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Modélisation d'un écosystème lotique pollué par une charge organique : prise en compte de l'hydrodynamique et des mécanismes de transport
Authors: Cazelles B. , Fontvieille D. 
Published: July 2012

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.
Oxydation d'un acide humique aquatique par le bioxyde de chlore. Incidences sur une post-chloration et sur un traitement au charbon actif
Authors: Ben Amor H. , De Laat J. , Doré M. 
Published: July 2012

Cette étude de laboratoire a eu pour but d'examiner la réactivité du bioxyde de chlore sur un acide humique d'origine aquatique en solution aqueuse et en milieu neutre (pH = 7,5) et de préciser en particulier l'incidence d'une préoxydation chimique au CIO2 sur les potentiels de formation de composés organohalogénés (trihalométhanes, acides dicloroacétique et trichloroacétique, chlore organiquement lié) et sur l'adsorbabilité du carbone organique sur charbon actif.
Les résultats obtenus montrent que radian du bioxyde de chlore sur racide humique Pinail à l'obscurité, conduit à des faibles abattements du carbone organique dissous (< 10 %) et de l'absorbance UV à 254 nm (de l'ordre de 30 %) et conduit à des productions potentiel es en composées organohalogénés très nettement inférieures à celles formées par chloration. De plus, une préoxydation chimique au bioxyde de chlore permet de diminuer d'une manière très significative la production de composés organohalogénés au cours d'une post-chloration et semble améliorer l'adsorbabllité du carbone organique sur charbon actif.
L'oxydation de l'acide humique par le bioxyde de chlore s'accompagne, par ailleurs, de la formation de chlorites (0,65 mg/mg de CIO2 consommé) qui peuvent ensuite être oxydés en chlorates au cours d'une post-chloration ou réduits en chlorures par un traitement au charbon actif.
Enfin, les résultats obtenus font apparaître que le mécanisme d'oxydation de composés organiques parle bioxyde de chlore en présence de la lumière ainsi que les interactions entre le bioxyde de chore, les chlorites, la matière organique et le charbon actif méritent d'être plus précisément étudiés.
Incidence de la source de pollution sur la dissolution et la rétention sélective d'hydrocarbures en milieu poreux saturé en eau
Authors: Razakarisoa O. , Muntzer P. , Rimmenlin P. , Zilliox L. 
Published: July 2012

Des expérimentations menées sur des modèles-colonnes de milieu poreux, se localisant sur des études de lessivage du corps d'imprégnation formé par des mélanges d'hydrocarbures et sur des essais de propagation de leurs parties solubles, ont été réalisées au laboratoire. Il est montré que le comportement des hydrocarbures en solution pendant le lessivage est fonction de la nature de la source de pollution, et que le transport des traces solubles d'alcanes est fortement freiné par les effets de l'échange liquide-gaz masquant les propriétés adsorbantes de la matrice solide, ou pouvant entraîner une modification du processus de sorption des hydrocarbures par la phase solide.
La solubilité n'est pas un critère suffisant pour expliquer la dissolution sélective et progressive des constituants d'un corps d'imprégnation formé par un mélange de plusieurs espèces d'hydrocarbures, et lors du transport des parties solubles d'une telle source de contamination, l'influence des paramètres solubilité, constante de Henry et coefficient de distribution doivent être pris en compte simultanément pour étudier leur rétention sélective.
Paramètres gouvernant la prolifération bactérienne dans les réseaux de distribution
Authors: Mathieu L. , Paquin J. L. , Block J. G. , Randon, C. , Maillard J. , Reasoner D. 
Published: July 2012

L'étude a permis de suivre l'évolution des caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques des eaux dans un réseau de distribution expérimental de taille industrielle, afin de comparer d'une part l'effet du chlore et de la monochloramine sur la biomasse présente dans le système à l'équilibre et d'autre part d'établir des relations quantitatives entre prolifération bactérienne, oxydant et matière organique biodégradable.
Dès les premières heures de transit dans le réseau, une consommation des oxydants est constatée, avec toutefois une plus grande stabilité de la monochloramine (vitesse de consommation de 0,05 mgCl2 l-1h-1 et 0,02 mgCl2 l-1h-1 respectivement pour le chlore et la monochloramine).
Même en présence d'un désinfectant résiduel, il est possible de noter une accumulation de bactéries-à ta surface des tuyaux de distribution (105 à 106 cellules. cm-2, dont environ 1 % est cultivable sur gélose) qui augmente avec la diminution de concentration du désinfectant résiduel. Les relations logarithmiques entre densité cellulaire (phase eau ou biofilm) et oxydant résiduel montrent d'une part que pour inactiver totalement les bactéries en suspension dans l'eau il convient de maintenir une chloration en continu avec un résiduel constant supérieur ou égal à 0,5 mgCl2 l-1 et, d'autre part que les chloramines sont au moins 2,5 fois moins efficaces que le chlore, même vis-à-vis des bactéries fixées.
La présence de matière organique biodégradable dans les eaux explique la prolifération des bactéries dans le système de distribution. Ainsi une concentration additionnelle de 100 µg.l-1 de carbone organique dissous biodégradable (CODB) dans l'eau entrant dans le réseau de distribution occasionne en 24 heures et à 20°C une augmentation du nombre de bactéries fixées (+7,5.105 cellules.cm-2) ou en suspension (+ 4.104 cellules.ml-1) dans le réseau de distribution, à l'équilibre, déjà largement colonisé par des micro-organismes.
Ainsi le contrôle de la fraction biodégradable de la matière organique apparaît toujours comme un objectif primordial.
Inhibition de la corrosion d'un acier au carbone par des produits dérivés de phosphonates en association avec des sels de zinc
Authors: Lafont M. C. , Pebere N. , Moran F. , Bleriot P. 
Published: July 2012

Dans cette étude, des mesures électrochimiques ont été utilisées pour caractériser l'efficacité inhibitrice de produits dérivés de phosphonates associés à des sels de zinc, employés pour le traitement des eaux des circuits de refroidissement. L'influence de la concentration de cette formulation ainsi que l'effet du pH du milieu ont été étudiés.
Les courbes courant-tension stationnaires et les diagrammes d'impédance électrochimique ont été obtenus avec des électrodes tournantes en acier au carbone dans une solution de chlorure de sodium à 200 mg l-1. Ce milieu a été choisi car sa faible conductivité électrique est proche de celle rencontrée dans les eaux naturelles.
La méthode stationnaire (relevé des courbes courant-tension) a permis de déterminer la vitesse de corrosion en l'absence et en présence de l'inhibiteur et par conséquent, le taux de protection. Ainsi, le composé présente une très bonne efficacité dès les faibles concentrations (50 mg · l-1). Entre 50 et 200 mg · l-1, l'efficacité inhibitrice augmente de 95 à 98 %. Pour la concentration de 100 mg · l-1 il est efficace dans un large domaine de pH (de 5,5 à 9). Cette efficacité apparaît légèrement supérieure à pH = 7 et à pH = 8.
Les valeurs des résistances de polarisation mesurées à partir des diagrammes d'impédance confirment les résultats obtenus à partir des courbes stationnaires.
En outre, l'efficacité inhibitrice du composé a été comparée à celle de produits déjà testés au Laboratoire pour des utilisations identiques. Le chlorure de zinc, le monofluorophosphate de zinc et l'association d'une amine grasse et d'acide phosphonique présentent des efficacités moindres que le mélange testé ici à base de produits dérivés de phosphonates associés aux sels de zinc.
Quelques réflexions sur l'utilisation des modèles en hydrologie. [Tribune libre]
Authors: de Marsily G. 
Published: July 2012

Cette réflexion sur la modélisation en hydrologie, bien que se référant souvent à ce domaine précis de l'hydrologie, se veut d'ordre plus général et propose une classification très réductrice des modèles en deux genres: ceux établis à partir de données d'observation des processus étudiés, et ceux pour lesquels il n'existe aucune observation du phénomène à modéliser, à l'échelle étudiée.
A partir de cette classification et des règles bien connues de la tragédie classique (unité de lieu, de temps, d'action), une pratique de la modélisation est proposée et des pistes de recherche sont dégagées.
On conclut en rappelant qu'il doit exister aussi, dans la communauté scientifique, en sus de recherches en modélisation à caractère « utilitaire », d'autres travaux portant sur des modèles qui ne servent à rien.
Ces quelques réflexions, à caractère quelques peu polémique, ont pour objet d'initier si possible une discussion; d'où la rubrique « tribune libre » où elles paraissent.
Hydrotel, un modèle hydrologique distribué pouvant bénéficier des données fournies par la télédétection et les systèmes d'information géographique
Authors: Fortin J. P. , Moussa R. , Bocquillon C. , Villeneuve J. P. 
Published: July 2012

Les processus hydrologiques variant dans l'espace et dans le temps en fonction de la variabilité spatio-temporelle des entrées météorologiques et de l'occupation du sol ainsi que de la variabilité spatiale de la topographie et de la nature du terrain, un modèle conçu pour bénéficier des données provenant de la télédétection et des SIG a été développé. Les principaux objectifs poursuivis étaient: l'application au plus grand nombre de bassins possible, une sélection d'algorithmes permettant de tenir compte des données disponibles, un minimum d'étalonnage, la facilité de transfert d'un bassin à l'autre, la programmation des algorithmes sur micro-ordinateur avec une interface très conviviale.
La structure d'écoulement à l'intérieur d'un bassin versant est obtenue de manière informatisée à partir d'une discrétisation des altitudes rencontrées dans la zone d'intérêt, en mailles carrées de dimensions données, d'où l'on tire les pentes et les orientations de chaque maille, puis le bassin versant en amont de la maille identifiée comme exutoire, le réseau hydrographique, les sous-bassins versants et, finalement, les unités hydrologiques relativement homogènes (UHRH), définies sur la base de ces sous-bassins, en les regroupant ou les divisant au besoin. Un logiciel spécifique pour ce faire a été développé: PHYSITEL.
Selon la conception très modulaire adoptée pour HYDROTEL, chaque sous-modèle offre généralement plus d'une option de simulation, afin de tenir compte des données disponibles sur le bassin versant traité. Les simulations peuvent être réalisées en considérant comme unité de simulation du bilan hydrologique vertical les mailles originales constituant le bassin ou les UHRH.
Des exemples de simulation des débits à l'aide du modèle HYDROTEL sur divers bassins versants situés au Canada (Québec, Ontario, Colombie-Britannique) et dans le sud de la France sont présentés.
Ces simulations indiquent que les différents algorithmes du modèle réagissent bien et qu'il est possible de considérer son application sur des bassins très divers situés sous des conditions climatiques variées. Des tests plus poussés sont en cours afin de mieux cerner la sensibilité des divers algorithmes aux données d'entrée ainsi que leur interchangeabilité.
Modification de la matière organique lors des traitements conventionnels de potabilisation
Authors: Lefebvre E. , Croue J. P. 
Published: July 2012

La filtration successive des eaux, préalablement filtrées sur membrane de porosité 0,45 µm puis acidifiées à pH 2, sur deux colonnes de résines XAD8 et XAD4 placées en série, caractérise la matière organique en trois grandes classes : les substances hydrophobes, les acides hydrophiles et les hydrophiles non retenus. Cette étude s'est intéressée à déterminer et à analyser l'impact sur la distribution hydrophobe/hydrophile des traitements conventionnels utilisés dans les usines de production d'eau potable.
En ce qui concerne l'effet de la clarification, la distribution hydrophobe/hydrophile du COD a été inchangée dans le cas de sept prélèvements sur dix, indiquant une isoélimination de chaque fraction. Dans le cas des eaux R1.2, R4 et R6.1, une diminution de la fraction hydrophobe est obtenue entre l'eau brute et son eau clarifiée.
L'étude de différents coagulants indique que la distribution de la matière organique des eaux clarifiées dépend de sa composition initiale mais aussi de la nature du coagulant mis en oeuvre. Le chlorure ferrique permet une meilleure élimination de chaque fraction comparativement à un sel d'aluminium.
Un traitement d'oxydation à un taux de 1,5 mg Oxydant/mg COD et quel que soit l'oxydant mis en oeuvre (O3, Cl2, ClO2) diminue significativement les substances hydrophobes et augmente les substances hydrophiles. Ces résultats sont logiques si nous nous référons au mode d'action de ces trois oxydants. L'ozonation d'eaux brute et clarifiée s'accompagne aussi d'une augmentation du CODB, soulignant que les substances hydrophiles générées par l'étape d'ozonation seraient biodégradables.
Des campagnes de prélèvements ont indiqué que les traitements de finition (ozonation, filtration sur CAG) en configuration industrielle ont une légère influence sur la distribution interne de la matière organique. Les résultats, du fait de taux de traitement plus faibles, sont moins nets que ceux obtenus en laboratoire. Une filtration sur CAG, précédée d'une étape d'ozonation, conduit à une augmentation de la fraction hydrophobe et à une diminution du CODB.
Procédures de décision multimodèle pour une prévision des crues en temps réel: Application au bassin supérieur de la Garonne
Authors: Loumagne C. , Vidal J. J. , Feliu C. , Torterotot J. P. , Roche P. A. 
Published: July 2012

Cet article décrit une procédure de décision destinée à la prévision des crues en temps réel. La méthode proposée permet de combiner les résultats de différents modèles avec une pondération adaptée aux conditions de fonctionnement du système de prévision.
Chaque modèle a lors du calage des performances qui lui sont propres ainsi qu'une sensibilité particulière aux différentes perturbations. Les résultats de ces modèfles étant corrélés, la décision optimale est par conséquence une combinaison linéaire de la décision qui peut être prise dans chaque état du système pondérée par la probabilité de se trouver dans une configuration donnée.
Dans le cadre d'un système de prévision exploitant le résultat de plusieurs modèles, la procédure se décompose en deux étapes. Pendant la première étape, après analyse de l'ensemble des informations collectées on détermine les états possibles du système. La deuxième étape établit une prévision en calculant des poids optimaux accordés à chaque modèle en fonction des différentes configurations du système.
Un tel système de décision nécessite une étude complète afin de décrire et modéliser toutes les perturbations et situations hydrologiques possibles. Une procédure simplifiée a donc été développée identifiant seulement deux états du système : le premier où tout fonctionne correctement et le deuxième déterminé à partir des derniers pas de temps connus.
Comparativement à des méthodes de changement de modèles, cette méthode simplifiée a montré sur la Vézère de meilleurs résultats.
L'intérêt de cette approche est confirmé même dans le cas où des erreurs accidentelles interviennent en temps réel. On présente les performances de cette procédure, observées depuis son implantation sur le système d'annonce de crues du bassin supérieur de la Garonne.
Toxicité aiguë comparée du phénol et d'une série de chlorophénols sur des organismes aquatiques et terrestres
Authors: Iounes N. , Guerbet M. , Jouany J. M. , Hamel J. 
Published: July 2012

Les chlorophénols sont des composés chimiques couramment utilisés dans de nombreuses applications industrielles et donc retrouvés dans l'environnement.
L'objectif de ce travail est d'abord de comparer la toxicité aiguë du phénol et de cinq dérivés chlorés vis à vis de trois organismes : un protozoaire d'eau douce Colpidium campylum, un végétal terrestre Vicia lens et un mammifère, la souris. Afin d'avoir une comparaison plus large, nos résultats expérimentaux ont été confrontés avec des données relevées dans la littérature sur neuf autres espèces de l'environnement.
À l'exception des mammifères pour lesquels le 2,4 dichlorophénol et le 2,4,6 trichlorophénol sont les moins dangereux, il apparaît que la toxicité est étroitement liée avec le degré de substitution en chlore du noyau phénolique. Plus le nombre d'atomes de chlore est élevé, plus la toxicité est importante.
Cette étude montre d'autre part que dix organismes, parmi les douze étudiés, répondent de façon semblable vis à vis des chlorophénols. Seuls le rat et la souris présentent une sensibilité différente. Cependant, le pentachlorophénol s'avère être le composé le plus dangereux dans tous les cas.
Une méthodologie de modélisation numérique de terrain pour la simulation hydrodynamique bidimensionnelle
Authors: Secretan Y. , Leclerc M. , Duchesne S. , Heniche M. 
Published: July 2012

L'article pose la problématique de la construction du Modèle Numérique de Terrain (MNT) dans le contexte d'études hydrauliques à deux dimensions, ici reliées aux inondations. La difficulté est liée à l'hétérogénéité des ensembles de données qui diffèrent en précision, en couverture spatiale, en répartition et en densité, ainsi qu'en géoréférentiation, notamment. Dans le cadre d'un exercice de modélisation hydrodynamique, toute la région à l'étude doit être documentée et l'information portée sur un support homogène. L'article propose une stratégie efficace supportée par un outil informatique, le MODELEUR, qui permet de fusionner rapidement les divers ensembles disponibles pour chaque variable qu'elle soit scalaire comme la topographie ou vectorielle comme le vent, d'en préserver l'intégrité et d'y donner accès efficacement à toutes les étapes du processus d'analyse et de modélisation. Ainsi, quelle que soit l'utilisation environnementale du modèle numérique de terrain (planification d'aménagement, conservation d'habitats, inondations, sédimentologie), la méthode permet de travailler avec la projection des données sur un support homogène de type maillage d'éléments finis et de conserver intégralement l'original comme référence. Cette méthode est basée sur une partition du domaine d'analyse par type d'information : topographie, substrat, rugosité de surface, etc.. Une partition est composée de sous-domaines et chacun associe un jeu de données à une portion du domaine d'analyse par un procédé déclaratoire. Ce modèle conceptuel forme à notre sens le MNT proprement dit. Le processus de transfert des données des partitions à un maillage d'analyse est considéré comme un résultat du MNT et non le MNT lui-même. Il est réalisé à l'aide d'une technique d'interpolation comme la méthode des éléments finis. Suite aux crues du Saguenay en 1996, la méthode a pu être testée et validée pour en démontrer l'efficacité. Cet exemple nous sert d'illustration.
Revue de processus ponctuels et synthèse de tests statistiques pour le choix d'un type de processus
Authors: Yagouti A. , Abi-Zeid I. , Ouarda T. B.M.J. , Bobée B. 
Published: July 2012

Nous nous intéressons dans ce travail de recherche à la modélisation d'une série d'événements par la théorie des processus ponctuels temporels. Un processus ponctuel est défini comme étant un processus stochastique pour lequel chaque réalisation constitue une collection de points. Un grand nombre d'ouvrages traitent particulièrement de ces processus, cependant, il existe dans la littérature peu de travaux qui se préoccupent de l'analyse de séries d'événements. On identifie deux catégories de séries d'événements : une série d'un seul type d'événements et une série de plusieurs types d'événements.
L'objectif de ce travail est de mettre en évidence les différents tests statistiques appliqués aux séries d'un seul ou de plusieurs types d'événements et de proposer une classification de ces tests. Nous présentons d'abord une revue de littérature des processus ponctuels temporels, accompagnée d'une classification de ces modèles. Par la suite, nous identifions les tests statistiques de séries d'un seul type d'événements et nous examinons leur applicabilité pour une série de deux ou de plusieurs types d'événements. Les tests statistiques identifiés sont répartis en quatre classes : analyse graphique, tests appliqués au processus de Poisson homogène et non homogène, tests appliqués au processus de renouvellement homogène et les tests de discrimination entre deux processus ponctuels. Ce travail est réalisé avec l'idée d'une application ultérieure dans le cadre de l'analyse du risque.
Les résultats de cette recherche ont montré qu'il n'existe dans la littérature que des tests d'une série d'un seul type d'événements et ils sont, généralement, valables pour les processus ponctuels suivants : Poisson homogène et renouvellement homogène. L'application de ces tests aux séries de deux ou de plusieurs types d'événements est possible dans le cas où les événements sont définis par leurs nombres et leurs temps d'occurrence seulement, i.e. la durée de chaque événement n'est pas prise en considération.
Programme de recherche sur les lacs collinaires dans les zones semi-arides du pourtour méditerranéen
Authors: Albergel J. , Nasri S. , Lamachère J. M. 
Published: July 2012

Un lac collinaire est une retenue créée par un petit barrage en terre. Les lacs collinaires contiennent quelques dizaines de milliers à 1 million de m3 d'eau recueillie sur des bassins versants d'une superficie de quelques hectares à quelques km2. Ils s'intègrent de façon naturelle dans le paysage en ne créant pas de nuisance particulière. Ils sont aptes à réguler les flux hydriques et donc susceptibles de maintenir les populations en place en leur assurant de réelles possibilités de développement.
HYDROMED est un programme de recherche mené dans quatre pays (Liban, Maroc, Syrie et Tunisie), engagés dans une politique de construction de petits barrages en complément des réalisations de grande hydraulique.
L'objectif du projet HYDROMED a été d'étudier l'aménagement " lac collinaire" et ses impacts sur l'environnement proche et sur les sociétés rurales riveraines. Outre les opérations de coordination et de formation, quatre opérations de recherches ont été menées
- Synthèse des travaux existants et choix des sites pour les expérimentations,
- Eau - Sol - Environnement,
- Agronomie - Impacts sociaux et économiques,
- Pérennité du lac collinaire et son intégration dans le développement durable des régions marginales.