44 Pendant ce temps, les modèles de qualité de l'eau ont été combinées avec des modèles

de bassins versants de considérer diffuse entrée des sources de pollution comme une variable. Par conséquent, les politiques de gestion de la qualité de l'eau ont été grandement améliorées grâce à des conditions de contraintes et la simulation de la pollution diffuse à l'échelle des bassins versants. La construction de système de modélisation hydrologique intégrée représente une étape importante vers la mise en place d’outils de modélisation en contexte opérationnel. Il permettra de gérer l’interdépendance des multiples usages de l’eau et de faciliter, autour d’un outil de travail objectif, la concertation entre les différents usagers, élus locaux, gestionnaires et pôles économiques. De tels modèles, on mentionnera les modèles de QUAL, modèle MIKE11, le modèle PEGASE (1988), WEAP (1988), Swat (1993), GIPSI (1996), SENEQUE (1995) WASP ont été développés et utilisés à ce stade.

La troisième étape (1995 à ce jour)

La pollution diffuse a été réduite en raison de fort contrôle dans les pays développés. Cependant, les dépôts atmosphériques secs et humides tels que les composés organiques, les métaux lourds et les composés azotés ont montré de plus en plus des effets sur la qualité de l'eau des rivières. Bien que les nutriments et de matières chimiques toxiques déposés à la surface de l'eau aient été inclus dans le cadre du modèle, ces matériaux non seulement, ils se déposent directement sur la surface de l'eau, mais ils peuvent aussi être déposés sur la surface de la terre d'un bassin versant et séquentiellement transférés aux cours d’eau, ce qui est engendre une source de pollution importante. Du point de vue des exigences de gestion, un modèle de la pollution de l'air doit être développé pour présenter ce procédé dans le modèle de qualité de l’eau. Par conséquent, certains modèles de pollution de l'air ont été intégrés à des modèles de qualité de l'eau pour évaluer directement la contribution des dépôts de polluants atmosphériques (Esterby, 1996).

En général, la plupart des pays développés (en particulier les états unis et les pays européens) ont produit les meilleures avancées dans le domaine des modèles de qualité de l’eau de surface (Mike 3, Basin4, Qual 2K, Seneque 3, Peg Opera,…etc.).

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6 PEGASE

La gestion des ressources en eau est un problème particulièrement complexe, présentant des aspects multiples et interdépendants. Une des difficultés majeures est évidemment le fait que les objectifs visés sont le plus souvent contradictoires ou compétitifs.

Dans ce domaine, l'approche par modèle mathématique, basée sur les techniques de l'analyse des systèmes, se révèle particulièrement intéressante, sinon indispensable : ces modèles permettent d'estimer les conséquences des projets d'aménagement, et offrent l'avantage de permettre au décideur ou au gestionnaire d'analyser la situation en termes de solutions alternatives.

Le modèle PEGASE (Planification Et Gestion de l’ASsainissement des Eaux) est un modèle intégré bassin hydrographique/rivières qui permet de calculer de façon déterministe la qualité des eaux des rivières en fonction des rejets et apports de pollution, pour différentes situations hydrologiques. Il est utilisé aussi pour calculer de façon prévisionnelle les améliorations de la qualité de l’eau qui résultent d’actions d’épuration ou réduction et limitation des rejets.

De très nombreuses applications du modèle PEGASE ont été réalisées à l’échelle des bassins versants nationaux et transnationaux dans des applications relativement variées :

 Evaluation de l’impact des mesures visant à augmenter la qualité des masses d’eau ;

 Evaluation de l’impact des changements du milieu (changements climatiques, …etc.) ;

 Evaluation du rapport « coût/efficacité » (priorisation d’intervention) ;

 Etude du positionnement des stations d’épuration d’eaux usées ;

 Etude des impacts des rejets thermiques (centrales, industries) ;

 Evoluvité, modularité des programmes et prise en compte des besoins et des retours d’expériences des utilisateurs.

Dès son développement depuis la fin des années 80 par le Laboratoire Recherche et Développement d’Aquapôle1 de l’université de Liège (ULg), le modèle PEGASE est utilisé par plusieurs administrations publiques européennes, à savoir :

 Le ministère de l’environnement, Région Wallonne Belgique ;

 L’agence de l’eau Rhin – Meuse, France ;

 Vlaams Milieu Maatschappij, Région Flamande de Belgique ;

 Grand-duché de Luxembourg, Luxembourg ;

 Agence de l’eau Loire-Bretagne, France ;

 Application Transfrontalière (Escaut, Meuse, Moselle) ;

1 Aquapôle : centre interfacultaire de recherche et développement de l’université de Liège dans le domaine de l’eau.

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 Haute Vistule Pologne (Upper Vistula Basin).

Ces utilisations ont été faites pour les assister à appliquer les orientations de la Directive Cadre Européenne (DCE) sur l’eau 2000/60/CE (European Parliament, 2000). Et d’autres applications sur les bassins suivants :

 Bassin Itajai (Brésil) ;

 Bassin Nicolet (Canada) ;

 Bassin versant de la Medjerda de Tunisie.

PEGASE a été construit sur base des motivations suivantes :

 Volonté de mieux comprendre le fonctionnement de l’hydrosystème (d’où la construction d’un modèle déterministe et physiquement basé. Il ne nécessite quasi pas de calibration pour être appliqué sur un nouveau domaine);

 Souhait de structurer les connaissances (y compris les "données d’entrée") ;

 Nécessité de quantifier les relations pressions–impacts et d’aider les administrations ayant la gestion de l’eau dans leurs attributions dans leur processus de prise de décision ;

 Amélioration de la connaissance des masses d’eau de surface en se dotant d’un outil complémentaire aux réseaux de mesure (monitoring) de la qualité physico-chimique des eaux de rivières ;

 Obligation d’étendre les modèles "rivières" en modèle intégré bassins versants/rivières pour prendre explicitement en compte l’influence de leur bassin versant.

Il constitue donc un important outil opérationnel d'aide à la décision pour l'assainissement et la dépollution mais également pour la gestion de la qualité du milieu aquatique, ce qui permet des interactions permanentes avec les utilisateurs.

6.1 Principes de fonctionnement du modèle PEGASE

Afin d’atteindre une bonne représentation du fonctionnement de l’évolution de la qualité de l’eau et de l’écosystème aquatique, il est nécessaire d’inclure les processus suivants (figure II.7):

 Processus hydrologiques et hydrodynamiques (débits, vitesses, hauteurs d’eau) ;

 Processus thermiques (température de l’eau, échauffement) ;

 Processus biologiques (production primaire, consommation, dégradation de la matière organique, production/consommation d’oxygène).

Une partie importante des modèles de qualité de l'eau des rivières encore utilisés actuellement dérivent directement du modèle de Streeter & Phelps. Ces modèles utilisent généralement une représentation simple de la dynamique du système, n'incluant qu'un petit nombre de variables et de processus, processus pour lesquels on postule une

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