraction des substances non humiques et en particulier des substances hydrophiles non adsorbées sur résines XAD-8 et XAD-4. Cette modification, d'autant plus marquée que le taux d'ozone est important, s'accompagne d'une augmentation proportionnelle de la fraction biodégradable du COD. Le suivi en usine a montré que les taux d'ozone appliqués lors d'une interozonation modifient peu la nature du COD. Par contre, la filtration sur charbon actif en aval change de manière importante la distribution de la matière organique dissoute avec une augmentation relative de la fraction hydrophobe et des composés de faibles masses moléculaires apparentes (< 1 000 daltons).
Modélisation du ruissellement en relation avec l'évolution saisonnière de la végétation (mil, arachide, jachère) au centre Sénégal
Authors: Séguis L. , Bader J.-C. 
Published: July 2012

Sous climat soudanien caractérisé par une unique saison des pluies, les sols sont dénudés en fin de saison sèche suite au pâturage et aux travaux préparatoires au semis. Le ruissellement intense en début d'hivernage diminue progressivement avec la mise en place des couverts végétaux.
L'influence du développement de la végétation sur le ruissellement est étudié au moyen des données pluie-débit de 4 parcelles (50 m2) couvertes en mil, arachide, jachère ou maintenue dénudée du centre Sénégal au cours d'une saison des pluies (1994). Un modèle analogique de ruissellement ‡ stockage de surface (BADER, 1994), dans lequel l'infiltration est une fonction croissante de la lame d'eau en surface du sol est ajusté sur les données. Le modèle présente 3 paramètres: un paramètre de transfert n, un paramètre de ruissellement Hl et un paramètre d'infiltration S. Une analyse de sensibilité menée sur les données de la parcelle de sol nu montre que le paramètre n est le plus sensible des trois.
Le calage numérique des paramètres sur chaque crue au cours de l'hivernage permet d'étudier leur évolution temporelle. Cette évolution est cohérente avec l'occupation de chaque parcelle. Les paramètres n et S de la parcelle de sol nu sont invariants sur la saison tandis que ceux des parcelles en végétation s'écartent progressivement des valeurs obtenues sur sol nu. Pour les parcelles en végétation, les valeurs de S divergent de celles du sol nu lorsque l'indice radiométrique de végétation (N.D.V.I.) servant à l'estimation du couvert dépasse 0.30 - 0.35 environ.
L'évolution des paramètres n et S des parcelles en végétation peut être reliée au temps écoulé depuis le semis (mil, arachide) ou le sarclage initial (jachère) et à l'état d'humectation du sol (pour S). On montre également que le paramètre Hl peut être estimé linéairement à partir d'un indice de rugosité de surface descriptif de la microtopographie.
Contribution à l'étude de la relation entre les différentes formes du phosphore dans les sédiments d'une retenue de barrage eutrophe en climat méditerranéen (El Kansera, Maroc)
Authors: Abdallaoui A. , Derraz M. , Bhenabdallah M. Z. , Lek S. 
Published: July 2012

Le présent travail porte sur l'évaluation des différentes formes de phosphore, dans les sédiments d'un réservoir eutrophe en climat méditerranéen (El Kansera, Maroc) et la détermination des relations entre ces formes. L'application d'un schéma de fractionnement chimique du phosphore a permis de déterminer les proportions de quatre formes différentes : le phosphore lié au fer Fe(OOH)-P, le phosphore lié au calcium CaCO3-P, le phosphore organique soluble dans l'acide POSA et le phosphore organique résiduel POR. La forme biodisponible a été déterminée par ailleurs, par des bioessais en utilisant une Chlorophycée (Scenedesmus crassus) isolée à partir des eaux de la retenue du barrage étudié.
Une étude par analyse factorielle des correspondances a mis en évidence l'influence de la nature des sédiments étudiés et de leurs propriétés physico-chimiques sur la répartition des formes du phosphore dans les sédiments. En période de basses eaux, les sédiments sont caractérisés par la prédominance des formes inorganiques ; alors qu'en période de hautes eaux, la forme POSA est la plus abondante. La confrontation des résultats obtenus par la méthode des bioessais avec ceux relatifs aux extractions chimiques séquentielles de phosphore a montré par ailleurs, que la forme biodisponible du phosphore est fortement corrélée aux formes inorganiques {Fe(OOH)-P et CaCO3-P} et indépendante vis à vis des formes organiques {POSA et POR}.
Une approche pour la comparaison, du point de vue fonctionnement hydraulique, de propositions d'extension d'un réseau d'assainissement
Authors: Blanpain O. , Karnib A. , Al-Hajjar J. , Boissier D. 
Published: July 2012

Les outils informatiques développés dans le cadre de la conception des réseaux d'assainissement permettent de concevoir plusieurs solutions de réseaux pour un même problème. Il revient ensuite au décideur de choisir quelle solution retenir. Le problème qui se pose alors est la comparaison des propositions selon des critères économiques, écologiques, de fonctionnement, de maintenance, .... La difficulté vient du fait que certains de ces critères sont difficiles à évaluer. Nous présentons dans cet article une méthode permettant d'évaluer l'un de ces critères : le fonctionnement global d'un réseau d'assainissement suite à l'extension de ce dernier. Cette méthode est basée sur des simulations hydrauliques. Or ces simulations donnent des informations en chaque noeud du réseau (histogrammes de vitesses, débits ou hauteurs de charge) et non une indication sur la qualité de fonctionnement du réseau dans son ensemble. Il nous a donc fallu élaborer une technique d'agrégation permettant de passer de l'élément isolé (le tronçon) à l'ensemble organisé (le réseau). Cette technique d'agrégation utilise les notions de "période d'insuffisance" d'un tronçon qui est la période de retour d'une pluie pour laquelle ce tronçon dépasse un certain seuil de dysfonctionnement (dans notre cas, le débordement) et de sensibilité du tissu urbain à un dysfonctionnement hydraulique du réseau. Cette dernière notion est nécessaire car certains tronçons peuvent très bien déborder sans induire de désordres apparents s'ils ont, par exemple, une capacité d'écoulement faible et/ou s'ils se trouvent dans une zone non bâtie. Les informations nécessaires à l'utilisation de cette méthode étant souvent de qualité inégale en termes de précision, nous avons pris le parti de raisonner non sur des valeurs déterminées ais sur des classes d'appartenance modélisées sous forme de sous-ensembles flous.
Inondabilité : une méthode de prévention raisonnable du risque d'inondation pour une gestion mieux intégrée des bassins versants
Authors: Gilard O. , Gendreau N. 
Published: July 2012

Une partie de la réponse aux impacts économiques, sociaux et humains des inondations réside en une meilleure gestion de l'occupation des sols. La méthode Inondabilité permet d'apporter une réponse opérationnelle aux acteurs en charge de la gestion et l'aménagement des cours d'eau. Elle permet de mesurer dans la même unité et de comparer les deux facteurs indépendants que sont l'aléa et la vulnérabilité, pour aboutir à une quantification objective du risque. Sa mise en oeuvre sur un bassin versant consiste en une modélisation de l'hydrologie grâce aux modèles Débit-durée-Fréquence, de l'hydraulique ainsi que de l'occupation du sol pour aboutir à une représentation cartographique du risque.
L'originalité de la méthode Inondabilité tient à la quantification de l'aléa et de la vulnérabilité en une même unité, une période de retour qui permet une comparaison objective de deux grandeurs très différentes. De plus, la quantification du risque est estimée à l'aide d'une différence (Risque=∆ (aléa, vulnérabilité)) contrairement aux approches traditionnelles qui privilégient souvent un produit (Risque=Coût X probabilité ), permettant ainsi la définition d'un risque acceptable (∆ négatif).
Détermination en milieu naturel du dioxide de chlore, des ions chlorite et chlorate basée sur l'utilisation du carmin indigo: étude des interférences
Authors: Elleouet C. , Quentel F. , Madec C. L. 
Published: July 2012

Différentes méthodes fondées sur l'exploitation d'un même réactif à savoir le carmin indigo ont été mises en œuvre pour réaliser le suivi du dioxyde de chlore et des sous-produits de dégradation que sont les ions chlorite et chlorate.
L'étude de la stabilité du carmin indigo a permis de montrer que la détermination du dioxyde de chlore doit être effectuée dans les premières heures qui suivent l'ajout de carmin indigo, une légère diminution de l'absorbance étant observée au delà de vingt heures. L'absorbance du carmin indigo en présence d'ions chlorite et chlorate reste en revanche stable plusieurs jours.
La recherche d'éventuelles interférences (substances humiques, ozone, hypochlorite) a également été effectuée. Les ions chlorite et chlorate réagissent avec les substances humiques en milieu acide selon une cinétique réactionnelle beaucoup plus lente que celle des ions chlorite et chlorate sur le carmin indigo. De ce fait, les pourcentages d'erreur sur les concentrations restent faibles. L'hypochlorite ou plus précisément l'acide hypochloreux réagit avec le carmin indigo ce qui conduit à des erreurs dans la détermination du dioxyde de chlore, des ions chlorite et chlorate. Dans le cas du dosage du dioxyde de chlore, les sources d'erreur peuvent être éliminées en ajoutant de l'ammoniaque avant l'introduction du carmin indigo dans l'échantillon.
Après avoir été validés dans des milieux synthétiques, les protocoles ont été appliqués à un milieu naturel : l'eau de distribution de la ville de Brest. Une analyse statistique a été effectuée dans le but de comparer les résultats avec ceux déduits d'autres méthodes basées sur des principes différents.
Horus, un modèle conceptuel de simulation de la pollution en réseau d'assainissement - structure et validation
Authors: Zug M. , Phan L. 
Published: July 2012

Les rejets urbains par temps de pluie constituent à l'heure actuelle une des causes majeures de la pollution du milieu naturel. Dans ce contexte, la modélisation est un des moyens pour comprendre, caractériser et finalement anticiper cette pollution.
L'objet de cet article est la présentation générale du modèle de simulation HORUS et les principaux résultats obtenus en phase de validation.
HORUS est un modèle de recherche événementiel de type conceptuel et a pour objectif de reproduire le fonctionnement d'un réseau d'assainissement par temps de pluie, au point de vue de l'hydraulique et de la pollution pour des réseaux pluviaux ou unitaires pouvant contenir des ouvrages particuliers. HORUS simule les différents phénomènes d'accumulation et d'érosion des solides sur les surfaces imperméables ainsi que les phénomènes de sédimentation ou d'érosion en collecteurs, en respectant un niveau de complexité homogène pour l'ensemble des étapes de calcul. Les polluants simulés sont les Matières En Suspension (MES), Demande Chimique en oxygène (DCO) et Demande Biochimique en oxygène à 5 jours (DBO5). HORUS a été calé, validé et transposé sur dix réseaux réels de caractéristiques et de localisations variées, avec une centaine d'événements pluvieux de caractéristiques très différentes. Les différents sites et mesures ont permis une large validation et l'obtention de résultats tout à fait satisfaisants pour les pollutogrammes en concentration et flux. Les résultats de validation qualitative et quantitative sur différents bassins versants sont proposés au sein de cet article.
Simulation de la recharge artificielle de nappe en oued par un modèle à réservoirs
Authors: Nazoumou Y. , Besbes M. 
Published: July 2012

Dans la zone semi-aride de Tunisie centrale, un grand barrage a été construit en 1982 sur l'oued Zeroud, dont l'infiltration des crues naturelles constituait jadis la principale source d'alimentation des nappes de la plaine de Kairouan. Ce barrage est destiné à l'écrêtement des crues, l'irrigation et à la recharge des nappes à l'aval de la retenue.
Entre 1988 et 1996, plus de 70 millions de m3 d'eau ont été mobilisés sous forme d'ondes de lâchers à partir du barrage pour la recharge artificielle par infiltration dans le lit de l'oued. Le suivi des ondes de lâchers est effectué sur 3 stations de contrôle disposées sur une distance de 40 km le long du lit. L'analyse de l'évolution des débits a révélé que la capacité d'infiltration du lit augmente progressivement avant de se stabiliser, mettant en évidence l'effet de l'air sur le processus de recharge.
Un modèle conceptuel à réservoirs conjuguant fonctions de production et de transfert avec discrétisation spatiale a permis de modéliser la propagation et l'infiltration des ondes de lâchers le long de l'oued. Son ajustement sur un échantillon de six événements de lâchers a fourni des résultats satisfaisants. Même si la validation reste insuffisante en raison de la rareté des données, ce modèle peut constituer un premier outil d'évaluation de l'efficacité de la recharge et de prédiction de son impact sur la nappe souterraine de la plaine de Kairouan.
La modélisation stochastique des pluies horaires et leur transformation en débits pour la prédétermination des crues
Authors: Arnaud P. , Lavabre J. 
Published: July 2012

Pour étudier les distributions de fréquences des variables hydrologiques (pluies et débits) au pas de temps horaire, une méthodologie associant un générateur de chroniques de pluies horaires et un modèle conceptuel global de transformation de la pluie en débit a été développée. Sur une période de simulation donnée, la méthode génère une collection de scénarios de crues vraisemblables utilisée en prédétermination des risques hydrologiques. Les distributions de fréquences des variables hydrologiques sont construites empiriquement à partir des événements de pluies et de crues générés. L'extrapolation des distributions de fréquences des variables hydrologiques vers les fréquences rares se fait de façon empirique en augmentant la période de simulation, et non plus sur l'ajustement direct des distributions observées. Le principe de cette méthode (appelée SHYPRE : Simulation d'HYdrogrammes pour la PREdétermination) est donc d'utiliser les observations pour décrire le phénomène, afin de le reproduire statistiquement et de s'affranchir ainsi du manque d'observation. Son utilisation permet une estimation originale des quantiles de crues de fréquences courantes à rares et présente l'intérêt d'obtenir une information temporelle complète sur ces crues. De plus, on montre que l'approche fournit une estimation de quantiles de crues bien plus robuste que les ajustements statistiques des distributions observées, même pour les événements de fréquences courantes. Cette robustesse provient d'une meilleure prise en compte de l'information pluviométrique et de la stabilité de la paramétrisation du modèle pluie-débit.
Complémentarités et convergences de méthodes de régionalisation des précipitations : application à une région endoréique du Nord-Mexique
Authors: Descroix L. , Nouvelot J. F. , Estrada J. , Lebel T. 
Published: July 2012

La connaissance des champs pluviométriques annuels est importante dans les zones arides et semi-arides où la gestion de l'eau est un exercice permanent d'aménagement de la pénurie, comme cela est le cas au Nord du Mexique.
On se propose de montrer ici qu'une meilleure connaissance des disponibilités en eau peut s'appuyer sur la détermination de régions pluviométriquement homogènes à partir de diverses méthodes complémentaires ou convergentes.
Pour définir des régions homogènes, on part de la répartition des stations par rapport à la régression pluviométrie/altitude. Des analyses factorielles en composantes principales et des correspondances permettent également de proposer des régions homogènes suivant des variables définies et disponibles pour toutes les stations. On s'appuie aussi sur les régimes pluviométriques pour déterminer d'autres régionalisations. Parallèlement on a pu utiliser la répartition des stations par rapport au gradient altitudinal pour créer des régions dont l'homogénéité vis-à-vis des précipitations a pu être vérifiée par la Méthode du Vecteur Régional (MVR), basée sur le principe de la pseudo-proportionnalité des données de postes proches.
La comparaison des résultats obtenus par chacune des méthodes permet de constater que dans la région traitée, les limites entre régions " homogènes " sont souvent les mêmes, bien que les modes de détermination soient différents. Enfin, les différences apportent une information supplémentaire pour la compréhension des mécanismes locaux ou régionaux de la répartition des champs de pluie.
Étude du régime alimentaire de deux souches de truite arc-en-ciel marocaine et bulgare dans deux plans d'eau du Moyen-Atlas Amghass I et Amghass II
Authors: Ibn Majdoub Hassani L. , Khodari M. , Alaoui-Mhamdi M. 
Published: July 2012

Le présent travail porte sur l'étude du régime alimentaire de deux souches de truites arc-en-ciel : la souche marocaine issue de croisements de truites arc-en-ciel en provenance d'Europe et d'Amérique du nord et la souche bulgare introduite au Maroc en 1987. Les milieux d'étude sont deux plans d'eau du Moyen-Atlas marocain (Amghass I et Amghass II) présentant des eaux de bonne qualité physique et chimique et une diversité biologique (invertébrés) assez importante. Afin de déterminer les préférences alimentaires de ces deux souches nous avons évalué : le spectre alimentaire, déterminé par les abondances relatives, les coefficients d'occurrence des proies ingérées, l'indice alimentaire de Lauzanne pour les différentes catégories de proies et l'intensité de prédation des truites.
Les résultats ont montré une similitude au niveau des régimes alimentaires des deux souches caractérisés par une nette préférence pour les larves et nymphes d'Insectes considérées comme proies essentielles.
Première évaluation du risque toxique lié aux cyanobactéries d'eau douce en France : le programme " EFFLOCYA "
Authors: Sarazin G. , Quiblier-Llobéras C. , Bertru G. , Brient L. , Vezie C. , Bernard C. , Couté A. , Hennion M. C. , Robillot C. , Tandeau De Marsac N. 
Published: July 2012

Une enquête menée à l'aide d'un questionnaire couvrant l'ensemble du territoire français ainsi que l'étude spécifique d'écosystèmes aquatiques de type lacs et réservoirs ont permis de montrer que les proliférations de cyanobactéries toxiques pouvaient a priori affecter n'importe quel plan d'eau de l'Héxagone. Les genres rencontrés responsables de la production de toxines, le plus souvent hépatiques, sont Microcystis, Planktothrix, Anabœna et Cylindrospermopsis.
Les efflorescences peuvent se produire tout au long de l'année car certaines espèces sont adaptées aux eaux froides et elles ne sont pas liées de manière univoque à un état eutrophe de l'écosystème.
La production toxinique est la plus élevée lorsque les populations cyanobactériennes sont peu ou pas diversifiées et à la lumière de travaux récents, cette production serait favorisée, en ce qui concerne les microcystines, par un milieu riche en nitrate, pauvre en ammonium et fortement carencé en fer.
La suite à donner à ce travail pourrait être la création d'un observatoire national des efflorescences toxiques.
Influence de la matière organique et inorganiquede l'eau sur l'élimination des pesticides par nanofiltration
Authors: Boussahel R. , Baudu M. , Montiel A. 
Published: July 2012

Ce travail explore les performances de deux types de membranes de nanofiltration (Desal DK et NF200) dans l'élimination dans les eaux de certains pesticides (l'atrazine et son métabolite la déséthylatrazine (DEA), la simazine, la cyanazine, l'isoproturon et le diuron) et évalue l'influence de la présence de matière organique ou inorganique dans la matrice d'eau sur l'efficacité de ce traitement.
Des eaux synthétiques, composées à partir d'eau distillée à laquelle a été ajoutée de la matière organique (acides humiques) ou inorganique (CaCl2 ou CaSO4), ont été traitées sur un pilote de nanofiltration durant 96 heures. Les taux rétention en pesticides et ceux de leur adsorption sur les membranes ont été calculés et comparés aux résultats obtenus sur une matrice d'eau distillée pure. Une influence du type de membrane et de la présence de la matière humique sur le taux d'abattement de certains pesticides a été constatée. L'influence de la matière inorganique est pratiquement insignifiante.