Trinôme 2 : Etude courantologique et qualité

 

Trinôme 2 : Etude courantologique et qualité


 

Contexte de notre étude


 

Ce trinôme a pour objectif d'étudier les interactions entre la mer Méditerrannée et l'étang L'Or qui est situé un peu plus dans les terres reliés par le grau. Nous allons procéder à une étude courantologique qui nous permettra d'établir des zones mortes dans le port où l'eau est susceptible d'être hautement polluée l'été, période touristique de haute fréquentation du port.

 

 

Plan de la zone d'étude : liaison entre la mer Méditerranée et l'étang L'Or (source : Google Map)

 

 

Pour mener à bien ce projet, nous sommes une équipe de trois étudiants, issus de la filière Mécanique des Fluides de l'ENSEEIHT, école d'ingénieur de Toulouse. Nous sommes tous spécialisés dans la section Science de l'Eau et l'Environnement.

 

Notre équipe se compose de :

  • Tian Chen
  • Matthieu Decuupere
  • Isabelle Soleilhavoup

 

 

 

 

 

 

Objectifs

 

 

Objectifs :

 


 

Au sein de ce projet, notre trinôme aura pour mission de procéder à une étude courantologique. Nous allons estimer et modéliser les courants qui ont lieu entre la mer Méditerranée et l'étang de L'Or (plus  l'intérieur des terres), dans le grau. Afin de simuler ces courants, nous allons inclure différents forçages naturels afin de se rapprocher au mieux des conditions réelles. Par exemple l'influence du vent, des marées, de la végétation (et de la salinité) vont nous permettre de modéliser les courants au sein de ce canal entre la mer et l'étang.

Une fois cette étude courantologique faite, nous utiliserons les résultats que nous aurons établis afin d'étudier le renouvellement de l'eau dans l'arrière-port de Carnon. En effet, cette zone est souvent sujette à des rejets d'eaux usées l'été ce qui constitue une nuisance odorante importante pour les habitants. Nous analyserons alors si il existe des zones de recirculation de l'eau mais également si des zones mortes existent.

 

 

Illustration des zones à étudier en détail pour l'évaluation de la qualité de l'eau (arrière port de Carnon). Source image : http://www.sea-seek.com/?geo=2269

 

 

 

 

Problématique :

 


Analyse courantologique du grau en vue d'estimer les nuisances polluantes au niveau de l'arrière-port.

 

 

 

 

Méthodologie

 

Méthode de travail


 

Afin de ne pas nous égarer et de mener à bien notre travail nous nous imposons une certaine méthode de travail.

Première étape :

     Nous commencerons par une étude bibliographique. Cette partie de notre travail aura pour but de nous familiariser avec les enjeux de notre problématique et notamment avec les notions relatives à la pollution. Par le biais de recherches sur internet mais aussi à la bibliothèque nous devrons trouver quels sont les ordres de grandeur des différents forçages que nous souhaitons étudier (vitesse du vent dans la zone, concentration en pollution et hauteur de marée par exemple). Nous aurons aussi à définir quels types de polluant nous allons à étudier, et notamment quelles sont les bactéries qui prolifèrent le plus dans les zones portuaires. En outre, il sera intéressant de trouver les seuils de concentration de ces bactéries à ne pas dépasser pour assurer une zone saine. Ceci sera bien sûr à coupler avec nos études numériques puisque le renouvellement de l'eau, les courants seront facteur clé dans cette étude. Cette recherche de qualité sera primordiale, car c'est dans ce domaine que nous disposons le moins de connaissances. Il sera également intéressant d'obtenir les normes pour le calcul de la contrainte due au vent à la surface de l'eau. Nous attendons également de cette recherche bibliographique d'en apprendre plus quant aux conditions météorologiques et leurs effets sur des masses d'eau.

 

Deuxième étape :

     En second lieu, nous nous adapterons les éléments bibliographiques au port de Carnon. L'étude complète des courants et de la qualité de l'eau sera trop complexe, il sera alors nécessaire de faire des hypothèses et des simplifications. Avec le temps qui nous est imparti il sera judicieux de ne prendre en compte que les phénomènes prédominants.

 

Troisième étape :

     Dans un troisième temps nous aborderons nos modélisations numériques avec la géométrie initiale. Ceci nous permettra d'avoir une première idée des courants dans le port, l'avant port et le grau. Nous commencerons par étudier l'influence de la marée seule dans un premier temps. Ensuite nous étudierons les effets du vent seul (sans la marée) sur les courants dans le port et le grau. Enfin, nous étudierons la combinaison marée+vent sur les courants dans le port. Cette première étude nous permettra de déterminer les zones mortes qui s'avéreront être intéressantes pour le groupe 3. De cette manière ils sauront à quel endroit raffiner plus ou moins leur maillage. En parallèle dès que le groupe 1 nous fournit une nouvelle géométrie nous pourrons effectuer les mêmes démarches sur le nouveau maillage. Nous serons amenés principalement à utiliser TELEMAC 2D pour les courants ainsi que son module SUBIEF pour l'étude de qualité des eaux.

 

Quatrième étape :

     Une fois les modélisations numériques terminées il sera temps de finaliser nos analyses et de former nos conclusions finales. Il sera également judicieux de vérifier les éventuelles hypothèses que nous aurons prises.

 

 

Diagramme des tâches


 

Nous avons également souhaité présenter les différentes étapes de notre projet sous forme d'un diagramme des tâches, outil couramment utilisé dans la gestion de projet.

 

Diagramme des tâches, cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

 

 

Logiciels utilisés


 

Nous pensons utiliser le logiciel Telemac 2D pour mener à bien notre étude et ainsi réaliser les calculs de régimes hydrodynamiques permanents. Il est probable que nous ayons également recours au logiciel Artemis pour modéliser la houle et les rafales de vent au plus proche de la réalité (prise en compte de longueurs d'ondes plus faibles que dans le logiciel Telemac). Nous traiterons la problématique de la qualité des eaux avec le logiciel Sisyphe, qui est une suite de Telamac 2D. Pour les calculs annexes, nous utiliserons les logiciels Matlab et Excel. Nous pourrons également recourir au logiciel Ripple Tank Simulation pour visualiser les effets de la houle.

 

 

Données nécessaires


 

En ce qui concerne les données nécessaires à la réalisation de notre étude, nous aurons besoin de :
- le MNT (Modèle Numérique de Terrain) de la zone étudiée, c'est à dire entre la Mer Méditerranée et l'étang L'Or.
- le coefficient de Strickler sur les berges et au fond du lit dans cette zone.
- les conditions d’écoulement en entrée de la zone de calcul.

 

 

 

 

Plannig prévisionnel

 

Planning prévisionnel


 

      Afin de parer les imprévus et les contretemps nous avons établi un diagramme spécifique à notre trinôme. Tout d'abord nous allons nous concentrer sur des recherches bibliographiques concernant le rejet des eaux usées dans les ports afin d'avoir une idée des concentrations en polluants. Il sera intéressant de trouver des seuils maximaux à ne pas dépasser afin de préserver une certaine qualité de l'eau mais aussi d'éviter les odeurs.

Puis nous commencerons nos simulations numériques qui nous permettront d'avoir une idée des zones mortes et des zones de recirculation dans le port. Il est prévu de travailler en parallèle sur la géométrie initiale fournit par notre contact mais aussi sur de nouvelles géométries fournies par le groupe 1. Ces études permettront d'indiquer au groupe 3 quelles zones seront les plus sensibles au dépôt de sédiments.

Enfin nous avons prévu un certain afin d'établir nos conclusions en tant que trinôme mais aussi au niveau du groupe.

 

 

Diagramme de Gantt, cliquez sur l'image pour afficher la taille réelle

Source : document personnel réalisé avec le logiciel GanttProject

 

 

 

 

 

 

 

Limites et relations avec les autres binômes

 

Limites de notre étude


 

Comme tout projet, notre étude courantologique comporte des hypothèses simplificatrices dont il faut tenir compte.

En ce qui concerne les forçages extérieurs aux courants, nous allons commencer par une analyse simple et nous allons ensuite la complexifier de plus en plus en ajoutant au fur et à mesure de plus en plus d'interactions avec l'extérieur.

 

 

Relations avec les autres binômes


 

Afin de maintenir l'unité de notre groupe de travail et sa cohésion, nous allons bien sûr être amené à communiquer avec les deux autres binômes.

 

Dans un premier temps nous allons beaucoup échanger avec le binôme travaillant sur l'aménagement de la digue. En effet, nous allons poursuivre l'étude que ce binôme aura commencée : une fois le réaménagement de la digue effectué par ce binôme, nous allons utiliser leurs résultats pour modéliser les nouveaux échanges dans le grau suite à la modification de la géométrie.

 

Dans un second temps, nous serons amenés à interagir avec le binôme travaillant sur le transport sédimentaire au sein du port de Carnon. En effet, nous leur fournirons nos analyses courantologiques afin qu'ils les utilisent dans leurs modélisations.