| Attributes | Values |
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| type
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| Thesis advisor
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| Author
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| alternative label
| - Trace metal modelling in surface water
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| dc:subject
| - Modélisation
- Adsorption
- Éléments traces
- Thèses et écrits académiques
- Erosion
- Sédimentation
- Eaux de surface
- Analyse de sensibilité
- Elément trace métallique
- Désorption
- Modèle hydrodynamique
- Fleuve Garonne
- MOHID
- Modèle de spéciation chimique
- WHAM
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| preferred label
| - Modélisation du transfert des éléments traces métalliques dans les eaux de surface
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| Language
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| Subject
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| dc:title
| - Modélisation du transfert des éléments traces métalliques dans les eaux de surface
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| Degree granting institution
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| note
| - Les éléments traces métalliques (ETMs) sont une catégorie de polluants présents dans les eaux de surface pouvant atteindre des concentrations importantes. Cependant, les outils de modélisation de ces ETMs en rivière restent rares et spécialisés. Ces travaux proposent des approches de modélisation permettant de simuler le transport des ETMs dans les eaux de surface en conditions hydrodynamiques et morphologiques contrastées et soumises à une physico-chimie complexe et dynamique. Pour se faire, quatre processus spécifiques sont considérés, soit l'hydraulique, le transport d'éléments dissous et particulaires en suspension avec stockage transitoire, l'érosion et la sédimentation des matières en suspension (MES) et l'adsorption - désorption des ETMs sur les MES. Une section de 87 km du fleuve Garonne dans son cours moyen sert de cas d'étude pour tester le modèle. Les données utilisées sont tirées de différentes campagnes de mesures en conditions hydrologiques contrastées. Trois ETMs sont retenus pour tester la capacité du modèle à représenter leur dynamique, soit l'arsenic et le cuivre pour leur caractère dissous dans l'eau et le plomb pour son caractère particulaire très important. Le modèle Modelo Hidrodinâmico (MOHID) a servi de modèle hydrodynamique, simulant l'hydraulique de la rivière à l'aide des équations de St-Venant complètes en une dimension, le transport par les équations d'advection - dispersion et l'érosion - sédimentation par les équations de Partheniades. Le modèle One-dimensional Transport with Inflow and Storage (OTIS) y a été couplé pour modéliser le stockage transitoire des éléments dissous et particulaires. Deux modèles chimiques d'adsorption - désorption lui ont été ajoutés, soit un modèle utilisant un coefficient de séparation des phases dissoutes et particulaires, dit le Kd, constant et le modèle de spéciation chimique Windermere Humic Acid Model (WHAM) qui calcule un Kd variable en fonction des conditions physico-chimiques et des caractéristiques des MES. Sur la base d'hypothèses de modélisation, le modèle hydro-géo-chimique résultant a été calibré sur le site d'étude et tous les paramètres ont pu être validés ou expliqués par des observations directes ou indirectes. Les approches de modélisation ont fait ressortir l'importance d'une très bonne description des MES en toute condition hydrologique pour simuler le transport des ETMs. De plus, le transport d'ETMs très particulaires tel que le plomb est bien décrit par un modèle d'adsorption simple (Kd fixe), tandis que le transport d'ETMs très solubles comme le cuivre est beaucoup mieux décrit par un modèle à Kd variable. Enfin, l'analyse de sensibilité a montré que le Kd est très sensible au pH. En outre, le Kd moyen est sensible principalement aux paramètres physico-chimiques tandis que sa variation dépend davantage des facteurs hydrodynamiques (coefficient de Manning et paramètres d'érosion - sédimentation). Ces travaux ouvrent des perspectives sur la formalisation des transferts d'ETMs à plus large échelle.
- Trace Metals (TM) are a class of pollutant found in surface waters that can reach important levels. However, modelling tools available to simulate TM in rivers are rare and very specialized. These works propose a modelling approach to simulate transport of TM in rivers subject to dynamic and complex hydrology and physico-chemistry. Therefore, four processes have been modeled: the hydraulics, the transport of dissolved and particulate suspended elements with transient storage, the erosion - sedimentation of suspended particulate matter (SPM) and the sorption - desorption of TM onto the SPM. The developed model was applied to an 87 km reach of the Garonne River in its middle course. Available data were taken in various sampling campaigns under contrasted hydrological conditions. Three TM were used to assess the model ability to simulate their fate. The arsenic and copper were selected for their highly dissolved nature and the lead for its highly particulate nature. The Modelo Hidrodinâmico (MOHID) model provided the hydrodynamic model, using the full St-Venant equations in one dimension for the hydraulics of the river, the advection - dispersion equations for the transport of dissolved and particulate suspended elements and the Partheniades equations for the erosion - sedimentation of the SPM. The One-dimensional Transport with Inflow and Storage (OTIS) model was added to account for the transient storage of dissolved and particulate elements. Two chemical model of sorption - desorption were coupled to MOHID. The first one uses a constant separation coefficient of the dissolved and particulate phase of TM, the so-called Kd, while the second is the Windermere Humic Acid Model (WHAM), which computes a variable Kd based on the physico-chemistry and the SPM composition. With the help of modelling hypothesis, the resulting hydro-geo-chemical model was calibrated on the study case and each parameter was either validated or explained by direct or indirect observations. These modelling approaches highlighted the importance of a very good description of the SPM dynamics under a variable hydrological context to simulate TM transport. Furthermore, the transport of a particulate TM such as lead is well represented with a simple sorption model (fixed Kd) while a dissolved TM such as copper is better represented with a variable sorption model. Finally, the sensitivity analysis of the model showed that the Kd was very sensitive to the pH. Moreover, the average Kd proved to be sensitive to physico-chemical factors while its variation was mostly influenced by hydrodynamic factors (Manning coefficient and erosion - sedimentation parameters). These works open new insights on the formalism of TM transfer at larger scale.
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| dc:type
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| http://iflastandar...bd/elements/P1001
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| rdaw:P10219
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| is primary topic
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| is rdam:P30135
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