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
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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