Binôme 4 : Etude d'impact sur l'environnement

 

Etude d'impact sur l'environnement      

 

Cette étude a pour objet l’analyse des interactions du projet avec l’environnement. Il s’agira d’étudier les impacts de la future station d’épuration sur l’environnement. Pour répondre à notre objectif, nous allons dans un premier temps faire une analyse de l’état initial des sites et de son environnement en présentant tout d’abord le processus général d’une étude d’impact. Nous verrons ensuite les effets sur l’environnement de la station d’épuration. Enfin, nous exposerons les mesures de compensation de réduction ou de suppression envisageables.

Dans ce projet, nous avons travaillé en relation avec de nombreuses personnes. Les premières personnes contactées font partie de la régie de la Haute Vallée Sègre qui s’occupe de la gestion de l’eau dans le canton de Saillagouse. Madame Carcassonne directrice de la régie et son équipe, ainsi que Sarah Edde ancienne stagiaire travaillant sur le sujet nous ont accueillis dans leurs locaux afin de nous présenter le projet et les lieux. Nous avons également pu échanger avec Monsieur Jourdane Directeur de recherche honoraire au CNRS et Ancien Directeur de l'Unité de Recherche en Parasitologie du CNRS.

Nous avons également établi des contacts avec les personnes suivantes, dans le but de récolter des données que nous avons ensuite analysées :

Monsieur Trividic- Police de l’eau
Monsieur Gavagnach- membre de la fédération de pêche des Pyrénées-Orientales
Monsieur Baudier- Directeur technique de la fédération de pêche
Madame Cécile Noyer- Chargée de Mission et Animation contrat de rivière du Sègre

Madame Anne-Marie Billet Enseignant-chercheur au LGC Toulouse nous a apporté son aide pour la partie modélisation sous fluent.

Les thèmes abordés dans cette étude sont les suivants :

 

Réglementation et processus général de l'étude d'impact

 

Réglementation et processus général de l'étude d'impact

 

Réglementation sur l'étude d'impact

 

Réglementation sur l'étude d'impact

 

L’étude d’impact est un des outils d’évaluation environnementale. Elle doit, selon les cas, être complétée par un document d’incidence sur l’eau (articles L 211-1 et L 214-1 à 6 du code de l’environnement) et/ou une évaluation appropriée des incidences sur les sites Natura 2000 (articles L414-4 et R4114-19 à 24 du code de l’environnement) et/ou une évaluation d’incidence sur l’environnement (directive européenne 85/337/CEE, modifiée par la directive 97/11/CE).

Les principaux textes de référence sur les études d’impacts sont  les suivants :

- Études d’impact : articles L 122-1 à L 122-3 et R 122-1 à 16 du code de l’environnement 

- Cas particulier des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement : articles L511-1 et suivants et R 512-1 à 10 du code de l’environnement. 

 

Processus général d'une étude d'impact

 

Processus général d'une étude d'impact

 

La réalisation de l’étude d’impact, dont le maître d’ouvrage est responsable, se fonde sur les directives, qui en constituent le squelette. La figure 1 décrit les phases d’un processus général d’Étude d’Impact sur l’Environnement (ÉIE) et son ordonnancement. Il revient a des experts de différents domaines de déterminer les conditions de base de l’environnement biophysique et humain, d’évaluer l’importance et la signification des impacts du projet sur les composantes de l’environnement préalablement définies, de proposer des mesures afin d’éviter, d’atténuer ou de compenser les impacts observés.

Le maître d’ouvrage de la présente étude est la Régie de distribution des Eaux de la Haute Vallée du Sègre, représentée par son Président, M. Robert AUTONES. Le suivi de l’étude sera réalisé par les élus du Conseil Syndical de la Haute Vallée du Sègre, la Direction Départementale des Territoires et de la Mer des Pyrénées-Orientales, l’Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse, le Conseil Général des Pyrénées-Orientales, ainsi que la chargée de mission « Contrat de rivière du Sègre »

                                Processus type d'Etude d'Impact sur l'Environnement

Source: personelle                         Processus type d'Etude d'impact sur l'environnement

 

Cette figure représente les différentes étapes de conception et de mise en œuvre du projet. Depuis 2011, la réforme sur l’étude d’impact a été revue. Les rubriques suivantes doivent désormais apparaître :

  • Dans l’analyse des effets du projet,  les effets cumulés du projet avec d’autres projets doivent être  étudiés
  • La compatibilité du projet avec les documents d’urbanisme, les SDAGE, les SAGE et le schéma régional de cohérence écologique doit être vérifiée.

Avant d’être dans le dossier d’enquête publique, l’étude d’impact fait l’objet d’un avis de l’autorité compétente en environnement depuis 2009. La simple déclaration de pièces ou de rubriques manquantes peut à tout moment suspendre le projet sur simple déclaration.

L’étude d’impact doit comporter les points suivants :

- Une description globale de l’état initial des sites susceptibles d’être affectés par le projet de construction d’une STEP, notamment ses composantes physique, biologique et humaine. Tous les points sont indispensables car en cas de contentieux le moindre oubli peut se retourner contre le projet.

- Une description des principales composantes, caractéristiques et étapes de réalisation du projet.

- Une évaluation des impacts positifs, négatifs et nocifs du projet sur le milieu récepteur :

  • Les effets sur l’environnement : effets permanents et temporaires (chantier), effets directs/indirects, effets cumulatifs. (ne se limite pas seulement au périmètre du terrain où le projet doit être réalisé, et doit avoir une vue globale sur l’environnement).
  • Les effets sur la santé 
  • Les raisons pour lesquelles, du point de vue de l’environnement, le projet a été retenu. Les différentes alternatives possibles sont comparées , et la solution retenue est justifiée.

- Les mesures envisagées pour supprimer, réduire ou compenser les conséquences dommageables du projet sur l’environnement, avec par exemple une estimation des dépenses. A chaque effet, des mesures sont envisagées. La compensation est l’hypothèse où il n’existe aucune solution pour  supprimer les conséquences sur l’environnement. Une autre mesure est alors proposée pour compenser,  le déplacement d’une espèce protégée par exemple. C’est la dernière alternative, et elle doit être réalisée au plus proche du projet. La réforme de 2011 impose le respect de toutes les mesures compensatoires.

- Un programme de surveillance et de suivi de projet.

- Une présentation concise portant sur le plan juridique et institutionnel.

- Une note de synthèse récapitulant le contenu et les conclusions de l’étude.

- Un résumé simplifié (ou technique) des informations et des principales données contenues dans l’étude destiné au public.

Nous ne pourrons pas réaliser une étude complète dans le cadre de notre projet, mais nous allons faire une analyse de l’état initial et des impacts prévisibles des aménagements projetés. Nous verrons également les mesures envisageables pour réduire ou compenser les dommages causés à l’environnement. 

 

Réglementation sur les stations d'épuration

 

Réglementation sur les stations d'épuration

 

Dans les stations d’épuration les valeurs de rejet doivent satisfaire aux objectifs de qualité des eaux réceptrices des rejets définis par la Loi LEMA du 30 décembre 2006, par le SDAGE RMC et l’arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées des agglomérations d'assainissement ainsi qu'à la surveillance de leur fonctionnement et de leur efficacité, compte tenu des variations saisonnières des effluents collectés et des variations de débit du cours d’eau.

A ce titre, une simulation de l’impact des rejets sur les paramètres physico-chimiques du cours d’eau devra être conduite pour des conditions maximales de rejet, et ce, en période critique pour le milieu récepteur.

1. La DCE et le SDAGE RMC

Au niveau Européen, la gestion de l’eau est régie par une loi introduite en 2000 : la Directive Cadre sur l’Eau ou DCE. C’est à partir des années 1970 que l’Europe a établi une politique publique de gestion de l’eau. La DCE vise à donner une cohérence à l’ensemble de la législation. Elle définit un cadre pour la gestion et la protection des eaux par grands bassins hydrographiques au plan européen avec une perspective de développement durable. La rivière du Sègre est particulièrement concernée par cette loi étant donné son contexte géopolitique fort. En effet le Sègre prend sa source en France, traverse l’enclave espagnole Llivia, puis revient en France avant de continuer son chemin en Espagne. Ainsi, dans ce contexte international, la DCE dont l’objectif général est l’atteinte du bon état des différents milieux au niveau chimique, physique et biologique d’ici 2015, montre tout son intérêt. Cet objectif est garant d’une ressource en eau préservée mais aussi d’écosystèmes équilibrés et de biodiversité maintenue.  La DCE étant une directive européenne, elle a été transcrite en droit français. Elle a donc donné lieu à la LEMA du 30 décembre 2006, la Loi sur l’Eau et les Milieux Aquatiques. Elle comprend 102 articles et vise à se donner les outils en vue d’atteindre en 2015 l’objectif de « bon état » des eaux.  De manière générale elle réforme le cadre défini par les lois du 16 décembre 1964 et du 3 janvier 1992, qui avaient bâti les fondements de la politique française de l’eau. Elle a permis entre autres la création d’agences de l’eau pour contribuer à une gestion équilibrée de la ressource en eau et concilier les différents usages.

Le SDAGE est également un des acteurs crucial impliqué dans la gestion de l’eau. Il s’agit du Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux qui est un document de planification instauré par la loi du 3 janvier 1992. Il présente l’intérêt d’avoir une portée juridique. Il définit les grandes orientations à atteindre afin de réaliser les objectifs de la DCE. Dans la pratique, le SDAGE constitue l’outil, commun à tous les acteurs, de la politique de l’eau du bassin et formule des préconisations à destination de ces acteurs locaux. Le bassin versant du Sègre est concerné par le SDAGE Rhône Méditerranée 2010-2015

2. Implantation de la station d’épuration et DERU 

L’implantation de cette station soulève des questions importantes en matière de réglementation. En effet, quel que soit le lieu d’implantation de la future station d’épuration, elle devra respecter les normes de rejet françaises, mais aussi espagnoles. Les rejets seront situés en France dans un premier temps.

En termes de réglementation, les stations d’épuration, ont des normes de rejet à respecter selon leur taille et la sensibilité du milieu récepteur dans lequel leur effluent sera rejeté. La directive sur les eaux résiduaires urbaines DERU impose des normes de collectes et de traitement des eaux usées. Les exigences requises sont donc classées selon la directive n° 91/271/CEE du 21 mai 1991.  Ces obligations ont été transcrites en droit français par la loi n° 92-3 du 3 janvier 1992 sur l’eau, le décret n° 94-469 du 3 juin 1994 relatif à la collecte et au traitement des eaux usées et l’arrêté du 22 juin 2007 relatif à la collecte, au transport et au traitement des eaux usées des agglomérations d’assainissement. Comme l'a montré le binôme 3, les valeurs de rejets sont les suivantes :

             

En ce qui concerne la future station d’épuration selon la zone choisie : pour la zone P2, le rejet peut être effectué directement dans la rivière du Sègre mais aussi dans l’Angoust, affluent du Sègre. Pour la zone P1, les rejets seront effectués dans l’Estagouge ou l’Angoust. Finalement, le Sègre suit son court et traverse l’enclave espagnole Llivia. Il repasse ensuite en France, puis de nouveau en Espagne. La charge de DBO reçue par jour étant de 720 kg/j au maximum  nous devrons respecter une teneur en azote maximale de 15 mg/L et en phosphore de 2 mg/l.

 

Etat initial du site et de son environnement

 

Etat initial du site et de son environnement

 

L’état initial est une des étapes indispensables de l’étude d’impact. Il permet de faire un bilan des informations déjà disponibles et des études à effectuer.  La zone étudiée se situe dans le canton de Saillagouse composé de 4 communes Estavar, LLo, Err et Saillagouse. La future STEP sera située dans la commune d’Estavar. Nous nous concentrerons donc sur cette zone pour l’état initial et nous étendrons les études lorsque celles-ci seront nécessaires.

 

1. Contexte et localisation de la zone d'étude

 

1. Contexte et localisation de la zone d'étude

 

a) Le contexte

Situé en Cerdagne, dans le département des Pyrénées-Orientales, le territoire de la Haute Vallée du Sègre est marqué par de fortes pressions anthropiques : un tourisme et une démographie en expansion, responsable de fortes consommations d’eau caractérisées par d’importantes variations saisonnières. En effet, l’été la population du canton passe de 2000 à plus de 10000 habitants. De plus, les faibles températures hivernales ont un impact non négligeable sur le travail des bactéries épuratrices. Actuellement, les eaux usées des communes de Err, Estavar, Llo et Saillagouse sont traitées dans la station d’épuration transfrontalière de Puigcerdà, en Espagne dont la capacité nominale est de 45 000 E.H. Les eaux résiduaires urbaines d’Eyne sont, quant à elles, épurées dans la station de Bolquère, qui a une capacité nominale de 12 500 E.H.

 

Source: GoogleMap                                                                       Situation géographique de la zone d'étude

La station de Puigcerdá est donc bien conforme en équipement mais pas conforme en performance. Il est donc indispensable de créer une nouvelle station.

Les 4 communes (Err, Estavar, Llo et Saillagouse) seront équipées d’une STEP d’une capacité de 12 000 équivalents-habitants, pour cela un procédé d’épuration par boues activées a été choisi (Avant Projet binôme 3). A ce stade du projet deux implantations encore à l’étude sont examinées P1 et P2, sites de la future station d’épuration  (Voir localisation de l’étude).

 

b)  Localisation de la zone d’étude

Ces deux stations d’épurations sont localisées dans la commune d’Estavar à un niveau moyen d’altitude de 1210 m (voir carte de localisation des emplacements considérés). 

Le village d’Estavar de 924 hectares, est un village de la Haute Cerdagne. Il s’agit d’une commune administrative du département des Pyrénées Orientales, situé à l’est de l’enclave espagnole de Llivia et au pied du Roc de la Calma, sur la rive droite de la rivière Angoust. Le territoire de la commune d’Estavar est le moins « montagnard » de la partie méridionale du canton de Saillagouse, mais culmine à 1661 m au nord, au-dessous d’Égat.

L’agglomération d’Estavar, commune où sera implantée la future station d’épuration, est localisée à proximité de la confluence de 3 cours d’eau :

- L’Angoust : rivière qui traverse la commune du nord au sud, affluent du Sègre

- L’Estagouge : cours d’eau qui se situe à l’ouest et qui sert de frontière entre Llivia et Targassonne

- Le Sègre : cours d’eau principal, s’écoulant dans une direction d’Est en Ouest et passant au sud de la commune.

Les zones inondables sont donc assez étendues et concernent principalement la partie basse du village.

 

2. Milieu Physique

 

2. Milieu Physique

 

a) Hydrologie

Le département des Pyrénées Orientales possède un réseau hydrographique dense et varié, allant des cours d'eau de haute montagne aux fleuves côtiers, ce qui lui confère une richesse environnementale unique au point de vue régional.

Le Sègre, un des principaux affluents du fleuve espagnol l’Ebre, prend sa source dans le département des Pyrénées Orientales au Pic du Sègre à 2810 mètres d’altitude en Cerdagne. Il draine un bassin de 472 km² et parcours à peine 20 kilomètres sur le territoire français jusqu’à Bourg-Madame. Il récolte les eaux de trois massifs distincts : Carlit, Font Nègre à l’ouest et Puigmal à l’est, et traverse le plateau cerdan. Il est limité au nord par le Conflent, et le bassin de la Têt.

Le Sègre et ses affluents ont un régime hydrologique à influence nivale, avec des hautes eaux en mai-juin (fonte des neiges) et deux périodes de basses eaux : l’une en janvier-février due à la rétention nivale, et l’autre en août-septembre.

Les sommets qui encadrent le bassin versant constituent de véritables réservoirs, grâce auxquels le Sègre et ses affluents ont des débits relativement soutenus toute l’année.

 

                       

Source : Données Banque hydro             Débits mensuels moyens 1988 – 2013 à Saillagouse 

Dans le cadre du projet de la STEP, les principaux cours d’eau du sous bassin versant concernés par l’étude et leurs affluents sont présentés sur la carte si dessous. Les cours d’eau sont le Sègre et l’Angoust qui sont proches de P2 et l’Estagouge proche de P1.

 

b) Climat et reliefs

La carte ci-dessous permet de bien comprendre le relief du département et de bien situer la zone étudiée dans la vallée de la Cerdagne. 

Source :DREAL Languedoc-Roussillon                    Relief du département des Pyrénées-Orientales

 

Le climat est tempéré. En effet, il bénéficie de l’influence méditerranéenne  et  l’ensoleillement est très important avec presque 300 jours de soleil par an. Cependant, les variations de température sont très importantes et un gradient thermique inversé s’établit avec des températures basses en fond de vallée et des températures hautes qui augmentent avec l’altitude. Plus la vallée est encaissée et plus le phénomène est important. La zone d’implantation de la station d’épuration n’est pas située en fond de vallée mais subit les fortes variations thermiques. Ce paramètre est donc très important pour le dimensionnement de la station.

La vallée est affectée par deux types de vent. Les vents à dominante méditerranéenne tel que le Torb sont des vents très violents. Ils passent par-dessus le massif du Puigmal ou le col de la Perche. Les vents à dominante atlantique arrivent par la vallée du Sègre ou du Carol.

 

c) Géologie

La géologie dans les Pyrénées Orientales est très variée. En effet, le département est divisé : à l’ouest et dans une bonne partie du département les Pyrénées occupent une place importante. A l’est, le département est bordé par la  mer méditerranée. La partie orientale des Pyrénées est surtout constituée de roches crustales que sont le granite et le gneiss, alors que dans la partie occidentale les pics de granite sont accompagnés de couches calcaires. 

Source: DREAL Lanquedoc Roussillon                              Géologie des Pyrénées-Orientales 

 

Sur la carte ci-dessus, nous pouvons constater que la vallée de la Cerdagne est composée de deux types de roches principales : les roches métamorphiques du primaire qui sont les principales roches de la zone étudiée et les granites. Il faut noter également la présence de roches métamorphiques du primaire comme le gneiss mais également des dépôts sédimentaires du quaternaire.

 

d) Hydrogéologie

De façon générale en Cerdagne, trois types de matériaux sont retrouvés : les sédiments non consolidés, en fond de vallée, les roches paléozoïques calcaires et les roches métamorphiques  (schistes et granites).

En fond de vallée on distingue deux zones. Une zone proche de la rivière inondable où les sédiments sont peu consolidés et les roches sont plus récentes et poreuses. Il s’agit de roches anciennes d’origine fluviale ou glaciaire. Cette zone est entourée de terrain plat. En moyenne, elle peut être considérée comme ayant une perméabilité élevée. La deuxième zone est plus éloignée des rivières et proche des montagnes. Elle présente des roches plus consolidées et moins poreuses favorisant un écoulement plus lent de l’eau. La zone présente donc une perméabilité basse.

Les calcaires se distinguent des autres roches paléozoïques. Dans cette région ils ont été altérés en surface et des grottes et galeries se sont formées. La perméabilité est moyenne et l’eau s’écoule par des chemins préférentiels.

Les roches granitiques et métamorphiques ont une porosité nulle. L’eau ne circule qu’à travers les fractures ouvertes où sont retrouvés localement de petits aquifères plus particulièrement dans les roches granitiques. Cette zone est donc vulnérable étant donné sa faible profondeur d’aquifères et de par sa nature.

 

 

3. Milieu Naturel

 

3. Milieu naturel

 

a) Zones ZNIEFF

L’inventaire des Zones Naturelles d’Intérêt Ecologique Faunistique et Floristique (ZNIEFF) a été conçu en 1982 comme un outil d’amélioration des connaissances sur le patrimoine naturel. Cet inventaire a pour objectif d’identifier et de décrire des secteurs présentant de fortes capacités biologiques et un bon état de conservation. Il est accessible à tous et consultable avant tout projet afin d’éviter que certains enjeux environnementaux ne soient révélés trop tardivement, il permet ainsi une meilleure prévision des incidences des aménagements et des nécessités de protection de certains espaces fragiles.

On distingue 2 types de ZNIEFF (I et II)

·         les ZNIEFF de type I : secteurs de grand intérêt biologique ou écologique ;

·         les ZNIEFF de type II : grands ensembles naturels riches et peu modifiés, offrant des potentialités biologiques importantes.

Carte : localisation des zones ZNIEFF et Natura 2000

On peut voir sur la carte ci dessus que notre zone d'étude  se situe dans la zone de type ZNIEFF II, présentant des enjeux moins forts que le type I. Nous ne sommes pas dans une zone Natura 2000. Des projets ou des aménagements peuvent y être autorisés à condition qu’ils ne modifient ni ne détruisent les milieux contenant des espèces protégées. Nous allons voir par la suite les espèces potentiellement présentes dans le milieu.

 

b) Végétation

La Cerdagne se situe dans la partie basse de l'étage montagnard caractérisé dans les Pyrénées par la forêt de Pin à crochet. Une étude ZNIEFF (Zone Naturelle d'Intérêt Écologique, Faunistique et Floristique) a été effectuée dans la zone des " Collines d'Estavar et Saillagouse " Elle se situe sur les reliefs nord de la plaine de Cerdagne adossés au massif du Carlit. Elle s'étend sur 891 hectares et concerne trois communes (Estavar, Font-Romeu-Odeillo-Via et Saillagouse). Elle résume que la région étudiée est constituée principalement de pelouses et prairies. Elle montre que le tissu urbain ne représente que 4 ha de la zone ZNIEFF et seulement 1 ha est occupé par des zones commerciales et industrielles. Les prairies occupent 32 % de la zone ainsi que les landes 32 % également.  Les forêts de conifères et de feuillus ainsi que la végétation arbustive en mutation représentent 21 % de la zone.

En ce qui concerne les plantes, le tableau ci-dessous recense celles trouvées dans la commune d'Estavar :

Tableau recensant les plantes de la commune d'Estavar

 

c) Espèces potentiellement présentes

Le tableau ci-dessous recense les espèces potentiellement présentes dans la commune d'Estavar. 

 

Source : INPN                                                                          Espèces recensées dans la commune d'Estavar 

En vert les espèces menacées selon la Convention relative à la conservation de la vie sauvage et du milieu naturel de l'Europe (Convention de Berne, signée le 19 septembre 1979)

* Arrêté ministériel du 26 juin 1987 fixant la liste des espèces de gibier dont la chasse est autorisée

** Arrêté interministériel du 23 avril 2007 fixant la liste des mammifères terrestres protégés sur l'ensemble du territoire  et les modalités de leur protection (modif. arrêté du 15 septembre 2012)

Espèces menacées : NT (Quasi menacée)  LC (Préoccupation mineure)

 

d) Faune piscicole

(données provenant du rapport d’Emma Cizabuiroz -Réalisation d’un schéma de restauration de la continuité écologique, Bassin versant du Sègre en Cerdagne)

Une étude génétique des populations de la réserve naturelle d’Eyne a été effectuée au niveau du bassin du Sègre. Les résultats sont à manier avec précautions car une fois de plus pas forcément extrapolables à notre zone mais permettent également de prendre connaissance des espèces présentes de la région. Cinq souches différentes ont été trouvées :

- une souche locale de tête de cours d’eau : la souche méditerranéenne Eynoise,

- quatre souches domestiques de piscicultures, introduites par alevinage :

  • Une souche méditerranéenne Carança, du nom de l’affluent de la Têt (pisciculture de Sahorre) ;
  • Une souche méditerranéenne Roquebillière (pisciculture Roquebillière) dans les Alpes maritimes;
  • Des souches atlantiques Cauterets et quelques formes de l’Ebre (Pisciculture Cauterets) ;
  • Des souches atlantiques domestiques issues de piscicultures classiques

Puisqu’il existe une souche locale de tête de cours d’eau sur l’Eyne, il est très probable que cette même souche se retrouve sur les têtes des cours d’eau voisins (Sègre en amont de Llo, Err en amont d’Err…).

La SOGREAH bureau d’étude ayant réalisé le rapport « Étude de détermination des volumes prélevables Bassin versant du Sègre » indique une détérioration du peuplement piscicole en 2010 qui est alors classée comme moyenne, alors qu’elle était classée en Bon état en 2008 et 2009. Une espèce principale du bassin versant du Sègre est la truite Fario. Son état fonctionnel est classé comme altéré selon le rapport «  plan de gestion piscicole et halieutique des Pyrénées orientales » réalisé par la Fédération des P.O.  pour la pêche et la protection des milieux aquatiques. L’origine des altérations serait que la libre circulation n’est  pas assurée en raison de nombreux obstacles difficilement voire non franchissables.

 

 

4. Qualité de l'eau

 

4. Qualité de l'eau

 

La préservation de la qualité des eaux de surface est un enjeu majeur compte tenu des usages de cette ressource : production d’eau potable, loisirs aquatiques. Elle présente également un intérêt biologique pour la préservation de la faune aquatique notamment.

La qualité de l’eau est caractérisée par les diverses substances qu’elle contient, leur effet sur les écosystèmes aquatiques et la santé humaine. Ces substances sont diverses, d’origine naturelle (bicarbonates, azote, phosphore, calcium, sodium, fer, aluminium,…), mais aussi d’origine anthropique (eaux usées, métaux, pesticides,..). C’est la concentration en ces différents éléments qui détermine la qualité d’une eau et permet de savoir si celle-ci peut convenir à un usage particulier.

La promulgation de la loi sur l’eau et des milieux  aquatiques du 3 janvier 1992, comprenant notamment l’élaboration de SDAGE dans les différents bassins français, a amené les Agences de l’Eau ainsi que le Ministère chargé de l’environnement à reconsidérer la grille de 1971 (outil d’évaluation de la qualité des rivières françaises). C’est dans ce contexte que sont apparues les normes de qualité définies par des « Système d’Evaluation de la Qualité » ou SEQ.

En France, le contrôle de la qualité de l’eau est confié au Réseau National de Bassins (RNB) qui, par l’intermédiaire des Agences de Bassins, réalise un suivi analytique mensuel sur de nombreuses stations pilotes réparties sur l’ensemble du réseau hydrographique national.

Le système d’évaluation de la qualité des cours d’eau se décompose en trois volets portant sur la physico-chimie de l’eau (SEQ-Eau), les caractéristiques physiques (SEQ-Physique, évaluation du degré d’artificialisation du cours d’eau), et les communautés biologiques (SEQ-Bio, évaluation de la qualité biologique du cours d’eau).

Ainsi, les outils SEQ doivent permettre une très bonne connaissance de l’état global d’un cours d’eau afin de suivre son évolution dans le temps.

 

 

4.1. Qualité chimique de l'eau

 

4.1. Qualité chimique de l'eau

 

Suivi de la qualité de l’eau sur trois cours d’eau de la Haute Vallée du Sègre

Les résultats d’analyses dont nous disposons sont présentés dans les tableaux suivants. Ils sont classés selon la grille d’évaluation SEQ Eau qui permet de décrire les grands types de dégradation de la qualité de l’eau : Matières organiques et oxydables (MOOX), Matières azotées, Nitrates, Minéralisation…

Dans le cadre de notre projet, les données dont nous disposons étaient de 4 prélèvements annuels (2010) répartis sur les mois d’avril, juin, août et octobre selon la méthode SEQ-Eau (Version 2).

La première remarque que nous pouvons faire concerne les périodes de prélèvement qui sont avril, juin, août et octobre. Elles sont très insuffisantes même si le choix du mois d’août pour le prélèvement est très intéressant puisque c’est à ce moment que la population est la plus importante. En revanche, d’octobre à avril aucune analyse n’a été effectuée ce qui est problématique puisque les températures baissent énormément à cette période, il peut donc y avoir des changements importants. De plus, nous ne savons pas s’il y a eu des mesures de répétabilité ou non.  

Les analyses dont nous disposons proviennent de différentes stations de mesures. Ces stations de mesures sont situées après les stations d’épuration de Font-Romeu pour l’Angoust, et de Targassonne pour le Riu de Targassonne. Le tableau suivant résume la localisation de ces stations de mesures.

  

Localisation des stations de mesures sur les cours d'eau

 

Les résultats sont présentés suivant les grilles de qualité du référentiel SEQ-eau. Comme le montre la grille de couleur ci dessous, la qualité de l'eau est classé de très bonne à mauvaise.

 

Source : Asconit Consultants                        Grille de couleur représentant la qualité de l'eau selon le classement SEQ-eau

 

  • Le Sègre

Le tableau ci-dessous donne les résultats d’analyse pour le Sègre. On constate que selon la grille de SEQ eau il peut être classé de très bon état chimique.

Source: Asconit Consultants                      Résultats d’analyses selon la méthode SEQ-eau sur le cours d'eau du Sègre

 

Les analyses révèlent également la présence de 21 pesticides dont des pesticides organophosphorés, des carbamates, des organochlorés et divers pesticides et apparentés comme le formol par exemple. Ils apparaissent tous classés comme médiocre ou passable selon la grille SEQ. 

  • L'Angoust

               

Source: Asconit Consultants                            Résultats d’analyses selon la méthode SEQ-eau sur le cours d'eau de l'Angoust

 

L'angoust est également de très bonne qualité chimique selon les analyses ci-dessus. Les analyses bactériologiques en revanche soulèvent un problème de taille : la teneur en Escherichia Coli et en Entérocoques intestinaux est classé d'état médiocre à moyen. Nous verrons dans la dernière partie de ce projet comment ces bactéries se dispersent dans la rivière selon une modélisation effectuée à l'aide du logiciel Fluent.

Il faut noter que l’Angoust est plus pollué que le Sègre, même si nous n’avons pas de données sur les pesticides, nous pouvons supposer qu’il en contient. La Régie de la Haute Vallée du Sègre soutient également que le Sègre est moins pollué que l’Angoust à l’heure actuelle.

La couleur (mg/l Pt/Co) est une analyse impérative qui n’a pas été effectuée sur les cours d’eau du Sègre et de l’Angoust ainsi que les paramètres algues ou chlorophylle a. Nous n’avons pas non plus de données d’analyses sur les autres altérations (MPMI : Micropolluants minéraux - HAP : Hydrocarbures aromatiques polycycliques – PCB : PolyChloroBiphényles – MPOR : Micropolluants organiques autres)

Nous pouvons émettre une remarque sur les valeurs seuils considérées par le SEQ-Eau. En effet, le SEQ-Eau ne prend pas complètement en compte les différences de contextes géologiques, hydrologiques et hydromorphologiques des cours d’eau.

 

4.2. L'état écologique des eaux de surface

 

4.2. L'état écologique des eaux de surface

 

Le bon état

La DCE définit le « bon état » d’une eau de surface quand son état chimique et son état écologique sont au moins bons.

Source: le site de l'eau en Seine et Marne                    Principe de l'évaluation du bon état de l'eau

 

L’état chimique est destiné à vérifier le respect de Normes de Qualité Environnementale (NQE) fixées par des directives européennes. Cet état chimique qui comporte 2 classes, respect ou non respect des NQE, est défini sur la base de concentration de 41 substances chimiques (8 substances dangereuses de l’annexe IX de la DCE et 33 substances prioritaires de l’annexe X de la DCE).

L’état écologique intègre des paramètres biologiques et des paramètres chimiques (polluants spécifiques) ainsi que des paramètres physico-chimiques et hydromorphologiques soutenant les paramètres biologiques. Il se décline en 5 classes d’état (très bon, bon, moyen, médiocre et mauvais). La DCE ne définit pas précisément la nature et les valeurs-seuils de ces paramètres, cette définition revient à chaque État membre. En France, les premiers éléments d’interprétation de la notion de bon état ont été définis par la circulaire du 18 juillet 2005.

 

Les paramètres biologiques

Les éléments de qualité biologique à intégrer dans l’évaluation de l’état écologique permettent d’obtenir une vision globale de la qualité du milieu c'est-à-dire du fonctionnement des cours d’eau en prenant en compte la chaîne trophique (le phytoplancton, les diatomées, les macro-invertébrés, les macro-invertébrés et les poissons).

Le choix d’un indice résulte le plus souvent d’un compromis entre faisabilité, coût, information fournie, pertinence, application sans oublier les impératifs réglementaires.

Les paramètres biologiques définissant l'état écologique comprennent les indicateurs suivants :

- algues avec l'indice Biologique Diatomées (IBD);

- invertébrés (insectes, mollusques, crustacés, etc.) avec l'indice Biologique Global Normalisé (IBGN);

- poissons avec l'indice Poisson en rivières (IPR).

 

  • IBGN​

L’IBGN est on outil diagnostic basé sur l’étude des macro-invertébrés. Cette méthode évalue l’aptitude globale d’un milieu à héberger des êtres vivants en prenant en compte, à la fois la variété des macro-invertébrés benthiques, et la représentativité des habitats présents sur la station. Néanmoins son application est limitée à des cours d’eau accessibles à pieds.

Il s’agit d’une méthode française normalisée d’évaluation de la qualité biologique d’un cours d’eau (Norme AFNOR NF T90-350, décembre 1992, révisée en mars 2004). Elle se réfère à la circulaire DCE 2007/22 du 11/04/07 relative au protocole de prélèvement et de traitement des échantillons des invertébrés pour la mise en œuvre du programme de surveillance sur les cours d’eau.

- L'échantillonnage : Prélèvements de macro-invertébrés benthiques supérieurs à 500 µm dans différent types d'habitats du cours d'eau, définis par la nature du support, la vitesse d'écoulement et la hauteur d'eau.

Huit couples "substrat-vitesse" ont été échantillonnés par le bureau d'étude Asconit Consultant. Ces prélèvements sont effectués à l'aide d'un filet de type "Surber" ou au "Haveneau" (lorsque la hauteur d'eau le nécessite).

- Détermination de l'IBGN et calculs d'indices : 152 taxons entrent en ligne de compte et sont susceptibles de participer à la variété totale. Parmi eux, 38 indicateurs répertoriés en 9 groupes faunistiques permettent de calculer cet indice.

Le calcul de l'indice se fait en 3 étapes et il est obtenu de la façon suivante

Calcul de la note IBGN source : Sciences Eaux et Territoires

- Présentation et interprétation des résultats :

Les résultats des notes obtenues (/20) sur les différentes stations, sont présentés dans le tableau ci-dessous. L'évaluation de la qualité hydrobiologique est donnée suivant les classes de qualité proposées par le SEQ-Bio. 

L’ensemble des stations mentionnées ont un indice biologique de "très bonne" qualité hydrobiologique puisque les notes IBGN varient entre 17/20 et 19/20. La définition d'une très bonne qualité biologique signifie une situation identique ou très proche de la situation naturelle non perturbée dite "de référence".

Le Sègre, l'Angoust et Estagouge ne présentent donc aucune perturbation en ce qui concerne les peuplements de macroinvertébrés.

 

  • IBD

Les diatomées sont des microalgues unicellulaires, organismes présents dans tous les milieux aquatiques. Constituées d'un squelette silicieux, les échanges avec le milieu extérieur sont d'autant plus aisées et leur croissance dépend de la composition de l'eau. 

L’IBD est basé sur la probabilité de présence de taxons (individus). D’après la norme NF T 90-354 de décembre 2007 les étapes à réaliser pour déterminer l’IBD sont les suivantes :

* Prélèvement des diatomées fixées sur des supports par point de mesures selon un protocole d’échantillonnage tenant compte des conditions hydrologiques, de la nature et de la taille des supports.

* Préparation des diatomées visant à éliminer leur contenu cellulaire pour ne conserver que les squelettes, permettant une observation plus aisée. Les diatomées nettoyées font l’objet d’une préparation permanente entre lame et lamelle.

* Comptage de 400 individus en n’identifiant que les groupes d’espèces (taxons) intervenant dans le calcul de l’indice.

Le calcul de l’indice par point de mesures s’exprime par une note comprise entre 1 et 20 dans le sens des qualités croissantes. La note 0 est attribuée aux points de mesures où il n’a pas été possible de dénombrer 400 diatomées.

Qualité diatomées

D’après le tableau ci-dessus, la station du réseau de contrôle de surveillance (RCS) du Sègre présente une qualité moyenne depuis 2006 (seules données disponibles).

L’inventaire des peuplements est un indicateur de pollution organique et d’eutrophisation car de part leur nature les diatomées sont sensibles à la matière organique, aux éléments nutritifs (azote et phosphore), à la minéralisation et au pH. L'IBD s'applique sur les cours d'eau naturels ou artificialisés, à l'exception des zones salées. Sa mise en oeuvre se déroule principalement en été afin de privilégier les périodes de bas débit plus représentatives de la qualité de l'eau. Mais dans le cadre de comparaison temporelle, son application peut être réalisée toute l'année.

Les limites de cet indicateur sont une faible sensibilité aux pollutions ponctuelles et une mise en œuvre nécessitant un personnel hautement qualifié.

 

  • IPR

La mise en œuvre de l’IPR consiste globalement à mesurer l’écart entre la composition du peuplement sur une station donnée, observée à partir d’un échantillonnage par pêche électrique, et la composition du peuplement attendue en situation de référence, c’est-à-dire dans des conditions pas ou très peu modifiées par l’homme.

La mise au point de l’IPR s’inspire d’outils multiparamétriques. Ces indices consistent à évaluer le niveau d’altération des peuplements de poissons à partir de différentes caractéristiques des peuplements (ou métriques) sensibles à l’intensité des perturbations anthropiques et qui rendent compte notamment de la composition taxonomique, de la structure trophique et de l’abondance des espèces.

La détermination de l’IPR est une méthode normalisée NF T90-344 (mai, 2004). Les données nécessaires au calcul de l’indice sont les résultats de l’échantillonnage piscicole et les données environnementales.

Pour les résultats de l’échantillonnage, le calcul de l’IPR nécessite de connaître la surface échantillonnée (m3) et le nombre d’individus capturés pour chaque espèce. En ce qui concerne les données environnementales nécessaires au calcul de l’IPR, il faut connaître les 9 variables environnementales citées ci-dessous.

Source : ONEMA                                                                                      Variables environnementales

La note globale de l’IPR correspond à la somme des scores associés aux 7 métriques, qui varie de 0 (conforme à la référence) à l’infini.

Le tableau suivant synthétise l’état fonctionnel du contexte piscicole de la zone d’étude.

La station de suivi au RCS (Sègre) a fait l’objet de détermination de l’indice IPR entre 2008 et 2010. 

Qualité liée à l'indice IPR

Comme le montre le tableau ci-dessus, la qualité liée à cet indice était bonne en 2008 et 2009 et moyenne en 2010, cela semblant traduire une altération du peuplement piscicole en place sur le secteur du cours d’eau.

Il convient de souligner que l’IPR est un outil global qui fournit une évaluation synthétique de l’état des peuplements de poissons. Il ne peut en aucun cas se substituer à une étude détaillée destinée à préciser les impacts d’une perturbation donnée.

 

Effets sur l'environnement

 

Effet sur l'environnement - Impacts prévisibles du

projet sur l'environnement

 

Les stations d’épuration et leur réseau de collecte visent à améliorer l’environnement, puisque leur objectif est de rejeter des eaux épurées afin d’éviter que ces effluents pollués ne provoquent une destruction totale des écosystèmes aquatiques. Néanmoins ces ouvrages peuvent avoir aussi des effets négatifs générés par le bruit et les odeurs ou encore apporter des modifications sur le paysage. Nous allons donc étudier les effets qui seront potentiellement générés par cette future station d’épuration. Nous verrons dans un premier temps les effets temporaires puis dans un deuxième temps les effets permanents.

 

1. Effets temporaires

Les effets temporaires sont les effets qui vont être engendrés par la phase de construction de la station. La phase de chantier est primordiale. En effet, c’est la première source de génération des nuisances à l’environnement. Les effets sont ainsi analysés de manière à minimiser leur impact sur l’environnement. Des mesures spécifiques sont mise en place car le chantier génère des effets très différents de l’infrastructure elle-même.

 

  • Les nuisances paysagères

Terrassements : les effets possibles dus au terrassement lors de la phase chantier sont liés aux dépôts divers et à l’encombrement du chantier. Les autres effets concernent les eaux superficielles et souterraines. Leur turbidité peut être affectée en raison d’entrainement de particules fines. Le risque de pollution chimique peut également être rencontré. Ceci est lié à la circulation des engins de chantier ainsi qu’au stockage de matériaux polluants.

 

  •  Milieu naturel

La phase de chantier peut générer des projections de poussières sur la végétation. Ceci entrainera une diminution de la respiration en colmatant les stomates. La végétation est donc affaiblie et devient plus sensible à d’autres agressions comme par exemple les attaques parasitaires, la sécheresse ou autres maladies. 

La végétation peut également être touchée par les blessures d’engins qui sont imposant et peuvent déborder sur les routes existantes. Leur passage peut également provoquer des tassements de sol, générant des problèmes d’infiltration de l’eau. Ceci engendre des ruissellements et des zones « inondées ».

Le déboisement permettant l’accès des engins doit être très contrôlé. Dans le cas de la future station aucune forêt n’est sur le chemin de passage des engins de chantier dans les zones concernées puisqu’elles sont accessibles.

 

  • Les nuisances auditives et vibrations

Le bruit est engendré par la construction de l’infrastructure et donc aux différents engins utilisés. La circulation des engins entraine également des nuisances sonores. Des vibrations peuvent également être engendrées même si celles-ci seront très infimes dans cette construction.

 

2. Effets permanents

  •  Le paysage

La localisation du site le soustrait le plus souvent à la perception visuelle, hormis la zone P1 qui se trouve à proximité des habitations. En ce qui concerne P2 la parcelle est légèrement masquée par des boisements existants (ripisylve arborescente de L’Angoust et du Sègre).

 

  • Les nuisances olfactives

Les odeurs de la station d’épuration peuvent provenir de deux origines. De la station elle-même : la méthode de traitement retenue étant le procédé à boues activées, la station sera équipée de bassin d’aération. Ces derniers représentent la plus grosse source d’émissions olfactives.  Les boues d’épuration représentent une autre source d’émission  soit au niveau de leur stockage, soit pendant leur transport ou lors de leur épandage. La présence d’odeurs est le premier motif de mobilisation des collectivités locales et des populations.

 

  • Les nuisances auditives

Les émissions de bruit en phase d’exploitation dû au fonctionnement de la STEP sont crées par les postes de relevage, l’aération des effluents (sur-presseurs, brosses, turbines), ou encore le traitement des boues. Le fonctionnement de porte métalliques ou du dégrilleur génère également du bruit.

Le transport des boues et des produits chimiques est également générateur de nuisances auditives.

 

  •  Les effets sur le milieu naturel

Dans le cas d’une station d’épuration, les rejets dans le milieu naturel sont à l’origine des nuisances les plus importantes. Il s’agit de nuisances souvent visibles qui peuvent se manifester de différentes façons 

- Dégradation d’un cours d’eau à l’aval immédiat de la station. L’angoust par exemple , situé en aval de la station d’épuration de Font Romeu est pollué et selon Monsieur Jourdane, très affecté au niveau de la faune aquatique avec une diminution nette de sa population.

- Eutrophisation : le Sègre possède des zones sensibles à l’eutrophisation. Elle sera donc accentuée si le rejet est effectué dans cette rivière.

- L’interdiction de baignade est parfois prononcée lorsque  l’eau  est classée comme étant de mauvaise qualité c'est-à-dire lorsqu’il y a dépassement des nombres impératifs pour les Escherichia coli (2000 pour 100ml). Les paramètres physico-chimiques sont également à respecter.

- En ce qui concerne la pêche, elle peut également être interdite lorsqu’une eau ne respecte pas

Dysfonctionnement de l’écosystème

Le projet prévoit le rejet direct des effluents épurés dans le Sègre, mais la qualité des effluents devra respecter la réglementation. Les valeurs se situent dans la partie réglementation pour les stations d’épuration. Nous allons réaliser une modélisation des rejets d’effluent sur la rivière afin de voir leur dispersion et leur dilution dans rivière.

 

Mesures de suppression, de compensation, et de réduction envisageables

 

Mesures de Suppression, de compensation, et de

réduction envisageables

 

Ces mesures visent à atténuer les effets négatifs d’un projet sur l’environnement.

 

1. Le paysage

Les effets dus au terrassement liés à l’encombrement par des engins de construction ou le stockage de matériaux peuvent difficilement être compensés ou supprimés. Seule la vigilance lors de la phase de chantier pourra réduire ces effets. Il en est de même pour la pollution physico-chimique.

Un certain nombre de mesures permettront de respecter au mieux la qualité paysagère du site :

-  Évitement de zones à forts enjeux paysagers

- Conception générale du plan masse : implantation des ouvrages les uns par rapport aux autres, proportions en volumes surfaces hauteur

-  Enterrement de la station afin de minimiser son impact sur le plan visuel

- De plantations diverses, du traitement architectural des ouvrages destinés à améliorer l’intégration de la station dans le paysage,

-  Limitation des superstructures

Mais les méthodes d’investigations et analyses particulières comme par exemple une étude paysagère et architecturale, devra être adaptée au contexte et à l’importance du projet.
 

2. Le milieu naturel

Les effets dus aux engins de construction tels que les émissions de poussières peuvent être atténués par la mise en place de panneaux tout autour du chantier. Ils ne seront pas totalement supprimés mais réduits. Ils seront totalement supprimés en fin de chantier.

Les effets concernant les blessures de la végétation pourront être compensés par la plantation d’une nouvelle végétation en supplément ainsi qu’un suivi et un entretien en fin de chantier et pendant la phase d’exploitation. Il en est de même pour le déboisement. Même si les arbres ne peuvent être replantés sur le site même de l’exploitation, d’autres pourront être replantés sur un autre site en mesure de compensation.

 

3. Nuisances sonores et vibrations

L’enjeu ici est de limiter les nuisances sonores, tout en respectant les prescriptions réglementaires en vigueur.

Les nuisances entraînées par la construction et donc par les engins de construction peuvent difficilement être réduites. En revanche, les horaires d’émissions sonores peuvent être mis en place afin de respecter les riverains et l’utilisation d’engins conformes à la réglementation.

Pour la station, un choix optimisé des équipements et le capotage de certains d’entre eux, peuvent atténuer les émissions de bruit. Une autre mesure, est d’insonoriser le local du sur presseur par exemple et de régler des plages de fonctionnement des équipements les plus bruyants en période diurne.

Il en est de même pour les vibrations en utilisant des choix judicieux concernant les itinéraires pour les accès chantiers, les approvisionnements de matériaux, mais également les périodes de travaux adaptées aux contraintes de voisinage. Il est possible aussi de mettre en place des supports anti vibrations pour certains équipements en exploitation comme dans le cas de turbines ou de pompes.

Afin de quantifier l’impact sonore du site des études acoustiques prévisionnelles peuvent être effectuées sur la base d’une modélisation 3D avec cartographie couleur. L’utilisation d’un programme informatique permettra de déterminer le niveau perçu, de vérifier les conditions d’émergence sonores sur le voisinage, et de connaître la contribution de chaque source ainsi que de celle de l’installation complète.

 

4. Nuisances olfactives

Les odeurs peuvent avoir différentes origines au niveau d’une station d’épuration. Les mesures de suppression ou de réduction sont diverses comme le contrôle de la qualité des effluents amont ou encore un dimensionnement adaptés des filières eau et boues par rapport aux caractéristiques qualitatives et quantitatives des effluents à traiter.

L’optimisation du dimensionnement est importante pour limiter les stagnations et les risques de fermentations en cas de fortes variations de charge. Les mesures comme la couverture voire la désodorisation des postes les plus critiques peuvent être envisagées. L’air issu du système de ventilation des locaux techniques peut être traité pour réduire l’impact olfactif de même qu’une bonne gestion des boues.

Il est préférable dès la conception de la station d’envisager une solution présentant le moins de risques d’émissions d’odeurs, tout en répondant aux impératifs économiques.

Dans le tableau ci-dessous sont regroupés les causes principales d’odeurs et les remèdes que l’on peut apporter selon les postes de traitement des eaux usées ou de boues.

Source: Rapport BRGM                                 Sources d’odeurs par postes de traitement et remèdes envisageables

 

Etude de la dispersion des Escherichia Coli dans le Sègre

 

Etude de la dispersion des Escherichia Coli dans le Sègre 

dans le cas d'un dysfonctionnement de la station

 

L’analyse de l’état initial de notre zone a permis de soulever un problème essentiel : celui de la qualité de l’eau. Les rivières du Sègre et de l’Angoust sont considérées comme de bonne qualité chimique. En revanche, la qualité biologique pose problème. En effet, comme on peut le voir dans les résultats d’analyses, les teneurs en Entérocoques intestinaux ainsi que les Escherichia coli classent l’eau en mauvais état biologique.  En ce qui concerne l’Angoust, la pollution est probablement due aux rejets de la station d’épuration de Font Romeu située en amont. Pour le Sègre en revanche il n’y a pas de station d’épuration en amont. Nous allons donc nous intéresser aux rejets de la future station afin de voir comment les effluents se dispersent  dans la rivière. Nous verrons ainsi l’influence du débit de rejet d’effluent par la station, l’influence du débit de la rivière ainsi que celle de la concentration dans les effluents. Nous avons choisi d’utiliser le logiciel ANSYS Fluent qui va nous permettre de modéliser notre rejet dans le cours d’eau du Sègre

 

1. Positionnement du problème

 

1. Positionnement du problème

 

ANSYS Fluent est un logiciel de simulation numérique. Il permet d’effectuer la modélisation physique d'écoulement, de turbulence, de transfert de chaleur ou encore de réactions. Ce logiciel nécessite d’utiliser une géométrie qui est ensuite maillée.  Nous allons donc dans un premier temps définir la géométrie de notre rivière ainsi que l’arrivée du rejet des effluents dans celle ci. Nous effectuerons ensuite le maillage de la  géométrie.

La rivière mesure 2 mètres de large avec une profondeur de 50 cm environ. Nous allons suivre l’évolution des concentrations en bactéries. Nous avons fait le choix d’une modélisation 2D afin de simplifier le problème. Nous avons ainsi choisi de modéliser une tranche de la rivière à l’horizontal et non à la verticale puisque nous avons considéré que la vitesse de sédimentation était négligeable vis-à-vis du débit. Le calcul de la vitesse de sédimentation donne :

                                                           

Avec d le diamètre des particules (en m), et ρf et ρp les masses volumiques du fluide et des particules (kg/m3).

On obtient Us (bactéries) = 0.55 mm/s

Le débit de la rivière étant de 0.3 m3/s nous pouvons donc négliger la vitesse de sédimentation devant le débit de la rivière (urivière = 0.2m/s)

 

Régime d’écoulement de la rivière :

Afin d’établir le régime d’écoulement de la rivière nous avons calculé le nombre de Reynolds. Nous avons considéré que l’eau s’écoule dans un demi-cylindre de 2m de diamètre. 

                                                                    

- ρ la masse volumique en kg/m3

- u la vitesse en m/s

- d le diamètre en metre 

- μ la viscosité en Poiseuille

Re=  1000*0.2*2/0.001 = 400000 Le régime est donc turbulent. Nous devrons donc utiliser un modèle d’écoulement turbulent dans fluent.

 

2. Géométrie et Maillage

2.Géométrie et maillage

 

  • Géométrie

​​La géométrie qui représentera la tranche de rivière sera donc un rectangle de largeur de 2m et de longueur de 200 m. La longueur pourra être ajustée en fonction des résultats que nous obtiendrons afin d’observer à quel endroit les polluants sont dilués et dispersés de façon homogène. ​

                                    

   

L’image ci-dessus illustre la géométrie utilisée. Nous avons placé deux points à 20 m au début du rectangle, pour représenter le déversement des rejets de la STEP dans la rivière. Ces 20 m sont nécessaires pour que le régime d’écoulement s’établisse le long du cours d’eau.                                                      

 

  • ​Maillage

Le maillage est ensuite réalisé sous DesignModeler. Nous savons qu’au dessus de 20000 mailles les calculs sont lourds et surtout prennent beaucoup de temps. Nous avons donc choisi de mailler tous les mètres et nous avons divisé le rectangle en 3 parties :

- sur la longueur, les 3 parties sont découpées en 20 divisions.

- La première partie en amont est divisée en 20 mailles afin d’avoir un calcul tous les mètres.

- La zone d’injection des effluents de la STEP mesure 20 cm. Elle est découpée en 4 mailles.

- La partie en aval est divisée en 100 divisions.

La figure ci-dessous illustre le maillage effectué :

 

Sur la partie zoomée nous pouvons voir que le maillage est raffiné au niveau de la zone d’injection afin d’avoir des calculs réguliers et précis sur cette zone. 

 

 

3. Modélisation

 

3.Modélisation

 

Cette modélisation ayant pour but l’étude de la dispersion des bactéries E.Coli dans la rivière, nous avons choisi d’étudier l’influence des paramètres ci-dessous :

         1) Débit de la rivière

         2) Débit de rejet de la station d’épuration

         3) Concentration en E.Coli

         4) Inclinaison du tuyau de rejet de la station

 

Dans tout le problème nous avons travaillé avec les paramètres suivants :

Section de la rivière :  1.57 m²                                                     Trivière = 6°C

Section du tuyau de rejet de la station :  3,14.10-2 m²            Teffluent = 10°C

 

Pour les cas 1,2 et 4 nous avons gardé les concentrations en bactéries E.Coli constantes.

 

  • Hypothèses :

-  Le mélange est composé de deux constituants : l’eau et les bactéries de E.Coli

-  ρ mélange ≈ ρ eau  et μ mélange ≈ μ eau

-  la rivière est rectiligne et ne comporte pas d’obstacles

-  le débit de la rivière et le débit de rejet de la station sont constants

 

  • Pourcentage massique en E.Coli :

La concentration moyenne en E.Coli dans le Sègre sur les 4 analyses effectuées est de 4000 UFC/100ml. Nous avons choisi une concentration de 400000UFC/100ml pour le rejet des effluents, afin de représenter le cas d'un dysfonctionnement de la STEP.

La masse d’une bactérie de E.Coli est de 10-12 g.

Le pourcentage massique en E.Coli est donc de 4.10-7g * 100% /1000 g = 4.10-8 % soit 4.10-10 pour la fraction massique dans la rivière.

De même, avec une concentration en E.Coli de 400000 UFC/100 ml on obtient un 4.10-6 % soit 4.10-8 pour la fraction massique dans les effluents.

 

 

3.1 Influence du débit de la rivière

 

3.1. Influence du débit de la rivière

 

Le tableau ci-dessous présente les différents cas étudiés :

La première ligne de ce tableau constitue notre état de référence pour toute la modélisation. Il correspond à un écoulement sans crue et le débit est le débit moyen annuel. Le débit de rejet correspond au fonctionnement maximal de la station en période d’affluence touristique en 2030 c'est-à-dire avec 12000 eq/habitants.

 

  • Résultats :

 

Légende : Evolution de la fraction massique en E.Coli  (en fraction massique * 10-2) en fonction de la position (en mètres). L’image 4 correspond à la dispersion du panache de E.Coli dans la rivière avec les paramètres du cas 1. Les images 1, 2 et 3 correspondent respectivement aux cas 1,2 et 3.

La courbe ci-dessous présente le résultat pour la modélisation du cas 2bis c'est à dire en période d'étiage. Il n'a pas été possible de zoomer davantage pour le graphe.

 

 

Légende : Evolution de la fraction massique en E.Coli  (en fraction massique * 10-2) en fonction de la position (en mètres) 

 

  • Interprétation des résultats :

Nous constatons que plus le débit est faible et plus la concentration en E.Coli s’homogénéise rapidement à hauteur de 1E-8 E.Coli en fraction massique. En effet, au bout de 150 m la concentration est homogène pour le cas 1 alors que ce n’est pas le cas en 2 et 3 où au bout de 200 m elle est toujours différente sur chaque tranche. Néanmoins, elle tend à s’homogénéiser plus rapidement en 2 qu’en 3. Ainsi nous pouvons dire que lorsque le débit de la rivière est moyen, la pollution est plus concentrée et s’homogénéise rapidement en aval du rejet de la station. Dans le cas de crues, les E.Coli n’ont pas le temps de se disperser sur toute la largeur de la rivière et sont emportées plus rapidement par le courant. Ce phénomène est d’autant plus marqué lorsque la crue est importante comme on le voit dans le cas de la crue centennale. En effet quand le débit est grand, l'énergie apportée par les tourbillons est grande et donc homogénéise la concentration plus rapidement. Nous pouvons donc mettre en évidence ici le rôle de nettoyage joué par les crues. 

Dans le cas de la période d'étiage, nous constatons que la fraction massique en E.Coli s'homogénéise dès les 50 premiers mètres, encore plus rapidement que dans le cas du débit moyen. Le phénomène de concentration est particulièrement mis en évidence dans ce cas. Le Reynolds est nettement inférieur, il en est de même pour les turbulences.

 

3.2. Influence du débit de rejet de la station

 

3.2. Influence du débit de rejet de la station

 

Les différents cas étudiés sont résumés dans le tableau ci-dessous :  

Le fait de changer le débit du rejet nous permet d’étudier les différences de charges au sein de la station d’épuration. Elle nous permet donc de voir l’influence des changements de population sur les 4 communes.

 

  • Résultats :

Légende : Evolution de la fraction massique en E.Coli  (en fraction massique * 10-2) en fonction de la position (en mètres).

 

  • Interprétation des résultats :

Nous ne constatons pas de différence majeure entre les cas 4,5 et 6. En revanche le cas 7 et le cas 1 (référence) qui sont proches se démarquent des autres. La concentration tend à s’homogénéiser plus rapidement lorsque le débit de rejet est plus important (cas 1 et 7). Ce résultat est logique puisqu’on rejette plus et plus rapidement lorsque la population augmente. Il y a donc un effet de concentration en sortie de STEP lorsque la population augmente comme le montre ce tableau : 

                                                     

 

Lorsque le débit est plus fort, la quantité sortante de bactéries est plus importante. Elles se dispersent ainsi progressivement de manière homogène. En revanche lorsque le débit est plus faible, les bactéries sont dispersées dès leur sortie. La concentration s'homogénéise donc plus loin.

3.3 Influence de la concentration en E.Coli

 

3.3 Influence de la concentration en E.Coli

 

Dans cette partie nous avons étudié l’influence de la concentration en E.Coli dans la rivière sur leur dispersion. Nous avons dans le cas 8 considéré qu’il n’y avait pas de E.Coli initialement dans la rivière. Dans le cas 9 nous avons diminué la concentration en E.Coli dans le rejet d’effluent en prenant une fraction massique initiale de 4E-9. Les débits de rivière et de rejets restent les mêmes que dans le cas 1.

 

  • Résultats :

Légende : Evolution de la fraction massique en E.Coli  (en fraction massique * 10-2) en fonction de la position (en mètres).

                                                  

 

  • Interprétation des résultats :

La seule différence notable entre le cas 8 et le cas 1 est la différence de concentration, notamment dans la rivière dans les premiers mètres, qui est nécessairement nulle d’où la différence de courbes. La fraction massique moyenne au bout de 200 m est la même. Le cas 9 nous montre qu’au bout de 200 m avec une concentration plus faible et avec  les mêmes débits  que dans le cas 1, une concentration plus faible est donc logiquement retrouvée. Ainsi il est évident de trouver qu’en rejetant des effluents moins concentrés en bactéries, on y retrouve une concentration moins importante dans la rivière. On constate que quelle que soit la concentration en E.Coli dans nos 3 cas l’homogénéisation est sensiblement la même et que la teneur en bactéries ne joue pas un rôle important dans leur dispersion. La dispersion est probablement davantage affectée, en fonction des autres constituants contenus dans le rejet. Ces derniers ayant des masses volumiques et des viscosités différentes. 

 

 

3.4. Influence de l'inclinaison du tuyau de rejet : variation de l'angle du vecteur vitesse

 

3.4. Influence de l'inclinaison du tuyau de rejet : variation

de l'angle du vecteur vitesse

 

Afin de modéliser l’influence de l’inclinaison du tuyau de rejet de la station d’épuration, nous avons fait varier l’angle du vecteur vitesse. Le tableau ci-dessous présente les différents angles étudiés : 

                                             

 

  • Résultats :

Légende : Evolution de la fraction massique en E.Coli  (en fraction massique * 10-2) en fonction de la position (en mètres). De gauche à droite et de bas en haut les cas 10, 11,12 et 1.

 

  • Interprétation des résultats :

Ces résultats montrent que plus l’angle du vecteur vitesse est important et plus les polluants sont dipersés en largeur dans le lit de la rivière. De plus, lorsque l’angle est supérieur à 45° la fraction massique s’homogénéise à 1E-8 alors que  pour l’angle à 22.5° elle est légèrement inférieure.  De plus, plus l'angle est petit, et plus les bactéries sont facilement déplacées selon la composante horizontale. Il faut savoir qu'on considère des parois lisses sur notre modèle ce qui n'est pas très réaliste, dans la rivière la dispersion sera plus importante à cause des tourbillons 3D relatives à la turbulence.

 

 

Résultats

 

Résultats

Le tableau ci-dessous donne les paramètres de l'état de référence qui correspond dans toute notre étude au cas 1.

le tableau ci dessous présente les résultats obtenus pour les cas étudiés. En début de tableau, le paramètre qui diffère de l'état de référence avec sa valeur et son unité.

 

 

Commentaires :

Les résultats des modélisations nous donnent un classement de l'eau de mauvaise qualité selon la grille SEQ-eau. Ce résultat était plutôt prévisible puisque nous nous sommes placés dans le cas d'un dysfonctionnement de la station d'épuration. Il serait intéressant désormais de poursuivre l'étude en prenant une concentration en E.Coli respectant la classe "eau de très bonne qualité" qui correspond à une concentration de moins de 20 UFC/ml. Nous aurions également souhaiter étudier les impacts sur la faune aquatique de telles concentrations dans le milieu. En ce qui concerne les paramètres d'étude, nous pourrions étudier l'influence de la température. Nous pourrions également étudier les turbulences au sein de notre système. La limite majeure de notre système reste cependant la composition de notre mélange qui possède une masse volumique égale à celle de l'eau alors qu'en réalité elle est probablement plus élevée.

 

 

Conclusion

                                                             

 Conclusion

 

Ce BEI nous a permis de mettre en œuvre une partie de l’étude d’impact sur l’environnement de la future station d’épuration du canton de Saillagouse. Dans un premier temps nous avons effectué des recherches quant à la réglementation en vigueur. Nous avons ensuite analysé l’état initial de la zone. Les effets sur l’environnement de la station, ainsi que les mesures de compensation, de réduction et de suppression ont été répertoriés. L’analyse de l’état initial et notamment la qualité de l’eau, a soulevé un problème important. Les analyses bactériologiques ont révélé une teneur trop élevée en Escherichia Coli et en Entérocoques intestinaux classant l’eau en mauvais état bactériologique. Nous avons donc choisi d’étudier leur dispersion dans le Sègre. Nous avons vu l’influence de plusieurs paramètres tels que le débit de la rivière, le débit de rejet des effluents, l’inclinaison du tuyau de rejet ainsi que la quantité de bactéries contenues dans les rejets.

Nous avons donc mis en évidence qu’avec un débit moyen de rivière de 0.3 m3/s, un phénomène de concentration est observé. De plus, les crues décennales et centennales permettent de nettoyer la rivière dans cette zone, même si finalement elles ne font qu’emmener les polluants un peu plus loin. La variation du débit de rejet nous a permis de montrer qu’avec l’augmentation de la charge, due à l’augmentation de la population, la concentration augmente en sortie de STEP et également sur les 200 m en aval de la station. L’augmentation de la concentration en bactéries dans les effluents permet également de montrer une augmentation en sortie de STEP. Le régime d'écoulement a également montré son importance avec le rôle majeur des turbulences pour l'homogénéisation des turbulences. Les changements d’inclinaison du vecteur vitesse nous ont permis de montrer que lorsque l’angle est supérieur à 45° la fraction massique s’homogénéise à 1E-8 alors que  pour l’angle à 22.5° elle est légèrement inférieure.