Modelisation du fonctionnement d'un ecosysteme fluvial : la seine le modele prose

par STEPHANIE EVEN

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de M. POULIN.

Soutenue en 1995

à l'EMP .

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  • Résumé

    Le groupement de recherche seine (piren seine), programme pluridisciplinaire de recherche s'est donne comme objectif d'etudier l'impact des activites humaines sur la seine et l'ensemble de son bassin versant. La forte concentration humaine et industrielle sur les rives du fleuve en font un ecosysteme particulierement sensible, notamment en periode d'etiage lorsque les debits sont faibles. Un modele deterministe permettant de simuler le fonctionnement de l'ecosysteme seine a ete mis au point. Un module hydraulique monodimensionnel en reseau calcule les caracteristiques physiques de l'ecoulement sur la base des equations de saint-venant, resolues avec le schema aux differences finies de preissmann, semi-implicite a quatre points. Les barrages de navigation et les iles sont prises en compte, les regimes hydrauliques sont permanents ou transitoires. Les coefficients de frottement varient en fonction du debit. Le module de transport prend en compte l'advection et la dispersion. Un schema semi-implicite de crank-nicholson est utilise pour resoudre l'equation de dispersion. Des methodes numeriques precises (schema aux differences finies de bott, methodes aux caracteristiques de holly et preissmann ou de rash et williamson) permettent de reduire les erreurs numeriques liees a la resolution de l'equation d'advection. Un compromis temps de calcul/precision est possible. Le module biologique, base sur le modele rive developpe au groupe de microbiologie des milieux aquatiques a l'universite libre de bruxelles, represente les processus importants d'un ecosysteme: degradation de la matiere organique par les bacteries heterotrophes, production primaire, echanges avec le fond, cycle des elements nutritifs azotes et phosphores, oxygene. Differentes caracteristiques physiologiques pour les bacteries ou le phytoplancton, classes de degradabilite pour la matiere organique, differentes vitesses de sedimentation pour la matiere particulaire sont prises en compte. La description fine des processus s'appuie sur des analyses de terrain et de laboratoire. Les variables de forcage (apports, rayonnement, temperature) sont transitoires. La validation utilise les donnees de campagnes de suivi de masse d'eau effectuees dans le cadre du piren seine, ainsi que des suivis annuels du reseau national de bassin. Les echelles spatio-temporelles sont de l'ordre de la journee ou de l'annee, pour des distances de dix a quelques centaines de kilometres. Le modele prose a ete mis en uvre sur 300 km du fleuve seine, de la confluence avec l'yonne jusqu'a l'estuaire, en incluant 120 km de la riviere marne, afin d'etudier les situations suivantes: interpretation de tracage et propagation de pollution, situation de temps sec et problemes de qualite d'eau lies aux rejets de stations d'epuration, situation de temps de pluie et impact de pollution d'origine pluviale. Le modele a ete utilise comme outil de synthese et de connaissance. Son utilisation en tant qu'outil de gestion est envisagee


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  • Détails : 305 P.
  • Annexes : 178 REF.

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