Autoépuration en eau courante : évaluation de l’oxygénation dans les cascades en marches d’escalier - Khdhiri, Hatem; Potier, Olivier; Leclerc, Jean-Pierre (Revue des sciences de l’eau / Journal of Water Science)

(untitled) (Université du Québec - INRS-Eau, Terre et Environnement (INRS-ETE), 2014)
Dans les écosystèmes aquatiques, l’oxygène dissous est consommé par les processus chimiques et biologiques de l’autoépuration (oxydoréduction, dégradation de la matière organique,...) ainsi que par la respiration des espèces aquatiques. L’autoépuration sera donc favorisée par une amélioration de l’aération et le taux d’oxygène dissous constituera un indicateur de la qualité de l’eau. Les structures hydrauliques telles que les cascades jouent le rôle de système d’aération en favorisant l’absorption dans l'eau de l’oxygène atmosphérique. Afin d’évaluer le potentiel d’aération de ces ouvrages aux faibles débits, une étude a été réalisée sur une cascade de laboratoire représentative des petits cours d’eau et équipée de plusieurs marches modulables en nombre et en taille. Le transfert d’oxygène dans les cascades est fortement dépendant de l’aire de l’interface d’échange rapporté au volume d’eau, du type d’écoulement diphasique et de la turbulence dans le fluide. Du point de vue hydrodynamique, trois régimes d’écoulement ont été identifiés pour un débit inférieur à 3 L•-s-1, deux régimes de type nappe et un régime de transition. L’efficacité du transfert d’oxygène mesurée varie de 15 % à 40 % en fonction du débit d’eau, du nombre et de la longueur des marches de la cascade. Les résultats ont montré une amélioration de l’aération avec le débit (en régime nappe) et avec le nombre de marches. Sur les différents systèmes de cascades étudiés, une relation de linéarité entre le nombre de marches et l’efficacité d’aération a été constatée. L’ajout de graviers sur les marches provoque une légère amélioration de la capacité d’aération, dépendant du niveau d’immersion des graviers. À hauteur donnée, l’augmentation de la longueur des cascades défavorise le transfert d’oxygène.