Modélisation numérique de l'hydrodynamique et des échelles des temps de résidence et d'exposition d'un traceur dans la lagune de Nador.

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse porte sur la modélisation numérique des échelles de temps hydrauliques des bassins semi-fermés, à savoir le temps de résidence et le temps d’exposition. Deux approches ont été étudiées et utilisées pour la calcul numérique. La première approche est basée sur l’utilisation du concept de la fonction reste d’un traceur. Le calcul de la concentration du traceur est assuré par modèle hydrodynamique composé par les équations de Saint-Venant couplées avec l’équation de convection diffusion. Nous avons procédé comme suit, en premier, le modèle numérique est appliqué la modélisation hydrodynamique de la lagune de Nador. Pour cela les simulations hydrodynamiques en termes des niveaux d’eau et champs de vitesses ont été exécutées pendant quarante jours. Cela nous a permis de calibrer et de valider notre modèle par comparaison avec des données réelles. Les résultats numériques ont été présentés au cours d’une période de marée typique. La modélisation des échelles de temps dans la lagune de Nador est procédée par une approche eulérienne déterminant le temps de résidence et le temps d’epostition. Elle est basée sur la notion de fonction-reste, et liée à la concentration d’un traceur pasif. Les résultats de simulation obtenus nous ont permis d’établir une carte de distribution de temps de résidence et d’exposition pendant la période d’hiver et du printemps, pour les deux types de marée, marée haute et basse. L’analyse des résultats nous permet d’identifier deux zones, une où l’eau est rapidement nettoyée, et l’autre zone dite noire (non nettoyée). Par la suite, nous avons établi une investigation d’une nouvelle passe dans la lagune de Nador. Pour cela, nous avons utilisé la même approche numérique basée sur un modèle hydrodynamique qui tient compte du couplage convection-diffusion. Le temps de résidence est calculé, en utilisant l’approche eulérienne, sur deux configurations différentes : a) Lagune connectée avec la passe actuelle, b) Lagune connectée avec une passe délocalisée. La comparaison des résultats de simulation indique que l’emplacement proposé de la passe favorise l’auto-nettoyage des eaux du polluant. La seconde approche utilise une formulation discrète, qui décrit le déplacement aléatoire d’un ensemble de particules, issue de l’équation de Langevin. Plusieurs tests ont été réalisés pour mettre en évidence l’approche Euléro-lagrangienne. Entre autres, le suivi de trajectoire d’une particule dans un écoulement, la convention pure d’un ensemble des particules et convection pure de panache d’une traceur dans un canal.