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Evaluation des dangers écologiques générés par les effluents liquides urbains sur l'écosystème de la baie de Port-au-Prince : Première approche méthodologique

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par Myrline Mompoint
Université de Quisqueya - Ingénieur Civil 2004
  

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2. Structuration de l'étude

L'étude s'articule autour des points suivants :

- Une étude bibliographique subdivisée quatre parties réparties :

1) La définition et les caractéristiques des eaux pluviales

2) La définition et les caractéristiques des eaux usées urbaines

3) La présentation des différents types de réseaux de drainage des eaux usées urbaines

4) La présentation générale des canaux de Port-au-Prince

- Un cadre expérimental comprenant :

1) La présentation de la méthodologie adoptée pour évaluer les dangers générés par les effluents liquides urbains sur l'écosystème de la baie de Port-au-Prince

2) La description et la délimitation de la zone d'étude

3) Les matériels et méthodes utilisés pour l'expérimentation

- Résultats et discussions

- Conclusions et perspectives

A. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

1. Définition et caractéristiques des eaux pluviales

Par définition, les eaux pluviales sont des précipitations liquides d'eau atmosphérique sous forme de gouttes. Elles regroupent les eaux météoriques et celles ruisselant sur les surfaces urbaines (voiries, Toitures). La pluie efficace se divise en deux flux, l'un qui ruisselle directement en surface, l'autre qui s'infiltre et alimente les nappes (Valiron, 1990).

Les eaux de pluie contiennent à l'état dissous des gaz de l'atmosphère (N2, O2 et surtout CO2) mais aussi, en faible quantité, les différentes combinaisons chimiques rencontrées dans l'atmosphère (H2SO4, NaCl au voisinage des côtes, sels de Ca et Mg, PO4, etc.) et une multitude de poussières organiques voire des microorganismes (Navarro et Blanchard, 1982). Elles sont par ailleurs chargées en divers contaminants (Valiron et Tabuchi, 1992).

La présence en concentrations importantes de certains métaux lourds, tels le cadmium, le plomb et le zinc, dans les eaux pluviales est rapportée dans la littérature (Lassabatère, 2002, Plassard et al., 2000 ; Niemczynowicz, 1999 ; Valiron et Tabuchi, 1992). Le tableau 1 donne un résumé des valeurs mesurées pour les métaux lourds identifiés dans les eaux de ruissellement.

Tableau 1 : Pollution des eaux de ruissellement - origine et teneur en métaux lourds

(Valiron et Tabuchi, 1992)

Eléments

Teneur moyenne (mg/L)

Origine

Phase

Pb

0,1 à 0,8

Essence

Industrie : 35 %

Pluies : 50 %

Solide en suspension

Solide en suspension

Cd

-

Industrie : 35 %

(combustion)

Pluies : 20 %

Usure des pneus

Dissoute

Zn

0,3 à 0,8

Industrie : 35 %

(incinération des ordures)

Pluies : 30 %

Usure des pneus

Corrosion des objets

Métalliques

Dissoute

La pollution des eaux de ruissellement urbaines a pour origine d'une part le lessivage de l'atmosphère et d'autre part le lessivage et l'érosion des surfaces urbaines. En effet, la quantification et la caractérisation de la pollution des différents types d'eaux de ruissellement (toitures, chaussées,...) est nécessaire sachant que certaines données montrent que le ruissellement pourrait être une source non négligeable de micropolluants. Le tableau suivant permet de constater les modifications physico-chimiques que peuvent subir ces eaux au cours de leur passage sur les surfaces urbaines.

Tableau 2 : Qualité moyenne des eaux pluviales (Colandini, 1997)

Paramètres

Pluie

Ruissellement

des toitures

Ruissellement

des chaussées

pH

4,9

6,2

6,4 - 7,5

CE (uS/cm)

32

80

108

MES (mg/L)

17,5

22 - 40

64 - 140

Cl- (mg/L)

0,9 - 1,6

0,8

6 - 125

Fe (ug/L)

3 - 4,8

5,6

16 - 62,2

SO42- (mg/L)

160-223

1200

4200 - 10400

Pb (ug/L)

5 - 76

23 - 104

128 - 311

Cd (ug/L)

0,6 - 3

0,7

1,9 - 6,4

Cu (ug/L)

1,5 - 12

27 - 235

62 - 108

Zn (ug/L)

5 - 80

24 - 290

220 - 603

HAP (ng/L)

86 - 145

500

240 - 3100

Les eaux de ruissellement de chaussées apportent dans les hydrosystèmes des matières minérales et organiques de façon chronique ; ces apports provoquent une modification des caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du milieu récepteur, ils peuvent ainsi provoquer des phénomènes d'eutrophisation ou avoir des effets toxiques sur les organismes (Boisson, 1998) (Figure1). Ce phénomène est principalement dû aux sels minéraux de l'azote et du phosphore (Menoret, 1984).

Par ailleurs, certains polluants trouvés dans les eaux de ruissellement peuvent provenir de l'érosion ou la corrosion par la pluie des surfaces urbaines. A titre, l'apport de terre, sable et graviers en provenance des surfaces non imperméabilisées, l'apport d'hydrocarbures provenant de l'usure du goudron, l'apport de métaux provenant des surfaces métalliques ( notamment les toitures) constituent quelques exemples (Garnaud, 1999).

Figure 1 : Polluants majeurs présents dans les eaux de ruissellement de chaussées et principaux facteurs contrôlant les charges de pollution

La pollution des eaux de ruissellement peut se décomposer en trois parties (Chocat et al., 1993)  :

- mise en solution ou entraînement vers le sol des matériaux solides, liquides ou gazeux se trouvant dans l'atmosphère au moment des précipitations ;

- lavage et érosion des surfaces urbaines par des évènements pluvieux ;

- dépôt, reprise et mélange des polluants lors du transport des eaux dans le réseau d'assainissement.

Les eaux pluviales peuvent constituer un potentiel de contamination pour les milieux récepteurs (Mikkelson et al., 1996) du fait que les eaux de ruissellement des zones urbanisées soient fortement polluées. En effet, pendant les périodes sans pluie, les dépôts de substances diverses s'accumulent sur les chaussées, caniveaux, trottoirs et places. Toutes ces substances sont entraînées en masse par le premier flot de pluie qui constitue un véritable lavage de ces surfaces. Les éléments polluants s'éparpillent alors dans la masse d'eau et s'ajoutent à tous les matériaux d'érosion qu'ils polluent en même temps. Des études ont montré que la pollution due au premier flot de pluie pourrait être importante, puisqu'elle est, après analyse, du même ordre de grandeur ou très souvent plus élevée que celle de l'effluent urbain (Chocat et al., 1993). Selon Saget et al. (1996), il y a premier flot lorsque les premiers 30% du volume écoulé véhiculent 80% de la masse de la pollution

En effet une étude menée pour la Région Lyonnaise a permis de constater qu'une averse d'intensité annuelle entraîne 70% de la pollution en 5mn et 95 % en 15 mn. Une autre étude menée dans la région Liloise a mis en évidence au cours des pluies de printemps des concentrations en matières en suspension  variant de 18 à 736 mg/L et en pollutions organiques ( DBO5 variant de 10mg/L à 80mg/L donc faible ; par contre la D.C.O. élevée se situe entre 60 et 210 mg/L).

Ainsi, cette pollution particulière due aux eaux de ruissellement est d'autant plus grave qu'elle est passagère très souvent (Coste et Loudet, 1980).

Cependant la durée de l'épisode sec n'est pas nécessairement un critère adéquat pour estimer l'accumulation des polluants (Chocat et al., 1993) ; ceci peut s'expliquer par deux phénomènes :

- le nettoyage des chaussées qui semble limiter la masse de polluants à une valeur maximum

- l'importance relative de la pollution atmosphérique au moment de la précipitation.

Dès lors que ces phénomènes ne sont pas observés ou sont insignifiants, il y a lieu de penser que le volume total de polluants devrait donc croître linéairement avec la durée de l'épisode sec.

La gestion des eaux pluviales vise à limiter leur impact sur le milieu récepteur en les collectant et en les traitant au moyen de techniques d'assainissement classiques (station d'épuration). Toutefois, ces techniques classiques ne suffisent plus à traiter des volumes d'eaux toujours croissants du fait d'une imperméabilisation des surfaces en milieu urbain et périurbain (Lassabatère, 2002). Des techniques alternatives ont donc été développées pour réduire en amont ces volumes par l'infiltration des eaux pluviales dans des ouvrages spécifiques (puits, bassins d'infiltration, tranchées drainantes, chaussées poreuses, etc.). Ces ouvrages doivent permettre simultanément l'infiltration des eaux pluviales et la rétention des contaminants qu'elles transportent.

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