Résultats

Les propriétés de l’atmosphère vont jouer un rôle plus ou moins important dans la dispersion d’un produit.

ALOHA étant un logiciel utilisé en situation accidentelle, les résultats fournis sont sous la forme d'une visualisation spatiale du danger. Dans le cas du propane il s'agit principalement d'un danger d'inflammabilité et d'explosion. Trois zones de danger sont ainsi définies par le logiciel en lien avec la Limite Inférieure d'Explosivité (LIE). Une première zone spatiale dans laquelle les concentrations en polluant atteignent 10% de la LIE, soit 2000 ppm. Une seconde zone où les concentrations atteignent 60% de la LIE, soit 12000 ppm. Enfin, la zone où le risque d'explosivité est prépondérant est la zone dans laquelle le nuage de polluant présente une concentration atteignant la LIE de 20000 ppm.

La dispersion est alors définie par ces 3 zones de danger. Les résultats obtenus permettant la visualisation de la dispersion du nuage de pollution sont la longueur et la largeur du panache. Nous avons pris pour résultats les cas les plus défavorables (dispersion maximale), correspondant aux valeurs limites de l'intervalle de confiance du logiciel (courbe en pointillés sur le graphique). 

 

  • Présentation des résultats

Dans un premier temps, nous avons fait varier trivialement les paramètres vitesse du vent, couverture nuageuse, température de l'air et humidité afin de déterminer leur éventuelle influence sur la dispersion du produit dans l'atmosphère. Afin d'évaluer leur influence, nous avons fixé trois niveaux de valeurs pour chaque paramètre étudié, valeurs prises en cohérentes avec les conditions météorologiques observables à Toulouse. Les paramètres ont été étudiés un à un, tout autre paramètre restant constant et fixé à sa valeur moyenne.

Le tableau suivant renseigne les résultats obtenus :

 

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Les résultats obtenus concernant l'influence du vent sur la dispersion sont inattendus. En effet, une augmentation de la vitesse du vent conduit à une diminution de la dispersion du nuage de polluant. Nous pensions observer une tendance inverse. Ceci peut s'expliquer par des limitations liées au modèle du logiciel ou par des phénomènes atmosphériques plus complexes. On observe également que la dispersion est d'autant plus importante que la température augmente.

Les résultats obtenus nous permettent d'en conclure que l’humidité ne semble pas être un paramètre moteur de la dispersion. En effet, avec l'augmentation de l'humidité, la dispersion ne semble pas suivre une évolution privilégiée. Il en va de même pour la couverture nuageuse. Toutefois, ces résultats sont à nuancer compte tenu des nombreuses limitations que présente le logiciel.

Il apparaît nettement que le vent est le paramètre le plus influent sur la dispersion.

Dans un temps, il nous a paru intéressant de réaliser une étude plus approfondie en multipliant les combinaisons possibles entre les trois facteurs qui se dégagent de l'analyse précédente : vitesse du vent, couverture nuageuse, température de l'air. Le paramètre humidité a été fixé à 70%, valeur moyenne observée à Toulouse. Les résultats obtenus sont renseignés dans le tableau suivant :

 

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Facteur vent

Les résultats obtenus lors de cette étude plus approfondie ne sont pas plus concluants ni plus interprétables. On observe que pour toutes les combinaisons impliquant la température de l'air et la couverture nuageuse, la dispersion est quasiment toujours plus importante pour une vitesse de vent faible. Nous n'attribuons pas d'explication privilégiée à cette observation.

 

Facteur couverture nuageuse

Au vu des résultats la couverture nuageuse ne semble pas avoir d’influence sur la dispersion du produit dans l’atmosphère.

Ces résultats sont toutefois à nuancer car d’un point de vue théorique, la couverture nuageuse peut contribuer à la stabilité des basses couches de l'atmosphère en interceptant le rayonnement solaire. En particulier, dans le cas d'une couche nuageuse continue et basse, le mécanisme d’absorption des rayonnements solaires dans la couche limite atmosphérique peut neutraliser les effets de la turbulence dus au rayonnement du sol, limitant ainsi la dispersion atmosphérique.

 

Facteur température

On observe une légère augmentation de la dispersion atmosphérique avec l’augmentation de la température. Ceci peut s’expliquer par le phénomène de turbulence d’origine thermique  par lequel un volume d’air se détend.

 

Au delà de ces interprétations, des conditions météorologiques caractéristiques renseignant la stabilité de l'atmosphère peuvent être observées dans les résultats obtenus.

Dans des conditions de vent fort ou modéré et un ciel couvert, des transferts horizontaux importants de quantité de mouvement ont lieu dans la couche limite atmosphérique. On parle de conditions de stabilité neutre. Ce phénomène est particulièrement notable dans les résultats obtenus des simulations numéro 28, 29 et 30.

Pour des vents faibles, la turbulence d’origine thermique prédomine, elle va influencer de façon appréciable la stabilité atmosphérique.

D'autre part des conditions de stabilité instable peuvent se produire en cas de vents faibles au cours d'une journée ensoleillée. Dans de telles conditions le sol s'échauffe par rayonnement beaucoup plus rapidement que l’air. Des tourbillons convectifs apparaissent introduisant une instabilité qui a tendance à amplifier les mouvements verticaux. Ce phénomène est particulièrement notable dans les simulations numéro 13 à 21. Ceci est en cohérence avec la classe de stabilité fournie par le logiciel, classe C instable.

 

  • Discussion

Les résultats obtenus sont très limités et décevants. En effet, dans la modélisation, la structure de l’écoulement du vent (gradient vertical de vitesse) et du champ des températures (gradient vertical de température), entre autres, ne sont pas pris en considération. Ces facteurs sont pourtant fondamentaux dans les phénomènes de dispersion atmosphérique. Ils sont principalement influencés par les effets de frottement de l’air sur le sol (relief) et les échanges de chaleur entre le sol et l’atmosphère.

Nous avons utilisé ce logiciel car il est le seul accessible gratuitement. Compte tenu des nombreuses limitations du logiciel nous nous attendions à des tendances générales. Cependant les résultats obtenus ne nous ont pas permis d'observer des tendances nettes. Au delà des limites liées au logiciel, l'interprétation des phénomènes se produisant dans l'atmosphère est très délicate. Il existe en effet des synergies complexes entre nombreux paramètres météorologiques et orographiques.

 

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