Modélisation d'un système lotique pollué par une charge organique : prise en compte de l'activité des microorganismes benthiques

Abstract

Les études entreprises depuis 1982 sur un petit cours d'eau pollué par une forte charge organique, ont servi de base au développement d'un modèle mathématique destiné à appréhender le fonctionnement des mécanismes d'auto-épuration.L'écriture du modèle a débuté par la description de l'écoulement du cours d'eau et des mécanismes de transports associés. Deux sous-modèles ont été utilisés dans ce but : un sous-modèle hydrodynamique dérivé du modèle de Saint-Venant et un sous-modèle de transport, constitué par l'équation classique de convection-dispersion. Ces deux sous-modèles sont appliqués à un écoulement monodimensionnel, non uniforme et non stationnaire.Dans les petits cours d'eau le compartiment benthique joue un rôle prépondérant du point de vue de l'ensemble des processus détritiques. Le modèle a donc été appliqué, dans un premier temps, à la simulation de la dynamique du carbone organique dissous et des microorganismes benthiques.Les mécanismes de biodégradation sont modélisés, ici, en utilisant l'analogie entre les processus détritiques et l'activité des biomasses des procédés de traitement des eaux usées. Le modèle de biofilm développé permet, par sa structure, d'englober tous les mécanismes physiques et biologiques qui entrent dans les phénomènes de disparition et de dégradation de la matière organique dissoute.Ce modèle est utilisé, sous sa forme actuelle, en tant qu'outil cognitif destiné à accroître la connaissance des mécanismes d'auto-épuration de la matière organique dissoute dans les petits cours d'eau.Several studies have been performed since 1982 on a small organically polluted stream. Their results have been used to conceive a mathematical model with the purpose of simulating the self-purification mechanisms.The physical part of this model includes a hydrodynamic component derived from Saint-Venant's equations which is coupled with a transport model based on the classical convection-dispersion equation. The model is applied to unidirectional, non-uniform, unsteady flow conditions.As the main detritic processes which occur in small streams take place in the sediment, the model has been applied, first, to simulate the dynamics of both dissolved organic matter and benthic microorganisms.The simulation of the biodegradation mechanisms is based, in this work, on the analogy between the detritic processes in streams and the activity of the microbial biomass in wastewater treatment plants. From the structure of the biofilm model proposed, it was assessed that nearly all mechanisms involved in the removal and degradation of dissolved organic matter may be considered.In these studies, the model is used as a cognitive tool intended to increase the understanding of self-purification mechanisms applied to dissolved organic matter is small streams