MICROPOLLUTANTS ISSUES: A MODELLING STUDY OF HEAVY METALS WITHIN TWO FRENCH BASINS AND A TEST APPLICATION TO COCAINE IN BELGIUM

Poster (2010, April)

European policies (European Framework Directive: Water 2000/60/CE, Directive 76/464/CE) impose to reduce the releases of about a hundred substances in surface water. In the last years, the AQUAPOLE has ... [more ▼]

European policies (European Framework Directive: Water 2000/60/CE, Directive 76/464/CE) impose to reduce the releases of about a hundred substances in surface water. In the last years, the AQUAPOLE has been involved in two studies related to this matter. First, on the request and with the financial support of both the French Ministry of Environment and ONEMA (“Office National de l’Eau et des Milieux Aquatiques”), INERIS (“Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques”) drew up the guidelines of a methodology allowing fixing the local Limit Values to Emission so as to abide by the quality standards on the whole watershed. Within this context, INERIS wishes to test the use of pollutant transfer models on pilot sub-basins. The PEGASE model has been used to simulate micropollutants on two concrete use cases (1): (iii) in the Meuse sub-basin, managed by the French Water Agency Rhine-Meuse, for simulations concerning cadmium and zinc; (iv) in the Adour sub-basin, managed by the French Water Agency Adour-Garonne, for simulations applied to cadmium and copper. The choice of each substances and sub-basins was made by mutual agreement between INERIS, the concerned Water Agencies, and the AQUAPOLE. A major selection criterion for the substances and the sub-basins was the availability of data (sources and in situ measurements). For the second study, the PEGASE model has been adapted to describe the cocaine’s behaviour (using a stable metabolite of the cocaine in the environment: the benzoylecgonine (BZE)) in waste water, waste water treatment plants (WWTP) and surface water (2). The cocaine is newly described in the model as an additional micropollutant (PEGASE already treats numerous heavy metals), thanks to the implementation of new state variable equations and their specific parameterizations. Simulations of BZE have been done in the Walloon and Flemish regions, where many measurements from the COWAT project (3) were available. The first results are showing good agreement between calculated and measured values. The ability of the model to simulate the fate of studied micropollutants (cadmium, zinc, copper, and the cocaine derivatives) in surface waters should be enhanced and extended to other substances and basins. Moreover, additional data still have to be collected and measured. [less ▲]

Ontwikkeling van een transnationaal rivierkwaliteitsmodel van het Maasstroomgebied voor het uitvoeren van een scenario-analyse waterkwaliteit 2015 voor de kaderrichtlijn Water : Eerste technisch-wetenschappelijk rapport : Opbouw van de hydrografie.

Report (2010)

Dit eerste technisch-wetenschappelijk rapport behandelt de resultaten van de opbouw van het te modelleren rivierennetwerk. PEGASE is een geïntegreerd rivier/bekkenmodel dat een hydrografisch netwerk van ... [more ▼]

Dit eerste technisch-wetenschappelijk rapport behandelt de resultaten van de opbouw van het te modelleren rivierennetwerk. PEGASE is een geïntegreerd rivier/bekkenmodel dat een hydrografisch netwerk van natuurlijk stromende waterlopen in een boomstructuur (een hoofdrivier en zijrivieren) behandelt. Naar aanleiding van de vraag van de VMM werd PEGASE aangepast om eveneens kanalen in een vermaasd netwerk te beschrijven en te modelleren (als de topologie niet te complex is). Deze taak bestaat uit vier delen : • Selectie van het rivierennetwerk in PEGASE; • Aanpassingen aan de digitalisatie van het VHA-rivierennetwerk; • Toevoeging van het VMM-rivierennetwerk in het globale transnationale rivierennetwerk; • Aanmaak van het nieuw rivierennetwerk - de voorbehandeling ARBRES; • Ontwikkeling en controle van de topologie van het rivierennetwerk. [less ▲]

Evaluation de l’impact de la mise en service de la station d’épuration de Signeulx sur la qualité de l’eau de la rivière réceptrice (la Vire)

Report (2009)

Le présent rapport reprend l’étude de l’impact de la mise en service de la station d’épuration de Signeulx sur la qualité de l’eau du milieu récepteur (essentiellement la rivière « la Vire »). La Vire est ... [more ▼]

Le présent rapport reprend l’étude de l’impact de la mise en service de la station d’épuration de Signeulx sur la qualité de l’eau du milieu récepteur (essentiellement la rivière « la Vire »). La Vire est un affluent du Ton, situé au sud-est de la Belgique (province du Luxembourg), à l’est de la ville de Virton. Une partie de son bassin versant se trouve en France. PEGASE (PLANIFICATION ET GESTION DE L’ASSAINISSEMENT DES EAUX) est un modèle intégré bassin hydrographique / rivières qui permet de calculer de façon déterministe et non stationnaire la qualité des eaux des rivières en fonction des rejets et apports de pollution. Il permet également de calculer de façon prévisionnelle les améliorations de la qualité de l'eau qui résultent d'actions d'épuration ou de réduction des rejets. PEGASE est ainsi un outil opérationnel pour aider les administrations à remplir leurs obligations liées à la Directive Cadre Eau. L’objectif de l’étude est de réaliser une modélisation de la qualité physico-chimique de la Vire afin d’évaluer l’impact de la mise en service de la station d’épuration de Signeulx sur la qualité de la rivière, en fonction des différentes options possibles. [less ▲]

PEGASE: UN MODÈLE INTÉGRÉ BASSIN HYDROGRAPHIQUE/ RIVIÈRES: PREMIÈRE APPLICATION TEST À LA COCAÏNE.

Conference (2009, October 15)

Le modèle PEGASE (Planification Et Gestion de l’ASsainissement des Eaux), développé à l’Aquapôle de l’Université de Liège a été utilisé pour réaliser une première simulation test de la cocaïne dans le ... [more ▼]

Le modèle PEGASE (Planification Et Gestion de l’ASsainissement des Eaux), développé à l’Aquapôle de l’Université de Liège a été utilisé pour réaliser une première simulation test de la cocaïne dans le réseau hydrographique belge. La principale conclusion de cette simulation test est qu’il est possible de simuler le devenir des dérivés de la cocaïne dans les eaux de surface ; cela démontre également la cohérence des mesures réalisées dans le cadre de l’étude COWAT. Des améliorations mineures au modèle PEGASE et aux données d’entrée seraient cependant souhaitables pour améliorer cette modélisation (possibilité de faire varier l’équivalent-habitant par zones). [less ▲]

Etude et modélisation des impacts hydrologiques de pluies exceptionnelles dans un environnement vallonné et boisé

Report (2009)

Le jeudi 29 mai 2008 a eu lieu en région liégeoise un événement pluvieux extrême qui a eu des conséquences (humaines et financières) douloureuses. Pour rappel, une pluie de courte durée, mais très intense ... [more ▼]

Le jeudi 29 mai 2008 a eu lieu en région liégeoise un événement pluvieux extrême qui a eu des conséquences (humaines et financières) douloureuses. Pour rappel, une pluie de courte durée, mais très intense (lame d’eau d’environ 90 litres par mètre carré en moins de 2 heures) sur le domaine du Sart Tilman a provoqué des inondations très soudaines (communément appelées « flash-floods ») aux abords des ruisseaux descendant du Sart Tilman vers la Meuse et l’Ourthe. Des évènements du même type ont eu lieu dans les semaines suivantes en région liégeoise (Remicourt, …). La méthodologie développée lors cette étude devait donc être transférable à d’autres applications. Le choix du Sart Tilman comme cas d’étude s’imposait cependant vu la bonne connaissance préliminaire du site par les équipes de l’ULg et la concentration des phénomènes extrêmes. Un tel évènement interpelle et amène à chercher à comprendre le phénomène, à le reproduire de façon théorique et à l’anticiper. Ainsi, à l’initiative de la Ministre de la recherche scientifique de la Communauté Française (Marie-Dominique Simonet), l’Aquapôle a fédéré un travail multidisciplinaire visant à décrire les mécanismes de ces événements extrêmes et à reproduire les impacts hydrologiques de ces pluies exceptionnelles à l’échelle locale, dans un environnement boisé et vallonné. Un des objectifs principaux de ce travail était d’obtenir une méthodologie incluant un modèle intégré permettant d’abord de représenter l’évènement, puis par la simulation de scénarios de tester l’effet spécifique de certains facteurs. En effet, outre la complexité de la dynamique météorologique qui les a générés (ces événements exceptionnels ont présenté des caractéristiques homogènes mais à une échelle très locale), les conséquences de l’évènement ont été le fruit de la combinaison complexe d’une série de facteurs environnementaux et humains : nature des sols, topographie locale, couverture végétale, ouvrages anthropiques et urbanisation, etc. De plus, pour effectuer une modélisation hydrologique physiquement basée et spatialement distribuée, il est nécessaire de disposer de nombreuses informations issues de sources différentes. L’approche pluridisciplinaire exigée pour la rencontre de ces phénomènes a pu être rapidement appréhendée à l’Aquapôle de l’Université de Liège. En particulier, l’existence de modèles compartimentaux intégrés a permis de tenir compte de la dynamique des bassins versants, de la nature hydrogéologique des sols et de la complexité des écoulements de surface et/ou sur l’axe hydraulique. Cette approche de modélisation opérationnelle et pragmatique a tout d’abord nécessité la collecte et la préparation d’un grand nombre de données (dans les environnements cartographiques appropriés) afin d’alimenter les modèles et de créer des bases de données. Ce volet a impliqué un noyau d’équipes composées de topo-climatologues, de topographes, d’hydrauliciens, d’hydrogéologues et d’intégrateurs numériques de façon à prendre en considération l’ensemble des processus et paramètres pertinents à l’atteinte de l’objectif visé. Sur base de la description des processus et de leurs dynamiques spatiale et temporelle ayant abouti à ces catastrophes, l’Aquapôle a pu reproduire et mettre en évidence les événements grâce à des outils de simulations numériques s’appuyant sur une description fine de la météorologie et de la topographie locale, des ouvrages d’art existants et des spécificités locales de toute nature (anthropiques et naturelles). Le dernier volet de cette étude a été dédié à l’élaboration intégrée de scénarios de simulation pour l’utilisation du modèle WOLF HYDRO : un modèle hydrologique spatialement et temporellement distribué qui est principalement développé pour représenter les transferts quasi horizontaux prépondérants en périodes de crues. Son approche physiquement basée lui permet d’utiliser au mieux les différentes informations disponibles. Il a été utilisé dans cette étude, en s’appuyant sur les informations générées par les autres équipes. Pour les trois bassins versants étudiés, de caractéristiques sensiblement différentes, la méthodologie employée permet d’aboutir à des hydrogrammes réalistes pour l’épisode du 29 mai 2008. Des scénarios multiples ont également permis de vérifier la sensibilité du modèle, de tester l’influence d’aménagements potentiels sur le bassin versant (changements d’occupation des sols, création de bassins d’orage, …) et de fournir des résultats pour des pluies de récurrences fixées d’une durée proche de l’événement principal. Les observations réalisées lors de l’événement et les résultats de la modélisation permettent de conclure au fait que l’événement de mai 2008 est véritablement extrême et qu’aucun équipement raisonnable n’aurait pu aboutir à un affaiblissement significatif des débits observés aux exutoires des ruisseaux. Les pics de crues sont en effet parfois proches du double de ceux observés pour une crue bi-centennale. Ainsi, lors d’un tel événement, seul un aménagement prudent de l’habitat aux abords des ruisseaux peut amener à une réduction des dommages matériels. En effet, la délivrance de permis d’urbanisme sur le cours d’eau ou à son voisinage immédiat aggrave les conséquences de ces phénomènes exceptionnels. Enfin, conformément à la notification du Gouvernement Wallon (séance du 3 juin 2009), les résultats de la recherche FL², confiée par la Communauté Française à l’ULg, seront intégrés dans les travaux du GTI (Groupe Transversal Inondations). Ces résultats ont fait l’objet d’une présentation collégiale au GTI le 5 octobre 2009 et d’une présentation à destination des communes et d’un public large et ouvert le 19 novembre 2009. [less ▲]

PEGASE : UN MODÈLE INTÉGRÉ BASSIN HYDROGRAPHIQUE / RIVIÈRES POUR LA DIRECTIVE CADRE EUROPÉENNE

Conference (2009, April 09)

Presentation of the PEGASE model (Planification Et Gestion de l’ASsainissement des Eaux), developed by the Aquapole Aquapole. New operational way to assess the evolution of the river quality in terms of ... [more ▼]

Presentation of the PEGASE model (Planification Et Gestion de l’ASsainissement des Eaux), developed by the Aquapole Aquapole. New operational way to assess the evolution of the river quality in terms of presures on them, as well as a tool to help competent authorities to optimise the cost/efficiency ratio of the measures foreseen to reduce the impact of these pressures. [less ▲]

Adaptation du modèle PEGASE à deux substances sur deux sous-bassins situés dans les bassins hydrographiques des Agences Adour-Garonne et Rhin-Meuse

Conference (2009, March 16)

L’INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques) France a élaboré pour le compte du Ministère français de l’Environnement les grandes lignes d’une méthodologie permettant de fixer ... [more ▼]

L’INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques) France a élaboré pour le compte du Ministère français de l’Environnement les grandes lignes d’une méthodologie permettant de fixer les Valeurs Limites à l’Emission (VLE) locales de manière à respecter les normes de qualité sur l’ensemble d’un bassin versant. Dans ce cadre, l’INERIS désire tester l’utilisation de modèles de transfert de polluants sur des bassins versant pilotes. L’objectif de cette étude est donc d’adapter le modèle PEGASE pour simuler deux micropolluants (à définir) sur deux bassins versants situé dans les bassins hydrographiques gérés par les agences de l’eau française Rhin-Meuse et Adour-Garonne. [less ▲]

Etude de l’impact de la réduction de la température du rejet de la papeterie Burgo Ardennes sur la qualité de l’eau de la rivière réceptrice

Report (2009)

Le présent rapport reprend l’étude de l’impact thermique sur le milieu aquatique de l’entreprise Burgo Ardennes, spécialisée dans la fabrication de pâte à papier et de papier couché. Durant son ... [more ▼]

Le présent rapport reprend l’étude de l’impact thermique sur le milieu aquatique de l’entreprise Burgo Ardennes, spécialisée dans la fabrication de pâte à papier et de papier couché. Durant son fonctionnement, l’entreprise prélève de l’eau du Ton (affluent de la Chiers) afin d’assurer les processus de fabrication de pâte à papier et de papier couché. Le prélèvement d’eau est réalisé au niveau de la confluence du Ton et de la Chavratte (environ 2 km en amont de l’entreprise). Dans le cadre du renouvellement de l’autorisation de rejet de l’entreprise, des normes de rejets plus strictes sont imposées par la Région wallonne et celle-ci a demandé à l’entreprise de réduire la température maximale autorisée du rejet. Les travaux de modélisation des impacts de rejets thermiques réalisés par l’Unité R&D de l’Aquapôle peuvent évaluer l’impact hydrologique, thermique, physico-chimique et l’impact sur l’écosystème. Les impacts de l’entreprise sur le Ton peuvent être décrits de la manière suivante : - un impact sur le régime thermique de la rivière, compte tenu du rejet d’eau échauffée ; - un impact sur les concentrations de certaines variables physico-chimiques de la qualité de l’eau (oxygène dissous notamment) ; - un impact sur les débits du Ton, toutefois relativement faible puisque la fraction du débit prélevé évaporée vers l’atmosphère est compensée par l’apport en eau du bois. Ces différents impacts sont limités : - par les conditions de l’autorisation de prélèvement et de rejet imposées à l’entreprise par la Région wallonne dans le cadre du permis d’exploiter ; - par les dispositifs techniques mis en place par l’entreprise en vue de respecter l’autorisation et de réduire son impact sur l’environnement. Le premier objectif de l’étude est d’abord d’évaluer, à partir d’une situation de référence actuelle, les impacts prévisibles du rejet thermique de l’entreprise sur la qualité du Ton. Les développements et résultats de cette évaluation sont repris dans le chapitre 4 (« Evaluation des effets de l’entreprise Burgo Ardennes sur le milieu aquatique »). Le second objectif de l’étude est ensuite d’évaluer l’élévation de température engendrée par les rejets thermiques réels (journaliers 2005) sur base de la température naturelle de la rivière. En effet, la température mesurée en aval du point de rejet thermique, à la limite de la zone de mélange, ne doit pas dépasser la température naturelle de plus de 3°C selon les exigences de la Région wallonne. Les développements et résultats de ces évaluations sont détaillés dans le chapitre 5 ci-après (« Evaluation du rejet thermique optimal de l’entreprise Burgo Ardennes »). [less ▲]

Modélisation d’indices de qualité biologique par PEGASE et réalisation de simulations particulières

Report (2008)

Dans le cadre de la caractérisation des cours d’eau du milieu naturel et de l’appréciation de l’efficacité environnementale des mesures déployées en application de la Directive Cadre sur l’Eau 2000/60/CE ... [more ▼]

Dans le cadre de la caractérisation des cours d’eau du milieu naturel et de l’appréciation de l’efficacité environnementale des mesures déployées en application de la Directive Cadre sur l’Eau 2000/60/CE, l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse demande de modéliser des scénarios particuliers avec le modèle Pégase et à évaluer des indices de qualité biologique à partir de la qualité physico-chimique et de la qualité physique des cours d’eau. [less ▲]

COPEAU “Réseau de contrôle de la pollution des eaux en Tunisie”

Report (2008)

L'objet du présent rapport final est de faire le point sur l'état d'avancement des différentes activités du Projet de Contrôle de la Pollution de l’eau - Life 06/TCY/TN/275- (COPEAU) et ce pour la période ... [more ▼]

L'objet du présent rapport final est de faire le point sur l'état d'avancement des différentes activités du Projet de Contrôle de la Pollution de l’eau - Life 06/TCY/TN/275- (COPEAU) et ce pour la période allant du 1 janvier 2007 au 30 juin 2010. Tâche A - Gestion et rapports à la CE : l’ANPE et l’AQUAPOLE ont assuré les actions de gestion et de suivi de la mise en œuvre du projet COPEAU. Cinq rapports d’activité semestriels, un rapport intermédiaire et un rapport final ont été élaborés conjointement par l’ANPE et l’AQUAPOLE et ensuite transmis à la CE. Il est à signaler que les recommandations formulées par la Commission Européenne ont été prises en compte et ont donné lieu à des réponses et des compléments d’informations qui ont été également transmis à la CE. Le rapport final a été élaboré conformément aux directives de la CE. En début de projet, le bénéficiaire et le partenaire ont participé au kick-off meeting organisé à Bruxelles par la Commission Européenne. Par la suite, sept missions de coordinations ont été réalisées, trois en Tunisie et quatre autres en Belgique. La première mission a été mise à profit pour permettre à l’AQUAPOLE de participer à l’atelier ZOPP qui a abouti à la rédaction des termes de référence du manuel de procédures. Les six autres missions ont permis de dresser l’état d’avancement des activités du projet, planifier les actions pour les 6 mois suivants, et résoudre ensemble les problèmes survenus en cours de la mise en œuvre du projet. En outre, l’ANPE a accueilli en Tunisie trois missions de suivi réalisées par l’équipe de suivi « Astrale » et une autre effectuée par l’équipe du programme Life pays tiers et d’Astrale.. Tâche B - Elaboration du manuel de procédures : le manuel de procédures a été achevé et réceptionné par le comité de pilotage en janvier 2008. Les remarques soulevées par ce comité ont été prises en comptes. Il a été transmis à la CE en annexe du deuxième rapport d’activité. Sa validation a été réalisée lors des campagnes de mesures avec le nouveau matériel. Les ingénieurs et techniciens de l’ANPE se l’approprient progressivement et y apportent les compléments Le manuel de procédures est un document résolument dynamique. Tâche C - Renforcement de l’équipement existant : le dossier d’appel d’offre a du être réalisé deux fois vu que le premier DAO a été déclaré infructueux. Le deuxième appel d’offre a abouti à la signature d’un contrat entre le fournisseur (WAFA LAB) et l’ANPE en date du 22 octobre 2008 pour l’acquisition des deux laboratoires mobiles pour l’analyse des eaux et ce, après plusieurs réunions de négociations de rabattement des prix. Le matériel a été réceptionné quantitativement et qualitativement en en plusieurs séances et ce à partir du mois de juin jusqu’au mois de novembre 2009. Il est à signaler que ce matériel est maintenant utilisé depuis le mois de septembre 2009 pour effectuer les campagnes de mesure. Tâche D – Renforcement des capacités : Toutes les sessions de formation programmées ont été réalisées en Tunisie et en Belgique : - Une session de formation sur le choix et la signification des paramètres a eu lieu en Tunisie. - Deux visites techniques ont été réalisées en Belgique. Celles-ci ont permis aux agents de l’ANPE et d’autres institutions impliquées dans le secteur de l’eau en Tunisie de rencontrer les spécialistes du contrôle de la pollution des eaux en Région wallonne ainsi que différents acteurs du réseau de surveillance de la qualité des eaux. - Une session de formation des techniciens du COPEAU a eu lieu à Liège (Belgique) - Deux sessions de formation ont été réalisées par le fournisseur Wafa Lab à Tunis Tâche E – Démonstration des procédures par des campagnes de mesures : Avant l’acquisition du nouveau équipement du projet, le contrôle des milieux récepteurs a été assuré par le biais du laboratoire mobile existant tout en s’appuyant sur les acquis progressif du projet COPEAU (manuel de procédures, formation). A partir de septembre 2009, les deux nouveaux laboratoires acquis ont renforcé l’équipement existant Actuellement, et tout le territoire tunisien ( 24 gouvernorats) a été couvert par la réalisation de campagnes de mesures. C’est ainsi que 110 milieux récepteurs ont été contrôlés, avec 529 points de mesures et 5882 analyses effectuées entre le 1er janvier 2007 et le 30 juin 2010. Tâche F – Diffusion des résultats : un séminaire de sensibilisation du public a été réalisé en Tunisie sur le contrôle de la pollution des eaux. La tenue de ce séminaire et le projet COPEAU a fait l’objet de plusieurs articles parus dans la presse écrite et de plusieurs annonces sur les radios régionales et nationales. Par ailleurs, le chef de projet a participé à un séminaire en Jordanie où il a pu présenter le projet COPEAU. Parmi les publications réalisées dans le cadre du projet, citons trois rapports annuels pour les années 2007, 2008 et 2009 et quatre bulletins présentant les résultats des campagnes d’analyses. Ces publications ont été largement diffusées auprès des institutions chargées du secteur de l’eau en Tunisie (quelques 300 exemplaires pour chaque bulletin) et également via le site INTERNET du projet (http://www.aquapole.ulg.ac.be/copeau/ ). On retrouve également sur ce site toutes les informations et tous les documents relatifs au projet. Un colloque régional a été organisé le 22 mars 2010 sous le patronage de Monsieur le Ministre de l’Environnement et du Développement Durable, en présence du représentant du Délégué de l’Union Européenne à Tunis et du Délégué de Wallonie Bruxelles à Tunis . Trois pays ont participé à ce colloque à savoir, la France, la Belgique et le Maroc. En plus de la présentation des résultats du projet COPEAU et du film sur le projet, ce sont quelques 1é exposés qui ont été présentés sur des sujets liés au contrôle de la pollution de l’eau. . Une centaine d’experts issus des administrations, centres de recherche, bureaux d’études, universités ont participé à ce colloque. Et enfin, le projet a pu être présenté à Liège dans le cadre du cycle de conférence des « jeudis de l’Aquapôle » organisé par l’Aquapôle de l’Université de Liège. Une quarantaine de personnes issues des milieux de la recherche mais aussi du secteur public, privé et associatif ont assisté à la présentation des résultats du projet et à la diffusion du film. [less ▲]