Outil de gestion

L’architecture globale de l’outil est illustrée sur la Figure.IV. 2 :

Figure.IV. 2 Composantes du logiciel [Benzezour et al]

Le logiciel se décompose principalement en trois modules : Entrée, Solveur et Solution(Sortie) :

 Entrées : module destiné à la collecte de la donnée liée aux sédiments, aux matériaux, aux centres de traitements et aux zones de stockage.

 Sédiment/matériau

Le sédiment est identifié par son emplacement, les coûts de son transport et/ou exploitations, ses caractéristiques environnementales (table des éléments chimiques) et mécaniques (granulométrie, plasticité, teneur en eau,…) et sa classification géotechnique (GTR).

 Centre de traitement

Les centres de traitements doivent être identifiés par leur emplacement (adresse, coordonnées GPS). Chaque centre de traitement exécute un ensemble de traitements spécifiques. Chaque traitement en entrée a un coût, a un sédiment auquel le traitement peut être appliqué (il peut être applicable sur tous les sédiments) et a un impact en pourcentage sur les contaminants.

 Centre de stockage

Un centre de stockage est défini principalement par son emplacement, le type de matériau accepté pour le stockage (inerte, non dangereux, dangereux) et le coût de stockage.

 Solveur : module destiné à modéliser les contraintes du problème puis à résoudre le modèle mathématique qui en résulte.

 Solution/Sortie : module destiné à l’interprétation des solutions du modèle et à répondre aux questions soulevées. À titre d’exemple, l’outil doit nous répondre sur ce type d’interrogation : pour un sédiment et une application donnés, quels sont le traitement et l’ajout granulaire optimaux ?

4.3. Données

4.3.1. Données relatives au sédiment/matériau

Le sédiment est identifié principalement par les données suivantes :

 Emplacement géographique : l’adresse et/ou les cordonnées GPS de la position géographique nous permet de calculer les coûts de transport des sédiments ;

 Coûts unitaires du transport : cette donnée est complémentaire pour la première, Elle nous permet d’évaluer le coût du transport de nos sédiments et des autres matériaux d’une façon très réelle ;

 Coût d’exploitation ou d’achat (en cas de matériau) : Par rapport au sédiment, plusieurs types de dragage sont possibles (dynamique, hydraulique,…), Le coût varie selon le type de dragage et l’emplacement du sédiment, Concernant les

matériaux nobles, leur prix d’achat est une information importante car il s’agit d’un coût considérable ;

 Caractéristiques environnementales : l’état chimique des sédiments (resp, matériaux) est important lors du processus de valorisation, Le choix des prétraitements et traitements sur les éléments polluants sera modélisé par des contraintes mathématiques afin de décontaminer ce sédiment d’une façon optimale ;

 Caractéristiques mécaniques (granulométrie, plasticité, teneur en eau,…) : Ces données nous permettent de classifier, selon le GTR, les sédiments (resp, matériaux), ça nous permet également d’identifier les points faibles du sédiment, Les mauvaises caractéristiques seront corrigées par des ajouts granulaires, une opération qui est prise en compte par un ensemble de contraintes du modèle mathématique ;

 Matière organique : ce paramètre concerne principalement les sédiments, Selon l’application de la valorisation souhaitée des sédiments, il peut y avoir une limite en pourcentage toléré pour la matière organique (Exp : <3% pour l’application routière).

Les trois premiers paramètres feront partie de l’objectif du modèle mathématique où nous cherchons une solution à moindre coûts. D’un autre côté, les trois derniers feront partie des contraintes du problème.

À travers les résultats expérimentaux de caractérisation des sédiments fluviaux « Hem, Deûle et Croix » étudiés précédemment, nous avons identifié les principaux paramètres à inclure dans la fiche d’identité du sédiment introduite dans le modèle comme présenté dans la figure ci-dessous.

Figure.IV. 3 Fiche de sédiment/matériau [4]

4.3.2. Données relatives aux centres de traitement :

Sachons que les sédiments pollués vont être transportés vers des centres de traitement en cas de besoin. L’emplacement (adresse et/ou cordonnées GPS) de ces centres est alors nécessaire pour évaluer les coûts de transport. Chaque centre effectue un ensemble de traitements qui doivent être prises en compte au cours de la modélisation.

Concernant le traitement, il dépend essentiellement de ces 3 données : le coût du traitement, le sédiment à traiter et l’effet de ce traitement sur les contaminants, Une solution optimale du modèle est une solution qui propose les traitements suffisants pour décontaminer le sédiment à moindre coût,

4.3.3. Données relatives à l’application

Avant de présenter la modélisation mathématique, quelques données supplémentaires et importantes liées à l’application souhaitée doivent être fournies :

 Limites de tolérance pour les paramètres chimiques et mécaniques : dans notre exemple, il s’agit de l’application « Route » où le guide SETRA doit être respecté ;

 Coordonnées GPS de l’emplacement du projet : le lieu de réalisation de l’application (route dans notre exemple) doit être spécifié afin d’évaluer les coûts de transport.

Dans la suite, nous allons présenter une modélisation mathématique pour la formulation des matériaux formulés à partir de sédiments fluviaux pour une valorisation en technique routière.

4.4. Optimisation

La gestion des données est très importante pour le processus de valorisation des sédiments. La motivation principale de l’optimisation réalisée à travers un modèle mathématique est l’automatisation d’un traitement d’une grande et riche base de données,

Par la suite, une présentation de la modélisation considérée pour la valorisation des sédiments en techniques routière,

4.4.1. Modélisation mathématique

4.4.2. Contraintes générales

L’objectif ici est de trouver une solution qui fournit un matériau apte à l’usage routier, Cette solution est sous la forme d’un mélange d’un sédiment avec un ou plusieurs matériaux nobles (ex: sable) soumis à un ensemble de traitements physiques et chimiques afin de répondre aux exigences et contraintes normatives, La première condition consiste à assurer le choix d’un seul sédiment, Pour cela, nous créons la contrainte:

∑ 𝑛

𝑖=1

𝑥_𝑖 = 1, _{(1) .}

où la variable binaire 𝑥𝑖 est égale à 1 si le sédiment 𝑖 est utilisé et 𝑖 = 1, … , 𝑛 est le nombre de sédiments,

Pour les matériaux nobles, nous introduisons la variable (𝑆𝑠 > 0) qui représente le nombre des unités du matériau s utilisé dans la formulation, Donc, la quantité totale S des matériaux nobles utilisés est présentée par la contrainte:

𝑆 = ∑ |𝑆|

𝑠=1