Le domaine et les données de l'étude

1. Le domaine et les données de l'étude

Comme nous avons pu le dire précédemment, l'industriel minier a pour projet de rejeter l'ensemble de ces effluents dans l'anse de Vavouto, dans l'océan Pacifique, au moyen d'un émissaire possédant une longueur totale de 9km.

 

L'émissaire en question consiste en un tube dont les données techniques connues sont les suivantes:

  • coordonnées géographiques: 20°59'47"S - 164°37'16"E,
  • diamètre: D=71cm,
  • épaisseur: e=33.9mm,
  • longueur totale: L=9km environ,
  • débit: Q=2250m3/heure,
  • profondeur d'injection des effluents: Z=60m.

 

2. Une étude multiphasique

L'étude qui suit est réalisée en prenant en compte un milieu diphasique. En effet, les données de l'industriel concernant l'effluent montrent que celui-ci est de nature très différente du milieu ambiant, représenté par l'eau salée de l'Océan Pacifique. L'effluent est composé d'eau à plus forte concentration en sel et réchauffé:

  • Le tuyau évacue principalement vers l’océan, à 90 %, l’eau de mer réchauffée par son passage dans les tours réfrigérantes, et plus salée du fait de l’évaporation subie.
  • le rejet possède une température d’approximativement 30 °C, soit 5,5 °C de plus que la température ambiante des eaux de la passe.
  • La salinité de l’effluent est supérieure approximativement de 35 % à celle de l’océan.

 (source : l'ensemble de ces données sont disponibles sur le site Koniambo - Nickel SA : http://www.koniambonickel.nc/index.php)

 

Grâce à ces différentes données, nous pouvons déterminer la masse volumique des deux  liquides  (l'eau de l'océan et les effluents) au moyen de l'équation d'état de l'eau salée.  Cette équation est de la forme: ρ=ies80(S,T,P), où ies80 représente la fonction utilisée, et les paramètres considérés sont:

  • la salinité de l'eau S

  • la température de l'eau T

  • la pression du milieu concerné P.

L'équation est présentée en annexe 1.

 

Les valeurs de ces trois propriétés pour les deux fluides sont représentées dans le tableau 1.

 

Tableau 1: Caractéristiques physiques des deux fluides considérés
  Océan Effluents
Salinité (en g/l) 35 47.25
Température (en °C) 24.5 30
Pression (en Pa) 7 . 105 7 . 105

Les effluents étant dispersés à 60 mètres de profondeur, et en considérant en première approximation que la pression suit la loi hydrostatique (c'est à dire qu'une colonne d'eau de 10 m correspond à une augmentation de 1 bar de pression), nous pouvons approximer la pression des deux fluides à 7 bars (soit 7 . 105 Pa).

Dans les modèles numériques, les différences entre les propriétés des deux fluides intervient au travers de la différence de masse volumique. Ainsi, nous ne rentrons pas dans les modèles des différences de salinités ou même de températures, mais bien une différence de masse volumique.

Sachant qu'une augmentation de la température allège un fluide alors qu'une augmentation de la salinité a tendance à l'alourdir, ces deux propriétés sont en compétition dans notre cas. En effet, les effluents sont plus chauds que l'eau de l'océan, ce qui qui fait que la température aurait tendance à alléger les effluents comparativement à l'eau océanique. Cependant, le fait que les effluents soient fortement plus salés que le milieu marin a d'avantage d'influence sur la masse volumique. Au final, la masse volumique des effluents est plus importante que celle de l'eau marine.

 

  • masse volumique du milieu ambiant: ρeau=1023.5kg/m3,

  • masse volumique des effluents: ρeffluent=1030.9kg/m3.

Cette caractérisation des effluents permet un premier élément de réponse quand au comportement de ce fluide. En effet, étant plus lourds que l'eau de mer, les effluents, vont créer un courant de gravité, provoquant une stratification en densité.

 

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