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705270ar | Impact des traitement de potabilisation sur le CODB et la distribution des substances humiques et non humiques de la matière organique naturelle | null | Cette étude a consisté à évaluer et à comparer l'impact des traitements de coagulation-floculation, ozonation et filtration sur charbon actif en grains sur la matière organique dissoute de différentes eaux de rivières et de retenues françaises en s'appuyant sur le suivi de deux paramètres principaux, la fraction biodégradable du carbone organique dissous (CODB) et la distribution des substances humiques et non humiques (établie sur la base d'un protocole de filtration en série sur résines XAD-8 et XAD-4 ). Dans le cas des eaux étudiées, la coagulation-floculation s'est accompagnée d'une diminution importante du COD, soit 38 à 70 %, impact qui se répercute dans des proportions équivalentes au niveau de sa fraction biodégradable soit 38 à 88%. Dans la majorité des cas, la clarification conduit à l'élimination préférentielle des substances humiques (définies comme hydrophobes), qui correspondent aux fractions de plus hautes masses moléculaires. Comparativement, et pour des taux supérieurs à 1 mg O3/mg C, l'ozonation entra"ne une réduction de la fraction des substances humiques qui se traduit par une augmentation de la fraction des substances non humiques et en particulier des substances hydrophiles non adsorbées sur résines XAD-8 et XAD-4. Cette modification, d'autant plus marquée que le taux d'ozone est important, s'accompagne d'une augmentation proportionnelle de la fraction biodégradable du COD. Le suivi en usine a montré que les taux d'ozone appliqués lors d'une interozonation modifient peu la nature du COD. Par contre, la filtration sur charbon actif en aval change de manière importante la distribution de la matière organique dissoute avec une augmentation relative de la fraction hydrophobe et des composés de faibles masses moléculaires apparentes (< 1 000 daltons). |
705271ar | Notions de base et concepts utiles pour la compréhension de la modélisation synthétique des régimes de crue des bassins versants au sens des modèles QdF | null | Ces dernières années a été développé, au Cemagref du groupement de Lyon, un outil de synthèse (dit QdF) des régimes de crue des bassins versants, selon une approche multidurées et multifréquences des crues observées. QdF est donc un modèle continu de prédétermination des crues fréquentes à rares d'un bassin versant (observé ou non), qui permet de répondre à une conception de gestion intégrée des cours d'eau et de leurs bassins versants. Il nous a semblé utile, tout en se référençant aux principales publications et travaux de thèses, d'insister sur les notions de base et les concepts à l'origine des modèles QdF. Les variables hydrologiques étudiées, débit moyen maximal (VCXd) et débit seuil maximal (QCXd) sont relatives à une durée continue d pouvant varier d'une seconde à trente jours. Pour tout échantillon de durée d, constitué selon une technique d'échantillonnages de valeurs maximales indépendantes au dessus d'un seuil donné, l'adéquation de la loi exponentielle est en général vérifiée pour les fréquences observables (0.52T(an)220). Pour l'extrapolation aux fréquences rares (20<T(an)21000) une forme théorique dite esthétique du GRADEX est privilégiée. Des lois théoriques, relatives aux observations et extrapolations, peuvent être ensuite déduites les courbes débit (Q)-durée (d)-fréquence (F) d'un bassin versant. Le choix de deux descripteurs du régime local qui renseignent sur la fonction de transfert (D) et sur la fonction de production (QIXA10) permettent de rendre adimensionnel le faisceau de courbes QdF précédent. A partir de ce dernier faisceau, il est possible de transférer sur un site quelconque, dont les descripteurs D et QIXA10 sont connus, des quantiles de crue pour toute durée et toute fréquence. L'opération est grandement facilitée par un formalisme mathématique (modèle QdF) de ce faisceau de courbes adimensionnelles. Les trois modèles QdF opérationnels actuels, chacun d'eux étant représentatif d'une famille hydrologique de bassins versants, ont permis lors de nombreuses applications de rendre bien compte de la grande variabilité spatio-temporelle des débits. |
705272ar | Contamination des eaux souterraines par des pesticides: cartes de risque et d'incertitudes | null | Une procédure d'évaluation régionale des risques de contamination des eaux souterraines par des pesticides a été développée et appliquée à une partie de la plaine du Rhône valaisanne. La combinaison d'une application stochastique (Monte–Carlo) de modèles déterministes simulant localement le devenir de pesticides et des techniques d'interpolation géostatistique permet d'évaluer également les incertitudes entachant les prédictions effectuées. Les divers types de modèles utilisés (solution analytique et résolution numérique de l'équation de convection-dispersion, modèle capacitif) conduisent en général à des résultats très similaires. Les cartes obtenues montrent que le risque de contamination est très élevé. Les incertitudes sont d'un ordre de grandeur similaire, i.e. ± 0.2-0.3 pour des indices de risque compris dans l'intervalle [0,1]. Ces incertitudes proviennent à raison d'environ 40-50 % des propriétés des pesticides et d'environ 30-40 % de la profondeur de la nappe phréatique, le 20 % restant étant dû aux incertitudes entachant les caractéristiques des sols, essentiellement leurs teneurs en carbone organique. |
705273ar | Stratégie empirique d'un système de ressources en eau: l'exemple d'un périmètre irrigué en zone semi-aride | null | Une règle de gestion interannuelle empirique est définie pour gérer un barrage en éte d'un périmètre d'irrigation en zone semi-aride. La structure de la règle est construite à partir de l'observation de la gestion pratiquée actuellement sur le terrain. Les paramètres de cette règle sont ajustés de façon à minimiser le cumul moyen des écarts entre demandes et ressources des séries générées après une étude fréquentielle des aléas hydrauliques. Dans le cas du périmètre lié au barrage de Ghézala, cette méthode permet de répartir au mieux les risques de défaillance sur l'année et d'adapter la stratégie d'irrigation aux phases végétatives critiques des cultures. Les avantages et les inconvénients de cette approche empirique par rapport aux techniques de programmation dynamique sont finalement discutés et mis en relief pour les systèmes de gestion des ressources en zones semi-arides. |
705274ar | Étude des pertes au ruissellement sur surfaces imperméables en milieu urbain. | null | L'étude de la réponse hydrologique de deux bassins versants de l'agglomération de Bordeaux en France a montré que les pertes initiales au ruissellement sur les surfaces imperméables étaient responsables des écarts entre le volume ruisselé et le volume prévu proportionnel à la lame d'eau tombée sur un bassin versant. Les pertes initiales, qui n'excèdent pas 2 à 3 mm, dépendent essentiellement de l'état de saturation des surfaces imperméables au début de la pluie. Cet état initial des surfaces imperméables dépend lui-même des antécédents pluvieux, notamment des conditions hydrologiques et météorologiques depuis la dernière pluie qui précède l'événement pluvieux considéré. Afin d'estimer quantitativement les pertes au ruissellement au cours d'une pluie, un modèle d'évaporation nommé EVA a été développé. Les données météorologiques sont utilisées afin d'évaluer, à partir d'un bilan énergétique simplifié entre l'eau et l'air, la lame d'eau évaporée des surfaces imperméables entre deux pluies successives. Après une pluie, il faut de un à trois jours selon la saison pour que l'eau stockée dans les dépressions de surface soit totalement évaporée, sur les bassins testés. Le modèle a été testé avec les mesures disponibles sur deux bassins versants urbains de la région bordelaise dont la surface totale n'excède pas 6 hectares. Quantitativement, on montre qu'il est possible de prédire les pertes au ruissellement avec une précision de 0,5 mm dans 65 % des cas étudiés. Les 35% d'épisodes où l'on se heurte à des difficultés sont des séquences de faibles épisodes pluvieux séparés par quelques heures et n'excédant pas 3,0 mm. La modélisation du remplissage partiel des dépressions de surface des terrains imperméables est alors trop sommaire. |
705275ar | Évolution de la qualité de l'eau dans le réseau de distribution de la ville de Montréal | null | Dans la présente étude, nous montrons l'évolution de l'eau dans un réseau de distribution. Ce réseau a été construit dans les années 70 à l'aide de conduites d'acier ou de fonte ductile munies d'un revêtement intérieur de ciment. Il est alimenté par des eaux de très bonne qualité qui circulent d'abord dans une suite de conduites maîtresses (de 2 700 mm à 900 mm) jusqu'à un secteur de petites conduites maillées (200 et 300 mm). Des échantillons d'eau ont été prélevés à 14 reprises durant une année, le long de la conduite maîtresse (le temps de séjour y varie de 0 h à 13,6 h) et dans le secteur de petites conduites (de 13,6 h à 18,4 h). Nous avons mesuré la température, le pH, plusieurs sous-produits de désinfection dont les trihalométhanes et les aldéhydes, le carbone organique total et biodégradable ainsi que les concentrations de bactéries hétérotrophes aérobies et anaérobies facultatives (BHA) et les comptes directs totaux mesurés en épifluorescence. Le réseau a très peu d'effet sur l'évolution des sous-produits de désinfection. En effet, les résultats obtenus à partir des échantillons témoins (eaux traitées conservées dans un flacon propre à la même température que dans le réseau) sont semblables à ceux obtenus à partir des eaux prélevées dans le réseau de distribution. Les concentrations de bactéries ainsi que les concentrations de CODB sont assez stables dans le réseau. Il est intéressant de noter qu'il y a de 0,2 à 0,45 mg/l de CODB, ce qui est supérieur à la concentration minimale de 0,15 mg/l requise pour la croissance des bactéries. Par contre, le chlore résiduel libre est toujours supérieur à 0,20 mg/l. Une seule exception, le 11 juillet 1994, dans le secteur de petites conduites, le chlore résiduel a baissé jusqu'à 0,16 mg/l. Durant cette journée, nous avons observé une légère augmentation des comptes directs totaux mesurés en épifluorescence. |
705276ar | Contamination nitratée des eaux souterraines d'un bassin versant agricole hétérogène 2. Évolution des concentrations dans la nappe | null | L'usage quasi systématique de fertilisants sur de grandes surfaces a conduit la majorité des aquifères superficiels à un grave niveau de contamination par les nitrates. Des essais de gestion environnementale de cette problématique agricole sont conduits à l'échelle du bassin versant afin d'estimer les flux de nitrates percolant vers la nappe. La présente étude reprend les résultats issus de la modélisation d'un bassin versant dans le but d'appréhender l'évolution de la concentration en nitrates dans les eaux de la nappe. L'importance des conditions hydrogéologiques dans les relations entre zones non saturée et saturée a été mise en évidence par la comparaison des concentrations calculées dans la zone non saturée et observées dans la nappe. En règle générale, les concentrations sont très semblables pour les zones proches des limites amont du bassin, et se différencient de plus en plus vers l'aval du système. Une dilution semble se produire entre les flux percolant des différentes zones non saturées et les flux d'eau et de nitrates s'écoulant dans l'aquifère. Afin de tester cette hypothèse, un modèle de dilution basé sur les flux d'eau et de nitrates dans les zones non saturée et saturée est développé. Appliqué sur l'axe d'écoulement principal du système, le modèle de dilution permet de reproduire adéquatement les concentrations observées dans la nappe à partir de celles calculées dans le sol avec une erreur maximale variant de 1 à 22%. Le couplage d'un modèle environnemental pour la zone racinaire du sol avec un modèle de dilution simple peut permettre le calcul des concentrations en nitrates dans la zone saturée. Toutefois, la prise en compte des conditions hydrogéologiques du système est nécessaire à un calcul de dilution efficace basé sur les valeurs des flux de percolation. |
705277ar | Variabilité des caractéristiques statistiques des pluies extrêmes dans les Alpes francaises | null | Le but de cet article est la recherche de liaisons entre les précipitations extrêmes de pas de temps de 1 à 24 heures dans les Alpes Françaises. En particulier, il semble important de pouvoir déduire les valeurs pour de faibles pas de temps (1h, 2h... ) de celles de forts pas de temps, 24h en particulier. En effet, nous disposons actuellement de peu d'enregistrements historiques à pas de temps fin. En fait, le réseau de pluviographes utilisé est constitué de seulement 65 stations. Par contre, l'existence d'un réseau très dense de pluviomètres permet de déterminer les caractéristiques de pas de temps 24h. Pour ce faire, nous définissons une variable traduisant l'évolution des précipitations en fonction du temps de retour pour chaque pas de temps et chaque station : le gradex. Nous avons testé plusieurs types de relations pour lier les gradex des différents pas de temps entre eux : relation linéaire, puissance, exponentielle, logarithmique ; c'est la relation linéaire qui est la meilleure dans les Alpes Françaises. L'étude des relations entre les gradex des différents pas de temps montre que les pas de temps voisins sont bien corrélés entre eux, ce qui n'est plus le cas lorsque les pas de temps deviennent très distincts. Ces résultats sont confirmés par la définition de 4 régions homogènes par rapport aux précipitations extrêmes sur lesquelles nous testons l'éventualité de relations linéaires entre les gradex des différents pas de temps. Finalement, nous avons mis en évidence l'absence de relations simples permettant de passer de pas de temps longs à des pas de temps faibles. Par contre, on peut passer sans trop d'erreur d'un pas de temps de 24 heures à celui de 12 heures ou 6 heures, résultat déjà fort intéressant. |
705278ar | Devenir des oeufs d'helminthes et des kystes de protozoaires dans un canal a ciel ouvert alimenté par les eaux usées de Marrakech | null | Dans la région de Marrakech, les eaux usées sont utilisées pour l'irrigation sans aucun traitement. Par ailleurs ces eaux usées ruissellent dans des canaux à ciel ouvert sur des distances supérieures à 2 km. Nous avons étudié le devenir des kystes de protozoaires et des oeufs d'helminthes sur le parcours d'un canal alimenté par un émissaire d'eau usée (E2). L'analyse parasitologique des eaux usées a montré que ces eaux contiennent plusieurs types de parasites. En effet, nous avons observé la présence des kystes de protozoaires (Entamoeba histolytica, Entamoeba coli, Giardia sp.) et des oeufs d'helminthes pathogènes (Ascaris,Trichuris, Enterobius, Hymenolepis...). L'étude de la charge parasitaire le long du cours d'eau usée montre une diminution du nombre de parasites dans l'eau usée en allant de l'embouchure S0 vers l'aval de l'émissaire E2. Avec des concentrations moyennes de 1,6.105 kystes/L et 145 oeufs/L à S0, alors qu'à 2 km de S0 (SV) il n'est plus retrouvé que 2,7.104 kystes/L et 33,4 oeufs/L. La charge parasitaire dans le sédiment du cours d'eau, contrairement à l'eau, augmente en s'éloignant de l'embouchure S0. Ainsi, les concentrations moyennes de kystes de protozoaires et les oeufs d'helminthes sont respectivement de 1,7.104 kystes/g et de 9,6 oeufs/g à 80 m de S0 et atteignent, 1,4.105 kystes/g et 78,1 oeufs/g à 2 km de S0. Le ruissellement des eaux usées sur un parcours de 2 Km, à ciel ouvert, montre des taux d'abattement importants des parasites. En effet, plus de 83 % des kystes de protozoaires et plus de 77 % des oeufs d'helminthes sont éliminés de l'effluent. Mais ces abattements restent insuffisants pour satisfaire les directives de l'OMS (1989) en matière de réutilisation des eaux usées en agriculture. |
705279ar | Élimination des colorants des eaux résiduaires de l'industrie textile par la bentonite et des sels d'aluminium | null | L'industrie textile utilise des colorants de synthèse toxiques qui polluent ses eaux résiduaires avec, parfois, des flux importants. Les procédés traditionnels les éliminent mal : ils sont peu iodégradables et la seule floculation, par exemple par des sels de fer, donne des résultats insuffisants. Or, en Algérie, la réutilisation agricole des eaux usées même industrielles est devenue une impérieuse nécessité. Le procédé proposé repose sur l'utilisation de sels d'aluminium ou, mieux encore, un polyhydroxyaluminium, associés à une bentonite de forage très fine présentant l'avantage d'être localement disponible et peu coûteuse. Quatre colorants ont été testés. Ils appartiennent à deux grandes familles : les colorants acides d'une part, Jaune Supranol 4GL et Vert Nylomine C8B et les colorants dispersifs d'autre part, Rouge Foron RDGL et Violet Foron S3RL. Les essais montrent que, si la bentonite seule ou les sels d'aluminium seuls présentent des efficacités insuffisantes, ces derniers du fait d'une mauvaise décantabilité des microflocs formés, l'association bentonite-aluminium permet d'éliminer les colorants en quasi totalité avec une excellente décantabilité. Les concentrations optimales à mettre en oeuvre sont relativement basses, de l'ordre de 13 mg/l de Al3+ et 250 mg/l de bentonite. Les coûts d'exploitation sont donc très raisonnables. Sur un effluent industriel réel, le procédé permet de passer d'une DCO de 770 mg/l à moins de 30 mg/l. |
705280ar | Identification par couplage CG/SM des sous-produits de chloration de deux acides aminés libres, la proline et la méthionine | null | L'objectif de ces travaux a consiste en l'identification des sous-produits de chloration de deux acides aminés libres, la proline et la méthionine, structures reconnues pour leur grande réactivité avec le chlore. Les expériences ont été conduites a pH 8 pour un taux de chlore fixe à 8 moles de chlore par mole d'acide aminé et un temps de contact de 72 heures. Les sous-produits de chloration ont été extraits successivement par le pentane et le diethyl éther (pH acide et pH basique, extraction suivie d'une dérivation au diazométhane) et identifiés par couplage CG/SM. L'essentiel des sous-produits de chloration identifiés a été observé dans l'extrait éthéré obtenu à pH acide, que ce soit pour la proline ou la méthionine. Les acides dichloroacétique et trichloroacétique, composés retrouvés dans les eaux de surface désinfectées au chlore, ont été détectés pour les deux molécules étudiées. Les travaux effectués avec la proline ont permis d'identifier également la N- chlorodichloroacétamide et la N-chlorotrichloroacétamide. On peut noter également la formation de quelques chloroacides présentant un groupement terminal aldehyde ou nitrile caractéristique, ainsi que des composeé à structure pyrrole. En ce qui concerne la méthionine, les analyses par couplage CG/SM ont permis d'identifier quelques composés organiques chlorosoufrés comme le chlorure de méthyle sulfonyle, le chlorure de chlorométhylesulfonyle et le dichloro-1,1 diméthyle sulfonyle, ainsi que du soufre moléculaire S8. |
705281ar | Échantillonnage par valeurs supérieures à un seuil : modélisation des occurrences par la méthode du renouvellement | null | L'échantillonnage par valeurs supérieures à un seuil consiste à retenir tous les événements d'une chronique, définis par l'existence d'un maximum local supérieur à un seuil critique. L'étude probabiliste est alors menée par calage de deux lois de probabilité, une sur le processus d'occurrence de ces événements (date des événements), une autre sur la marque des événements (valeur du maximum local), puis par recomposition de ces deux lois pour obtenir la loi de probabilité associée au maximum annuel. La théorie du renouvellement permet d'étudier le processus d'occurrence d'événements. Les propriétés générales de la loi le plus souvent utilisée, la loi de Poisson (stationnaire ou non), sont présentées, ainsi que des éléments nouveaux concernant la loi Binomiale et la loi Binomiale négative. Ces propriétés sont relatives à la distribution du nombre d'événements sur un intervalle de temps donné, et à la distribution de la durée de retour, définie comme l'intervalle de temps séparant deux occurrences successives d'événements. Les relations existant entre la loi de probabilité d'une variable et la période de retour de l'événement associé sont ensuite détaillées. Il s'agit d'un rappel de résultats lorsque la variable étudiée est obtenue par sélection d'un ou de plusieurs maximums par an, ou dans le cas d'un processus marqué de Poisson; et d'éléments nouveaux dans le cas d'un processus représenté par une loi Binomiale ou une loi Binomiale négative. Pour finir, on trouvera les correspondances entre les deux types d'échantillonnage précédents (par maximum annuel ou par valeurs supérieures à un seuil), en terme de période de retour, de distribution et de variance d'échantillonnage. |
705282ar | Évolution récente des ressources en eau de l'Afrique atlantique | null | Dans le contexte pluviométrique déficitaire de l'Afrique intertropicale, l'hydraulicité des fleuves soudano-sahéliens a beaucoup diminué depuis 25 ans. Les fleuves des régions humides, relativement épargnés jusqu'en 1980, montrent aussi, avec un retard de plusieurs années une hydraulicité qui baisse dans des proportions importantes, alors qu'un retour à la normale du régime des pluies paraît amorcé. Le déficit des apports est pour l'Afrique humide de 16% pour la décennie 80 (365 km3 an-1), contre 7% pour la décennie 70, et pour l'Afrique sèche de 27% (65 km3 an-1) pour la décennie 80 contre 13% pour la décennie 70. Les maximums annuels de crue sont systématiquement plus faibles dans la période récente. En régime équatorial, la crue de printemps est la plus affectée par le déficit hydrologique et la différence entre crue de printemps et crue d'automne a triplé entre les années 1950-1960 et les années 1980. L'ensemble de la région connaît des étiages exceptionnels répétés. En zone soudano-sahélienne, le tarissement s'est considérablement accéléré et montre une vidange des écoulements de base deux fois plus rapide dans la période récente. Le phénomène est également sensible en Afrique humide et traduit un amenuisement des réserves souterraines dû aux effets cumulés des déficits pluviométriques et décalé dans le temps, que l'on retrouve dans la baisse du niveau piezométrique des nappes phréatiques. Un effet mémoire est donc observé sur les écoulements de base, avec pour conséquence un un appauvrissement durable des ressources hydriques. Celui-ci restera indépendant, pour un temps, d'une éventuelle amélioration des conditions climatiques, comme le montrent les observations des années les plus récentes. |
705283ar | Caractérisation de la sédimentation des barrages en Algérie | null | Le problème de la sédimentation des barrages en Algérie est connu dans le monde de par de son importance. Devant cet état de fait la mesure de l'envasement des barrages présente un intérêt certain pour la quantification des sédiments et l'exploitation des ouvrages. L'objectif de cette étude est de contribuer à la quantification de l'alluvionnement afin de mieux cerner le dimensionnement des ouvrages hydrotechniques, d'accroître leur durée de vie et de réduire les coûts de réalisation. L'étude porte sur un échantillon de dix neuf barrages algériens situés dans des bassins versants répartis sur l'ensemble du territoire. Une première réflexion a conduit à identifier la diversité des caractéristiques hydromorphométriques (indice d'altitude, densité de drainage, indice de pente, coefficient d'écoulement,...) et climatiques (sub-humide, semi-aride, aride). L'évaluation des volumes des sédiments à partir des mesures topo-bathymétriques effectuées à deux dates différentes montre une perte dans la capacité initiale, soit 44 % de perte en volume total, qui arrive à la limite de la durée de vie pour certains barrages. Ces derniers résultats ont été exploités dans l'objectif de mettre au point un modèle simple d'évaluation du débit solide accumulé dans les cuvettes des barrages algériens. A partir de cette réflexion, nous avons cherché, graphiquement, les liens préférentiels entre la sédimentation, la superficie et les différents facteurs hydromorphométriques. On distingue trois facteurs déterminants : la superficie, l'indice d'altitude et le coefficient d'écoulement. Ces derniers paramètres ont permis de mettre au point un abaque de classification en fonction de la continentalité et le contexte géographique. Cette taxonomie a été confirmée par l'analyse en composantes principales des données hydromorphométriques des systèmes étudiés. |
705284ar | Étude du processus de nitratation avec des boues activées : effet inhibiteur de l'ammoniac sur les bactéries nitratantes | null | Cet article porte sur l'étude de la réaction de nitratation (oxydation de nitrites en nitrates) par voie biologique aérobie avec des bactéries autotrophes nitratantes. Les phénomènes d'inhibition de l'ammoniac sur l'activité nitratante de populations microbiennes issues de boues activées (populations mixtes ou enrichies en bactéries nitratantes) ont été caractérisés. A l'aide d'une méthodologie faisant appel à la respirométrie, les caractéristiques de la population enrichie ont été définies : - les conditions optimales de mise en oeuvre sont un pH de 7,8 et une température de 29·C - les paramètres cinétiques définissant les performances sont QSmax=61 mgN-NO2-/gMVS×h et KS=3,04 mgN-NO2-/l - cette population présente une bonne tolérance vis-à-vis de NH3, une inhibition de 60% de la respiration des bactéries nitratantes ayant été obtenue pour 11,4 mgN-NH3/l. Les mêmes effets inhibiteurs ont été observés lors de la mise en culture discontinue de populations mixtes dans les conditions optimales de pH et température. Dans ces conditions de mise en oeuvre, différentes cultures dont les concentrations en biomasse totale ont varié de 0,1 à 2 gMVS/l, en présence de 3 mgN-NH3/l, ont présenté la même vitesse spécifique de nitratation. Ces phénomènes d'inhibition de la nitratation par NH3 paraissent complexes et fortement dépendant de facteurs environnementaux qui agissent sur la dynamique de croissance de ces bactéries. |
705285ar | Influence d'une alimentation séquentielle sur l'épuration par boues activées d'un effluent fortement chargé | null | Cet article présente les résultats d'une étude menée sur le traitement d'effluents fortement chargés (DCO > 1,5 kg.m-3) par un procédé à boues activées. L'objectif principal de ce travail est de montrer qu'une alimentation séquentielle d'un réacteur parfaitement agité avec maintien permanent du recyclage des boues et de l'oxygénation permet d'obtenir une bonne épuration tant du point de vue de l'élimination de la pollution carbonée que de la maîtrise de la décantabilité des flocs microbiens. Les essais sont menés sur un pilote de laboratoire constitué d'une colonne à bulles et d'un décanteur, alimenté avec un substrat synthétique. Contrairement à une alimentation continue, la mise en place de cycles d'alimentation permet d'obtenir des flocs de bonne décantabilité de manière constante dans le temps. Ainsi une concentration élevée en biomasse peut être maintenue dans le réacteur. De plus, le suivi d'un cycle 1 h/1 h confirme que la mise en œuvre d'un cycle court n'entraîne pas de variations importantes des performances d'épuration. Par ailleurs, le suivi d'un long cycle (24 h/24 h) montre des variations significatives des concentrations en DCO, polysaccharides dans la phase liquide et exopolysaccharides dans les flocs microbiens. Ceci semble indiquer que des produits microbiens sont relargués des flocs vers la phase liquide pendant l'arrêt de l'alimentation et que des exopolysaccharides sont produits dans les flocs pendant l'alimentation. |
705286ar | Comparaison des réponses du bilan hydrique de bassins situés en Belgique et en Suisse à un changement de climat | null | Les impacts possibles d'un changement de climat induit par l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre sur le bilan hydrique ont été simulés sur un ensemble de bassins hydrographiques situés en Belgique et en Suisse. Le modèle hydrologique conceptuel IRMB à pas de temps journalier a été utilisé à cette fin et les paramètres du modèle ont été optimisés sur chaque bassin. Les bassins ont une taille comprise entre 100 km2 et 1200 km2 et couvrent des régions de plaine aussi bien que de moyenne montagne. Un même scénario climatique a été adopté pour tous les bassins. Il est principalement caractérisé par une augmentation de la température de près de 3·C et par une légère augmentation des précipitations annuelles. Cette méthodologie a été adoptée afin de montrer les sensibilités respectives des différents termes du bilan hydrique et de les mettre en rapport avec les caractéristiques des bassins étudiés. L'étude s'est focalisée sur l'évolution de l'évapotranspiration et de l'humidité du sol, de l'enneigement, des débits à l'exutoire et des réserves en eau souterraine. Les impacts sont également abordés en termes d'événements extrêmes. Outre des évolutions qui sont prévisibles pour l'ensemble des bassins étudiés, telles une augmentation de l'évapotranspiration, une diminution légère de l'humidité du sol et une réduction de l'enneigement, les réponses de certains termes du bilan hydrique régis par les caractéristiques du sous-sol des bassins peuvent être sensiblement différentes d'une région à une autre. Ainsi, les bassins caractérisés par une infiltration importante subiraient une évolution favorable de leurs réserves en eau souterraine et des débits de base, alors que les bassins où le ruissellement de surface prédomine verraient une diminution se produire. L'altitude des bassins semble aussi jouer un rôle non négligeable. Tous les bassins de plaine présenteraient une augmentation des débits de crues extrêmes, alors que les bassins de moyenne montagne ne subiraient pour ainsi dire pas ces conséquences négatives. |
705287ar | Modélisation du ruissellement en relation avec l'évolution saisonnière de la végétation (mil, arachide, jachère) au centre Sénégal | null | Sous climat soudanien caractérisé par une unique saison des pluies, les sols sont dénudés en fin de saison sèche suite au pâturage et aux travaux préparatoires au semis. Le ruissellement intense en début d'hivernage diminue progressivement avec la mise en place des couverts végétaux. L'influence du développement de la végétation sur le ruissellement est étudié au moyen des données pluie-débit de 4 parcelles (50 m2) couvertes en mil, arachide, jachère ou maintenue dénudée du centre Sénégal au cours d'une saison des pluies (1994). Un modèle analogique de ruissellement ‡ stockage de surface (BADER, 1994), dans lequel l'infiltration est une fonction croissante de la lame d'eau en surface du sol est ajusté sur les données. Le modèle présente 3 paramètres: un paramètre de transfert n, un paramètre de ruissellement Hl et un paramètre d'infiltration S. Une analyse de sensibilité menée sur les données de la parcelle de sol nu montre que le paramètre n est le plus sensible des trois. Le calage numérique des paramètres sur chaque crue au cours de l'hivernage permet d'étudier leur évolution temporelle. Cette évolution est cohérente avec l'occupation de chaque parcelle. Les paramètres n et S de la parcelle de sol nu sont invariants sur la saison tandis que ceux des parcelles en végétation s'écartent progressivement des valeurs obtenues sur sol nu. Pour les parcelles en végétation, les valeurs de S divergent de celles du sol nu lorsque l'indice radiométrique de végétation (N.D.V.I.) servant à l'estimation du couvert dépasse 0.30 - 0.35 environ. L'évolution des paramètres n et S des parcelles en végétation peut être reliée au temps écoulé depuis le semis (mil, arachide) ou le sarclage initial (jachère) et à l'état d'humectation du sol (pour S). On montre également que le paramètre Hl peut être estimé linéairement à partir d'un indice de rugosité de surface descriptif de la microtopographie. |
705288ar | Exportation saisonnière d'herbicides vers les cours d'eau mesurée sur six champs agricoles sous quelques pratiques culturales du maïs (Basses-Terres du St-Laurent) | null | L'identification de pratiques agricoles qui minimisent les risques de contamination des eaux de surface nécessite d'évaluer l'importance des voies de transfert des herbicides vers les cours d'eau. Le but de cette étude est d'évaluer à l'échelle du champ agricole et pour une saison de culture l'exportation effective de l'atrazine et du métolachlore par ruissellement de surface et par drainage, ceci pour des conditions pédo-climatiques et agronomiques représentatives de la culture intensive du maïs-grain dans les Basses-Terres du St-Laurent (Québec). Pour les deux premiers événements pluviaux d'importance suivant l'application des herbicides, seulement deux des six champs étudiés ont présenté un ruissellement quittant le champ : les concentrations en herbicides ont atteint 1200 mg/L et 2400 mg/L. La charge exportée en herbicides semble inférieure dans le cas du non travail du sol (semis direct), comparativement au labour conventionnel. Les concentrations en herbicides dans l'eau de drainage sont inférieures à 6 mg/L (pour la majorité inférieures à 1-2mg/L) pour quatre champs, alors que deux champs ont présenté des concentrations atteignant 40-60 mg/L. La charge exportée par drainage apparaît être faible dans le cas de l'application d'herbicides en bandes, comparativement à l'application en surface totale. La masse en herbicides exportée par ruissellement (estimée à partir de coefficients de ruissellement probables) serait supérieure à celle par drainage. Une démarche destinée à diminuer les masses en herbicides exportées devrait ainsi viser la principale voie de cette exportation, c'est-à-dire le ruissellement de surface. |
705289ar | Revue bibliographique des méthodes de prévision des débits | null | Dans le domaine de la prévision des débits, une grande variété de méthodes sont disponibles: des modèles stochastiques et conceptuels mais aussi des approches plus novatrices telles que les réseaux de neurones artificiels, les modèles à base de règles floues, la méthode des k plus proches voisins, la régression floue et les splines de régression. Après avoir effectué une revue détaillée de ces méthodes et de leurs applications récentes, nous proposons une classification qui permet de mettre en lumière les différences mais aussi les ressemblances entre ces approches. Elles sont ensuite comparées pour les problèmes différents de la prévision à court, moyen et long terme. Les recommandations que nous effectuons varient aussi avec le niveau d'information a priori. Par exemple, lorsque l'on dispose de séries chronologiques stationnaires de longue durée, nous recommandons l'emploi de la méthode non paramétrique des k plus proches voisins pour les prévisions à court et moyen terme. Au contraire, pour la prévision à plus long terme à partir d'un nombre restreint d'observations, nous suggérons l'emploi d'un modèle conceptuel couplé à un modèle météorologique basé sur l'historique. Bien que l'emphase soit mise sur le problème de la prévision des débits, une grande partie de cette revue, principalement celle traitant des modèles empiriques, est aussi pertinente pour la prévision d'autres variables. |
705290ar | Apports des outils chiniques et isotopiques à l'identification des origines de la salinisation des eaux : Cas de la nappe de La Chaouia côtière (Maroc) | null | L'étude hydrochimique des eaux de la nappe libre de la Chaouia côtière montre une teneur excessive en sels dans ces eaux, spécialement des chlorures (jusqu'à 3 g.l-1).Cette salinité élevée peut, à terme, nuire gravement à l'économie de la région qui se consacre essentiellement à la culture maraîchère sous irrigation. Des mesures isotopiques (18O/16O, 2H/1H) couplées aux éléments chimiques, notamment Br-/Cl-, excluent l'hypothèse d'une intrusion marine généralisée. L'existence d'une paléosalinité (SHIVANNA andal.,1993) n'est pas soutenue par les mesures des teneurs en isotopes radioactifs (3H, 14C). Il en est de même pour le lessivage de dépôts chlorurés préexistants dans les sédiments. L'apport essentiel en chlorures provient de l'altération de la roche mère, des fertilisants et des embruns marins lessivés par suite de l'irrigation et entraînés vers la nappe par percolation. Le recyclage de l'eau souterraine depuis au moins trente ans, par l'irrigation, n'a fait qu'augmenter cette salinité. Toutefois en bordure de l'océan quelques puits semblent montrer la présence d'eau marine, en effet les débits d'exhaure des puits sont à la limite d'exploitation de la nappe et toute augmentation de débits dans ces puits engendrera fatalement une invasion marine généralisée. |
705291ar | Mobilité des métaux et risque de contamination des eaux lors de la valorisation sylvicole des boues de station d'épuration municipales au Québec : une revue | null | La présence de métaux dans les boues municipales demeure l'obstacle majeure à leur valorisation comme fertilisant agricole ou forestier. L'utilisation des boues en milieu forestier diminue certes les risques de contamination de la chaîne alimentaire humaine. Cependant, nos connaissances sur le comportement à long terme des métaux ajoutés aux sols forestiers sont encore très limitées. Le risque de lessivage des métaux vers les écosystèmes aquatiques situés en aval des zones traitées doit être évalué. Cet article propose une comparaison des risques de contamination de l'eau selon que l'application des boues s'effectue en forêt ou en milieu agricole. Les concentrations de métaux dans les boues municipales, leurs formes et leur mobilité dans les sols amendés sont passées en revue. Et finalement, les normes québécoises qui ont été établies pour protéger le milieu récepteur contre les métaux présents dans les boues sont comparées à celles recommandées par l'U.S. EPA. |
705292ar | Variations saisonnières des formes de phosphores dans une station de traitement des eaux usées par lagunage, sous climat aride de Marrakech (Maroc) | null | L'objectif de ce travail est d'étudier dans un premier temps la dynamique du phosphore dans un système de traitement d 'eaux usées par lagunage facultatif, en relation avec les compartiments biologiques: phytoplancton, zooplancton et bactéries, dans un deuxième temps, d'évaluer, sous les conditions du climat aride, les performances épuratoires de ce système en ce qui concerne les formes du phosphore. Un intérêt particulier est porté au phénomène du relargage du phosphore par les sédiments. Les résultats montrent qu'il y a une évolution saisonnière et cyclique du phosphore dans les bassins de lagunage, en étroite corrélation avec le phytoplancton et le zooplancton. Le phytoplancton représente la part importante des formes organiques du phosphore particulaire. Les meilleures performances d'élimination du phosphore sont notées au printemps (77% pour les PO4 et 64 % pour le phosphore total). La période la moins performante est la période automne-hiver où les rendements moyens ne dépassent pas 38%. Le phosphore éliminé est stocké dans les sédiments. En période estivale, des phénomènes de relargage du phosphore à partir des sédiments ont été mis en évidence, favorisés par une zonation verticale des eaux à cette période. Des essais aulaboratoire ont montré la grande aptitude des sédiments de la station de lagunage étudiée à relarguer le phosphore, avec intervention de l'activité biologique du sédiment. |
705295ar | Une méthode stochastique pour la prédétermination des fluctuations probables des durées de service des réservoirs collinaires en Tunisie | null | Un modèle de génération stochastique de pluies est couplé ˆ un modèle de calcul de l'index de leurs érosivités, dérivé de l'Equation Universelle de l'Erosion des Sols (USLE). Le premier fonctionne au pas de temps de 30mn, il est calé sur une série pluviographique de 15 ans de la Tunisie centrale. Le second modèle fonctionne par calcul automatique des cumuls et moyennes de l'érosivité des pluies générées. En mode opérationnel, ces deux modèles sont exploités pour simuler les aléas de l'envasement annuel des réservoirs collinaires de la zone aride et semi-aride de la Tunisie : le bassin versant est considéré comme une "boite noire" où l'agressivité climatique est la principale variable (quelques pluies extrêmes font l'essentiel de l'érosion), les autres facteurs sont considérés constants durant la durée de service du réservoir. Nous observons sur trois bassins versants répartis du nord au sud de la frange comprise entre 500mm et 250mm (de pluie moyenne annuelle), que la distribution annuelle des index d'érosivité des pluies peut être assimilée ˆ la distribution des transports solides. Sur l'un de ces bassins versants (OUED EL HISSIANE : 15,9 ) nous observons également que les valeurs extrêmes de l'érosion sont proportionnelles aux valeurs extrêmes de l'index d'érosivité des pluies. Seulement l'automne et le printemps sont des saisons érosives. Dans le cas de petits bassins versants non-jaugés, comme ceux pour l'aménagement de réservoirs collinaires, le générateur nous permet de constituer des chroniques d'érosivité de pluie. Si on considère que les autres paramètres sont constants, ce modèle nous aide à déterminer les intervalles de confiance de durées de service probables. Une analyse de sensibilité par la modification des paramètres du générateur (nombre d'épisodes, hauteur de pluie, maximum et durée d'averse etc ...) valide la méthodologie. De même une analyse régionale montre les faibles fluctuations des résultats sur l'étendue aride et semi-aride de la Tunisie. Ces deux résultats nous ont conduit à proposer un abaque régional de prédétermination des fluctuations probables des durées de service des réservoirs collinaires, compte tenu de la connaissance préalable de la durée de service moyenne probable. Cette méthode directement opérationnelle peut être utilisée pour l'aménagement, la planification, et la gestion des réservoirs collinaires. Elle améliore les études de faisabilité, notamment lorsqu'on la couple aux calculs économiques. |
705296ar | Influence de l'évolution dans l'espace et le temps d'un réseau de pluviomètres sur l'observation des surfaces de pluie en fonction de leur aire | null | La caractérisation précise de l'aléa climatique nécessite l'exploitation de mesures reposant sur la période d'observation la plus longue possible. Souvent cette information est constituée de mesures au sol à partir de postes pluviométriques. L'évolution dans l'espace et dans le temps des réseaux de pluviomètres introduit un biais dans toute étude stochastique spatiale ou ponctuelle reposant sur des séries de valeurs échantillonnées à partir d'un tel réseau. On se propose dans cet article de quantifier la potentialité d'un réseau de pluviomètres à intercepter des surfaces de pluie, en fonction de leur aire et des caractéristiques de ce réseau à une date donnée. On procède par simulation à partir du réseau de pluviomètres géré par Météo-France sur la région Languedoc-Roussillon, étudié sur une période de 123 ans. On définit la notion de pourcentage d'observation, qui représente la proportion de surface pluvieuse affectant la région et qui ont été interceptées par le réseau de mesure. Toutes études statistique reposant sur des séries de mesure échantillonnées à partir du réseau seront biaisées, étant donné qu'entre 1958 et 1993, on observe qu'une proportion des surfaces pluvieuses de moins de 2000 km2 qui ont touché la région étudiée. Ce pourcentage d'observation est ensuite utilisé pour débiaiser les estimations de l'aléa pluvieux régional reposant sur le réseau de pluviomètres. |
705297ar | Influence de la déforestation sur le fonctionnement hydrologique de petits bassins versants tropicaux | null | Les régions tropicales subissent une déforestation importante. En Amérique du Sud,la forêt est généralement remplacée par une prairie, C'est pourquoi nous avons étudié le comportement hydrologique de 2 petits (1,5 ha) bassins versants. Un bassin (bassin B) est recouvert par une forêt primaire, tandis que le second (bassin A) a été défriché et transformé en prairie (Digitaria swazilandensis, programme ÉCÉREX, ORSTOM/CTFT). Ces bassins, situés en Guyane Française, sont proches (500 m), escarpés et principalement constitués par des sols à drainage vertical ralenti. Le climat est de type tmpical humide avec une température moyenne (26 °C) et des précipitations moyennes annuelles (3500 à 3900 mm/an) élevées. L'évapotranspiration réelle et potentielle de la forêt primaire sont respectivement égales à 1470 mm/an et 1565 mm/an, En période d'étiage, nous avons observé un écoulement permanent à l'exutoire du bassin A, alors que le bassin B en est dépourvu. Deux crues (24 mai 1992 et 15 mai 1993) ont été étudiées, simultanément sur les 2 bassins. Pendant les crues, nous avons prélevé des échantillons d'eau des précipitations (pluie et pluviolessivat), des ruisseaux et du sol. Sur ces sites, l'eau circulant dans les couches peu profondes du sol présente une concentration élevée en K+ et faible en Cl-. Une signature opposée caractérise l'eau des couches pmfondes du sol. L'analyse des relations existant entre les traceurs chimiques (K+, Cl-) et isotopique l80) ainsi l'étude des propriétés hydrodynamiques du sol permet de décomposer qualitativement l'hydrogramme de crue en 3 réservoirs: sol superficiel (écoulement hypodermique), sol intermédiaire (de 0 à - 0,4 m), sol profond (bassin B) ou nappe (bassin A). Une décomposition quantitative a été effectuée en utilisant des traceurs chimique (Cl-) et isotopique l80). Nous avons ainsi montré que les crues sur les 2 bassins sont dominées par l'écoulement issu des couches intermédiaires du sol qui représente environ la moitié de l'écoulement total de crue. Cependant,les mécanismes de génération des crues diffèrent sur les 2 bassins. Sur le bassin A, les couches profondes du sol sont saturées avant la crue et participent donc à la totalité de la crue. Au contraire, sur le bassin B, les couches profondes de sol atteignent la saturation peu de temps avant le pic de crue et participent donc essentiellement aux écoulement pendant la décrue. Ces résultats confirment les études hydrologiques réalisées précédemment (FRITSCH, 199Ù) et permettent d'identifier les mécanismes de genèse des crues et ainsi de mettre en évidence l'effet de la déforestation. |
705298ar | Incidence d'une technique de décontamination par tensioactifs sur la conductivité hydraulique d'un aquifère contrôlé pollué par du gazole | null | Les nappes d'eau souterraine constituent des ressources vulnérables que l'activité industrielle croissante contribue à polluer trop fréquemment. Les produits les plus manipulés se voient donc directement concernés dans les cas de pollution d'aquifères. A ce titre, les produits pétroliers, notamment ceux que l'on considère comme étant domestiques (gazole, fuel, essence, etc.) se situent au premier rang. Dans le but de mieux aborder ce type de contamination, des études sont menées sur un site expérimental de grandes dimensions et parfaitement contrôlé, dans lequel 476 l de gazole routier (GOR86) ont été déversés. Une première tentative de récupération du polluant, par infiltration de tensioactifs depuis la surface, démontre la capacité du mélange utilisé à mobiliser le polluant mais conduit à la réduction de la perméabilité du milieu poreux faisant ainsi apparaître une limitation des performances pour ce type de procédés de décontamination. Des expériences au laboratoire, conduites sur des colonnes de milieu poreux, ont été entreprises pour rechercher les causes de cette perte de conductivité hydraulique. Avec le sable considéré ici, les argiles ne jouent pas un rôle prépondérant dans le colmatage. Il est démontré également que le gradient de charge, quand il est augmenté, permet d'injecter une quantité plus importante de tensioactifs sans pour autant pallier ce problème de colmatage. Enfin, il apparaît que les tensioactifs, en présence des ions calcium, peuvent s'agglomérer pour former des associations de micelles lamellaires, cylindriques et/ou mixtes, assez volumineux pour être filtrés à la surface du sol à traiter. Au bout d'un certain temps, le milieu poreux est totalement colmaté et par conséquent le débit d'infiltration de la solution devient nul. Sur le plan de la récupération du polluant, ce paramètre s'avère être particulièrement important. Sa variation influence donc fortement les quantités de polluant mobilisé. Cette étude démontre la faisabilité du procédé. Toutefois elle souligne aussi que, sous peine de perdre de leur efficacité, les solutions de tensioactifs doivent conserver leurs caractéristiques initiales (stabilité de la taille des particules colloïdales notamment) pendant toute la durée du traitement. Dans la mesure où l'agglomération des micelles est en cause, il faudra rechercher les moyens d'obtenir une dispersion plus stable, par exemple par addition d'agents solvants. |
705299ar | Contribution à l'étude de la relation entre les différentes formes du phosphore dans les sédiments d'une retenue de barrage eutrophe en climat méditerranéen (El Kansera, Maroc) | null | Le présent travail porte sur l'évaluation des différentes formes de phosphore, dans les sédiments d'un réservoir eutrophe en climat méditerranéen (El Kansera, Maroc) et la détermination des relations entre ces formes. L'application d'un schéma de fractionnement chimique du phosphore a permis de déterminer les proportions de quatre formes différentes : le phosphore lié au fer Fe(OOH)-P, le phosphore lié au calcium CaCO3-P, le phosphore organique soluble dans l'acide POSA et le phosphore organique résiduel POR. La forme biodisponible a été déterminée par ailleurs, par des bioessais en utilisant une Chlorophycée (Scenedesmus crassus) isolée à partir des eaux de la retenue du barrage étudié. Une étude par analyse factorielle des correspondances a mis en évidence l'influence de la nature des sédiments étudiés et de leurs propriétés physico-chimiques sur la répartition des formes du phosphore dans les sédiments. En période de basses eaux, les sédiments sont caractérisés par la prédominance des formes inorganiques ; alors qu'en période de hautes eaux, la forme POSA est la plus abondante. La confrontation des résultats obtenus par la méthode des bioessais avec ceux relatifs aux extractions chimiques séquentielles de phosphore a montré par ailleurs, que la forme biodisponible du phosphore est fortement corrélée aux formes inorganiques {Fe(OOH)-P et CaCO3-P} et indépendante vis à vis des formes organiques {POSA et POR}. |
705300ar | Identification des compartiments responsables de la qualité des eaux de surface d'un petit bassin versant du centre du Nouveau-Brunswick (Canada): application et analyse du modèle hydrochimique EMMA | null | Cette étude a été réalisée dans le cadre d'un projet multidisciplinaire sur la gestion et la protection de l'habitat des salmonidés et sur l'évaluation des perturbations que subissent les habitats de ces poissons dans les eaux courantes suite aux coupes forestières et à la construction de routes. Afin d'identifier les voies d'écoulement responsables de la qualité des eaux de surface d'un petit bassin versant forestier, une étude approfondie a été entreprise sur l'évolution de la qualité de l'eau de pluie lors de son passage à travers la phytocénose et la couverture pédologique jusqu'au ruisseau. La signature chimique des compartiments du bassin versant servira d'intrant quant à l'application et l'analyse du modèle EMMA (end-members mixing analysis). La signature chimique de l'eau du ruisseau s'explique par un graphe x-y (graphe de mélange) sur lequel la composition chimique des compartiments et celle du ruisseau sont reportées. Si trois compartiments circonscrivent la signature chimique du cours d'eau, alors on peut émettre l'hypothèse que ces compartiments se mélangent de façon conservatrice pour donner la qualité des eaux de surface du bassin versant. Plusieurs traceurs (conductivité électrique, SO42-, Cl-, NO3-, K+, Alt et Fet) naturels n'ont pas servi à l'identification des compartiments parce que le modèle ne tient pas compte de certaines conditions, tels l'activité biologique, l'état hydrique des profils, etc. Seuls le pH, Na+, Ca2+, Mg2+ et SiO2 se sont avérés des traceurs utiles. La nappe phréatique a été incluse par défaut dans le modèle puisqu'il était connu qu'elle assurait la base de l'écoulement du cours d'eau en tout temps de l'année. Les sols de la plaine d'inondation semblent également prendre part à la qualité de l'eau du ruisseau, particulièrement les horizons B podzoliques, lesquels sont saturés d'eau pendant toute la période sans gel. C'est donc dire que l'écoulement de l'eau souterraine et l'écoulement hypodermique au niveau des horizons B de la plaine d'inondation sont les voies d'écoulement qui expliquent le mieux la qualité des eaux de surface du bassin versant. Toutefois, la séparation de l'hydrogramme par l'équation du bilan massique a montré qu'un modèle à trois réservoirs (nappe phréatique, horizons B des versants sud et nord) ne peut pas donner des résultats satisfaisants quant à la simulation de la charge chimique des eaux de surface. Le modèle élimine systématiquement trop de compartiments pouvant s'avérer explicatifs de la qualité de l'eau du ruisseau. Un modèle mécaniste développé à partir des variations du niveau de la nappe phréatique, de la conductivité hydraulique et de la composition chimique des solutions de sol permettrait de reproduire plus rigoureusement l'hydrogramme du ruisseau. Le modèle EMMA demeure tout de même un bon outil pour réfuter ou confirmer une hypothèse de recherche car il met clairement en relation la composition chimique des compartiments à celle du ruisseau et enlève parfois tout doute quant à l'action d'un processus susceptible d'alimenter le cours d'eau. |
705309ar | Associations phytoplanctoniques indicatrices de la pollution par le zinc | null | Quatre bioessais in vitro ont été réalisés pour évaluer la réponse des communautés phytoplanctoniques naturelles à différentes concentrations de zinc (2,5; 10; 20 - 25 et 40 - 50 mg.l-1). Les essais réalisés au cours des quatre saisons , ont été menés en conditions contrôlées pendant un mois avec des échantillonnages tous les 2-3 jours. La réponse algale fut variable selon la saison et dépendante des concentrations en Zinc, des espèces algales, de la densité de l' inoculum et de la température. 2,5 et 10 mg Zinc.l-1 dans le milieu de culture ont stimulé la croissance de certaines diatomées; à une concentration de Zinc de 20-25 mg.l-1 Chlorella vulgaris (Chlorophyceae) s'est particulièrement développée, et, dans des systèmes contenant 40-50 mg Zinc.l-1 une mortalité importante a été généralement trouvée, à l'exception de Chlorella vulgaris et de quelques espèces de diatomées qui se sont montrées tolérantes au zinc: Cyclotella meneghiniana, Gomphonema parvulum, Navicula sp., Nitzschia palea, Nitzschia sp., Pinnularia biceps, Synedra acus et Synedra ulna var. amphirrhynchus. Les Cyanophyceae, les Euglenophyceae, les Tribophyceae, les Chrysophyceae, les Zygophyceae et les Dinophyceae ont été particulièrement sensibles. En présence d' inoculums abondants, la sensibilité au Zinc a été observée à partir de 25 mg.l-1 (automne-20°C, printemps-20°C et été-25°C); par contre, en présence d'inoculums peu denses, elle est apparue dès 10 mg.l-1 (hiver-15°C). De manière générale, à mesure que la concentration de Zinc augmentait, Chlorella vulgaris Biej. est devenue graduellement, le taxon dominant; ce qui a eu pour conséquence une diminution de la diversité du système algal testé. Des communautés plus simples se sont alors développées, dominées presque toutes par des espèces tolérantes au Zinc. |
705310ar | Mise au point de techniques analytiques pour la spéciation du sélénium dans les boues de stations d'épuration d'eaux résiduaires urbaines | null | Les stations d'épuration d'eaux résiduaires sont une des étapes du cycle du sélénium dans l'environnement et contribuent à sa redistribution dans le milieu naturel. Très peu étudié jusqu'à présent dans ces milieux, le sélénium n'en est pas moins un élément très important du point de vue écotoxicologique, sa teneur dans les boues de stations d'épuration destinées à l'épandage agricole faisant par ailleurs l'objet d'une norme. Nous avons mis au point des techniques permettant la détermination spécifique de l'élément total dans ce type d'échantillon, par minéralisation classique ou assistée par micro-ondes et dosage par Voltamétrie de Redissolution Cathodique Différentielle Pulsée (DPCSV) et Spectrométrie d'Absorption Atomique ElectroThermique (ETAAS). Le contrôle qualité a été effectué sur deux échantillons certifiés fournis par le Bureau Communautaire de Référence (BCR) : la boue CRM 145 R et la boue CRM 007. Cependant, lorsqu'on parle de risque toxicologique, il est important de s'intéresser à la détermination des différentes formes sous lesquelles cet élément peut être présent. Nous avons pour cela réalisé des extractions parallèles (spéciation de phases) du sélénium contenu dans les boues afin de déterminer quel pourcentage du sélénium total est réellement et potentiellement disponible pour les végétaux lors d'un épandage sur sol agricole. La spéciation d'espèces a été brièvement abordée dans le but de déterminer les teneurs en Se(IV) et Se(VI), espèces les plus toxiques. |
705311ar | Évaluation du débit réservé par méthodes hydrologiques et hydrobiologiques | null | Plusieurs méthodes existent pour calculer le débit réservé d'un cours d'eau. Dans la présente étude deux approches sont analysées, soit les approches par méthodes hydrologiques et hydrobiologiques. Cinq méthodes hydrologiques d'évaluation du débit réservé ont été appliquées au ruisseau Catamaran au Nouveau-Brunswick (Canada), ainsi qu'une méthode hydrobiologique. Parmi les méthodes hydrologiques, on retrouve la méthode de Tennant, celle de 25% du débit moyen annuel (DMA), la méthode du débit médian (Q50) mensuel, 90% du débit classé (Q90) et la méthode basée sur l'analyse statistique de fréquence des débits faibles (7Q10). La méthode hydrobiologique utilisée dans la présente étude fut l'application du modèle PHABSIM pour le saumon Atlantique juvénile. Ce modèle est calibré en utilisant les données de vitesse d'écoulement (V), profondeur d'eau (D) et grosseur du substrat (S) pour trois différents débits. L'application des méthodes hydrologiques a démontré que certaines méthodes telle que la méthode Tennant, 25% DMA et la méthode du débit médian, donnent des résultats similaires surtout en période d'étiage. D'autre part, deux méthodes en particulier, soit la méthode de 90% du débit classé et celle basée sur une analyse statistique des débits faibles prédisent un débit réservé très faible en période d'étiage. Une modélisation de l'habitat physique du ruisseau Catamaran démontre que l'habitat disponible maximal se trouve généralement aux environs du débit moyen. De plus, il a été observé qu'en appliquant les modèles hydrologiques, l'habitat disponible était réduit par rapport à l'habitat maximum prédit par PHABSIM. En effet, l'habitat résultant de l'application de Tennant (30% DMA) et du 25% DMA représente environ 70% de l'habitat disponible maximum. Le débit calculé par la méthode du débit médian correspond à un habitat qui n'est que de 50% de l'habitat disponible maximum, tandis que les méthodes basées sur 90% du débit classé et l'analyse statistique des débits faibles ne représentent plus que des habitats de l'ordre de 20% à 40% de l'habitat disponible maximum. L'application de ces deux dernières méthodes laisse beaucoup de doute sur le niveau de protection des habitats aquatiques qu'elles procurent et il a été jugé utile de ne pas les recommander pour l'évaluation du débit réservé dans la région d'étude. Les autres méthodes (Tennant, 25% DMA et Q50) peuvent être utilisées. Cependant, l'application de la méthode du débit médian, qui peut donner des résultats proches de 50% de l'habitat disponible maximum, doit être appliquée avec précaution. |
705312ar | Traitement de lixiviats stabilisés de décharge par des membranes de nanofiltration | null | Le terme "lixiviat" ou "jus de décharge", désigne l'eau qui a percolé à travers les déchets en se chargeant de polluants. Ces effluents pollués doivent être traités. En raison des exigences croissantes des normes de rejet et de la stabilisation des lixiviats au cours du temps, de nouvelles techniques ont fait leur apparition dans ce domaine. La technologie de l'osmose inverse s'est développée dans de nombreux pays européens. Cependant cette technique sélective et coûteuse, se justifie seulement quand les normes sont drastiques. C'est pourquoi la nanofiltration pourrait constituer une solution intermédiaire. L'objectif de ce travail est de contribuer à mieux maîtriser cette technique pour l'élimination de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) récalcitrante, subsistant après les traitements biologiques classiques. Nous avons évalué les performances de trois membranes (organiques et minérales) pour l'abaissement de la charge organique, en fonction des conditions hydrodynamiques (vitesse et pression). Chacune de ces membranes possède un comportement spécifique vis à vis de ces lixiviats stabilisés (adsorption, polarisation de concentration, obstruction des pores). L'influence d'une coagulation préalable sur les performances d'épuration a également été examinée pour l'une des membranes. Cette étude constitue une étape préliminaire au dimensionnement d'une installation. |
705313ar | Variabilité climatique et statistiques. Etude par simulation de la puissance et de la robustesse de quelques tests utilisés pour vérifier l'homogénéité de chroniques | null | L'analyse statistique de séries chronologiques de données hydrométéorologiques est un des outils d'identification de variations climatiques. Cette analyse consiste le plus souvent à la mise en œuvre et à l'interprétation de tests statistiques d'homogénéité des séries. Les séries hydrologiques (données de pluie ou de débit) se caractérisent fréquemment par des effectifs faibles, et ne répondent que rarement aux conditions requises par l'application des tests statistiques dont certains sont paramétriques. Nous avons cherché à évaluer, en terme de puissance et de robustesse, le comportement de quelques méthodes statistiques largement employées dans les études de variabilité climatique. Ce travail a été mené dans chaque cas étudié au moyen de procédures de simulations type Monte-Carlo de 100 échantillons de 50 valeurs conformes aux caractéristiques souvent rencontrées dans les séries naturelles. La variabilité simulée est celle d'un changement brutal de la moyenne. Les procédures concernées sont le test de corrélation sur le rang, le test de Pettitt, le test de Buishand, la procédure bayésienne de Lee et Heghinian, et la procédure de segmentation des séries hydrométéorologiques de Hubert et Carbonnel. Des séries artificielles soit stationnaires, soit affectées par une rupture de la moyenne, normales, non-normales, autocorrélées, présentant une tendance linéaire ou un changement brutal de la variance ont été générées. Les conclusions de ce travail doivent être nuancées selon la méthode considérée. D'une manière générale la puissance maximale estimée se situe autour de 50% pour des taux de rupture de la moyenne de l'ordre de 75% de la valeur de l'écart-type. Par ailleurs il apparaît que l'autocorrélation et la présence d'une tendance dans les séries sont les deux caractéristiques qui pénalisent le plus les performances des procédures. |
705314ar | Étude du colmatage de membranes d'osmose inverse utilisées pour la préparation des eaux de dialyse rénale | null | L'osmose inverse est l'élément clef de la production d'eau ultrapure servant dans la préparation du liquide de dialyse rénale. Le vieillissement des membranes d'osmose inverse se traduit par une dérive croissante de la conductivité en sortie de membrane et par une augmentation de la teneur en bactéries dans le perméat délivré en sortie d'osmose inverse, entraînant un risque de contamination pour le patient. Les suivis en conductivité et numérations bactériennes dans la chaîne de production d'eau osmosée de l'Hôpital de Colmar (France) montre un fort dysfonctionnement au niveau des prétraitements et notamment du charbon actif, siège d'une importante prolifération bactérienne (2.3 103 colonies pour 100 ml en amont du charbon actif , 1.1 105 pour 100 ml en aval). Une étude de corrélations entre entrée et sortie d'osmoseurs montre que la forte teneur en germes en sortie du charbon actif est directement responsable de la présence des bactéries dans le perméat. Des tests hydrauliques effectués sur les membranes après quatre années d'utilisation intensive (6500 heures par an), permettent d'identifier les mécanismes prépondérants de vieillissement et de colmatage des membranes utilisées à l'hôpital de Colmar (compaction, formation d'un dépôt et altération de structure). Afin d'identifier les substances colmatantes non retenues par le prétraitement, le film colmatant est analysé par analyse élémentaire, spectrophotométrie infrarouge, diffraction X et zêtamétrie, ce qui nous a permis de mettre en évidence la présence notamment d'argiles, de silice et de substances humiques. |
705315ar | Inondabilité : une méthode de prévention raisonnable du risque d'inondation pour une gestion mieux intégrée des bassins versants | null | Une partie de la réponse aux impacts économiques, sociaux et humains des inondations réside en une meilleure gestion de l'occupation des sols. La méthode Inondabilité permet d'apporter une réponse opérationnelle aux acteurs en charge de la gestion et l'aménagement des cours d'eau. Elle permet de mesurer dans la même unité et de comparer les deux facteurs indépendants que sont l'aléa et la vulnérabilité, pour aboutir à une quantification objective du risque. Sa mise en oeuvre sur un bassin versant consiste en une modélisation de l'hydrologie grâce aux modèles Débit-durée-Fréquence, de l'hydraulique ainsi que de l'occupation du sol pour aboutir à une représentation cartographique du risque. L'originalité de la méthode Inondabilité tient à la quantification de l'aléa et de la vulnérabilité en une même unité, une période de retour qui permet une comparaison objective de deux grandeurs très différentes. De plus, la quantification du risque est estimée à l'aide d'une différence (Risque=∆ (aléa, vulnérabilité)) contrairement aux approches traditionnelles qui privilégient souvent un produit (Risque=Coût X probabilité ), permettant ainsi la définition d'un risque acceptable (∆ négatif). |
705316ar | Conditions de formation de composés organoiodés sapides lors de l'oxydation par le chlore d'eaux contenant des ions iodure | null | Le travail a consisté à préciser les conditions de formation d'une molécule iodée sapide, l'iodoforme, lors de l'oxydation d'une eau brute par le chlore et à proposer une voie réactionnelle possible. L'étude de la chloration d'une eau brute en présence d'azote ammoniacal et d'ions iodure conduit à la formation d'iodoforme uniquement pour des taux inférieurs au point de rupture. Les résultats montrent que l'oxydation de l'ion ammonium conduit à la formation de monochloramine dont le pouvoir oxydant totalement disponible pourrait être impliqué dans la formation de iodamines ou de chloroiodamines. Ces réactions sont plus favorables en présence d'iode qu'en présence d'ions iodure. Mais l'action de l'iode seul en présence d'ammoniaque et en absence de monochloramine ne permet pas d'expliquer la production des composés organoiodés observés. Ce sont les précurseurs intermédiaires formés à partir des chloramines qui, par action sur la matière organique naturelle, seraient responsables de la formation d'iodoforme. Dans une moindre mesure, certains composés azotés organiques tels les amines et les acides aminés pourraient prendre part à la production des composés organoiodés lors de la chloration. |
705317ar | Génèse des débits dans les petits bassins versants ruraux en milieu tempéré: 1 - Processus et facteurs | null | La première des deux parties de cette synthèse bibliographique sur la genèse des débits montre que la complexité et la diversité des organisations et fonctionnements hydrologiques constatées dans les petits bassins versants ruraux peuvent s'analyser et s'interpréter à l'aide de "clés de lecture" simples, issues d'une approche systémique et dynamique, et utiles aussi pour les modéliser (cf. Partie 2). Elle présente les différents processus tant superficiels que souterrains pouvant contribuer à cette genèse, ainsi que les facteurs du milieu qui les contrôlent: forçages atmosphériques aux limites, conditions hydriques et hydrologiques initiales, propriétés hydrodynamiques des milieux et interfaces traversés, topographie et morphométrie en 3-D du bassin. Elle rappelle ou introduit plusieurs concepts utiles pour caractériser dans chaque cas les combinaisons de processus et facteurs en jeu et leurs effets hydrologiques: seuils fonctionnels et grandeurs caractéristiques contrôlant la forme et la non-linéarité de la réponse du bassin, concepts de "zone ou période active variable" pour un processus donné et de "zone ou période contributive variable" pour un flux aux limites donné décrivant son organisation interne. Elle discute les avantages et limites des différentes méthodes (graphiques, isotopiques, géochimiques) de décomposition des hydrogrammes de crue ainsi que leur complémentarité dans l'étude du système bassin versant. |
705318ar | Élimination des cations métalliques divalents : complexation par l'alginate de sodium et ultrafiltration | null | Depuis quelques années la pollution par les métaux lourds et devenue un problème important pour la protection de l'environnement et de nombreuses méthodes ont été développées pour éliminer les métaux toxiques présents dans l'eau. Parmi les différents procédés utilisés, la complexation-ultrafiltration est bien connue et de nombreuses études sur ce sujet sont décrites dans la littérature. Cependant, le choix de nouveaux macroligands hydrosolubles demeure important pour développer cette technologie. L'un des objectifs de ce travail était de montrer que dans ce procédé un biopolymère peut remplacer un macroligand de synthèse. Les expériences ont été menées avec de l'alginate de sodium, polysaccharide extrait des algues brunes, et porteur de groupements carboxyliques et hydroxydes capables de complexer les cations. Notre étude se divise en trois parties. Après avoir décrit, dans la première, le matériau et les méthodes utilisées, nous étudions dans la seconde les conditions de l'ultrafiltration (seuil de coupure, pression appliquée, pH, concentration ), avant de discuter dans la troisième les résultats obtenus dans le traitement de solutions contenant Cd2+, Cu2+, Mn2+ and Pb2+. |
705319ar | Étude expérimentale et modélisation de la désinfection par le chlore des eaux usées épurées | null | Pour étudier la désinfection d'une eau usée épurée au stade secondaire, traitée à l'hypochlorite de sodium, des essais en réacteur fermé ont été effectués en utilisant des doses variant entre 1 et 10 mg de chlore par litre. Les résultats obtenus montrent que la cinétique de désinfection est loin d'être uniforme. L'utilisation du modèle de Chick et Watson n'est en effet possible que si on l'adapte pour tenir compte de la modification de la vitesse de désinfection au cours du processus. Le modèle de Collins et Selleck permet de rendre compte de façon satisfaisante de l'évolution de la vitesse d'élimination des germes au cours du temps. La faible valeur du paramètre t trouvée (0.26 min.mg/l pour les coliformes totaux et 0.58 min.mg/l pour les coliformes fécaux) semble cependant démontrer que la période de latence est relativement peut importante surtout lorsqu'on utilise des dose de chlore élevées. Il s'avère d'autre part que la demande en chlore de ce type d'eau est très importante. La concentration en chlore résiduel dans le réacteur décroît très rapidement pour atteindre environs 10 % de la dose de chlore injectée et cela quelle que soit la dose utilisée (de 1 à 10 mg/l). Le dimensionnement des réacteurs de désinfection fonctionnant en continu nécessite de prendre en compte le comportement hydrodynamique de l'eau dans le réacteur. Sachant qu'un abattement de 3 U-Log est nécessaire, dans le cas de la réutilisation de l'eau pour l'irrigation, un modèle intégrant l'expression de la cinétique de désinfection et l'hydrodynamique du contacteur a été proposé. Les résultats mettent en évidence l'intérêt de concevoir des réacteurs se rapprochant le plus possible de l'écoulement piston. |
705320ar | Analyse du modèle CHIMIOTOX du point de vue de ses implications toxicologiques [Article bilingue] | null | Le modèle CHIMIOTOX a été mis au point comme outil de gestion dans le but de réduire de façon importante la quantité de substances toxiques déversées dans le fleuve Saint-Laurent. Ce modèle effectue un calcul dont le résultat est une valeur numérique qui se veut représentative de la charge toxique présente dans un effluent industriel. Pour ce faire, le modèle attribue à chaque substance toxique une constante de toxicité, le facteur de pondération toxique (Ftox), dont la valeur est déterminée à partir des critères de qualité de l'eau du ministère de l'Environnement du Québec. Le Ftox sert à calculer l'unité CHIMIOTOX (UC) qui est le produit de Ftox par la charge journalière du polluant (kg/jour). La sommation des UC de toutes les substances ciblées donne l'indice CHIMIOTOX (IC) qui doit représenter le potentiel toxique de l'effluent. Dans la présente étude, le modèle CHIMIOTOX a été analysé du point de vue de ses implications au plan toxicologique. Les résultats de cette analyse montrent les faits saillants suivants. En premier lieu, le calcul du potentiel toxique théorique se fait selon l'équation d'une droite de pente Ftox. Ceci implique que le potentiel toxique calculé est directement proportionnel à la quantité de la substance, et cela, quel que soit le niveau supposé d'exposition. Cette démarche n'est pas compatible avec le concept fondamental de la dose-réponse, basé sur l'observation expérimentale. À cette étape du modèle, l'estimation du théorique risque de s'écarter considérablement de la réalité. En second lieu, l'UC est calculé en utilsant la charge journalière moyenne de l'effluent à partir de mesures effectuées sur trois jours. Le modèle fait abstraction des variations ponctuelles dans le temps, variations qui peuvent influencer de manière significative le profil d'exposition des organismes, et par conséquent, la toxicité. En troisième lieu, l'IC, qui est la sommation des UC, ne tient pas compte des interactions toxiques pouvant survenir dans le cas d'un mélange de substances, ni de la bioaccumulation dans la chaîne trophique. Une comparaison du CHIMIOTOX avec le modèle des TEF (Toxic Equivalency Factor) développé pour les dibenzo-p-dioxines et les dibenzofurannes polychlorés, a été effectuée afin de souligner la difficulté d'obtenir des valeurs théoriques prédictives de la toxicité de mélanges complexes, même lorsque ses composants possèdent un mécanisme d'action commun, ce qui n'est pas le cas pour la plupart des substances considérées par le CHIMIOTOX. Au total, le modèle CHIMIOTOX génère une incertitude qui s'accroît à chaque étape du calcul. Ceci l'empêche d'avoir une véritable valeur quantitative et limite considérablement son utilité dans l'évaluation du rique environnemental associé aux substances toxiques. |
705321ar | Élimination du phénol par deux plantes aquatiques : Juncus fontanesii (Gay) et Lemna minor L. | null | L'élimination du phénol et de ses dérivés, substances organiques toxiques, fait appel à différents processus physico-chimiques ou biologiques. Certaines plantes aquatiques ont la capacité de déplacer des produits chimiques en les métabolisant, en les évaporant ou en les dégradant. Il faut, toutefois, rester à des concentrations inférieures aux seuils de toxicité des espèces employées. Dans le présent travail, deux plantes aquatiques: le Jonc de Desfontaines (Juncus fontanesii) de la famille des Joncacées et la Lentille d'eau (Lemna minor) de la famille des Lemnacées, ont été testées pour éliminer le phénol. Le travail a été effectué sans addition d'éléments nutritifs ni acclimatation prélable, pour des concentrations variant de 8 à 48 mg/l et pour deux densités surfaciques de la biomasse végétale fraîche : 2,8 et 5,6 kg/m2. Les deux espèces se sont révélées aptes à éliminer totalement le phénol avec des cinétiques différentes. Un phénomène de relargage, important dans le cas de l'emploi de J. fontanesii, a pu être observé. Une comparaison de ce type d'élimination à celui dû aux micro-organismes nous a permis, par utilisation des boues activées, d'aboutir à l'ordre de performance suivant : J. fontanesii > L. minor (faibles densités) > micro-organismes avec barbottage d'air > micro-organismes sous des conditions atmosphériques > témoins (sans plantes) > L. minor (fortes densités) > micro-organismes sous des conditions anaérobies. |
705322ar | Gestion optimale d'un réservoir en avenir déterminé | null | Massé, dans ses deux volumes (1946), discute le problème de la gestion optimale des lâchures dans le cas d'un seul réservoir quand le bénéfice est dérivé de la production d'énergie hydroélectrique. Massé obtint ses résultats à la fois par un raisonnement économique et par une généralisation du Calcul des Variations. Sa méthode lui permit de fournir la preuve rigoureuse de la méthode graphique de Varlet (1923), dite du "fil tendu". Dans cet article on généralise la procédure de Massé au cas où (1) le bénéfice est réalisé bien en aval du point de lâchure, et (2) il y a plusieurs "point-cibles" (points où un certain objectif doit être assuré). Massé avait trouvé que la gestion optimale est celle qui maintient la valeur marginale du bénéfice constante dans le temps, pourvu que la gestion soit en régime libre, c' est à dire tant que le réservoir ne fonctionne ni à plein ni à vide. Par contre si le réservoir fonctionne par exemple à plein, Massé montra que la stratégie qui consiste à garder le réservoir plein ne peut être optimale que si la valeur marginale du bénéfice croît constamment avec le temps durant la période où le réservoir reste plein. On montre de manière rigoureuse dans le cas général que pour une gestion optimale ce qui doit rester constant c' est la valeur marginale future du bénéfice. Dans un article ultérieur on fournira la généralisation pour plusieurs réservoirs. |
705323ar | Étude de la production des ions bromate lors de l'ozonation des eaux de la Banlieue de Paris : choix du mode d'ozonation et variation des param tres physico-chimiques | null | Cette étude a permis d'évaluer l'importance de la concentration en ions bromure, de la température et de la nature de la Matière Organique Naturelle (MON) sur la production des ions bromate en s'appuyant sur des expériences conduites en laboratoire et sur pilote semi-industriel (Centre d'Essais de Méry-sur-Oise). Trois campagnes d'ozonation effectuées en parallèle à Méry-sur-Oise et au LCEE (Laboratoire de Chimie de l'Eau et de l'Environnement) sur des eaux filtrées sable, ont montré que les expériences conduites en laboratoire et sur pilote semi-industriel mènent à des résultats similaires, soit une relation linéaire [BrO3-]=f (C∙τ) vérifiant une pente identique pour des conditions expérimentales données (teneur en ions bromure, température, origine de l'eau). Ces travaux ont montré de façon nouvelle qu'une faible variation de la concentration en ions bromure (± 15 à 20 μg.L-1) suffisait à modifier significativement la formation des ions bromate. A C∙τ=10 et T=21°C, la production des ions bromate est passée de 16 à 27 μg.L-1 pour une augmentation de la concentration en ions bromure de 80 à 95 μg.L-1. Les résultats obtenus ont montré de plus que la température est un facteur important puisqu'une différence de 8°C (13 à 21°C) a entraîné, pour la même eau (80 μg.L-1 d'ions bromure, C∙τ=10), une augmentation de la concentration en ions bromate de 10 à 16 μg.L-1. Pour d'autres eaux (Seine, Marne et Oise), trois autres campagnes conduites avec des eaux clarifiées ont été effectuées après ajustement de la teneur en ions bromure et régulation de la température, ces trois eaux présentant par ailleurs des caractéristiques similaires en ce qui concerne le pH et l'alcalinité. A C∙τ équivalent, la production d'ions bromate s'est avérée significativement plus faible pour l'eau de l'Oise que pour les deux autres eaux. La nature de la MON pourrait donc avoir une influence notable sur la formation des ions bromate. |
705324ar | À propos de la distribution statistique des cumuls pluviométriques annuels. Faut-il en finir avec la normalité? | null | Il est communément admis que la distribution statistique des précipitations cumulées annuelles suit une loi de Laplace-Gauss. Les écarts entre cette loi et les distributions empiriques sont cependant un fait d'expérience : au-delà d'une probabilité au non dépassement correspondant à une période de retour d'une vingtaine d'années et pour les valeurs les plus fortes de pluie, l'ajustement n'est plus acceptable. Ce décrochage par rapport à la loi normale est mieux mis en évidence par l'étude des longues séries pluviométriques, plus riches en événements extrêmes. Pour étudier le comportement statistique de ces derniers, il est fait appel à un formalisme multifractal qui permet de mettre en évidence que, contrairement à ce qui est généralement admis, la décroissance de la probabilité au dépassement est de nature hyperbolique plutôt qu'exponentielle. Les probabilités des événements catastrophiques sont donc plus importantes que l'on ne le croyait jusqu'ici, ce qui peut avoir des conséquences particulièrement importantes. Cette approche appliquée à un ensemble de séries pluviométriques de longue durée permet de cerner le paramètre caractérisant la décroissance de la probabilité au dépassement. Les résultats obtenus jusqu'ici laissent à penser que ce paramètre pourrait être universel. |
705326ar | Utilisation des outils numériques d'aide à la décision pour la gestion de l'eau | null | Le succès d'une gestion des écosystèmes naturels requiert une connaissance approfondie des différents processus qui interviennent et de leurs échelles de temps et d'espace particulières. Pour cette raison, les décideurs ont besoin d'analyser une vaste gamme de données et d'informations géographiques. Les modèles mathématiques, les systèmes d'informations géographi-ques et les systèmes experts sont capables de produire cette analyse, mais seule une minorité de gestionnaires les utilise actuellement. Cet article identifie quelques unes des raisons à l'origine de l'hésitation des gestionnaires à adopter de tels outils d'aide à la décision pour la gestion des ressources naturelles et propose une structure qui pourrait faciliter leur utilisation pour le processus de prise de décision. Cet exercice est réalisé à l'intérieur du contexte de la gestion intégrée par bassin. Une revue des systèmes d'aide à la décision est également présentée. |
705327ar | La modélisation hydrologique et la gestion de l'eau | null | Cet article brosse un portrait de différents types de modélisation hydrologique développés à ce jour. Nous passerons donc en revue l'hydrologie, à l'érosion hydrique des sols, au transport et aux transformations des polluants et à la qualité de l'eau en rivière. Ce bref survol, nous amène à conclure que si le développement de la modélisation hydrologique s'est fait jusqu'ici essentiellement en affinant la description des processus et en considérant des échelles spatiales et temporelles plus fines, l'étape suivante passe par l'intégration de ces divers modèles. Cette intégration permettra dès lors de considérer un ensemble de problématiques directement liées aux aspects de gestion environnementale. |
705328ar | Utilisation de l'information historique en analyse hydrologique fréquentielle | null | L'utilisation de l'information historique dans une analyse fréquentielle permet de mieux mobiliser l'information réellement disponible et devrait donc permettre d'améliorer l'estimation des quantiles de grande période de retour. Par information historique, on entend ici de l'information relative à des grandes crues qui se sont produites avant le début de la période de mesure (dite période de jaugeage systématique) des niveaux et débits des lacs et rivières. On observe de manière générale que l'utilisation de l'information historique conduit à une diminution de l'impact des valeurs singulières dans les séries d'enregistrements systématiques et à une diminution de l'écart-type des estimations. Dans le présent article on présente les méthodes statistiques qui permettent la modélisation de l'information historique. |
705329ar | L'hydrologie urbaine: nouvelles problématiques, nouvelles approches de solutions | null | La pratique de l'hydrologie, appliquée au milieu urbain, a beaucoup évolué depuis les années 1960. De nouveaux outils scientifiques, méthodologiques et technologiques ont été mis au point. En ce qui concerne les eaux pluviales urbaines, un changement de philosophie complet s'est produit. Aujourd'hui, des développements rapides continuent à se produire pour faire face de la meilleure manière possible aux graves problèmes qui se posent en zone urbaine : inondation et pollution du milieu naturel. Deux approches récentes illustrent ces développements : la gestion des risques et l'approche globale sur le bassin versant. Une évaluation de plus en plus précise de l'aléa et de la vulnérabilité s'avère nécessaire ainsi qu'une planification hydrologique bassin versant par bassin versant. Celle-ci devrait conduire à définir et à hiérarchiser les principaux objectifs que l'on se fixe dans les domaines du contrôle des inondations, du contrôle de l'érosion, de l'amélioration du milieu naturel et de la protection de l'environnement. Les actions à mener doivent utiliser les outils de modélisation des phénomènes hydrologiques sur les bassins versants. L'efficacité de ces approches est illustrée par un exemple pris sur le bassin versant de la rivière Beauport au Québec. |
705330ar | Évolution des recherches hydrologiques en partenariat en Afrique sub-saharienne : l'exemple des pays francophones | null | L'étude des activités hydrologiques menées au cours des cinquante dernières années dans les pays francophones de l'Afrique sub-saharienne apporte un précieux éclairage sur les difficultés rencontrées, les modes de collaboration adoptés et l'ampleur des défis à relever dans le domaine de l'eau à l'aube du troisième millénaire. Ceci est l'occasion de tracer les étapes marquantes de l'acquisition de la " connaissance hydrologique " depuis l'ère pionnière des années 50 jusqu'aux programmes scientifiques les plus récents faisant appel à des technologies avancées. Cette rétrospective permet également d'apprécier l'évolution des modes de partenariat entre acteurs scientifiques, techniques et économiques du Nord et du Sud. Ces travaux et recherches ainsi entrepris et développés montrent à la fois l'importance du savoir acquis et la nécessité de poursuivre les études en cours. Ils dressent aussi un constat encourageant quant à l'avenir des projets régionaux africains en hydrologie grâce au renforcement des relations scientifiques entre pays de la région. |
705331ar | Le traitement des eaux usées | null | L'article présente brièvement l'état de l'épuration des effluents des collectivités en France et au Québec. Il souligne ensuite quelques changements importants intervenus depuis dix ans dans le monde grâce aux progrès de la recherche et qui pourraient marquer l'avenir. En France, 95 % des agglomérations de plus de 10 000 équivalents-habitants disposent d'une station d'épuration. Le rythme de construction a atteint 730 installations nouvelles dans l'année 1976 mais il est redescendu à moins de 300/an. Sur les 11 310 stations de plus de 200 équivalents-habitants recensées, 5 % réalisent seulement un traitement primaire et la moitié en nombre, représentant plus de 60 % de la capacité de traitement utilisent le procédé des boues activées. Les investissements à réaliser entre 1994 et 2005 pour satisfaire aux exigences de la directive européenne du 21 mai 1991 sont évalués à environ 36 milliards de francs français, correspondant à la création de capacités de traitement supplémentaires de 17 millions d'équivalents-habitants et à des améliorations plus ou moins importantes d'un grand nombre de stations existantes. Au Québec, la construction des stations d'épuration s'est faite essentiellement dans les années 80 et 90. Aujourd'hui, près de 80 % de la population est desservie par des installations d'épuration, soit environ 4,9 millions d'habitants pour un débit hydraulique de 5,3 millions de m3/j. Parmi les 450 ouvrages municipaux ceux des Communautés Urbaines de Montréal et de Québec représentent, à eux seuls, près de 60 % de la capacité installée. Les stations physico-chimiques, bien que peu nombreuses, sont les plus importantes (6 stations pour 2,28 millions d'habitants) suivies par les boues activées (40 stations pour 0,69 million d'habitants) et la biofiltration (9 stations pour 0,75 million d'habitants). Environ 320 stations, de dimension plus modeste utilisent des étangs aérés, desservant en moyenne une population de 3 500 habitants. Sur le plan de l'évolution des techniques, la décennie écoulée a vu apparaître ou se confirmer des évolutions qui marqueront sans doute profondément la conception et l'exploitation des stations d'épuration dans les années à venir : - l'objectif maintenant presque généralisé d'éliminer les nutriments azote et phosphore et le développement rapide des techniques correspondantes; - la prise de conscience de l'importance des flux polluants véhiculés par les eaux pluviales et un début d'adaptation des stations d'épuration; - le développement limité mais réel des traitements anaérobies qui ont survécu à la démobilisation des surlendemains de la crise énergétique; - le fort développement des systèmes d'épuration biologique à culture fixée et notamment des biofiltres; - l'apparition prometteuse des membranes dans les systèmes d'épuration biologique permettant d'envisager de nouveaux objectifs de traitement; - la prise en compte de la fiabilité des systèmes d'épuration avec un poids de plus en plus important par rapport aux performances de pointe - une vision plus intégrée de la prévention des pollutions tant dans l'industrie (technologies propres) que dans les agglomérations (gestion intégrée de l'ensemble réseau-station d'épuration). |
705332ar | Le Traitement des Eaux de Consommation : La Nécessité d'une Recherche en Chimie de l'Eau | null | L'objectif principal de cet article est de montrer que les travaux de recherche en chimie de l'eau sont absolument nécessaires à la compréhension des phénomènes régissant la qualité des eaux de consommation produites et distribuées, ainsi qu'au développement de technologies innovantes dans le domaine du traitement de ces eaux. Pour l'atteindre, il a été choisi de présenter trois exemples des recherches menées à l'Université de Poitiers et à l'École Polytechnique de Montréal : deux exemples de recherche fondamentale, sur les matières organiques naturelles et sur les mécanismes d'oxydation par les radicaux hydroxyle et un exemple de la recherche d'application, sur l'évolution de la qualité de l'eau lors de son traitement biologique par ozonation couplée à la filtration sur charbon actif en grains. |
705333ar | Identification de composés génotoxiques dans les eaux de boisson | null | Depuis la mise en évidence de trihalométhanes dans les eaux potables en 1974, de multiples travaux ont démontré la présence de nombreux composés génotoxiques dans l'eau de boisson. L'eau potable obtenue à partir d'eau de surface subit un traitement incluant généralement une étape de chloration. Il est aujourd'hui largement admis que l'activité génotoxique des eaux de boisson provient principalement de la chloration des substances humiques, composés organiques naturels contenus dans l'eau brute et issus de la dégradation des déchets animaux et végétaux. Les très faibles concentrations en composés génotoxiques dans les eaux potables nécessitent la concentration des échantillons, procédé qui risque toutefois de modifier la génotoxicité. Plusieurs tests mettant en oeuvre des cellules procaryotes ou eucaryotes, des plantes ou des mammifères, ont permis de mettre en évidence les effets génotoxiques dans des eaux potables chlorées. L'identification des composés génotoxiques est réalisée au moyen des données de la spectrométrie de masse et de la spectroscopie UV ou RMN (proton ou carbone). Ces agents sont généralement non volatils, acides et polaires. Bien que certains composés inorganiques interviennent parfois, la majeure partie de la génotoxicité est attribuée aux agents organohalogénés (bromés ou/et chlorés), les principaux étant les trihalométhanes, acides acétiques, acétonitriles, cétones, et hydroxyfuranones. La fixation de normes contribue à limiter l'exposition des populations aux agents potentiellement dangereux. La qualité des eaux de boisson peut être accrue en utilisant une eau brute moins chargée en matière organique, et en améliorant le traitement chimique tout en veillant à conserver la qualité microbiologique de l'eau produite. |
705334ar | Les progrès dans la mise en évidence d'éléments traces dans les eaux - avenir des techniques | null | L'évolution des techniques analytiques est, la plupart du temps, liée à l'apparition de nouvelles normes concernant l'environnement ou l'eau potable. En ce qui concerne les micropolluants minéraux, si dans le passé une attention toute particulière avait été apportée à la connaissance des formes sous lesquelles ils étaient dans les eaux, toutes les normes proposées depuis n'ont pas repris cette approche, et toutes concernent l'élément total non différencié. Les méthodes de spéciation ne seraient donc plus à l'ordre du jour. Il n'en est rien, car les limites fixées étant de plus en plus basses, la connaissance des formes, des valences sous lesquelles se trouvent ces éléments est de plus en plus importante pour l'optimisation des traitements curatifs. C'est le cas par exemple, du fer, de l'arsenic, du sélénium et du chrome. L'arsenic, par exemple, ne peut être éliminé de façon convenable, que s'il se trouve à la valence V. Une oxydation préalable peut donc être nécessaire. Pour le chrome, c'est le contraire, à la valence VI, cet élément n'est pas éliminable, il faut donc le réduire pour le faire passer à la valence III. Une autre évolution de l'analyse concerne les possibilités offertes par les couplages ICP-MS. En effet, la connaissance pour un élément des rapports isotopiques peut être primordial pour retrouver l'origine d'une pollution. Deux cas sont présentés : 1. Un élément lourd, qui ne connaît pas ou très peu de ségrégations isotopiques, c'est le cas du plomb. - Lors d'enquête sur la plombémie des enfants, il peut être mis en évidence des plombémies importantes (> 150 μg/l de sang). L'origine de ce plomb pouvant être multiple : pollution atmosphérique (naturelle, pollution automobile), les peintures anciennes (poussières), l'eau de boisson ayant transité dans des canalisations en plomb, seule l'analyse isotopique permettra de prendre position et de mettre en évidence une origine prépondérante. Des exemples sont présentés dans le texte. 2. Un élément léger, qui normalement devrait conduire à des ségrégations isotopiques, mais qui ne précipite pas et ne s'adsorbe pas ou très peu, c'est le cas du bore. - Le bore peut aussi avoir plusieurs origines. Les produits lessiviels dont le bore ne provient que de Californie pour la plus grande partie et de Turquie pour le reste. Ce bore a une signature isotopique différente de celle du bore trouvé en France. Cette méthode nous permet donc de distinguer le bore utilisé pour l'agriculture ou le bore naturel, du bore utilisé dans les formulations de produits de nettoyage. |
705335ar | Effets des précipitations acides sur les écosystèmes aquatiques au Canada: Situation actuelle et future | null | Cet article représente une évaluation de l'état actuel et des tendances observées dans les écosystèmes lacustres, ainsi que de leur état futur probable lorsque les réductions d'émissions requises dans le cadre de l'Entente Canada-États-Unis sur la qualité de l'air auront été effectives. Outre une synthèse des faits saillants de ce dossier pour l'ensemble du Canada, le présent article s'appuie aussi sur l'ensemble des données physico-chimiques récentes (8874 échantillons) observées sur 2779 lacs de l'est canadien, ainsi que celles recueillies (1012 échantillons) sur 252 lacs de l'ouest canadien depuis 1985. Des données biologiques (poissons, benthos, zooplancton et oiseaux aquatiques) ont également été inventoriées pour identifier l'ampleur des dommages biologiques. Les nombreux lacs ayant subi une acidification anthropique récente sont situés pour la plupart dans l'est du Canada où les dépôts de SO- sont élevés. La sensibilité des sols influence également leur distribution spatiale. Durant la période s'échelonnant de 1981 à 1994, seulement 33% des 202 lacs faisant l'objet d'un suivi temporel dans l'est du Canada ont montré une amélioration significative de leur acidité (réduction) en réponse à la baisse des dépôts de SO- (11% des lacs ont subi une hausse d'acidité et 56% n'ont montré aucun changement). Plus de la moitié des lacs ayant récupéré se situent à proximité de Sudbury en Ontario. Plusieurs processus biogéochimiques sont responsables du retard dans la réversibilité de l'acidification. Pour cette raison, la récupération biologique a été très faible dans l'est canadien, exception faite de la région immédiate de Sudbury. Trois scénarios d'émissions ont été considérés: scénario 1: niveaux d'émission canadiens et américains de 1985; scénario 2: émissions canadiennes de 1994 et émissions américaines de 1990 ; scénario 3: réductions d'émissions américaines et canadiennes complétées. Ces scénarios de réductions d'émissions, qui ont été utilisés comme données d'entrée à des modèles stationnaires simulant la chimie des eaux de surface et qui ont été appliqués à cinq grandes zones lacustres du l'est canadien, suggèrent que la proportion de lacs "endommagés" (définis comme étant des lacs de pH<6) diminuera conséquemment aux réductions d'émissions américaines et canadiennes. De 11 à 49% des lacs acidifiés le resteront après l'ensemble des réductions prévues (scénario 3). Le Québec et l'Ontario, qui reçoivent actuellement les plus fortes retombées acides, bénéficieront le plus des réductions. Les gains environnementaux seront plus faibles dans l'est et dans l'ouest du Canada. De plus faibles dépôts acides et une contribution naturelle à l'acidité pourraient expliquer cette moins grande récupération. Il est maintenant reconnu que le pH est le principal facteur d'influence de la diversité spécifique du poisson, bien que d'autres facteurs comme la morphométrie du lac, l'altitude et les concentrations de COD soient aussi en partie responsables. Une réduction des dommages biologiques (i.e.baisse des disparitions de populations de poisson) serait donc possible, mais cette amélioration ne surviendra qu'après la hausse du pH des eaux de surface. L'importance relative des gains au plan biologique suivra une évolution similaire à celui des aspects chimiques. Des dommages significatifs aux écosystèmes lacustres subsisteront néanmoins après réalisation de l'ensemble des réductions d'émissions. Des pertes de populations de poissons devraient subsister dans 6% (Sudbury) à 15% (Kejimkujik) des lacs. Compte tenu du grand nombre de lacs situés dans le sud-est canadien, les pourcentages précédents impliquent que les ressources piscicoles perdues pourraient être très élevées. La restauration des communautés piscicoles devra passer dans bien des cas par un ré-enpoissonnement. De nouveaux programmes de contrôle visant des réductions supplémentaires d'émissions seront dès lors nécessaires pour protéger correctement les écosystèmes sensibles. |
705336ar | Écologie microbienne en milieu aquatique : des virus aux protozoaires | null | Par leur abondance et leur diversité taxonomique et fonctionnelle, les microorganismes jouent un rôle prépondérant dans les flux de matière et d'énergie au sein des écosystèmes aquatiques. Au cours de ces dernières années, les progrès réalisés au niveau des techniques d'identification, de dénombrement et de mesure d'activité métabolique, notamment en microscopie à épifluorescence et en biologie moléculaire, ont permis d'entrevoir l'extraordinaire diversité des microorganismes aquatiques, l'étendue de leurs conditions de vie et leurs abondances jusqu'alors largement sous-estimées. De plus, l'amélioration sensible des méthodes séparatives a permis de décrire, in situ, la composition biochimique des communautés et d'aborder les transferts de matière sous un angle qualitatif. L'ensemble des résultats disponibles laisse apparaître que les relations trophiques entre les microorganismes forment un véritable réseau à l'intérieur duquel la boucle microbienne permet le transfert, au moins en partie, de la production picoplanctonique vers les niveaux trophiques supérieurs. Ainsi, des progrès conséquents ont été réalisés quant à la compréhension du rôle des communautés bactériennes dans les flux de matière, y compris au niveau d'environnements particuliers (biofilms, milieux extrêmes). Par ailleurs, alors qu'il a été longtemps admis que la régulation des communautés bactériennes était essentiellement liée à la disponibilité ou à la qualité des substrats organiques, il apparaît maintenant que la limitation par les éléments nutritifs minéraux, la prédation des protistes phagotrophes et du métazooplancton et la lyse virale sont également des facteurs susceptibles d'intervenir significativement dans ce contrôle. Malgré ces progrès considérables dans le domaine de l'écologie microbienne, près de 90% des microorganismes présents dans l'environnement n'ont pas encore été décrits et la compréhension des relations entre les microorganismes et le fonctionnement des écosystèmes restent un enjeu majeur pour les années à venir. |
705337ar | Les réseaux trophiques lacustres: structure, fonctionnement, interactions et variations spatio-temporelles | null | L'analyse comparative des réseaux trophiques lacustres est d'un grand intérêt pour le développement de la limnologie contemporaine et l'aménagement des lacs. L'analyse des mécanismes écologiques déterminant la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques dans les lacs tempérés a permis l'émergence de plusieurs modèles, souvent contradictoires, et suscité d'intenses débats sur le rôle respectif des ressources et des prédateurs. Par contre, dans les lacs tropicaux, les études sont en majorité descriptives et la recherche de principes généraux et de concepts unificateurs y est rare. Cette synthèse présente l'état des connaissances, les approches méthodologiques, les modèles de régulation concernant la structure et le fonctionnement des réseaux trophiques lacustres. Les réseaux trophiques semblent varier selon un gradient de situations intermédiaires entre deux modèles extrêmes : (a) les milieux à cascades trophiques intenses et à effet atténué des ressources (lacs tempérés oligo-mésotrophes) caractérisés par la présence de poissons piscivores et de zooplancton herbivore de grande taille (tels Daphnia spp.) et (b) les milieux à régulation intermédiaire (lacs tempérés méso-eutrophes et la plupart des lacs tropicaux), caractérisés par la présence de poissons filtreurs microphages omnivores et de zooplancton herbivore de petite taille. Notre synthèse souligne aussi l'importance d'allier les approches expérimentales en enceintes ou par biomanipulation à des suivis à long terme et des modélisations pour avoir une bonne compréhension et des prédictions précises du fonctionnement des écosystèmes lacustres à différentes échelles spatiales et temporelles et pour différentes conditions climatiques, géographiques ou trophiques. |
705338ar | Les contaminants de l'eau et leurs effets sur la santé | null | La transmission des maladies par la voie hydrique est sous contrôle dans la majorité des pays industrialisés. Malgré tout des maladies épidémiques ou endémiques sont encore observées. Plusieurs microorganismes sont en émergence, et Cryptosporidium a été impliqué dans des épidémies importantes dans plusieurs pays. Le conrôle de ces maladies transmissibles par la voie hydrique requiert des autorités des nouvelles approches qui allient le contrôle des risques de cancer dûs aux sous-produits de la désinfection au contrôle des micro-organismes les plus résistants . Aux Etats-Unis, l'objectif proposé est l'absence de microorganismes dans l'eau potable. Cet objectif ne peut être contrôlé par les indicateurs usuels et l'on recommande donc un niveau de traitement équivalent. Le traitement est alors contrôlé en temps réel par des moyens physico-chimiques tels la turbidité ou la mesure des particules, et un contrôle a posteriori par de nouveaux indicateurs telles les spores des bactéries sporulantes aérobies. Le vieillissement des installations, des populations immunocompromises et une urbanisation grandissante sont autant de causes de l'émergence de nouvelles maladies infectieuses dont certaines transmissibles par la voie hydrique. La proportion des maladies gastro-intestinales qui est attribuable à l'eau de consommation est encore très grande et elle contribue à maintenir ces infections en circulation dans la population. Le dilemme du contrôle des risques de cancer dus aux sous-produits de la désinfection ne doit pas conduire à une réduction de l'efficacité des traitements, car le niveau de risque à partir duquel ont été fixées les concentrations maximales admissibles de ces sous-produits dans l'eau (10-6 cas de cancer par vie entière d'exposition) est bien plus faible que celui de contracter une maladie infectieuse d'origine hydrique en absence de traitement adéquat. La situation en matière de pathologies induites par la consommation d'eau est extrêmement contrastée selon les pays. En effet la transmission de maladies infectieuses par la voie hydrique a été maîtrisée dans la plupart des pays industrialisés par la mise en place d'installations de traitement et d'un contrôle sanitaire s'appuyant sur une réglementation abondante. A l'opposé la situation des pays en voie de développement reste souvent très mauvaise dans ce domaine et l'Organisation Mondiale de Santé estime que 1,5 milliards d'habitants ne disposent pas encore d'eau potable dont cent millions en Europe et que 30 000 morts journalières sont dues à l'absence d'une eau en quantité et qualité satisfaisantes (Ford et Colwell 1996). En revanche les pays développés voient la qualité chimique des eaux distribuées de plus en plus souvent mise en cause par les associations de consommateurs. Outre le progrès très rapide des techniques analytiques qui permet de découvrir la présence de traces dont on ne soupçonnait guère la présence dans l'eau du robinet, la pollution croissante de la ressource, les traitements de désinfection et le contact avec les matériaux des réseaux de distribution apportent des molécules dont la toxicité à moyen et long terme mérite d'être évaluée. La mise en oeuvre de traitements de désinfection dont l'utilité est indiscutable et l'effet sur la morbidité et la mortalité par pathologie infectieuse chez des populations desservies parfaitement significatif, s'accompagne de la formation de sous-produits. Certains de ceux-ci étant cancérigènes et/ou mutagènes en expérimentation de laboratoire et des études épidémiologiques ayant pu montrer une légère augmentation du risque de cancer dans la population, l'impact médiatique de cette information peut conduire à une mauvaise appréciation dans la gestion des risques pour la santé. Ainsi l'arrêt de la chloration pour éviter la formation de sous produits et quelques cas de cancers aurait conduit un pays d'Amérique du Sud a enregistrer une importante épidémie de choléra et des centaines de décès. Il n'est pas facile de gérer ce paradoxe entre sophistication du traitement lié à la pollution de la ressource entraînant la présence de sous produits de désinfection et la persistance d'éléments traces et de divers microorganismes dans une eau de qualité conforme aux critères de potabilité mais que le consommateur ne veut plus consommer. Dans cet article nous tenterons de faire le point sur le risque hydrique pour la santé lié d'une part aux contaminants biologiques et d'autre part aux contaminants chimiques. Sa meilleure connaissance est la clef d'une stratégie de gestion efficace et d'une reconquête du consommateur que la publicité a trop tendance à orienter vers les eaux embouteillées. |
705339ar | Biodiversité et gestion des systèmes aquatiques continentaux | null | La biodiversité des eaux continentales se caractérise par une forte endémicité de nombreuses espèces résultant de la nature insulaire des milieux. Alors qu'elles n'occupent que 1-2 % des terres émergées une proportion importante de vertébrés (environ 1/3) vit dans les eaux continentales ou en dépendent étroitement pour réaliser leur cycle biologique. Certains systèmes aquatiques, comme les lacs dits anciens, sont de véritables laboratoires naturels pour étudier l'évolution, et il faut protéger ce patrimoine. Les recherches sur l'origine et la dynamique de la biodiversité aquatique (inventaire, phylogénie, biogéographie) doivent se poursuivre, notamment pour les milieux tropicaux encore mal connus. Les relations fonctionnelles entre les espèces et les écosystèmes constituent un nouveau centre d'intérêt qui nécessite à la fois de revisiter les résultats déjà obtenus, de mettre en place des recherches spécifiques, et de développer des approches expérimentales. Quelles relations existent-ils entre la biodiversité et la stabilité ou la productivité des écosystèmes par exemple ? La biodiversité est un médiateur entre les systèmes écologiques et les systèmes sociaux dont la conservation s'inscrit dans la problématique du développement durable. La valorisation économique de la biodiversité pose de nouvelles questions à l'économie de l'environnement malgré les difficultés méthodologiques rencontrées. Les questions qui intéressent les gestionnaires portent principalement sur l'état de santé des écosystèmes et les moyens de la caractériser (indicateurs biologiques par exemple). La gestion durable des ressources vivantes, et une meilleure évaluation des conséquences des introductions d'espèces (biomanipulations) constituent également des objectifs finalisés auxquels les recherches dans le domaine de la biodiversité aquatique se doivent d'apporter des éléments de réponse. |
705340ar | Les sciences de l'eau : présent et futur | null | Les sciences de l'eau connaissent actuellement un développement accéléré. Plusieurs facteurs contribuent à cet élargissement de la base de connaissances explicatives et instrumentales sur l'eau. On note, par exemple, 1. les investissements accrus dans la mise au point de systèmes de mesure permettant l'étude approfondie des propriétés de l'eau, 2. l'expansion considérable des approches mathématique et systémique à l'interprétation des données, ou encore 3. les progrès récents des outils informatiques qui ont favorisé le développement et l'usage des modèles de prédiction et ainsi, l'amélioration significative des connaissances sur la chimie, la biologie et la toxicologie. D'un autre côté, la croissance et la diversification des problèmes sociaux reliés à la raréfaction de l'eau viennent multiplier les domaines d'application des connaissances en vue de trouver des solutions durables aux problèmes. Dans cet article, on s'interroge, dans un tel contexte d'élargissement, sur l'évolution des sciences de l'eau au cours des prochaines années en mettant en évidence les problèmes socio-économiques dont la solution fait appel aux connaissances actuelles, à leur raffinement par les applications ou encore, à de nouvelles capacités techniques d'interprétation des phénomènes hydrologiques. On y distingue entre les activités qui seront entreprises pour résoudre des questions scientifiques fondamentales pouvant se justifier par des retombées possibles pour la société (la poussée scientifique) de celles qui seront engagées pour élaborer des solutions à des problèmes socio-économiques d'importance (les besoins socio-économiques de connaissances). On met ensuite en évidence les facteurs qui interviendront pour favoriser l'épanouissement des initiatives scientifiques, et on évalue l'effet de ces facteurs sur l'orientation de ces initiatives. On pose ainsi l'hypothèse que ce serait surtout la solution des problèmes socio-économiques, en conjugaison avec les aptitudes scientifiques actuelles, qui orienteront les développements des sciences de l'eau dans l'avenir. Enfin, on présente une approche émergente pouvant aider à comprendre l'évolution des sciences de l'eau. Ce modèle de représentation de la dynamique des initiatives scientifiques est caractérisé par deux pôles d'attraction relevant de la solution des problèmes sociaux reliés à la ressource : l'un en relation avec les besoins de connaissances pour la gestion de l'eau et l'autre lié aux besoins spécifiques de connaissances pour l'administration publique de l'eau. |
705341ar | Homogénéisation des signaux isotopiques, 18O et 3H, dans un système hydrologique de haute montagne : la Vallée d'Aoste (Italie) | null | L'analyse de l'origine et de la dynamique des écoulements souterrains dans l'aquifère du milieu alluvial de la plaine d'Aoste (Italie) a été menée en étudiant les teneurs isotopiques (18O et 3H) des eaux sur l'ensemble du système hydrologique. La démarche a consisté en un suivi isotopique des précipitations pluvio-neigeuses, des sources de versants, du réseau de surface et de l'aquifère alluvial, complété par des analyses ponctuelles concernant l'horizon superficiel des glaciers et les sous-écoulements glaciaires. Le signal d'entrée en 18O porté par les précipitations présente une grande variabilité liée au contexte orographique (effet d'écran) et climatique (pluie ou neige). Celle-ci est mise en évidence par les changements saisonniers du gradient 18O/altitude. En moyenne annuelle (1994), ce gradient établi en Vallée d'Aoste à partir de mesures sur les précipitations récoltées entre 300 et 3500 m d'altitude (sur huit stations) est de - 0.18 ± 0.02 ‰ pour 100 m, avec un écart-type (s) des valeurs de ± 4,8 ‰. L'ensemble des résultats en 18O montre au cours du cycle hydrologique, un amortissement à la fois important et progressif du signal d'entrée fourni par les précipitations. Cet amortissement, de l'ordre de 30 fois dans l'aquifère alluvial (sigma=± 0.15 ‰), est particulièrement sensible au niveau de la glace et des sous-écoulements glaciaires. En ce qui concerne les résultats en 3H, les teneurs mesurées dans les précipitations se révèlent être étroitement liées avec l'origine et la trajectoire des masses d'air humide. Par ailleurs, on note une bonne concordance entre les temps de séjour des eaux dans l'aquifère alluvial calculés à partir des valeurs en 18O et ceux fournis par le 3H. |
705342ar | Influence du réseau de haies des paysages bocagers sur le cheminement de l'eau de surface | null | En Bretagne, le bocage est un paysage typique constitué d'un réseau de haies planté sur un talus de terre entourant les parcelles. La première partie résume les connaissances actuelles sur le rôle hydrologique du bocage. L'article porte sur le rôle du bocage sur les écoulements de surface (écoulement hortonien). Il s'agit d'une première étape pour intégrer le rôle des haies dans la modélisation hydrologique distribuée. On s'attache à la description de la modification du réseau de drainage par les haies. Ce travail a nécessité la mise au pont d'un logiciel en C qui permet de créer le réseau de drainage sous contrainte topographique à partir d'un modèle numérique de terrain, puis de le modifier en intégrant la présence des haies. Cinq situations représentant une grande diversité bocagère (de 39 m/ha jusqu'à 200 m/ha) ont été étudiées. On constate une profonde modification du réseau de drainage, puisque jusqu'à 90% des mailles voient leur place changer dans le réseau de drainage. Cependant, l'effet le plus important est la déconnexion de certaines branches du réseau de drainage, qui était précédemment continu jusqu'à l'exutoire. En effet, certaines haies jouent le rôle de puits, où l'eau ne peut que s'infiltrer (haies parallèles aux courbes de niveau). Ces puits contrôlent ainsi des zones du bassin versant, qui peuvent atteindre jusqu'à 40 % de la surface totale. Des modifications sont également observées sur la longueur de ruissellement réduite en moyenne, mais dans des proportions faibles (10 à 20 %). Enfin, les pentes des mailles dont la direction a été modifiée par la présence d'une haie à leur endroit sont également diminuées d'environ 50 %. La densité de haies, qui est pourtant souvent le seul facteur disponible pour qualifier le bocage dans les opérations d'aménagement, apparaît insuffisante pour caractériser le rôle " tampon " du bocage sur le plan hydrologique. En conclusion, on attire l'attention sur la nécessité de prendre en compte la structure du bocage pour intégrer son rôle hydrologique dans les opérations d'aménagement. |
705343ar | Comparaison des peuplements chironomidiens du lac de l'Abbaye obtenus par différentes méthodes d'échantillonnage. Intérêts de la récolte des exuvies nymphales | null | Une étude des espèces chironomidiennes du lac de l'Abbaye a été effectuée au cours de l'année 1993. Le répertoire spécifique a été établi à partir de l'étude des peuplements imaginaux, nymphals et larvaires échantillonnés selon 5 méthodes: récolte des imagos au filet entomologique, récolte des exuvies nymphales, mise en élevage de stades pré-imaginaux, prélèvements de larves dans les sédiments et mise en place de substrats artificiels. Le peuplement chironomidien obtenu est constitué de 69 espèces. Une comparaison de la composition des peuplements obtenus par les différents modes d'échantillonnage permet de mettre en évidence les particularités de chaque méthode. La récolte des exuvies nymphales semble être la méthode la plus appropriée pour l'établissement d'un répertoire spécifique. Deux espèces dominantes du lac Chironomus anthracinus et Psilotanypus rufovittatus témoignent du caractère polyhumique et désoxygéné du lac. Cependant, la présence simultanée en forte proportion de Tanytarsus niger, Cladotanytarsus iucundus et C. atridorsum témoignent de la faible production pélagique et de la température froide du lac susceptible de minimiser les effets de la désoxygénation sur la communauté chironomidienne. |
705344ar | Bilan thermique sous climat tempéré des lagunes aérées et naturelles | null | Un modèle décrivant la température d'équilibre des lagunes a été développé, tenant compte des différents flux de chaleur que celles-ci échangent avec l'air et le sol environnant. Six composantes différentes ont été inclues dans le calcul de ce bilan thermique: radiation solaire, évaporation, convection, rayonnement atmosphérique, rayonnement de la surface du plan d'eau, échange via les parois en contact avec le sol. Le modèle ainsi obtenu a été testé avec efficacité sur deux lagunes aérées et une lagune naturelle situées sous climat tempéré ; sa précision sur l'estimation des températures d'équilibre étant de l'ordre de 0.7 °C. Des simulations en continu ont également pu être effectuées au moyen d'une variante dynamique, tenant compte de l'inertie thermique qu'entraîne le volume des bassins. Quelle que soit la saison envisagée, la principale forme d'apport de chaleur est représentée par la radiation solaire tandis que la dissipation d'énergie se partage entre les flux d'évaporation et la balance des deux flux de rayonnement. Les bassins échangeraient en moyenne plus de 250 W/m2 ; le maximum de transfert de chaleur correspondant au printemps et à la période estivale. Enfin, l'analyse de sensibilité du modèle nous a permis de mettre en évidence la contribution de chacun des termes intervenant dans le calcul de ce bilan thermique et de révéler sa dépendance vis-à-vis principalement de la température d'entrée, du rayonnement solaire et de la température de l'air. |
705345ar | Modèles débit-durée-fréquence d'étiage, concept et usage pour une approche régionale des régimes de basses eaux des bassins hydrographiques de la Loire (France) et du Crisu-Alb (Roumanie) | null | La modélisation de synthèse en débit-durée-fréquence des régimes d'étiage observés s'inspire de travaux développés ces dernières années sur les modèles continus (multidurée et multifréquence) de prédétermination des crues (GALEA et PRUDHOMME, 1996). La variabilité des régimes d'étiage du bassin hydrographique de la Loire (S=117 000 km2) est étudiée à partir de deux variables hydrologiques, définies sur une durée (d) continue (1≤d≤90j), traduisant deux notions de régime complémentaires : la notion de débit-volume (moyen) minimal (VCNd) annuel et de débit-seuil minimal (QCNd) annuel non dépassé. L'étude statistique multidurée des événements annuels observés en 57 sites sélectionnés, selon la loi log-normale à deux paramètres (écart-type et moyenne), permet de répartir les différents bassins en 4 familles typologiquement homogènes. Pour chacune de ces familles est choisi un bassin versant de référence dont les courbes débit-durée-fréquence normées en débit et durée gagnent alors en représentativité régionale. L'utilisation de ces courbes adimensionnelles est rendue plus aisée, grâce à un formalisme mathématique. La norme de débit retenue est le débit journalier minimal annuel de période moyenne de retour 2 ans. La norme de durée quant à elle est déduite des courbes de tarissement observées et décrites selon l'équation de MAILLET. Ces deux normes (ou encore descripteurs de régime) constituent les seuls paramètres d'entrée des 4 modèles adimensionnels QdF d'étiage. Ces modèles et leur typologie associée, appliqués au bassin hydrographique de la Loire, ont permis de montrer la cohérence des quantiles observés et modélisés en chacun des 57 sites retenus. Une première validation de la méthodologie QdF d'étiage, établie sur le bassin de la Loire, a concerné 12 bassins versants du Crisu-Alb (S=3000 km2) en Roumanie. Cela n'a pas nécessité de nouveaux modèles de référence autres que ceux élaborés pour la Loire. Autrement dit, pour chacun des sites étudiés, la valeur de l'écart-type de la loi ajustée sur les VCNd=1j a permis de choisir la famille hydrologique d'appartenance et donc le modèle QdF d'étiage qui lui est associé. La qualité des modélisations effectuées confirment par ailleurs que les deux descripteurs locaux de régime retenus sont de bons intégrateurs des processus d'écoulement liés aux étiages. D'une manière générale, la démarche a permis d'éprouver la fiabilité de la méthodologie QdF développée en étiage et ces premiers résultats sont encourageants pour l'avenir. Notamment, l'usage opérationnel des modèles QdF d'étiage sur des sites non observés nécessite de poursuivre l'effort de recherche vers une explicitation du critère de choix ainsi que des deux descripteurs locaux du régime de basses eaux. |
705346ar | Génèse des débits dans les petits bassins versants ruraux en milieu tempéré : 2 - Modélisation systémique et dynamique | null | La deuxième partie de cette synthèse bibliographique sur la genèse des débits montre comment les connaissances acquises sur le fonctionnement des petits bassins ruraux (cf. Partie 1) peuvent être utilisées pour les modéliser. Elle présente les différents types de modèles hydrologiques (empiriques globaux de type "boîte noire", conceptuels globaux ou semi-spatialisés, physiques spatialisés, physico-conceptuels semi-spatialisés) disponibles pour générer des chroniques événementielles ou continues, et déduit de l'analyse de leurs avantages et limites respectifs certaines recommandations pour leur choix et leur usage. Elle indique ensuite différents problèmes rencontrés dans toute modélisation, et quelques pistes possibles pour les résoudre: incorporation des flux couplés à l'eau dans les modèles hydrologiques, erreurs liées à la structure du modèle (limites et simplifications théoriques, approximations numériques, discrétisations temporelle et spatiale), problèmes métrologiques et méthodologiques limitant la disponibilité des données, hétérogénéités à toutes les échelles limitant l'adéquation des données pour paramétrer les modèles, calage du modèle limitant son aptitude à simuler des scénarios de changement. Elle souligne la nécessité d'une validation multicritère des modèles et d'une estimation de l'incertitude sur les simulations générée par ces diverses sources d'erreurs, ainsi que le besoin d'une meilleure interaction entre expérimentation de terrain et modélisation. |
705347ar | Synthèse de modèles régionaux d'estimation de crue utilisée en France et au Québec | null | De nombreuses méthodes régionales ont été développées pour améliorer l'estimation de la distribution des débits de crues en des sites où l'on dispose de peu d'information ou même d'aucune information. Cet article présente une synthèse de modèles hydrologiques utilisés en France et au Québec (Canada), à l'occasion d'un séminaire relatif aux " méthodes d'estimation régionale en hydrologie " tenu à Lyon en mai 1997. Les modèles français sont fortement liés à une technique d'extrapolation de la distribution des crues, la méthode du Gradex, qui repose sur l'exploitation probabiliste conjointe des séries hydrométriques et pluviométriques. Ceci explique les deux principaux volets d'études régionales pratiquées en France : les travaux liés à la régionalisation des pluies et ceux liés à la régionalisation des débits. Les modèles québecois comprennent généralement deux étapes : la définition et la détermination de régions hydrologiquement homogènes, puis l'estimation régionale, par le transfert à l'intérieur d'une même région de l'information des sites jaugés à un site non-jaugé ou partiellement jaugé pour lequel on ne dispose pas d'information suffisante. Après avoir donné un aperçu des méthodes pratiquées dans les deux pays, une discussion dégage les caractéristiques principales et les complémentarités des différentes approches et met en évidence l'intérêt de développer une collaboration plus étroite pour mieux tenir compte des particularités et des complémentarités des méthodes développées de part et d'autre. Une des pistes évoquées consiste à combiner l'information régionale pluviométrique (approche française) et hydrométrique (approche québécoise). |
705348ar | Répartition spatiale de l'influence de l'ENSO sur les précipitations annuelles en Équateur | null | L'influence de l'ENSO (El Niño/Southern Oscillation) sur les précipitations a fait l'objet de nombreuses études dans différentes régions de la planète et de l'Amérique du Sud en particulier. L'Equateur, situé entre le Pérou et la Colombie, est particulièrement touché par ce phénomène, mais les limites précises de son influence sont encore mal connues. L'homogénéisation des séries pluviométriques de 210 stations réparties entre les régions côtières, la cordillère des Andes et le versant amazonien de l'Equateur nous a permis de la préciser. Cette critique a été réalisée à l'aide de la méthode du vecteur régional et a été complétée par une régionalisation de la pluviométrie annuelle qui a permis de définir 18 zones homogènes à l'intérieur desquelles les variations inter-annuelles de la pluie sont représentées par un indice pluviométrique qui a pu être déterminé sur la période 1964-93. Les événements ENSO de cette période sont identifiés à partir de la série de température superficielle de la mer (TSM) du bloc Niño 1+2 grâce à une méthode numérique simple. Nous avons analysé et quantifié l'influence de l'El Niño sur les précipitations à l'aide de deux méthodes simples et de deux tests statistiques qui permettent de mettre en évidence le lien entre les précipitations annuelles et l'El Niño ou la TSM du Pacifique oriental. Nous avons examiné dans un premier temps la coïncidence entre les années Niño et les années de pluviométrie excédentaires. Puis, nous avons déterminé les différences entre les moyennes des totaux pluviométriques annuels des années Niño et normales des dix-huit zones. Une classification hiérarchique ascendante des indices pluviométriques et de la TSM du bloc Niño 1+2 permet ensuite de regrouper les zones pluviométriques en fonction de la similarité entre leurs variations inter-annuelles et de déterminer lesquelles sont les plus proches des variations de la TSM du Pacifique oriental et donc liées à l'El Niño. Nous terminons par une analyse en composantes principales des indices pluviométriques annuels qui a également pour objectif de regrouper les indices en fonction de la similitude de leur variabilité inter-annuelle et de leur sensibilité à l'ENSO. La comparaison et la synthèse des résultats de ces analyses nous a permis de diviser l'Equateur en trois grandes régions, la première est caractérisée par une forte influence de l'ENSO sur les totaux pluviométriques annuels, à l'inverse de la troisième où l'influence n'est pas significative, la deuxième région est intermédiaire entre les deux autres. |
705349ar | Modélisation d'une politique d'autocontrôle sur un réseau d'eau potable | null | Quel est le nombre d'échantillons à prélever pour analyse bactériologique dans un réseau de distribution d'eau potable afin réaliser un autocontrôle optimal du point de vue économique (coûts analytiques et coût des actions curatives), tout en limitant les risques de dégradation de la qualité ? Pour répondre à cette question, nous proposons un modèle probabiliste qui simule le choix de la décision curative lorsque les analyses indiquent des résultats insatisfaisants ainsi que l'effet de cette décision sur la qualité de l'eau du réseau. Les différentes actions curatives et leur efficacité ont été déterminées empiriquement à partir de l'expertise du gestionnaire du réseau de la Banlieue de Paris et des données collectées de 1992 à 1996. Le modèle s'appuie sur un schéma Markovien d'évolution du couple (Qualité de l'eau, Action curative). Par programmation dynamique, on calcule le coût moyen de la politique décisionnelle de la Banlieue de Paris et le risque généré par cette politique en terme de qualité de l'eau (fréquence des états dégradés), pour différents niveaux d'autocontrôle (nombre d'analyses d'autocontrôle). Le risque d'avoir un état dégradé diminue avec le nombre d'analyses jusqu'au seuil de 140 analyses (autocontrôle et contrôle réglementaire) puis reste quasiment constant, tandis que les coûts continuent d'augmenter. |
705350ar | L'accumulation et l'élimination de cadmium par deux mousses aquatiques, Fontinalis dalecarlica et Platyphypnidium ripariodes : Influence de la concentration de Cd, du temps d'exposition, de la dureté de l'eau et de l'espèce de mousses | null | Cette étude en laboratoire traite de l'accumulation et de l'élimination du Cd réalisées par deux mousses aquatiques indigènes du Québec, Fontinalis dalecarlica et Platyhypnidium riparioides. Les expositions au Cd étaient de 0 (témoin), 0,8, 2 et 10 μg·L-1, concentrations retrouvées en milieu naturel (non contaminé) et contaminé. Les expériences ont été réalisées à trois niveaux de dureté de l'eau (10 à 15, 40 à 50, 80 à 100 mg·L-1 de CaCO3), à alcalinité constante (80 à 100 mg·L-1 de CaCO3) et à pH stable (7,30) durant une période de 28 jours. Les facteurs d'augmentation des concentrations (FAC) ont démontré une diminution de l'accumulation totale de Cd dans les mousses dans 75% des cas lorsque la dureté de l'eau passe de très douce à dure. Les facteurs de contamination résiduelle (FCR) démontrent la lenteur de l'élimination du Cd par les mousses, et ce, indépendamment de la dureté de l'eau ou de la contamination préalablement subie. Deux équations de régression multiple par étape (Stepwise) ont été établies pour expliquer les facteurs influençant l'accumulation et l'élimination de Cd réalisées par les mousses. Les variables indépendantes incluses dans les équations linéaires de prédiction pour l'accumulation et l'élimination étaient la concentration de Cd dans l'eau, le temps d'exposition, la dureté de l'eau, l'espèce de mousses utilisée et/ou les interactions de ces variables. Les équations linéaires de prédiction pour l'accumulation et l'élimination ont permis d'expliquer respectivement 92% et 71% de la variance observée. Cette identification des principaux facteurs influençant l'accumulation et l'élimination du Cd dans les mousses est d'une grande importance pour la compréhension des processus complexes dirigeant l'absortion des métaux lourds par des organismes vivants. Les équations permettent également de mieux expliquer les interactions engendrées par la variation de divers paramètres sur l'accumulation et l'élimination du Cd par les mousses aquatiques. |
705351ar | Amélioration des performances d'un modèle stochastique de génération de hyétogrammes horaires: application au pourtour méditerranéen français | null | Depuis quelques années, un modèle stochastique de génération de hyétogrammes horaires est développé au groupement d'Aix-en-Provence du Cemagref, pour être couplé à une modélisation de la pluie en débit, fournissant ainsi une multitude de scénarios de crues analysés statistiquement et utilisés en prédétermination des débits de crues. L'extension de la zone d'application du modèle de pluies horaires au-delà de sa zone de conception, a fait apparaître une hétérogénéité dans les résultats. Ce constat a entraîné certaines modifications du modèle comme : la recherche d'une loi de probabilité théorique peu sensible aux problèmes d'échantillonnage pour une variable du modèle (intensité d'une averse), la prise en compte originale de la dépendance observée entre deux variables du modèle (durée et intensité d'une averse), et la modélisation de la persistance des averses au sein d'une même période pluvieuse. Ces différentes modifications apportées au modèle initial ont entraîné une très nette amélioration de ses performances sur la cinquantaine de postes pluviographiques du pourtour méditerranéen français. On obtient ainsi un outil beaucoup plus robuste et validé sur une zone étendue, capable de fournir de multiples formes de hyétogrammes, couvrant toute la gamme des fréquences, permettant ainsi de s'affranchir des pluies de projet uniques. On aborde aussi une nouvelle approche du comportement à l'infini des distributions de fréquences des pluies qui semble parfois supérieur à une tendance strictement exponentielle. De plus, l'étude de plusieurs événements par an dont chacun présente plusieurs réalisations des différentes variables du modèle augmente la taille des échantillons analysés, semblant rendre la méthode plus rapidement fiable qu'une approche statistique classique basée par exemple sur l'ajustement de valeurs maximales annuelles. |
705352ar | Prédiction de la profondeur de sol humidifié sous goutteur | null | A partir de résultats expérimentaux, des équations d'infiltration et de continuité, nous avons établi une équation permettant de prédire la profondeur maximale humidifiée par un goutteur à la surface du sol. Connaissant l'humidité initiale du sol Øi, la conductivité hydraulique Kf et la teneur en eau au niveau du front Øi ; l'équation établie permet de calculer la profondeur du front d'humectation Zf(t) à partir du suivi du rayon du front d'humectation Rf(t) à la surface du sol. Pour tester la validité de cette nouvelle approche, des essais ont été menés sur deux types de sol (sableux et limono-argileux) et avec trois débits différents. Les valeurs de Zf(t) mesurées (par deux techniques différentes) ont été comparées à celles calculées par cette équation, les résultats étaient, dans tous les cas, quasi-identiques (coefficient de corrélation R2, dans tous les cas, supérieur ou égal à 0.94). |
705355ar | Les herbicides inhibateurs du photosystème II, effets sur les communautés algales et leur dynamique | null | Nous présentons une revue bibliographique à propos des effets des herbicides inhibiteurs du Photosystème II (PS II) sur les communautés algales. Ces herbicides sont abondamment utilisés dans les pratiques phytosanitaires. Ils sont susceptibles de contaminer les milieux aquatiques et, étant donné leur mode d'action inhibitrice de la photosynthèse, ils peuvent agir directement sur les algues. De nombreuses études ont été réalisées afin d'évaluer l'impact des contaminations par ces herbicides sur les microphytes, en particulier leur effet sur la croissance et la physiologie de certaines algues (monocultures en laboratoire). D'autres études expérimentales et quelques rares in situ, ont porté sur l'impact des herbicides inhibiteurs de la photosynthèse sur la structure des peuplements algaux. Certaines tendances ont pu être ainsi dégagées quant à la sensibilité et la résistance aux herbicides des différentes espèces étudiées soit isolément, soit au sein des peuplements. Les herbicides inhibiteurs du PS II perturbent effectivement la structure des peuplements phytoplanctoniques de façon plus ou moins marquée. L'impact des herbicides sur les algues est variable selon la structure des peuplements (liée aux successions) et les paramètres environnementaux, notamment liés à la saison. Nous devons donc développer nos connaissances à propos des interactions entre toxiques et facteurs environnementaux sur des pas de temps correspondant non seulement aux rythmes des contaminations mais aussi aux rythmes des succesions alagles, car ces interactions sont susceptibles de réduire ou d'amplifier les conséquences d'une pollution par ces toxiques dans les milieux aquatiques. |
705356ar | De différents aspects de la variabilité de la pluviométrie en Afrique de l'Ouest et Centrale non sahélienne | null | La sécheresse observée depuis plus d'une vingtaine d'années dans les pays sahéliens se fait également ressentir plus au sud dans des régions d'Afrique aux climats plus humides. Cette baisse de la pluviométrie et la diminution des apports en eau de surface qu'elle entraîne y sont de nature à pénaliser les différents projets de développements liés à l'eau. Le programme ICCARE mené par l'ORSTOM a pour objet l'identification et les conséquences de cette variabilité climatique dans l'ensemble de la zone non sahélienne d'Afrique de l'Ouest et Centrale, en s'appuyant sur les données de deux cents postes pluviométriques et sur un ensemble de méthodes alliant représentations cartographiques et procédures statistiques de détection de ruptures dans les séries chronologiques, univariées et multivariées. La simple étude des séries chronologiques de hauteurs précipitées annuelles fait apparaître une nette et brutale fluctuation du régime pluviométrique dans toute la région considérée, à la fin des années 1960 et au début des années 1970. D'une manière générale, il apparaît que ce sont les zones à régime pluviométrique extrême qui ont subi les modifications les plus importantes : les plus arrosées (de la Guinée à la Côte d'Ivoire) et les plus arides (la bordure sahélienne au nord de la zone étudiée). Entre les deux, le phénomène est d'intensité plus nuancée. Les différentes procédures statistiques appliquées aux séries de hauteurs annuelles précipitées soulignent l'existence d'une rupture survenue à la fin des années 1960 ou au début des années 1970, et donc en phase avec ce qui a été observé et étudié au Sahel. D'autres variables permettant une caractérisation plus "qualitative" du phénomène ont également été étudiées. Elles apportent un complément d'information quant aux manifestations de cette variabilité pluviométrique et montrent que la variabilité climatique se traduit à différents niveaux (durée des saisons des pluies, quantités précipitées hors saisons des pluies, etc.). L'examen des séries chronologiques depuis l'origine des stations a permis de resituer l'événement observé dans une perspective historique faite d'alternances de périodes sèches et de périodes humides. Le phénomène observé à la fin des années 1960 et au début des années 1970 apparaît, cependant comme le plus significatif du point de vue statistique. Si les causes premières d'apparition du phénomène sont, à l'heure actuelle, encore insuffisamment expliquées, et ce même si certaines activités humaines y ont, sans aucun doute, contribué, cette baisse de la pluviométrie a, bien entendu, des conséquences importantes sur la disponibilité des ressources en eau dans ces régions. Si la carence pure et simple n'est pas à craindre dans ces régions où les quantités précipitées restent importantes dans l'absolu, les effets de cette variabilité climatique peuvent, malgré tout, se révéler désastreux, en ce sens qu'ils modifient les données d'un équilibre déjà souvent mis à mal par ailleurs (pression anthropique et déforestation par exemple). |
705357ar | Sorption de l'atrazine et du diuron sur charbon actif en poudre en présence de tensioactifs, ions calcium et bichromate. Essai de modélisation | null | La contamination des eaux naturelles par les micropolluants organiques tels que les herbicides, nécessite le recours à des procédés très performants, en particulier l'adsorption sur charbon actif pour satisfaire aux normes de potabilité sur les eaux distribuées. Si le charbon actif en poudre (CAP) présente une bonne efficacité pour l'élimination des herbicides seuls dans l'eau distillée, la présence dans l'eau d'autres composés organiques et / ou minéraux aura pour conséquence la modification des paramètres de l'équilibre de l'adsorption du système initial et la modification des performances du matériau adsorbant. Cette étude a montré que le CAP utilisé présente une bonne affinité pour les deux herbicides étudiés (atrazine et diuron), dont les capacités d'adsorption, déterminées par le modèle de Langmuir, sont 1,42 et 1,72 mmol.g-1 respectivement. La présence de composés organiques tels que les tensioactifs anionique le dodécylsulfate de sodium (DSS), et cationique le bromure d'hexadécyl triméthyl ammonium (BHTA) provoque une forte diminution de la capacité d'adsorption des deux herbicides par le charbon actif. Le BHTA provoque l'effet le plus marqué, par contre, les ions calcium et bichromate n'ont pas d'influence sur l'adsorption des deux herbicides. Les essais de désorption ont montré que l'introduction des coadsorbats organiques provoque la désorption d'une partie de l'herbicide. Ce phénomène est accentué dans le cas du DSS en présence d'ions calcium. L'application de modèles simples de coadsorption, a permis de mettre en évidence l'existence presque exclusive de sites spécifiques d'adsorption pour chacun des substrats étudiés et une inhibition non compétitive due a une interdépendance possible entre les sites d'adsorption et une altération des interactions de chaque composé à la surface du charbon. |
705358ar | Estimation de l'équivalent en eau du couvert nival au moyen d'images radar satellitaires | null | L'objectif de cette étude est de vérifier le potentiel des images radar à synthèse d'ouverture (RSO) pour estimer l'équivalent en eau du couvert nival sur le bassin de la rivière La Grande (Baie de James, Québec). Il s'agit d'un milieu dominé par une forêt ouverte d'épinettes noires, des brûlis et des tourbières. Cette information intéresse grandement Hydro-Québec qui gère plusieurs installations hydro-électriques dans cette région subarctique. Durant deux ans, six campagnes de terrain ont été réalisées sur le bassin de la rivière La Grande et une dizaine d'images RSO du satellite européen ERS-1 ont été acquises, étalonnées et géoréférencées, afin de déterminer la relation entre les coefficients de rétrodiffusion des images radar (hiver et automne) et la résistance thermique du couvert nival. Cette relation constitue la première partie d'un algorithme d'estimation de l'équivalent en eau. Elle utilise plus spécifiquement le rapport de rétrodiffusion, qui est la différence entre une image avec neige et une image sans neige. La deuxième partie de cette algorithme déduit l'équivalent en eau du couvert de neige à partir de sa résistance thermique et de sa densité, en se basant sur la relation physique établie par les mesures de terrain. L'équivalent en eau du couvert nival a donc été estimé pour quatre images de février et mars 1994 et 1995. L'erreur moyenne sur l'estimation de l'équivalent en eau de la neige au sol est de 2% à 3% (-5 à 7mm) sur l'ensemble des sites d'échantillonnage avec un écart-type de 14 à 19% (-35 à 45mm). Ces résultats ont encouragé Hydro-Québec à poursuivre la recherche avec les données du satellite canadien RADARSAT (opérationnel depuis le 1er avril 1996) et à développer un prototype pour la cartographie de l'équivalent en eau du couvert nival à partir d'images radar. |
705359ar | Identification d'un réseau hydrométrique pour le suivi des modifications climatiques dans la province de Québec | null | Depuis une dizaine d'années, la communauté scientifique s'est beaucoup intéressée à l'hypothèse d'un réchauffement à l'échelle planétaire. De nombreuses études ont porté sur l'analyse de ces modifications climatiques éventuelles ainsi que sur la modélisation de leurs impacts sur les ressources en eau. Cependant, malgré l'attention croissante que reçoit le sujet des modifications climatiques, très peu de travail a été accompli pour mettre en place des réseaux de mesure spécialement conçus pour l'étude des modifications climatiques et leurs impacts sur les ressources en eau, et pour créer des bases de données adaptées à cet objectif. Cette tâche est encore plus nécessaire dans le cadre des réductions budgétaires auxquelles sont soumis les réseaux hydrométriques dans certains pays développés. Cet article présente les bases d'une étude dont l'objectif est la conception d'un réseau hydrométrique pour le suivi des modifications climatiques dans la province de Québec, Canada. Le but est d'identifier, afin de les conserver, les stations de jaugeage les plus adéquates pour accomplir cette tâche. L'article présente aussi une brève revue des types de modifications climatiques qui peuvent être observés et de certains tests qui existent pour leur détection et leur quantification. Une procédure bayésienne de détection des sauts de la moyenne a été sélectionnée sur la base de ses avantages théoriques, et appliquée aux séries de données des stations retenues au Québec. |
705361ar | Efficacité de l'assainissement des eaux usées sur le bassin de la rivière Chaudière (Québec, Canada) | null | Le Québec a consacré des efforts techniques et financiers substantiels à l'assainissement des eaux usées municipales et à l'entreposage des déjections animales afin de satisfaire les demandes des citoyens en matière de restauration des usages des cours d'eau. L'assainissement de l'eau a, dans l'ensemble, par ses choix technologiques et administratifs, engendré des investissements publics dépassant 7,2 milliards de dollars et plus de 400 millions de dollars annuellement au chapitre de l'exploitation. Ces choix ont-ils permis d'atteindre un niveau de qualité de l'eau correspondant à un optimum social? À l'aide d'une étude de cas portant sur le bassin versant de la rivière Chaudière (Québec, Canada), cet article met en évidence les facteurs qui ont nuit à l'efficacité des politiques de contrôle de la pollution de l'eau au Québec. Sur ce bassin, 125 M$ ont été consacrés entre 1981 et 1992 à l'érection d'usines d'épuration utilisant différents types de traitement, 8,6 M$ ont été alloués pour la construction de structures d'entreposage de fumiers et le service de la dette pour l'assainissement des eaux usées municipales atteindrait près de 527 M$ selon une hypothèse de financement de 25 ans. La performance des usines d'épuration a permis de réduire significativement les apports au cours d'eau, notamment en DBO5 et en phosphore. Enfin, cette performance et le coût total de l'assainissement municipal sur le bassin de la Rivière Chaudière permettent d'évaluer, sur la base d'une relation coût-efficacité, qu'il y aurait un niveau optimal de qualité de l'eau pouvant résulté de l'établissement d'infrastructures d'assainissement des eaux usées municipales. Ainsi, dans l'optique d'une prise en charge sociale du problème collectif de la pollution de l'eau sur la base du bassin versant, il serait approprié que les gestionnaires et les usagers-contribuables de la ressource-eau, prennent en compte, non pas uniquement les objectifs de rejets, mais également les coûts et les performances de l'ensemble des usines d'épuration sur le bassin afin de retirer le maximum de charges polluantes là où les équipements sont les plus performants. |
705362ar | Estimation in situ de la respiration des boues activées par application d'un bilan sur l'oxygène | null | Dans les stations d'épuration à boues activées il est essentiel de maintenir une biomasse de bonne qualité ceci afin que l'eau soit traitée correctement. Un des paramètres caractéristiques de l'activité de la biomasse est la respiration spécifique (c'est à dire la quantité d'oxygène consommé par unité de masse de biomasse et par unité de temps). Cette respiration peut être mesurée à l'aide d'appareils spécifiques (respiromètres) ou déduite à partir de mesures réalisées en ligne. Une méthode d'analyse de données destinée à déduire la respiration spécifique à partir de mesures simples (débits et concentration en oxygène dissous) a été mise au point et testée. Grâce au faible coût de mise en oeuvre de cette technique il devient raisonnable d'utiliser la respiration spécifique comme paramètre de conduite automatisée des stations d'épuration. |
705363ar | Relation entre température et intensité des circulations d'eau souterraine dans les massifs alpins: outil de prévision des venues d'eau dans les tunnels | null | Un nombre important de grands tunnels profonds ont été, ou seront à l'avenir, percés dans les massifs montagneux. Le suivi de l'évolution de la température des venues d'eau dans cinq grands tunnels alpins (Vereina, Gothard-N2, Mont-Blanc, Simplon et Gothard-AT) montre que la température de l'eau dans les ouvrages est fortement influencée par la perméabilité des massifs et les circulations d'eau souterraine qui s'y produisent. Les eaux froides qui s'infiltrent à haute altitude possèdent un effet réfrigérant sur le massif. Dès lors, la mesure de la température de l'eau en cours d'avancement d'un ouvrage souterrain constitue un outil de prévision efficace et peu coûteux des venues d'eau. Celles-ci peuvent être très localisées et provoquer une diminution de la température dans une zone du massif ou être diffuses et provoquer une diminution globale du gradient thermique des eaux dans le massif. Une corrélation négative a été mise en évidence entre le gradient thermique des eaux dans chacun des massifs étudiés et l'intensité des venues d'eau qui ont été ensuite observées dans les ouvrages les traversant. |
705364ar | Fractionnement et caractérisation des lixiviats de centres d'enfouissement technique de déchets ménagers: intérêt de la chromatographie liquide haute performance sur le gel d'exclusion stérique | null | L'ultrafiltration et la chromatographie d'exclusion stérique haute performance sont utilisées pour la séparation et la caractérisation des composés organiques présents dans les lixiviats de centres d'enfouissement technique de déchets ménagers. Le fractionnement de la matière organique est obtenu sur des colonnes type TSK PW, en élution eau pH 4 et eau-méthanol. La spectroscopie en UV-visible et en fluorescence, un détecteur évaporatif à diffusion de lumière sont utilisés pour la caractérisation des fractions. Cette méthode rapide de séparation associée à une multidétection permet une mise en évidence, dans les fractions issues de l'ultrafiltration, de composés organiques caractéristiques. Dans la fraction de poids moléculaires inférieurs à 1000 Daltons, trois familles sont détectées. Les substances humiques et les protéines sont les principaux groupes présents dans la fraction de poids moléculaires supérieurs à 10000 Daltons. |
705365ar | Oxydation du diuron et identification de quelques sous-produits de la réaction | null | Ce travail étudie la dégradation en milieu aqueux de l'herbicide diuron (N-(3,4 dichlorophényl)-N'-(diméthyl)-urée) par oxydation radicalaire. Des solutions de diuron (0,01 mg L-1 et 5 mg L-1) tamponnées à pH=7 ont été traitées par l'ozone et par le couple peroxyde d'hydrogène-ozone (0,35 mole/mole). Les doses d ́ozone appliquées ont été de 2 mg O3 L-1 pour la solution de diuron à 0,01 mg L-1 et 6 mg O3 L-1 pour la solution à 5 mg L-1. Les temps de réaction utilisés ont été de 30 min pour la forte concentration en diuron et de 8 min pour la concentration faible. L'identification de quelques sous-produits par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CG-SM) a été réalisée sur les extraits des solutions traitées. Les résultats montrent que lors de l'oxydation, le cycle aromatique est conservé pour trois sous-produits : la N-(3,4 dichlorophényl)-N-(méthyl)-urée (DCPMU), la N-(3,4 dichlorophényl)-N-(méthyl)-urée (DCPU) et la 3,4 dichloroaniline (DCA). Ces composés ont été identifiés à la fois dans les solutions de diuron traitées par l'ozone et dans celles traitées par le couple ozone-peroxyde d'hydrogène. La quantification du diuron et des sous-produits identifiés a été faite par chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Le pourcentage d'oxydation du diuron par l'ozone et le couple ozone-peroxyde d'hydrogène est élevé (respectivement 80% et 90%), pour les conditions expérimentales : Co =5 mg L-1 ; temps de réaction=30 min et ozone appliqué=6 mg L-1. Le dosage du carbone organique total (COT) a mis en évidence une minéralisation partielle de cet herbicide (" 50%). Le bilan massique de la réaction montre que le DCPMU est un des principaux sous-produits d'oxydation du diuron (de 5 à 7% de la quantité initiale de diuron). |
705366ar | Détermination en milieu naturel du dioxide de chlore, des ions chlorite et chlorate basée sur l'utilisation du carmin indigo: étude des interférences | null | Différentes méthodes fondées sur l'exploitation d'un même réactif à savoir le carmin indigo ont été mises en œuvre pour réaliser le suivi du dioxyde de chlore et des sous-produits de dégradation que sont les ions chlorite et chlorate. L'étude de la stabilité du carmin indigo a permis de montrer que la détermination du dioxyde de chlore doit être effectuée dans les premières heures qui suivent l'ajout de carmin indigo, une légère diminution de l'absorbance étant observée au delà de vingt heures. L'absorbance du carmin indigo en présence d'ions chlorite et chlorate reste en revanche stable plusieurs jours. La recherche d'éventuelles interférences (substances humiques, ozone, hypochlorite) a également été effectuée. Les ions chlorite et chlorate réagissent avec les substances humiques en milieu acide selon une cinétique réactionnelle beaucoup plus lente que celle des ions chlorite et chlorate sur le carmin indigo. De ce fait, les pourcentages d'erreur sur les concentrations restent faibles. L'hypochlorite ou plus précisément l'acide hypochloreux réagit avec le carmin indigo ce qui conduit à des erreurs dans la détermination du dioxyde de chlore, des ions chlorite et chlorate. Dans le cas du dosage du dioxyde de chlore, les sources d'erreur peuvent être éliminées en ajoutant de l'ammoniaque avant l'introduction du carmin indigo dans l'échantillon. Après avoir été validés dans des milieux synthétiques, les protocoles ont été appliqués à un milieu naturel : l'eau de distribution de la ville de Brest. Une analyse statistique a été effectuée dans le but de comparer les résultats avec ceux déduits d'autres méthodes basées sur des principes différents. |
705367ar | Utilisation d'un réseau de neurones pour appliquer le modèle de Muskingum aux réseaux d'assainissement | null | L'application du modèle de Muskingum pour simuler l'écoulement à surface libre dans les canaux d'irrigation a été largement utilisée et validée. Par extension, ce modèle est également employé pour simuler les écoulements en réseau d'assainissement. Or, nous avons pu montrer des erreurs allant jusqu'à 80% du débit de pointe entre le modèle de Muskingum à paramètres fixes et le modèle de référence de Barré de Saint-Venant. Nous proposons une nouvelle paramétrisation du modèle de Muskingum pour l'écoulement en collecteur circulaire en réseau d'assainissement et ceci pour un large domaine de longueurs, pentes et diamètres de collecteurs. Ce nouveau modèle non-linéaire a été calé par minimisation d'une fonction objectif traduisant la proximité du modèle proposé avec les résultats de la résolution des équations de Barré de Saint-Venant pour des hydrogrammes rectangulaires. Un réseau de neurones a été utilisé pour paramétrer le modèle. Cette nouvelle application des équations de Muskingum permet l'obtention d'erreurs relatives moyennes inférieures à 6% sur la valeur et l'instant du débit de pointe, ceci dans le cas de collecteurs ayant jusqu'à 6500 m de longueur, des pentes variant entre 0.5% et 1% et des diamètres entre 150 et 2500 mm et des hydrogrammes de débit de pointe proche de la capacité du collecteur. Le modèle a également été validé sur un hydrogramme de forme quelconque. |
705368ar | Stratégie de prospection hydrogéologique du socle de la bordure orientale tchadienne par optimisation du nombre et de la profondeur des sondages de reconnaissance | null | Sous le climat à faible pluviosité du Tchad, les altérites sont dénoyées et seul le socle fracturé est aquifère. Le taux d'échec des forages atteint 60% car les fractures ont une répartition très discontinue comme le montre leur organisation fractale. Cela entraîne la coexistence de secteurs productifs et stériles. A l'échelle kilométrique, on peut ajuster le nombre de sondages de reconnaissance par village en fonction des caractéristiques climatiques, topographiques et géologiques. On définit ainsi des zones de productivité forte, où le taux de succès atteint 79%, moyenne et faible. On peut alors affecter chaque village d'un " potentiel d'investigation " qui est le produit du nombre de sondages par leur profondeur prévisionnelle. A l'échelle locale, une analyse en composantes principales des paramètres de forage montre que la présence d'eau souterraine est liée aux caractéristiques du socle fracturé et non altéré. Une analyse discriminante fournit une " équation de productivité " qui permet de prévoir 90% des résultats en cours de foration: dès que le forage a traversé une dizaine de mètres de socle non altéré, elle permet de définir une profondeur limite d'investigation dépendant des caractéristiques intrinsèques de chaque site. Elle est surtout applicable dans les zones les moins productives où l'on observe systématiquement un surcreusement inutile des forages négatifs. On dispose ainsi d'une stratégie de prospection alliant le nombre et la profondeur des forages. Elle permet de limiter la profondeur des forages implantés sur des sites peu productifs et de reporter le métré ainsi récupéré sur des sites plus prometteurs. |
705369ar | Caractères biogéochimiques de la matière organique dans la colonne d'eau et les sédiments d'un écosystème saumâtre: l'étang de Thau - Variations saisonnières | null | Le long de la côte méditerranéenne française du Golfe du Lion, l'étang de Thau présente des caractères assez particuliers. Il est parfois soumis à des conditions anoxiques appelées "malaigues" qui résultent de l'accumulation de matières organiques durant la période chaude liée au développement des macrophytes. Ces dépôts organiques associés aux biomasses résultant des activités conchylicoles et aux apports extérieurs contribuent en cours d'année aux échanges biogéochimiques entre la colonne d'eau et les dépôts. Dans ce même milieu, l'analyse de la distribution et de la nature de la matière organique par des méthodes fines comme la chromatographie liquide haute performance ou la pyrolyse a permis de préciser son origine et son évolution dans la colonne d'eau et les dépôts. Durant les quatre saisons, les particularités de la matière organique ont donc été analysées en terme d'accumulation, de dégradation et de conservation. L'été constitue une période de production et de dégradation. L'automne est principalement caractérisé par des processus dégradatifs et des apports terrigènes (composés phénoliques). L'hiver correspond à une période de relative stabilité de la matière organique consécutive aux conditions froides. Le printemps enfin représente une période de reprise de l'activité biologique produisant une matière organique fraîche riche en sucres. Sous les tables conchylicoles on observe un accroissement de la matière organique dans la colonne d'eau et les dépôts. Mais les processus actifs de dégradation réduisent considérablement la quantité de matière organique déposée. Les résultats de ces mécanismes varient selon les stations sous table et hors table. Dans les dépôts les résultats de la dégradation dans la colonne d'eau amènent à une décroissance des composés biodégradables et à un accroissemenet des composés résistants comme les phénols et les hydrocarbures aromatiques. Ces processus de minéralisation s'accroissent vers la profondeur dans les dépôts au profit du pôle aromatique. Les relations entre les nutriments et la matière organique qui constitue à la fois leur source et leur puits se marquent bien sous les tables conchylicoles où les sels nutritifs s'accumulent en surface. |
705370ar | Horus, un modèle conceptuel de simulation de la pollution en réseau d'assainissement - structure et validation | null | Les rejets urbains par temps de pluie constituent à l'heure actuelle une des causes majeures de la pollution du milieu naturel. Dans ce contexte, la modélisation est un des moyens pour comprendre, caractériser et finalement anticiper cette pollution. L'objet de cet article est la présentation générale du modèle de simulation HORUS et les principaux résultats obtenus en phase de validation. HORUS est un modèle de recherche événementiel de type conceptuel et a pour objectif de reproduire le fonctionnement d'un réseau d'assainissement par temps de pluie, au point de vue de l'hydraulique et de la pollution pour des réseaux pluviaux ou unitaires pouvant contenir des ouvrages particuliers. HORUS simule les différents phénomènes d'accumulation et d'érosion des solides sur les surfaces imperméables ainsi que les phénomènes de sédimentation ou d'érosion en collecteurs, en respectant un niveau de complexité homogène pour l'ensemble des étapes de calcul. Les polluants simulés sont les Matières En Suspension (MES), Demande Chimique en oxygène (DCO) et Demande Biochimique en oxygène à 5 jours (DBO5). HORUS a été calé, validé et transposé sur dix réseaux réels de caractéristiques et de localisations variées, avec une centaine d'événements pluvieux de caractéristiques très différentes. Les différents sites et mesures ont permis une large validation et l'obtention de résultats tout à fait satisfaisants pour les pollutogrammes en concentration et flux. Les résultats de validation qualitative et quantitative sur différents bassins versants sont proposés au sein de cet article. |
705371ar | Une approche pour l'approximation du profil en long des réseaux d'assainissement à partir de données incomplètes | null | Très souvent, les services techniques ne disposent que du plan du réseau d'assainissement sans le profil en long. Or les cotes radiers sont nécessaires aux simulations hydrauliques effectuées, par exemple, lors des études diagnostic. Pour pallier ce manque, les bureaux d'étude effectuent généralement un relevé sommaire et interpolent linéairement les cotes radier manquantes. Cette interpolation linéaire peut être la source d'erreurs importantes. Nous proposons donc dans cet article une nouvelle méthode d'interpolation permettant de minimiser ces erreurs. Cette méthode utilise trois types d'informations : les données connues, les contraintes et les critères. Les données connues correspondent aux informations disponibles quant au réseau. Les contraintes sont les règles constructives auxquelles tout réseau d'assainissement doit se conformer. Les critères sont les règles d'optimisation construites à partir d'observations sur des réseaux réels. Pour résoudre ce problème d'optimisation sous contraintes, nous utilisons des algorithmes génétiques parce que ces derniers sont capables de travailler avec un grand nombre de variables, des nombres réels et des fonctions non-linéaires. Des tests ont été effectués sur les réseaux des villes d'Annequin, de Bapaume et de Lyon. Dans tous les cas (tronçons longs ou courts, pente forte ou faible), les résultats obtenus avec notre méthode sont meilleurs que ceux obtenus avec la classique interpolation linéaire. Il est même possible de déterminer la présence de contre-pente. |
705372ar | Défluoruration des eaux par dialyse de Donnan et électrodialyse | null | Les travaux réalisés dans cette étude avaient pour objectif l'application de techniques membranaires, dialyse de Donnan et électrodialyse, au traitement d'eaux dont la teneur en fluorure est supérieure à la valeur maximale admissible. Ces deux techniques qui mettent en jeu des membranes échangeuses d'ions, se distinguent par la nature des forces motrices de transfert. Trois eaux modèles relatives à trois pays différents (Maghreb, Sénégal et France) ont été préparées et traitées sur pilotes pré-industriels. Dans tous les cas étudiés, bien que divers anions (Cl-, HCO3-, SO42-) et cations (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) soient présents initialement dans les solutions à traiter, une concentration en fluorure conforme aux normes a pu être atteinte avec toutes les membranes testées. L'électrodialyse qui abaisse la teneur de tous les ions présents dans l'eau, anions et cations, entraîne une déminéralisation partielle et par conséquent un adoucissement de la solution traitée. Par contre, la dialyse de Donnan, du fait de la diffusion du sel du compartiment receveur vers la solution traitée, augmente légèrement la minéralisation initiale. Cette technique qui, du point de vue énergétique, est un procédé plus économique que l'électrodialyse, semble donc plus adaptée au traitement d'eaux fluorurées à faible minéralisation. |
705373ar | État du développement technologique en matière d'enlèvement des métaux des effluents industriels | null | Cette étude trace un profil des diverses technologies utilisées et en développement pour la séparation et/ou la récupération des métaux dans les effluents industriels. Les principes de fonctionnement de ces technologies sont abordés, ainsi que leurs avantages et limites d'utilisation. Les procédés d'enlèvement et de récupération des métaux comprennent les techniques de précipitation (formation d'hydroxydes, de carbonates, de sulfures, etc.) et coprécipitation (sels de fer et d'aluminium, etc.), d'adsorption (sable, cellulose, charbon activé, pyrite, ciment, lignite, mousse de tourbe, sciure de bois, etc.) et de biosorption (bactéries, levures, moisissures, algues marines et d'eaux douces), d'électrodéposition et d'électrocoagulation, de cémentation, de séparation par membranes (osmose inverse et électrodialyse), d'extraction par solvant (acides carboxyliques, amines aliphatiques ou aromatiques, acides aminés, composés phénoliques, phosphates alkyl, etc.), et d'échange d'ions (résines naturelles et synthétiques). La précipitation ou la coprécipitation représentent les procédés les plus largement utilisés et étudiés pour l'enlèvement des métaux des effluents industriels, suivis des techniques d'adsorption. Les procédés plus sophistiqués tels que l'électrodéposition, l'extraction par solvant, la séparation par membranes et l'échange d'ions, bien que largement utilisés dans les procédés métallurgiques, sont relativement peu employés et examinés pour le traitement des effluents industriels. La biosorption a fait l'objet de plusieurs travaux de recherche au cours des dernières années et représente une option intéressante pour le traitement de divers types d'effluents contenant de faibles concentrations en métaux. Finalement, le recyclage et la gestion optimale des effluents constitue une avenue de plus en plus suivie par les industries soucieuses de satisfaire aux nouvelles réglementations et législations. |
705374ar | Étude comparative de la vitesse de décomposition de H2O2 et de l'atrazine par les systèmes Fe(III)/H2O2, Cu(II)/H2O2 et Fe(III)/Cu(II)/H2O2 | null | Cette étude a eu pour objectif de comparer les vitesses de décomposition du peroxyde d'hydrogène et d'oxydation de l'atrazine par les systèmes catalytiques Fe(III)/H2O2, Cu(II)/H2O2, et Fe(III)/Cu(II)/H2O2. Les expériences ont été réalisées à pH 3,0, à une température de 25,0 (± 0,2) °C, en milieu perchlorate, en présence et en absence d'oxygène dissous. L'étude comparative a confirmé que les vitesses de décomposition de H2O2 et d'oxydation de l'atrazine sont beaucoup plus lentes en présence de Cu(II) qu'en présence de Fe(III) et l'addition de Cu(II) augmente l'efficacité du système Fe(III)/H2O2. Pour nos conditions expérimentales ([composé organique]o < 1 μM) les expériences de cinétique compétitive, réalisées avec des solutions aqueuses contenant trois composés organiques (atrazine, 1,2,4-trichlorobenzène, 2,5-dichloronitrobenzène), ont montré que le radical hydroxyle représente la principale espèce responsable de l'oxydation des composés organiques. Les résultats ont également mis en évidence la formation très rapide d'un composé entre Cu(II) et H2O2 (étude spectrophotométrique) et ont montré l'importance de la concentration en oxygène dissous sur les vitesses globales de décomposition de H2O2 et de l'atrazine par les systèmes Cu(II)/H2O2 et Fe(III)/Cu(II)/H2O2. |
705375ar | Signature isotopique et chimique des précipitations (pluies et pluviolessivats) en Guyane française | null | Au cours de 2 crues survenues le 24 mai 1992 et le 15 mai 1993 sur 2 bassins versants, nous avons étudié la composition isotopique et chimique des précipitations (pluies et pluviolessivats) ainsi que leurs variations temporelle et spatiale. Les bassins étudiés (d'environ 1,5 ha) sont situés près de la ville de Sinnamary (Guyane Française) et sont proches l'un de l'autre (200 m). Un des bassins (bassin B) est recouvert par une forêt primaire, tandis que le second (bassin A) a été défriché et transformé en prairie (Digitaria swazilendensis, programme ÉCÉREX Orstom-CTFT). Le dispositif expérimental est composé de 31 pluviomètres sur le bassin B et de 3 pluviomètres sur le bassin A. Les hauteurs d'eau précipitées lors des événements étudiés sont importantes (environ 60 mm sur le bassin A). La hauteur d'eau précipitée est homogène spatialement sur le bassin A, alors qu'elle est très hétérogène sur le bassin B. La teneur instantanée des précipitations en18O est très variable temporellement, mais reste homogène spatialement, sur les 2 bassins. L'interception de la pluie par la canopée déstructure donc la hauteur d'eau précipitée sous forêt, mais pas sa signature isotopique. Le 24 mai 1992, nous avons observé une dilution de la composition chimique de la pluie et une diminution de son pH au cours du temps. Les pluviolessivats sont généralement plus concentrés que la pluie et leur pH est plus tamponné. Nous n'avons pas observé de corrélation entre la composition chimique de la pluie ou des pluviolessivats et l'intensité des précipitations. La variabilité spatiale de la composition chimique des pluviolessivats, étudiée lors de l'averse principale du 24 mai 1992, est très importante et 31 pluviomètres semblent insuffisants pour estimer précisément les apports au sol. L'effet de masse est respecté le 24 mai 1992, mais n'est pas visible le 15 mai 1993. La comparaison de l'évolution des teneurs intégrées en Cl- et en18O montre que l'événement pluvieux du 24 mai 1992 est issu d'une masse d'air unique, alors que celui du 15 mai 1993 est issu de plusieurs masses d'air différentes. On remarque également que la teneur intégrée en18O des pluviolessivats est légèrement supérieure à celle de la pluie en milieu ouvert. En l'absence d'évaporation (la composition isotopique des pluviolessivats est alignée sur la droite locale des eaux météoriques), cela s'explique par un mélange entre la pluie directe et de l'eau de pluie plus ancienne, retenue sur la canopée et de composition isotopique différente. |
705376ar | L'inhibition de l'entartrage par les eaux géothermales du sud tunisien. Étude sur site | null | Une nappe d'eaux fossiles à grande profondeur (800 à 2 700 mètres) a été mise en exploitation dans le Sud-Tunisien pour alimenter une usine d'osmose inverse située à Gabès ayant une production de 15 000 m3 /jour, afin de lutter contre la désertification par irrigation et d'assurer le chauffage de serres pour la production de primeurs. La grande dureté (TH de l'ordre de 100 à 140 °F) de ces eaux géothermales a pour conséquence le colmatage rapide des conduites de distribution : 40 à 50 tonnes de tartre par forage, constitué essentiellement de carbonate de calcium, précipitent chaque année. Ce tartre est constitué d'aragonite comme le montrent la microscopie électronique à balayage et la diffraction des rayons X. Une technique électrochimique, la chronoélectrogravimétrie, permet d'étudier l'inhibition de l'entartrage par des composés de la famille des phosphates inorganiques, des phosphonates organiques et des polycarboxylates. La concentration efficace de chacun de ces inhibiteurs agissant par effet de seuil a été déterminée : elle est de l'ordre de 1,1 à 1,5 mg.l-1 pour l'eau du forage de EL HAMMA. Un essai sur le site de EL MANSOURA a été effectué en privilégiant un inhibiteur produit industriellement dans le Sud-Tunisien, le triphosphate de sodium. A la concentration de 1 mg.l-1 il évite l'entartrage du système de refroidissement de type cascade - piscines et des conduites de distribution. |
705377ar | Étude du traitement et du recyclage des eaux issues des serres horticoles | null | La gestion de l'eau dans les systèmes de culture hors-sol fait apparaître deux problèmes distincts. D'une part, les ressources en eau doivent être de bonne qualité et ne pas contenir de pesticides ou de germes pathogènes. D'autre part, les rejets fortement " chargés " en nutriments (NO3-, PO43-) polluants pour l'environnement, doivent être limités par le biais de leur recyclage ce qui implique nécessairement la désinfection des effluents. La technique mise en œuvre pour obtenir cette maîtrise de la qualité tant chimique que microbiologique des solutions circulantes en culture hors-sol est celle d'une oxydation à l'ozone seul et couplé au peroxyde d'hydrogène dans des réacteurs constitués de mélangeurs statiques. Les conditions de traitement sont une dose d'oxydant de 10 g O3/m3 d'effluent à traiter, un rapport H2O2/O3 de 0,15 g/g pour un temps de contact dans le réacteur de l'ordre de la seconde. Etudié sur site dans le cadre du traitement de effluents de serre réels, le procédé s'est révélé tout à fait adapté pour abattre les pesticides (# 90 % pour l'atrazine), maîtriser la prolifération des micro-organismes (Flore aérobie mésophile, flore fongique) et en particulier des germes pathogènes (Clavibacter michiganensis, Fusarium, Pythium sp ). Le procédé novateur O3/H2O2 sur mélangeurs statiques constitue donc pour les serristes une réponse nouvelle dont l'un des intérêts est de combiner les effets " détoxiquant " et désinfectant. |
705378ar | Choix multicritère de procédés d'épuration des eaux usées municipales | null | Les stations d'épuration des eaux usées municipales du Québec, comme ailleurs au Canada et aux États Unis, sont en général peu efficaces sur le plan énergétique. Il est donc possible de concevoir des hypothèses de chaînes épuratoires améliorées au plan de leur efficacité énergétique et de leur performance globale en y introduisant, d'une part, diverses MEEE et, d'autre part, certains procédés unitaires améliorant l'épuration. Cependant, le problème de choisir, parmi ces hypothèses de chaînes d'épuration, celle correspondant au procédé le plus adéquat pour prendre en charge une situation donnée, demeure entier. Cet article analyse ce problème de choix pour les stations d'épuration de capacité comprise entre 5,000 m3/d (≈ 5000 personnes) et 100,000 m3/d (≈ 100,000 personnes). En faisant l'hypothèse, d'un côté, que l'ajout des mesures d'efficacité énergétique peut améliorer la consommation énergétique d'une chaîne d'épuration, et d'un autre côté, que l'insertion de segments de procédés peut contribuer à améliorer leur performance globale, nous avons élaboré, à partir des stations d'épuration de types Biofiltration, Physico-chimique, Réacteurs Biologiques séquentiels (deux variantes), Boues activées et Étangs aérés, six (6) hypothèses de chaînes épuratoires (chaînes 1 à 6) respectant les exigences opérationnelles et épuratoires et nous les avons comparées entre elles, sur la base d'une analyse multicritère d'aide à la décision, en vue d'en déterminer les plus performantes. Cette analyse multicritère intègre les aspects techniques, énergétiques, économiques, etc. et prend en compte les préférences du(des) décideur(s) dans le processus de choix. Les résultats obtenus montrent que, parmi les six hypothèses de chaînes étudiées, les trois premières positions sont occupées par les chaînes 3, 1 et 4 respectivement. Ce type d'analyse pourrait jouer un rôle complémentaire à une étude technico-économique visant le choix de technologies d'épuration. |
705379ar | Analyse et amélioration d'un indice pluviométrique mensuel régional pour les grandes plaines du sud des États-Unis | null | L'indice pluviométrique mensuel proposé par le National Climatic Data Center (NCDC) est égal à la moyenne arithmétique des précipitations observées à certaines stations de la division climatique. Les différents problèmes d'homogénéité des données prises en compte par le NCDC pour le calcul de l'indice sont quantifiés pour la région climatique centrale de l'Oklahoma. Une amélioration de la méthode de calcul est proposée. Le calcul de ce nouvel indice utilise un nombre fixe de stations et fait appel à une méthode d'estimation des données manquantes. L'estimation des valeurs manquantes permet de disposer d'un jeu de données complet, ce qui augmente la représentativité de l'indice. Les moyennes mensuelles des valeurs absolues des différences entre l'indice NCDC et l'indice proposé sont comprises entre 6 % (mai) et 13 % (août) des précipitations moyennes et entre 9 % (novembre) et 24 % (août) des écart-types mensuels. Ces valeurs démontrent que les problèmes liés à la méthode de calcul d'un indice pluviométrique mensuel régional utilisée par le NCDC peuvent être importants. Les résultats de recherches sur la variabilité temporelle des précipitations utilisant un indice pluviométrique régional devraient être interprétés en connaissance de ces différences. |
705380ar | Inhibition de la corrosion d'un acier au carbone par le Kemazur 1620 | null | Dans cette étude, des mesures électrochimiques ont été utilisées pour caractériser l'efficacité inhibitrice du produit commercial Kemazur 1620, employé pour le traitement des eaux des circuits de refroidissement. L'influence de la concentration de ce composé ainsi que l'effet de la température du milieu ont été étudiés.Les courbes de polarisation ont été obtenues à l'aide d'un montage à trois électrodes. La méthode électrochimique a permis de déterminer la vitesse de corrosion en l'absence et en présence d'inhibiteur et par conséquent, le taux de protection. Ainsi, le Kemazur 1620 présente une très bonne efficacité pour une concentration de 2000 ppm. Entre 1000 et 2000 ppm, l'efficacité inhibitrice augmente de 56 à 91 %. En outre, l'efficacité inhibitrice du composé a été comparée à celle du nitrite de sodium. |
705381ar | Influence de la distance sur le transfert par ruissellement de quelques substances phytosanitaires | null | Les travaux présentés dans cet article ont pour objet l'étude de l'influence de la distance parcourue par les écoulements de surface sur l'intensité des transferts par ruissellement des produits phytosanitaires. Une première série d'essais réalisée sur des parcelles expérimentales labourées mais non cultivées montre une rapide décroissance des quantités exportées avec l'augmentation de la distance de transfert. La quantité cumulée de matières transférées peut alors être décrite par une fonction exponentielle décroissante de la distance. Une seconde série d'expérimentations sur des parcelles cultivées en blé en hiver puis au printemps en maïs montre que l'intensité de cette réduction dépend pour une large part de la pénétration des molécules dans le sol, qui les soustrait aux entraînements de surface. Cette migration verticale est favorisée par la faible affinité des matières avec les composants du sol en particulier la matière organique. Elle est également plus forte quand la réserve en eau du sol est élevée, ce qui augmente la migration par diffusion des composés et la descente lors des pluies des tranches d'eau les plus contaminées. Par ailleurs des pratiques culturales laissant peu de sol nu limitent le ruissellement au profit de l'infiltration. Ces divers mécanismes expliquent que l'effet distance est moins sensible pour une molécule peu mobile comme le lindane que pour l'atrazine, dont la mobilité conduit à des exportations élevées lors des premières pluies qui suivent les traitements. |
705382ar | Transfert d'eau dans un milieu poreux non isotherme | null | Les transferts d'eau dans le sol sont généralement, pour des raisons de facilité, supposés se dérouler dans des conditions isothermes. Les modèles proposés couplant les transferts hydriques et thermiques se heurtent aux difficultés inhérentes à la détermination des coefficients de transfert. Disposant de l'évolution de la température, de la succion et de la teneur en eau dans les profils du sol de lysimètre, une comparaison portant sur l'importance des gradients hydriques et thermiques dans le transfert d'eau en phases liquide et vapeur a été menée. Il se dégage clairement, que dans le domaine de teneurs en eau qui intéressent l'agronome (teneur en eau supérieure à celle au point de flétrissement), l'essentiel des transferts se fait via la phase liquide. En effet, les flux dus aux gradients de teneur en eau dépassent d'au moins deux ordres de grandeur les flux induits par les gradients de température. Ce qui confirme bien la validité des équations de Darcy-Richards (DARCY, 1856; RICHARDS, 1931) où l'effet de température est négligé. |
705383ar | Inondations urbaines : un indicateur géométrique caractéristique du comportement hydraulique du bâti | null | La prévision des inondations urbaines et de leur impact sur le milieu passe par la modélisation précise et lisible des flux inondants. Leur représentation est cependant rendue difficile par le caractère transitoire et multidirectionnel des écoulements, dans un milieu dont la géométrie est très irrégulière. Cet article traite plus spécifiquement du comportement du bâti africain vis à vis des écoulements, en situation inondante, et des lois de stockage et de vidange que l'on peut définir à différentes échelles représentatives de l'habitat : concession, bloc de concessions. Nous présentons trois propriétés du bâti nécessaires et suffisantes pour décrire le comportement hydraulique du milieu à ces échelles : sa pénétrabilité, sa stockabilité et sa transmissivité. L'étude du comportement hydraulique de l'objet bâti élémentaire, la concession, nous permet de relier ces propriétés à des caractéristiques géométriques de cet objet. Une approche agrégative conduit ensuite à définir un indicateur de la structure géométrique du bâti, l'HistoSeuil, équivalent à une densité d'ouvertures et caractéristique de la pénétrabilité du bâti. L'étude de sa pertinence géométrique, i.e. sa variabilité intra- et inter-quartiers a été réalisée dans le cas particulier de la ville de Ouagadougou (Burkina Faso) ; elle est basée sur le relevé systématique des ouvertures observables sur différentes façades de voiries de trois quartiers de types différents, (habitat individuel et spontané). Sa pertinence hydraulique, i.e. sa capacité à reproduire le comportement hydraulique moyen de l'objet urbain modélisé, est enfin abordée. Développée dans le contexte particulier de Ouagadougou, cette approche est généralisable à des configurations urbaines très diverses. |
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