Cahier des charges par binômes

Chaque binôme a déterminé les tâches à accomplir pour répondre à l'objectif initial. Ces démarches préliminaires sont présentées dans les onglets suivants.

 

Modélisation du transport du rejet et du dépôt en mer

                        

(Source : data.shom.fr)

 

     Le but de notre projet est d'étudier l'impact environnemental associé aux rejets de résidus de bauxite dans la baie de Cassis. Le binôme Simon Gsell – Erwan Letard à pour mission principale de modéliser l'aspect "écoulement" et "dépôt" mis en jeu dans ce problème.

     Avant de se lancer dans la modélisation, un gros travail de recherches bibliographiques qui a déjà été entamé sera à terminer. Ces recherches doivent aboutir à une validation de la rhéologie du rejet, l'obtention de données de courants ou encore de bathymétrie de la région de Cassis. Il faudra ensuite commencer la prise en main des logiciels que nous avons choisi pour l'étude, à savoir, Telemac 3D et SISYPHE (de la suite Telemac).

     Dès lors, il nous a paru important de faire la distinction entre deux grandes parties indépendantes qui articuleront notre travail.

     La première partie concerne l'étude du jet à la sortie du tuyau. Il s'agira de regarder l'influence de ce panache à court terme sur le milieu environnant ainsi que de comprendre l'influence des différents paramètres important sur le résultat. En particulier, on s'intéressera à la sensibilité du résultat aux variations de densité du rejet. En effet d'après les informations que nous avons obtenus cette donnée peut être variable au cours du temps. Cette étude s'effectuera à l'aide de Telemac 3D.

     La seconde partie concerne le dépôt, la façon dont se sédimentent les boues, l'influence de ce dépôt sur l'environnement, l'étude de la remise en suspension de la boue au fond et son influence sur le transport d'éventuelles d'espèces. On effectuera l'étude à l'aide de SISYPHE. 

     Une fois ces deux études menées, nous associerons nos résultats avec ceux de l'autre binôme afin de coupler les résultats et d'obtenir une étude physico-chimique de ce procédé de rejet. 

Contexte

Contexte

 

                     

 

 

     Le but de notre projet est d'étudier l'impact environnemental associé aux rejets de résidus de bauxite dans la baie de Cassis. Le binôme Simon Gsell – Erwan Letard à pour mission principale de modéliser l'aspect "écoulement" et "dépôt" mis en jeu dans ce problème.

     Avant de se lancer dans la modélisation, un gros travail de recherches bibliographiques qui a déjà été entamé sera à terminer. Ces recherches doivent aboutir à une validation de la rhéologie du rejet, l'obtention de données de courants ou encore de bathymétrie de la région de Cassis. Il faudra ensuite commencer la prise en main des logiciels que nous avons choisi pour l'étude, à savoir, Telemac 3D et SISYPHE (de la suite Telemac).

     Dès lors, il nous a paru important de faire la distinction entre deux grandes parties indépendantes qui articuleront notre travail.

     La première partie concerne l'étude du jet à la sortie du tuyau. Il s'agira de regarder l'influence de ce panache à court terme sur le milieu environnant ainsi que de comprendre l'influence des différents paramètres important sur le résultat. En particulier, on s'intéressera à la sensibilité du résultat aux variations de densité du rejet. En effet d'après les informations que nous avons obtenus cette donnée peut être variable au cours du temps. Cette étude s'effectuera à l'aide de Telemac 3D.

     La seconde partie concerne le dépôt, la façon dont se sédimentent les boues, l'influence de ce dépôt sur l'environnement, l'étude de la remise en suspension de la boue au fond et son influence sur le transport d'éventuelles d'espèces. On effectuera l'étude à l'aide de SISYPHE. 

     Une fois ces deux études menées, nous associerons nos résultats avec ceux de l'autre binôme afin de coupler les résultats et d'obtenir une étude physico-chimique de ce procédé de rejet. 

Méthodologie

               

(Source : Synthèse des travaux du Comité Scientifique de Suivi 1995-2004)

 

Méthodologie

 

      Etude du jet

          Il s'agira d'une étude de dispersion dans un milieu infini. On utilisera donc un maillage simple sans condition de fond. Une étude préliminaire devra être effectuée afin de dimensionner ce maillage. On se placera dans le cadre d'un jet axisymétrique dans un écoulement uniforme. Étant donné la profondeur de la conduite (~ -300m) et la proximité du fond, nous ne prendrons pas en compte l'influence de la houle. Lors de la mise en place du calcul nous devrons répondre à un certain nombre de questions. La détermination des conditions à la limite du domaine seront à adapter pour prendre en compte la présence d'un courant supposé uniforme. On se posera également la question de l'importance de la prise en compte d'une stratification du milieu ambiant.

Toutes ces interrogations feront l'objet d'une étude préliminaire. Cette étape comprend également la prise en main de l'outil Telemac3d et la lecture de la documentation associée.

 

     Transport des matières déposées

         Il s'agira d'une étude de type transport sédimentaire. A priori, la mise en place de ce calcul parait beaucoup plus complexe que pour l'étude précédente. Beaucoup de points restent à éclaircir et feront l'objet d'une étude préliminaire importante. L'objectif serait de simuler numériquement le transport à long terme des matières déposées avec l'outil Sisyphe de la suite Telemac. Le calcul s'effectuera sur un domaine d'environ 20km2 sur un maillage comportant des données bathymétriques au fond. Les difficultés attendues sont nombreuses et concernent l'obtention et/ou la saisie des données bathymétriques, la définition d'un champ de vitesse moyen sur le domaine (courants moyens) et la définition d'une condition initiale. La encore, tout commencera par la prise en main de l'outil, la lecture de la documentation et la poursuite des recherches de données.

 

 

        Approche méthodologique

            Les problèmes exposés ci dessus peuvent être traités à des niveaux de complexité divers. Notre objectif dans un premier temps est de mettre en place des calculs "simples" afin d'obtenir des résultats rapidement. Cette démarche nous permettra dans un premier temps de valider nos hypothèses et de également de nous rendre compte si nous faisons fausse route. Dans un second temps, nous prévoyons de complexifier l'étude afin de se rapprocher de la situation réelle (cf Gant-chart).

 

 

Planning Prévisionnel

Planning Prévisionnel

 

Intéractions physico-chimiques du rejet en mer

Cahier des charges du binôme Douinot-Pinteaux

Contexte de l'étude

Dans le cadre de l’étude physico-chimique du rejet de résidus en mer, la composition exacte de l’effluent rejeté constitue la base du travail à réaliser. Or, d’après nos recherches d’avant projet, c’est aussi l’information la plus protégée par les secrets industriels. De ce fait, nous ne nous attarderons pas à connaître précisément la composition. Nous nous intéresserons plutôt à faire l’étude à partir d’une composition de base et étudier la sensibilité des impacts générés vis à vis de variations de la composition.

Objectifs

Deux problématiques feront l’objet de notre étude :

  • Tout d’abord, une première partie portera sur l’impact du rejet sur le pH de l’eau de mer. Les résidus sont en effet susceptibles d’être basiques puisque le procédé de transformation de l’alumine se réalise à l’aide de soude. L’évolution du pH au niveau du rejet sera étudiée, ainsi que les conséquences quand à la spéciation des éléments chimiques.
  • Puis selon la composition de l’effluent, le devenir de 2 à 3 composants (vraisemblablement le vanadium, le chrome, le titane) du rejet fera l’objet d’une seconde partie.  Il s’agira ici, de référencer les différents réactions possibles (complexation, adsorption, dissolution, sédimentation) et d’en déduire la spéciation des éléments chimiques dans le dépôt mais aussi dans les résidus en suspension.
Déroulement du travail

Le travail à effectuer a été réparti en 4 étapes distinctes :

Etape 1 : Recherches bibliographiques. L'objectif de cette étape est d'acquérir les données nécessaires à notre étude à savoir :

  • la composition chimique de l'effluent, la densité, le pH, l'alcalinité,
  • la composition chimique de l'eau de mer au niveau du rejet, densité, pH, alcalinité,
  • les caractéristiques générales des principaux composants de l'effluent (condition de complexation, degré d'oxydation, adsorption).

Pour ce faire, l'aide de nos contacts scientifiques, à la fois de l'entreprise mais aussi des laboratoires Ifremer et GET nous seront indispensables.

 

Etape 2 : Etude de l'influence du pH du rejet industriel. Il s'agit de répondre aux objectifs suivants :

  • identifier les éléments basiques de l'effluent,
  • évaluer l'étendue spatiale de l'influence du rejet sur le pH de l'eau de mer,
  • identifier les modifications de la spéciation chimique des résidus du rejet au contact de l'eau de mer.

Le logiciel PhreeqC sera principalement utiliser pour étudier l'évolution de la spéciation chimique. En parallèle, nous travaillerons en commun avec le second binôme sur telemac 3D pour caractériser la concentration spatiale en ion oxonium.

 

Etape 3 : Etude du devenir de 2 à 3 éléments de la composition chimique de l'effluent. A partir de la bibliographie effectuée, les objectifs sont les suivants  :

  • identifier la spéciation des éléments étudiés dans la suspension
  • identifier les réactions possibles sur le dépôt (adsorption, complexation, diffusion)
  • caractériser l'évolution du dépôt d'après la cinétique des réactions identifiées

Il s'agit ici de caractériser à la fois l'impact direct du rejet, mais aussi l'évolution à long terme des composants déposés.

 

Etape 4 : Interprétation et mise en commun des résultats

Une dernière étape permettra de synthétiser nos résultats et harmoniser nos travaux avec les travaux de l'ensemble du groupe.

 

Planning prévisionnel

Les étapes 2 et 3 sont indépendantes ce qui nous permettra de travailler parallèlement les deux axes d'études. L'agenda de l'étude est présent ici : Diagramme de Gantt