Modélisation du flux de nutriments à l’interface eau-sédiment

Auteur.e.s

M. Thouvenot, G. Billen, J. Garnier

Université

UMR Sisyphe 7619, UPMC-CNRS

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2005.vol21

L’objectif de ce travail, réalisé au cours d’un satge de Master 2 à l’UPMC, est la réalisation d’un modèle numérique biogéochimique capable de prendre en compte la diagénèse du sédiment dans la modélisation de la qualité des eaux. Actuellement, peu de modèles couplent des modèles benthiques aux modèles pélagiques. Pourtant, les processus prenant place dans le sédiment et dans la colonne d’eau sont interdépendants. Il est important de relier quantitativement les flux de matière particulaire déposés à la surface du sédiment aux flux résultants de nutriments dissous (oxygène, ammonium, nitrates, silice, phosphates…) à travers l’interface eau/sédiment. Ces échanges résultent de conditions physiques et chimiques particulières ainsi que de l’activité microbiologique au sein du sédiment. Récemment, des progrès considérables ont été réalisés dans la modélisation des processus d’apports de matériel particulaire issus de l’érosion vers les cours d’eau ainsi que des processus de dépôt/érosion de particules. Les modèles de rivière les plus récents (SENECAM (Ruelland and Billen, 2005); CAWACQS (Flipo, 2005)) sont donc à même aujourd’hui d’intégrer une représentation des processus de dépôt temporaire et de remise en suspension du matériel particulaire en fonction de l’hydrologie. Il restait cependant à formaliser les processus diagénétiques proprement dit d’une manière compatible avec cette représentation pour permettre le couplage d’un modèle de transportréaction dans la colonne d’eau à un modèle de diagénèse dans les sédiments. C’est donc dans cette optique d’intégration du sous-modèle benthique à un modèle générique de qualité des eaux douces que nous avons développé notre propre modèle diagénétique. Les travaux que nous avons menés au cours de ce stage ont débouché sur la rédaction d’un article en anglais, intitulé « Modelling nutrient exchange at the sediment – water interface of River Systems », à soumettre à la revue Ecological Modelling. Nous avons donc choisi d’articuler le présent mémoire autour du texte de cet article. L’article sera tout d’abord introduit par une revue bibliographique sur les cycles biogéochimiques dans le sédiment et sur les modèles diagénétiques. On reprendra ensuite les bases du sous-modèle benthique développé lors de ce travail. Enfin, l’article, qui présentera les résultats de l’utilisation de ce modèle dans trois études de cas tirées de la littérature, sera inclus in extenso. Une conclusion en français permettra de présenter les perspectives sur lesquelles débouchent notre travail.

marie.thouvenot@hut.fi