VII. Modélisation du devenir des E. coli dans les rivières
VII.3. Validations des modèles et élaboration des scénarios
VII.3.1. Le modèle CF-SENEQUE
Les calculs de la distribution des CF le long de diverses rivières du bassin de la Seine ont été comparés avec des données de terrain ; ces comparaisons ont mis en évidence la bonne capacité du modèle CF-SENEQUE à prédire les teneurs en CF cultivables dans les grandes rivières du bassin. Deux exemples de telles comparaisons sont présentés pour la Seine et la Vesle (Figures 7a et 7b de la publication 7).
Une fois validé le modèle CF-SENEQUE peut être utilisé pour élaborer des scénarios et prédire l’impact de différentes mesures d’assainissement. Nous avons testé un scénario où les deux principales STEPs de la région parisienne (Achères et Valenton) étaient complétées par un traitement de désinfection aux UV. Les résultats obtenus (Figure 8a de la publication 7) montrent une amélioration très nette en condition estivale de la qualité microbiologique de l’eau de la Seine dans l’agglomération parisienne. Ce scénario met également en évidence l’importance d’un autre rejet de STEP, qui est actuellement masqué par le rejet de la STEP
VII.MODÉLISATION
d’Achères, il s’agit celui de la STEP Carrières-sous-Poissy (76.000 équivalents habitants) qui n’est aujourd’hui équipée que d’un traitement primaire de décantation.
Un scénario concernant la Vesle a aussi été conçu. Celui-ci concerne les aménagements réalisés à la STEP de Reims (addition d’une étape de nitrification/dénitrification). Le modèle simule correctement l’amélioration observée de la qualité microbiologique des eaux
Ces deux exemples donnent un aperçu de l’utilité de ce type de modèle comme outil de gestion de la qualité microbiologique de l’eau dans un bassin fortement anthropisé comme celui de la Seine. Il existe aujourd’hui une demande forte des gestionnaires de l’assainissement pour utiliser ce modèle pour tester l’impact de différents scénarii d’amélioration du traitement des eaux usées en région parisienne sur la qualité microbiologique des eaux de la Seine afin de hiérarchiser les travaux d’amélioration de l’assainissement à entreprendre prioritairement.
VII.3.2. Le modèle CF-SiAM-3D
Pour valider le modèle les résultats des simulations ont été comparés avec des données récoltées lors de la surveillance en routine de l’estuaire par le Service de la Navigation de la Seine (SNS) – Cellule Anti-pollution de Rouen. Les prélèvements lors de ces campagnes sont effectués aux différentes stations échantillonnées juste sous la surface, les valeurs utilisées correspondent à des dénombrements de CF sur milieu gélosé spécifique. Le modèle CF-SiAM-3D permet de calculer en tout point de l’estuaire la concentration en CF à différentes hauteurs de la colonne d’eau. Lors de la comparaison des valeurs calculées et des données de terrain, nous avons considéré les valeurs calculées par le modèle pour la couche de surface uniquement et la somme des deux variables (« CF libres » et « CF attachés ») a été effectuée pour la comparaison avec les données expérimentales de CF.
Des résultats de calculs effectués avec le modèle CF-SiAM-3D ont été comparés aux moyennes géométriques des mesures expérimentales pour diverses condition hydrologiques.
La Figure 3 de la publication 8 présente une telle comparaison pour un débit à Poses de 300 m3
s-1. La distribution longitudinale calculée par le modèle présente la même allure que celle des
données expérimentales avec une valeur maximale dans la zone en aval de Rouen. Le maximum est néanmoins plus élevé pour les données expérimentales que pour les calculs du modèle; cela pourrait s’expliquer par le fait que les données expérimentales comprennent
probablement des situations qui font suite à des événements pluvieux qui ont induit des apports de CF par des surverses d’orage, apports qui ne sont pas pris en compte dans le modèle. En
comparant les simulations obtenues pour trois débits de référence de la Seine à Poses (300 m3
s-1, 500 m3 s-1 et 700 m3 s-1) (Figure 4 de la publication 8), on observe globalement une qualité
microbiologique moindre en situations de hauts débits de la Seine à Poses. Ceci est lié à une augmentation de l’apport de CF par l’amont en situations de hauts débits qui s’explique par un transfert plus rapide vers l’estuaire des CF issus des rejets de l’agglomération parisienne (voir Publication 5).
Le modèle CF-SIAM-3D a aussi été utilisé pour élaborer des scénarios et prédire l’impact de différentes mesures d’assainissement. Deux scénarios ont été testés. Le premier considère une amélioration des performances des STEPs situées le long de l’estuaire par l’ajout d’un traitement de désinfection aux UV (augmentation de 2 unités Log de l’abattement des CF) et une élimination des apports par le Robec (un petit affluent de l’estuaire situé en région rouennaise et extrêmement contaminé par des eaux usées urbaines non traitées). Le second scénario considère une réduction d’une unité Log des apports venant de l’amont, ce qui impliquerait une amélioration significative des performances des STEPs de la région parisienne. La situation actuelle est présentée sur la même figure pour faciliter la comparaison. Les résultats attendus de ces deux scenarii sont présentés pour deux débits différents de la
Seine à Poses: 300 m3 s-1 (Figure 5 de la publication 8) et 700 m3 s-1 (Figure 4).
0.E+00 1.E+03 2.E+03 3.E+03 200 220 240 260 280 300 320 340 360 pK C F (100 ml) -1
VII.MODÉLISATION
Figure 4. Distribution longitudinale de l’abondance des CF dans l’estuaire calculée par le
modèle CF-SiAM-3D (Débit de la Seine à Poses : 700 m3s-1). Situation actuelle (en noir),
réduction des apports par l’amont (en gris clair) et scénario avec traitement aux UV dans toutes les STEPs situées le long de l’estuaire et suppression du rejet du Robec (en gris froncé).
Les prédictions du modèle montrent que pour un débit de 300 m3 s-1, l’impact de la réduction
de l’apport par l’amont ne serait significatif que pour la première partie de l’estuaire (pK 200 à 240) alors que l’addition d’une étape de désinfection aux STEPs situées le long de l’estuaire couplée à la suppression des apports par le Robec augmenterait significativement la qualité des
eaux de l’estuaire en aval de Rouen. La simulation réalisée à haut débit (700 m3 s-1) montre, au
contraire, que l’impact de la réduction des apports de l’amont serait plus important pour la qualité micro biologique de l’estuaire et ce sur l’ensemble de l’estuaire. Ceci est en accord avec l’observation susmentionnée qui veut que plus le débit de la Seine est élevé, plus la contribution de l’agglomération parisienne à la contamination de l’estuaire est importante.
VIII.CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES