Modélisation tridimensionnelle du transport de polluants dans les écoulements à surface libre

La présence de plus en plus fréquente de pollutions ponctuelles dans les rivières incite à développer des outils de simulation numérique permettant de déterminer très précisément les champs de concentration en fonction de l'espace et du temps. Le niveau de modélisation dépend généralement de la région étudiée. Dans le voisinage du point d'injection, le mélange se réalise dans toutes les directions de l'espace ; il nécessite par conséquent une modélisation tridimensionnelle. Le devenir d'un polluant dépend en premier lieu des caractéristiques de l'écoulement qui le transporte. Une représentation extrêmement précise de tous les phénomènes hydrodynamiques présents dans le milieu récepteur s'avère donc nécessaire. En particulier, la prise en considération de la turbulence est essentielle. Un modèle hydrodynamique ne comportant pas d'hypothèse simplificatrice majeure a donc été construit. D'une part, la hauteur de la surface libre dans le domaine est considérée comme une inconnue à part entière afin de reproduire très finement la déformation de cette dernière au cours du temps. D'autre part, l'hypothèse de pression hydrostatique est rejetée afin que le modèle puisse être appliqué à tous types de géométries. Enfin, des conditions aux limites adaptées à la modélisation d'un écoulement en milieu naturel ont été développées. La progression de la pollution dans l'environnement défini précédemment se modélise ensuite en terme de concentration par l'intermédiaire d'un modèle de convection-dispersion. Dans la perspective d'une confrontation avec des mesures expérimentales, ce sont des géométries rectangulaires aux dimensions d'un canal de laboratoire qui ont tout d'abord été utilisées. Des situations géométriques plus complexes ont ensuite été simulées. Le modèle global répond de manière très satisfaisante à de nombreux tests numériques. Par ailleurs, les hauteurs d'eau déterminées par le modèle numérique sont comparables à celles mesurées dans des conditions similaires.