Modéliser les flux de pollution microbiologique à partir de données restreintes. Application à l'ouest du Cotentin. Colloque MARECLEAN Granville 2009

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1 Modéliser les flux de pollution microbiologique à partir de données restreintes Application à l'ouest du Cotentin Colloque MARECLEAN Granville 2009.

2 Les enjeux Modéliser les flux pour Connaître Agir Synthétiser les connaissances Orienter les campagnes de mesure Interpréter les observations Prévoir les impacts à court terme pour gérer les baignades Orienter les investissements de la prévention avec des difficultés spécifiques des sources multiples, diffuses (plusieurs par km 2 ) et très variables des données coûteuses (50 à 500 par point) des mesures imprécises (représentativité, conservation) des processus mal connus Granville 30 septembre

3 MAREFLUX : un modèle pour hiérarchiser les actions préventives MAREFLUX simule L'ordre de grandeur des flux terrestres atteignant le milieu marin MAREFLUX simule partiellement La contribution particulière des différentes sources MAREFLUX ne simule pas Le détail des évolutions temporelles : pas de temps de 6 heures Granville 30 septembre

4 Principes du calcul MAREFLUX Caractéristiques des différents types de sources (bibliographie ou mesures) Cartes des Cartes Cartes des des des bassins caractéristiques versants des des bassins versants côtiers côtiers bassins (IGN, (IGN, versants INSEE, INSEE, CLC, CLC, côtiers ) ) (IGN, INSEE, CLC, ) Variations temporelles, Variations Variations spatialisées temporelles, temporelles, ou non : pluie, population, spatialisées spatialisées bétail, ou ou non non : : pluie, pluie, population, bétail, (O. (O. de de T., T., population, Météo Météo bétail, France, France, (O. ) ) de T., Météo France, ) Loi de vitesse du transport fluvial (4 coefficients de calage pour le territoire) Lois d'émission spatialisées (5 coefficients de calage pour le territoire) Loi d'atténuation (bibliographie) Estimation des flux cumulés aux embouchures Granville 30 septembre

5 Le territoire du projet MARECLEAN Cartes caractéristiques des bassins versants côtiers Modèle numérique de terrain Chevelu hydrographique Occupation du sol (Corine Land Cover) Population Recensement agricole Capacité d'hébergement Granville 30 septembre

6 Les variations temporelles La pluviométrie Relevés des stations Météo France et autres Cartes Antilope Population (x 3 à x 4 l'été sur le littoral) Granville 30 septembre

7 Loi de vitesse du transport sur le chevelu Elle permet d'estimer le temps d'écoulement d'une pollution vers la mer Facteurs à prendre en compte : pente, débit, rugosité, profil du lit, Choix d'une formule de type Manning-Strichler, avec un "tarissement" H V = Vo. Pente n1. (Surface.H) n2 H = = j= j j 0 j 0 h 100 ( j) exp j j N 0 Exemple : courbe calée sur l'ay 0,4 0,35 0,3 Vitesse (m/s) 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 mesure sur l'ay simulation 0 01 juin 15 juin 29 juin 13 juil 27 juil 10 août 24 août 07 sept 21 sept Granville 30 septembre

8 Loi d'atténuation des flux microbiologiques La décroissance suit une loi exponentielle La bibliographie donne des valeurs de T 90 dispersées Modulation retenue : fonction du "tarissement" de l'alternance jour-nuit T90 en h T90 entérocoques T90 E. coli valeur de H en mm Indice de pluie récente H en mm H T90 E. coli T90 entérocoques T90 en h /06/ /06/ /07/ /07/ /08/ /09/ /09/ /10/ Granville 30 septembre

9 L'effet protecteur du chevelu hydrographique Vitesse et T 90 permettent d'estimer l'atténuation de la pollution en fonction de l'éloignement au rivage Par temps sec, seules les zones très proches du littoral n'ont pas d'atténuation Les cours d'eau lents ont une zone d'influence réduite Contrastes réduits pour les entérocoques et en cas de crue Granville 30 septembre

10 Les émissions de temps sec Stations d'épuration Flux traité de E.c/(eq. hab.j) Abattement mesuré ou standard : selon filière (ex. : 10 3 pour boue activée seule) Autres apports permanents liés à la population (ex. : mauvais branchements) Flux émis = K population x flux unitaire x population présente Population des sous bassins versants estimée en croisant CLC et fichiers communaux Apports liés à l'élevage (pâturages en berge non protégée, gestion non conforme des déjections, ) Flux émis = K bétail x flux unitaire x effectif UGB Effectifs des sous bassins versants estimée d'après les surfaces en herbe de CLC Granville 30 septembre

11 Les émissions de temps de pluie Rejets pluviaux Flux émis = K pluvial x rendement unitaire x surface urbaine x hauteur de pluie horaire Surface urbaine des sous bassins versants estimée d'après CLC Apports liés au pâturage en berge de rivière non protégée Flux émis = K pâturage x flux unitaire x surfaces en herbe x (hauteur de pluie horaire) 2 Déversoirs d'orage et trop pleins des réseaux d'assainissement Flux émis = K déversoir x flux unitaire x nb de postes de relevage x hauteur de pluie dépassant le seuil de retour des débordements Nb de postes de relevage pouvant déborder dans un sous-bassin : recensement ou ratio empirique Granville 30 septembre

12 Résultat du calage des lois d'émission la plupart des mesures sont représentées à mieux qu'une unité Log près 1E+15 1E+15 1E+14 1E+14 Log(E. coli / 6h) calculé é1e+13 1E+12 1E+11 1E+10 lculé Log(entérocoques /6 h) cal 1E+12 1E+11 1E+10 1E+09 1E+09 1E+08 1E+08 1E+09 1E+10 1E+11 1E+12 1E+13 1E+14 1E+15 Log(E. coli / 6 h) mesuré 1E+08 1E+08 1E+09 1E+10 1E+11 1E+12 1E+13 1E+14 1E+15 Log(entérocoques / 6 h) mesuré Granville 30 septembre

13 Simulation des évolutions de flux Apports de l'ay durant l'été ,5 Log(E. coli / 6h) 13 12, , ,5 10 juin 25 juin 10 juil 25 juil 09 août 24 août Granville 30 septembre

14 Distribution spatiale des flux Les apports des fleuves au milieu marin sont peu contrastés, sauf pour les fleuves très courts Temps sec Temps de pluie (20/8/2007) Granville 30 septembre

15 Origines des flux L'approche MAREFLUX permet de classifier les flux sur des secteurs de petite taille Cette répartitions n'est qu'indicative car elle dépend de la forme des équations descriptives Exemple de l'ouve bétail population pluvial lessivage des prés déversoirs STEP LOG (E. coli / j) calculé LOG (E. coli / j) mesuré Granville 30 septembre

16 Conclusions et perspectives La modélisation des flux terrestres par l'approche MAREFLUX permet, à partir de peu de données de hiérarchiser les points d'apport des flux terrestres une première hiérarchie des sources entre elles Application aux profils de vulnérabilité elle permet d'alimenter un calcul de concentration en mer par des flux réalistes d'orienter les études de détail Perspectives Amélioration par inclusion de données spatiales concernant particulièrement : Le lessivage des sièges d'exploitation, des épandages en champ Les rejets d'assainissement individuel sans traitement Granville 30 septembre