Modélisation d'un site pollué - Meurthe-et-Moselle - France

L'étude porte sur un ancien site industriel en milieu urbain qui présente une pollution de l’eau souterraine et des sols par des COHV (composés organo-halogénés volatils). L'activité du site a débuté vers 1927 avec fabrication de tubes isolants, produits en matière plastique, dépôt de brai et d’huile anthracénique. Elle a cessé en 1972.

Les objectifs de la modélisation étaient les suivants :

1. Mesures sur site

Piézométrie

Préalablement au calage du modèle pour le transport des COHV en nappe, une synthèse des mesures de concentration en nappe a été effectuée pour les composés PCE (tétrachloroéthylène), TCE (trichloroéthylène) et CV (chlorure de vinyle).
Un exemple est donné ci-contre avec une carte  d’isoconcentration en nappe (interpolation mathématique à partir des données brutes, méthode krigeage).

2. Modèle mathématique

Le modèle numérique a été construit avec le logiciel Visual Modflow 4.2, utilisé dans ses volets hydrodynamique (code Modflow 2000 pour l’écoulement) et transport de masse dissoute (code RT3D v2.5 pour la propagation des polluants).

Le maillage du modèle est de type écossais avec des mailles de taille variable, allant de 40 m sur les limites nord et sud du modèle puis affinées progressivement jusqu’à une taille de 5 m au droit du site. Il y a 11 500 mailles calculables par couche. La superficie du modèle est de 2,2 km2.

3. Calage du modèle des écoulements souterrains

La dynamique de la nappe est fortement influencée par le niveau de la rivière qui borde le site :

Ecoulement en régime permanent

En situation moyenne, l’écoulement se fait globalement en direction du nord-ouest. Au maximum de la crue, l’écoulement est fortement modifié avec une direction vers le nord / nord-est, la rivière alimente alors fortement la nappe. De retour à son niveau de base, la rivière se comporte comme un drain vis-à-vis de la nappe. Celle-ci ayant été rechargée temporairement lors de la crue, l’écoulement change radicalement de sens pour s’orienter vers l’ouest. Cette particularité du fonctionnement hydrogéologique est prépondérante pour la diffusion du polluant en nappe.

4. Modélisation de la pollution en nappe

Une zone source unique est introduite dans le modèle. Outre la dispersion du polluant en nappe par convection/dispersion, le module de calcul RT3D permet de reproduire les phénomènes d’atténuation naturelle (AN) pour la famille des COHV, soit en résumé un processus de dégradation dans le sens PCE à TCE à DCE à CV Ethène à Cl.

Le calage effectué sur le modèle en transport de masse permet de reproduire l’extension connue de l’atteinte à la nappe par les solvant chlorés.

Le modèle mathématique peut alors être utilisé pour la réalisation de simulations visant à caractériser l'évolution des concentrations en nappe après élimination de toute source polluante sur le site :

Pollution Chlorure de Vinyle 1

Cette simulation montre un ordre de grandeur d’environ 2 ans pour une Atténuation Naturelle du CV après suppression de la source de pollution.