POLLUTION ATMOSPHERIQUE


1. La simulation en 2D

2. La simulation en 3D

Conclusion


1. La simulation en 2D

Nous avons tout d'abord effectué un travail en 2D sur PHOENICS en considérant que les collines et les villes situées sur l'île (Noimoutier, La Guérinière et L'Epine) ont une hauteur infinie. Ainsi l'élévation de quelques mètres au dessus du niveau de la mer est représentée par 3 blocs infranchissables de couleur noire sur les images. La zone étudiée est constituée d'un carré de 10 km de côté. Un maillage de 40 mailles de 250 mètres sur 250 mètres a été choisi. Le rejet est donc situé sur la maille (24;12), et le port dans le coin en haut à gauche de la zone étudiée. Pour simuler les vents, nous avons jugé opportun d'incliner la zone étudiée d'un angle de 45° afin d'éliminer les conditions de symétrie sur les côtés. Ainsi, les conditions aux limites deviennent deux conditions d'entrée et deux conditions de sortie, ce qui est plus proche de la réalité.

Le problème est résolu grâce aux équations de Navier-Stockes dont la fermeture est assurée par un modèle k-E. Ce modèle ne donne pas de très bons résultats pour la résolution de problèmes atmosphériques, mais il permet d'obtenir une bonne approximation du résultat.

Les normes présentées en page précedente pour la qualité de l'air n'ont en fait pas été utilisées car il était trop difficile d'introduire un traceur avec débit dans cette simulation.

Nous avons testé différentes directions du vent. La première qui nous a paru la plus évidente est de simuler un vent d'ouest. En effet, le vent dominant vient de l'océan. Les résultats pour le traceur avec un vent de 5 m/s (figure ci-dessous) montrent que le rejet est emporté par le vent et donc ne vient pas polluer le port qui se trouve au coin en haut à gauche de l'image. De plus, le rejet se situe juste derrière la colline et donc le vent a du mal à l'emporter (on rapelle que la hauteur de la colline est infinie).

On en déduit que pour un vent venant du Nord-Ouest, qui est le vent dominant d'après la rose des vents, le port ne serait pas non plus atteint par le panache. En effet, le vent rencontrerait le port avant l'usine, donc cette situation n'offre aucun intérêt pour notre étude.

Nous avons alors essayé de nous placer dans la position la plus défavorable pour le port. Nous avons choisi de simuler des vents de Sud et de Sud-Est, même si ces situations sont très rarement occurentes. Nous pourrons alors voir si dans le cas de ces scenarios majorants le rejet arrive jusqu'au port.

Nous avons modélisé un vent venant du sud à la vitesse de 5 m/s. Les résultats obtenus pour le traceur apparaissent sur la figure suivante :

Là encore on remarque que le rejet est arrêté par la colline et la ville de Noirmoutier (bloc du haut). Si l'on considère la vitesse V1, on voit très bien les zones de recirculation, ainsi que les arrêts que provoque le bloc.

Nous avons donc essayé d'obtenir de meilleurs résultats en prenant un vent de Sud-Est même si cette situation est exceptionnelle. La visualisation des résultats du traceur apparaissent ci-dessous :

On peut donc constater que même dans ce cas, qui est le plus défavorable, le port reste à l'abri de la pollution atmosphérique rejetée par notre usine. Nous avons testé également un vent de même direction mais de vitesse supérieure (12 m/s). Les résultats positifs restent confirmés : le port est hors d'atteinte du rejet.

2. La simulation en 3D

La situation étudiée précédemment est très restrictive puisque le rejet et les obstacles sont de hauteur infinie, et donc que le panache ne peut passer au-dessus des blocs. Nous avons donc simulé ce même rejet en trois dimensions : le domaine est toujours un carré de 10 km de coté, mais de 600 mètres de hauteur. Le maillage est composé de 20 mailles de 500 mètres sur les deux directions de l'horizontale (x, z), et 6 mailles de 100 mètres selon la verticale (y). La complexité de ce maillage ne nous a pas permis d'incliner la zone de simulation, ce qui implique des conditions de symétrie sur deux côtés de la zone. Les deux autres côtés sont la condition d'entrée et la condition de sortie. De plus, cette restriction ne nous a permis de simuler que les vents de Nord et de Sud.

Le sol est assimilé à un mur frottant, et le haut de la zone correpond également à une condition de symétrie.

La situation correspondant au vent de Nord étant inintéressante, nous nous sommes limités au vent de Sud, pour deux hauteurs de cheminée différentes. On peut constater que le rejet reste très localisé et n'atteint pas le port. En effet, le relief et les villages sont représentés par des obstacles sur la hauteur d'une maille, donc des obstacles de 100 mètres. Pour une cheminée d'une hauteur de 100 mètres également, le panache ne peut donc pas franchir les obstacles pour arriver jusqu'au port (figure ci-dessous).

Nous avons donc essayé de placer la cheminée à 200 mètres de hauteur (2 mailles). La figure suivante représente les résultats obtenus sur le plan z=200 mètres.

On voit donc que le rejet pourrait passer au-dessus des obstacles, mais que de toute façon, la force et la direction du vent ne lui permettraient pas d'arriver jusqu'au port.

Il serait possible que le port de l'Herbaudière reçoive les rejets de l'usine si un fort vent de Sud-Est pouvait souffler sur l'île. Cependant, on remarque que la concentration du rejet serait très faible en arrivant au-dessus du port. Il faudrait donc des conditions exceptionnelles pour qu'il y ait des problèmes de pollution pour le port.

Conclusion

On a donc pu constater que le port de l'Herbaudière est à l'abri d'une éventuelle pollution atmosphérique émise par une usine. En fait, la protection du port dans ce domaine est double :

Pour la qualité de l'air, le label Pavillon Bleu de L'Herbaudière ne serait donc pas remis en question suite à l'implantation d'une usine polluante.


Conclusion

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