Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article traite de la modélisation de la dispersion atmosphérique des odeurs. Les objectifs principaux sont présentés et permettent d’appréhender la démarche méthodologique globale. Les mécanismes physiques qui entrent en jeu (turbulence et stabilité de l’atmosphère) et les principales familles de modèles mathématiques adaptées à la problématique des odeurs (modèles gaussiens, lagrangiens et eulériens) sont proposées en début d’article. Le déroulement d’une étude de modélisation est ensuite analysée en détail : caractéristiques, objectifs et expression des résultats. Une étude de cas met en oeuvre les méthodes explicitées précédemment.
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This article deals with the modeling of the atmospheric dispersion of odors. The main objectives are presented and they allow for a sound understanding of the global methodological approach. The physical mechanisms involved (turbulence and stability of the atmosphere) and the major families of mathematical models adapted to the issue of odors (Gaussian Lagrangian and Eulerian models) are presented. The stages of a modeling study is then detailed: characteristics, objectives and expression of results. The above-mentioned methods are illustrated by a case study.
Auteur(s)
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Lionel POURTIER : Docteur ès sciences - Directeur général de la société GED Environnement (EOG) du Groupe GED
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Géraldine deiber : Docteur ès sciences - Responsable du pôle Études des risques sanitaires et modélisation de la dispersion atmosphérique à la société GED Environnement (EOG) du Groupe GED
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Hélène PIET : Ingénieur en chimie industrielle (CNAM) - Ingénieur d'études à la société GED Environnement (EOG) du Groupe GED
INTRODUCTION
La législation française, avec la loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie (loi LAURE) du 30 décembre 1996, donne « le droit à chacun de respirer un air qui ne nuise pas à sa santé » et stipule qu'une installation ne doit pas « générer de nuisances olfactives excessives ». Depuis 1996, la législation sur les installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE) s'est étoffée en matière de contrôle des émissions odorantes et de leur impact. Citons notamment :
-
l'arrêté du 2 février 1998 (et sa circulaire d'application DPPR/SEI du 17 février 1998) qui donne pour la première fois une définition de la concentration et du débit d'odeurs ;
-
l'arrêté sectoriel du 12 février 2003 applicable aux ICPE soumises à autorisation sous la rubrique 2730 (traitement des cadavres, des déchets ou des sous-produits d'origine animale...) qui précise que la concentration d'odeur, dans un rayon de 3 km autour du site, ne doit pas dépasser 5 ouE · m–3 (unité européenne d'odeur par mètre cube d'air) plus de 175 heures par an pour les installations existantes ou plus de 44 heures par an pour les installations nouvelles et que, à défaut de la réalisation d'une étude de dispersion atmosphérique, la concentration d'odeur ne doit pas dépasser 1 000 ouE · m–3 ;
-
l'arrêté sectoriel du 7 janvier 2002, applicable aux centres de compostage soumis à déclaration, qui mentionne que l'inspecteur des installations classées peut demander la réalisation, aux frais de l'exploitant, d'une campagne d'évaluation de l'impact olfactif de l'installation afin de qualifier l'impact et la gêne éventuelle et permettre une meilleure prévention des nuisances. Cette évaluation peut être réalisée à l'aide d'outils de simulation de la dispersion atmosphérique, s'appuyant sur des modèles mathématiques.
Au-delà d'une réponse aux exigences réglementaires, la simulation de la dispersion atmosphérique permet :
-
d'évaluer l'impact olfactif d'une installation existante ou d'une installation future avant même son implantation pour les dossiers de demande d'autorisation d'exploiter ;
-
de calculer des valeurs limites en sortie d'installation de désodorisation pour établir un cahier des charges de réalisation ;
-
de disposer d'éléments de réflexion quant aux choix stratégiques que l'exploitant peut être amené à prendre.
Ce dossier a pour objectif de présenter la démarche méthodologique globale pour simuler, à l'aide de modèles, la dispersion atmosphérique des odeurs. Après avoir rappelé les principaux mécanismes physiques qui entrent en jeu dans la dispersion atmosphérique et les différents types de modèles mathématiques adaptés à la problématique des odeurs ainsi que leur mise en œuvre, nous expliciterons la méthodologie à suivre pour évaluer l'impact olfactif d'un site et pour dimensionner des ouvrages émetteurs d'odeurs. Une étude de cas est abordée dans la dernière partie de l'article.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 2002 par Joseph SUAREZ, Lionel POURTIER, Olivia LLONGARIO
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Déroulement d'une étude de modélisation
En anglais
3. Principales familles de modèles mathématiques de dispersion atmosphérique
Il existe essentiellement trois familles de modèles numériques adaptés à l'étude de la dispersion atmosphérique des odeurs, à savoir les modèles gaussiens, les modèles lagrangiens et les modèles eulériens.
3.1 Modèles gaussiens
-
Principe
Dans les modèles de type gaussien, la plupart des processus de dispersion atmosphérique sont pris en compte à l'aide de paramétrisations spécifiques sans résolution des équations de mécanique des fluides. Pour calculer les concentrations des polluants dans l'air, le panache est assimilé à un cône à l'intérieur duquel la concentration suit une distribution gaussienne selon un axe perpendiculaire au vecteur vent (figure 7).
-
Conditions d'utilisation de ces modèles
Historiquement, l'équation mathématique de base des modèles gaussiens (annexe, paragraphe 7) est issue d'une simplification des équations générales de mécanique des fluides appliquées au transport et à la diffusion atmosphérique, avec notamment comme hypothèses simplificatrices :
-
le polluant est de densité voisine de celle de l'air, il est soumis uniquement à l'action du fluide porteur, l'air ;
-
l'atmosphère présente une homogénéité thermique horizontale;
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le vecteur vent est constant dans l'espace et dans le temps et la vitesse de vent est non nulle ;
-
la composante verticale du vent est négligeable devant la composante horizontale (diffusion dans le sens du vent négligeable devant le transport) ;
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le régime permanent est instantanément atteint.
Dans la pratique, le fort développement...
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Principales familles de modèles mathématiques de dispersion atmosphérique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ROGNON (C.), POURTIER (L.) - Les odeurs dans l'environnement. - [G 2 900] (2000).
-
(2) - ROGNON (C.), POURTIER (L.) - Mesurer les odeurs. - [G 2 940] (2001).
-
(3) - PASQUILL (F.) - Atmospheric diffusion : the dispersion of windborne material from industrial and others sources. - Van Nostrand Reinhold, Londres, 297 p. (1962).
-
(4) - MONIN-OBUKHOV - The main features of turbulent mixing in the surface atmospheric layer. - Trudy Inst. Geophys. Acad. Sci. USSR, vol. 24 (1954).
-
(5) - ZANNETTI (P.) - Air pollution modelling. - Édition Van Nostrand Reinhold, N.Y., USA, 439 p. (1990).
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