Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - UMR 5509

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Description du modèle SIRANERISK

Description du modèle SIRANERISK






Objectif


SIRANERISK est un logiciel de modélisation de la pollution atmosphérique en milieu urbain, adapté à la problématique des substances dangereuses (de type NRBC).

Description


Simulation d’un rejet accidentel de chlore à Lyon.
(c) LMFA - Equipe AIR

SIRANERISK est un logiciel de dispersion atmosphérique en milieu urbain permettant de traiter des conditions de rejet et de météorologie instationnaires. Il est particulièrement adapté à la problématique des substances dangereuses (de type NRBC), même si tout type d’espèce peut être pris en compte. L’échelle caractéristique de ce logiciel est l’échelle d’un quartier (domaine d’étude de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres). Il permet de décrire les concentrations en polluants dans une zone constituée principalement de rues bordées de bâtiments. SIRANERISK couvre une échelle spatiale située entre l’échelle de la rue, où l’on s’intéresse plutôt à la répartition des polluants à l’intérieur même de cette rue, et l’échelle de l’agglomération, où il n’est plus possible de modéliser explicitement l’effet de chaque bâtiment. Il permet donc de fournir une cartographie tridimensionnelle de l’impact d’un rejet dangereux à l’échelle d’un quartier. D’un point de vue temporel, SIRANERISK est adapté à des échelles caractéristiques allant de l’ordre de la minute à quelques heures.

Le modèle SIRANERISK n’est pas à proprement parlé un modèle d’écoulement météorologique. L’analyse des processus d’écoulement au-dessus d’une ville (Soulhac, 2004) permet de distinguer deux zones caractérisées par des phénomènes sensiblement différents :

  • La canopée urbaine, définie approximativement comme la zone située en dessous du niveau des toits, dans laquelle l’écoulement très complexe se caractérise par le confinement entre les bâtiments et la présence de nombreuses zones de recirculation.
  • L’atmosphère extérieure, c’est-à-dire située au-dessus du niveau des toits. Dans cette zone, l’écoulement est dominé par la couche limite atmosphérique et par l’influence du relief. Les zones de terrain dégagé, où il n’y a pas de bâtiment, sont également inclues dans "l’atmosphère extérieure".

Dans le modèle SIRANERISK, le champ de vent dans l’atmosphère extérieure est évalué par le préprocesseur météo du modèle. Les informations météorologiques fournies par l’utilisateur comme données d’entrée conditionnent la forme du champ de vent. Il peut être uniforme horizontalement dans tout le domaine avec une variation uniquement sur la verticale ou défini sur un maillage 3D de l’espace. Le champ de vent à l’intérieur de la canopée urbaine est quant à lui calculé par le modèle à partir de l’écoulement extérieur.

Le modèle SIRANERISK permet de traiter des sources fixes ou mobiles, de géométrie ponctuelle, linéique, surfacique ou volumique. En fonction de la position de la source par rapport aux deux zones de l’écoulement, l’émission associée sera traitée différemment :

  • Les sources situées dans l’atmosphère extérieure sont traitées avec un modèle à bouffées gaussiennes.
  • Les sources situées à l’intérieur de la canopée urbaine, par exemple dans une rue, sont traitées par un modèle spécifique, permettant de décrire le transport et la dispersion des substances à l’intérieur du réseau des rues. Au cours de cette dispersion, une partie de ces substances diffuse de l’intérieur de la canopée vers l’atmosphère extérieure, constituant alors des sources secondaires dans l’écoulement extérieur. Ces rejets sont alors traités comme précédemment par le modèle à bouffées gaussiennes.

Le modèle SIRANERISK permet de prendre en compte les principaux effets qui agissent sur la dispersion d’une substance à l’échelle d’un quartier :

  • Phénomènes de rue-canyon (confinement des polluants entre les bâtiments)
  • Echanges des polluants au niveau des carrefours
  • Transport et dispersion des polluants au-dessus du niveau des toits dans un champ de vent complexe
  • Modélisation des phénomènes de fluctuations de concentration
  • Modélisation du dépôt sec et humide

SIRANERISK est un outil "opérationnel", qui utilise des modèles théoriques et des formulations simplifiées des différents phénomènes. Il est donc adapté au traitement d’un grand quartier avec une précision de quelques mètres dans un temps de calcul très limité.

Références


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