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Modélisation

Le Cedre dispose de différents modèles prévisionnels d’évolution de la pollution en cas de déversements accidentels d'hydrocarbures ou de substances chimiques dangereuses.

OILMAP vue générale
OILMAP vue générale

En cas de pollution accidentelle des eaux, il est nécessaire d’anticiper et de connaître :

• le comportement des produits et les risques associés,
• leur déplacement (en surface, dans l’air, sous l’eau…),
• ce qui se passe, ce qui va se passer,
• la vue d’ensemble de la situation.

   

Caractéristiques :

     

Les outils de modélisation utilisés par le Cedre permettent de prévoir la dérive et le comportement des hydrocarbures et des substances dangereuses dans les premières heures qui suivent l’accident.
   

Pour ce faire, les propriétés des substances étudiées (solubilité, densité, …) et les caractéristiques du milieu (courants sur zone, salinité, …) sont prises en compte.

 

Devenir des produits chimiques dans l’environnement en fonction de leur comportement
Devenir des produits chimiques dans l’environnement en fonction de leur comportement

 

Il est essentiel de recueillir le maximum d’informations concernant le déversement avant de faire tourner les modèles :

  • nature du produit
  • localisation (latitude / longitude), date et heure (UTM)
  • quantité déversée
  • déversement en surface ? Sous la surface ? En profondeur ?
  • durée du déversement
  • taille de la brèche
  • capacité des cuves (vides ou pleines)
  • météo sur zone
  • toute autre information utile …

   

Exemples d'utilisation :

   

Substances dangereuses

   

Modélisation atmosphérique

   

Ces modèles sont utilisés dans le cas de déversement de produits gazeux (produits qui ont une tension de vapeur supérieure à 101.3 kPa à 20°C) ou de liquides volatiles, à pression de vapeur élevée (supérieure à 3 kPa) générant rapidement, à 20°C, des vapeurs.

L’objectif de ce type de logiciel est de prévoir la dispersion dans l’atmosphère d’un nuage toxique.

 

Modèle de dispersion chimique

   

Ces modèles sont utilisés dans le cas de déversement de substance soluble ou partiellement soluble dans l'eau.

Ces modèles sont spécifiques aux produits chimiques. Ils permettent de prédire le devenir du polluant disséminé dans la colonne d'eau. Certains peuvent également fournir la quantité de polluant flottant à la surface et la quantité évaporée.

Afin de modéliser l’évolution des produits chimiques lors de déversements, deux approches sont envisagées :

  • Eulérienne : elle consiste à calculer en chaque maille l’évolution de la concentration du produit (qui peut être représenté par différentes phases) en fonction des courants, de la turbulence et des équations d’évolution.
  • Lagrangienne : elle consiste à représenter le produit par un ensemble de particules (appelées spillets ou particules) qui seront déplacées dans le domaine en fonction des paramètres physiques (courants et turbulence) et du comportement propre du produit dans le milieu (flottabilité).

 

Hydrocarbures

   

Ces modèles peuvent intégrer des modules tels que :

  • transport (dérive de nappe)
  • comportement physico-chimique du produit
  • effets sur l'environnement (prédiction des bénéfices écologiques et économiques en fonction des options de luttes envisagées - NE(E)BA (Net Environmental (and Economical) Benefit Analyses))
  • risques (fourniture d'informations sur les dangers et sur la sécurité des intervenants)

De nombreuses sources de données de prévision et d’observations météo-océaniques existent et peuvent alimenter le même modèle, des données les plus générales à l'échelle mondiale jusqu'aux données régionales et locales beaucoup plus précises.

  

Observation aérienne de polluant en mer
Observation aérienne de polluant en mer

 

Modélisation de la dérive de nappe

   

La modélisation de la prévision de la dérive de surface des hydrocarbures est effectuée à l’aide de modèles mathématiques prenant en compte les conditions météo et océaniques (courants de surface) afin de savoir où et quand le polluant risque de toucher la côte.
   

Les modèles sont initiés à partir d’observations (le plus souvent aériennes) des pollutions dont on aura noté l’aspect (morcellement, flottabilité), la dimension, la position et l’heure.
Il est indispensable de « recaler » régulièrement les modèles par des observations. Le cas échéant, des bouées larguées dans les nappes permettent de se situer par rapport aux prévisions. La fiabilité des données météorologiques autorise en routine une prévision à 3 ou 4 jours et une dérive à rebours de 3 jours, selon les modèles.
   

La modélisation du polluant est généralement de type particulaire : une nappe de pétrole est définie par un ensemble de gouttelettes de tailles diverses (réparties selon une distribution donnée) et indépendantes les unes des autres.

   

Modélisation du comportement du produit

   

Ce module permet d'évaluer le comportement physico-chimique d'un hydrocarbure en fonction des conditions environnementales (température de l'eau et de l'air, turbulence, salinité etc ...).
La plupart de ces modèles fournissent des graphes d'évolution temporelle des paramètres physico-chimiques suivants :

  • Évaporation
  • Emulsification (% d’eau)
  • Dispersion
  • Viscosité
  • Densité
  • Concentration de benzène dans l’air