| Titre : |
EVALUATION DES MÉCANISMES DE TRANSFERT D’EAU ET DE SOLUTÉS EN MILIEU POREUX VARIABLEMENT SATURÉ DE L’AQUIFÈRE URBANISÉ DE THIAROYE : IMPACT DU DÉFAUT D’ASSAINISSEMENT SUR LA QUALITÉ DE L’EAU |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Abdoulaye POUYE, Auteur |
| Editeur : |
Dakar : Université Cheikh Anta Diop de Dakar : Ecole Doctorale Eau, Qualité et Usages de L’eau |
| Année de publication : |
2024 |
| Importance : |
244P. |
| Format : |
29cm. |
| Note générale : |
Thèse provisoire |
| Langues : |
Français (fre) |
| Mots-clés : |
Aquifere transfert assainissement Eau qualite sante publique fosse septique latrine eau usee nitrate micro-organisme pathogene nappe nappe su-affleurante population demographie pollution urbanisme anarchie nappe de thiaroye thiaroye dakar senegal. |
| Résumé : |
Dans les zones urbaines à faibles revenus des grandes villes d'Afrique, l'assainissement est principalement assuré par des systèmes d’assainissement non collectifs comprenant souvent des fosses septiques et des latrines à fosse. Ces systèmes reposent sur la capacité du sol et du substrat environnant à atténuer les contaminants tels que les nitrates et les micro-organismes pathogènes présents dans les eaux usées. Dans ces villes tropicales à croissance rapide, le développement urbain non réglementé présente un risque majeur pour la qualité des eaux souterraines. La gestion durable et conjointe du sous-sol pour l'approvisionnement en eau et l'assainissement sur place est particulièrement difficile dans ces conditions d'urbanisation. La nappe des sables Quaternaires couvre la totalité de la zone périurbaine de Dakar et y joue un rôle important dans l’approvisionnement en eau. Cette nappe sub-affleurante dans un contexte périurbain est sujette actuellement à la problématique de pollution liée à la forte pression démographique, à l’urbanisation anarchique, à la déficience du réseau d’assainissement et une remontée des niveaux piézométriques du fait de l’infiltration des eaux usées domestiques et des évènements pluvieux extrêmes.
L’objectif de cette étude est d’évaluer, à l’échelle d’un observatoire de recherche urbain les mécanismes de transfert d’eau et de solutés dans un milieu poreux variablement saturée en vue de mesurer l’impact des systèmes d’assainissement non collectifs sur la qualité des eaux souterraines. Ainsi, une approche pluridisciplinaire intégrant la cartographie de la vulnérabilité à l’échelle du bassin versant, le suivi à haute fréquence des transferts hydrique et de polluants fécaux à l’échelle d’un site expérimental et la modélisation hydrodynamique a été adoptée pour atteindre cet objectif.
Les observations à l’échelle de l’observatoire de recherche, basées sur la caractérisation de la matrice de la zone non saturée et le suivi des fluctuations de la nappe ont montré que le réservoir est constitué dans son ensemble de sable fin à grossier (92 à 99%). Sa perméabilité est élevée, conférant à la nappe urbanisée de Thiaroye une vulnérabilité significative à la pollution. La contribution de la cartographie axée sur la comparaison de cartes de vulnérabilité de l’aquifère urbanisé a permis de confirmer ces observations. L’analyse des cartes de vulnérabilité obtenues à partir des méthodes DRASTIC, SINTACS, DRASTIC_N et SI, ont montré des indices généralement élevée à très élevée d’après les modèles d’évaluation. Les tests de sensibilité ont indiqué que la profondeur des eaux souterraines, le sol, la topographie, l'occupation du sol et les paramètres redox influencent fortement les évaluations de la vulnérabilité des eaux souterraines. La corrélation des différentes cartes avec les concentrations de nitrates observées
Evaluation des mécanismes de transfert d’eau et de solutés en milieu poreux variablement saturé de
l’aquifère urbanisé de Thiaroye : impact du défaut d’assainissement sur la qualité de l’eau
Abdoulaye Pouye
Thèse de Doctorat Unique (EDEQUE, UCAD) VIII
a relevé que la vulnérabilité de l'aquifère est mieux représentée par le modèle SI (taux de coïncidence de 56 %) que par DRASTIC_N (43 %), SINTACS (38 %) et DRASTIC (34 %).
A l’échelle du site expérimental, un suivi à haute résolution de l'intensité des précipitations, de la teneur en eau du sol, des fluctuations du niveau des eaux souterraines peu profondes et des concentrations en contaminants fécaux a été mené aux abords d’une fosse septique alimentée par les toilettes d'une école primaire. Les résultats ont montré que les événements pluvieux forts à extrêmes (>10 mm h-1) ainsi que les événements de longue durée (>5 h) engendre le lessivage des eaux usées dans les horizons supérieurs du sol, et au lieu de l'effet de dilution attendu des charges polluantes d’origine fécale, de fortes augmentations sont observées. L’analyse Un échantillonnage ponctuel réalisé lors des pluies extrêmes de 2020 (45 mm h-1) révèle un quintuplement de la concentration de nitrate dans l'humidité du sol (∼500 à ∼2 500 mg L-1). Ces mesures donnent un nouvel aperçu de la dynamique hydrologique par laquelle les eaux souterraines peu profondes sont grossièrement contaminées du fait de la chronicité des apports et du lessivage épisodique par les fortes pluies des eaux usées provenant d'un vaste réseau estimé à plus de 250 000 fosses septiques dans cette banlieue de Dakar. Le modèle numérique Hydrus-1D a été utilisé pour simuler la dynamique de l'eau à travers les milieux poreux non saturés. Le modèle conceptuel représentant la ZNS des sables quaternaires de la nappe de Thiaroye est une couche homogène isotrope de 150 cm d'épaisseur. Les élévations rapides de la teneur en eau du sol et les contributions épisodiques à la recharge par des précipitations importantes (>10 mm h-1) et extrêmes (>20 mm h-1) sont bien modélisées (R2 = 0,79-0,83 ; RMSE = 0,012-0,019) par l’équation de Darcy-Richards, décrivant l’écoulement de l’eau dans la matrice de la zone non saturée.
Les résultats de cette thèse ont fait la lumière sur l’origine de la pollution de la nappe de Thiaroye. Les observations ont mis également en évidence l’influence précipitations fortes à extrêmes sur l’élévation du niveau des eaux souterraines d’une part et le lessivage massif de contaminants fécaux provenant des systèmes d'assainissement non collectifs vers les eaux souterraines. Ainsi, une politique de gestion en amont des effluents septiques doit être imposée afin de garantir un fonctionnement optimal de ces ouvrages et l’utilisation efficiente de la ZNS comme système épuration par excellence des effluents septiques. |
| Permalink : |
https://bibliothequefst.ucad.sn/index.php?lvl=notice_display&id=2279 |
EVALUATION DES MÉCANISMES DE TRANSFERT D’EAU ET DE SOLUTÉS EN MILIEU POREUX VARIABLEMENT SATURÉ DE L’AQUIFÈRE URBANISÉ DE THIAROYE : IMPACT DU DÉFAUT D’ASSAINISSEMENT SUR LA QUALITÉ DE L’EAU [texte imprimé] / Abdoulaye POUYE, Auteur . - Dakar : Université Cheikh Anta Diop de Dakar : Ecole Doctorale Eau, Qualité et Usages de L’eau, 2024 . - 244P. ; 29cm. Thèse provisoire Langues : Français ( fre)
| Mots-clés : |
Aquifere transfert assainissement Eau qualite sante publique fosse septique latrine eau usee nitrate micro-organisme pathogene nappe nappe su-affleurante population demographie pollution urbanisme anarchie nappe de thiaroye thiaroye dakar senegal. |
| Résumé : |
Dans les zones urbaines à faibles revenus des grandes villes d'Afrique, l'assainissement est principalement assuré par des systèmes d’assainissement non collectifs comprenant souvent des fosses septiques et des latrines à fosse. Ces systèmes reposent sur la capacité du sol et du substrat environnant à atténuer les contaminants tels que les nitrates et les micro-organismes pathogènes présents dans les eaux usées. Dans ces villes tropicales à croissance rapide, le développement urbain non réglementé présente un risque majeur pour la qualité des eaux souterraines. La gestion durable et conjointe du sous-sol pour l'approvisionnement en eau et l'assainissement sur place est particulièrement difficile dans ces conditions d'urbanisation. La nappe des sables Quaternaires couvre la totalité de la zone périurbaine de Dakar et y joue un rôle important dans l’approvisionnement en eau. Cette nappe sub-affleurante dans un contexte périurbain est sujette actuellement à la problématique de pollution liée à la forte pression démographique, à l’urbanisation anarchique, à la déficience du réseau d’assainissement et une remontée des niveaux piézométriques du fait de l’infiltration des eaux usées domestiques et des évènements pluvieux extrêmes.
L’objectif de cette étude est d’évaluer, à l’échelle d’un observatoire de recherche urbain les mécanismes de transfert d’eau et de solutés dans un milieu poreux variablement saturée en vue de mesurer l’impact des systèmes d’assainissement non collectifs sur la qualité des eaux souterraines. Ainsi, une approche pluridisciplinaire intégrant la cartographie de la vulnérabilité à l’échelle du bassin versant, le suivi à haute fréquence des transferts hydrique et de polluants fécaux à l’échelle d’un site expérimental et la modélisation hydrodynamique a été adoptée pour atteindre cet objectif.
Les observations à l’échelle de l’observatoire de recherche, basées sur la caractérisation de la matrice de la zone non saturée et le suivi des fluctuations de la nappe ont montré que le réservoir est constitué dans son ensemble de sable fin à grossier (92 à 99%). Sa perméabilité est élevée, conférant à la nappe urbanisée de Thiaroye une vulnérabilité significative à la pollution. La contribution de la cartographie axée sur la comparaison de cartes de vulnérabilité de l’aquifère urbanisé a permis de confirmer ces observations. L’analyse des cartes de vulnérabilité obtenues à partir des méthodes DRASTIC, SINTACS, DRASTIC_N et SI, ont montré des indices généralement élevée à très élevée d’après les modèles d’évaluation. Les tests de sensibilité ont indiqué que la profondeur des eaux souterraines, le sol, la topographie, l'occupation du sol et les paramètres redox influencent fortement les évaluations de la vulnérabilité des eaux souterraines. La corrélation des différentes cartes avec les concentrations de nitrates observées
Evaluation des mécanismes de transfert d’eau et de solutés en milieu poreux variablement saturé de
l’aquifère urbanisé de Thiaroye : impact du défaut d’assainissement sur la qualité de l’eau
Abdoulaye Pouye
Thèse de Doctorat Unique (EDEQUE, UCAD) VIII
a relevé que la vulnérabilité de l'aquifère est mieux représentée par le modèle SI (taux de coïncidence de 56 %) que par DRASTIC_N (43 %), SINTACS (38 %) et DRASTIC (34 %).
A l’échelle du site expérimental, un suivi à haute résolution de l'intensité des précipitations, de la teneur en eau du sol, des fluctuations du niveau des eaux souterraines peu profondes et des concentrations en contaminants fécaux a été mené aux abords d’une fosse septique alimentée par les toilettes d'une école primaire. Les résultats ont montré que les événements pluvieux forts à extrêmes (>10 mm h-1) ainsi que les événements de longue durée (>5 h) engendre le lessivage des eaux usées dans les horizons supérieurs du sol, et au lieu de l'effet de dilution attendu des charges polluantes d’origine fécale, de fortes augmentations sont observées. L’analyse Un échantillonnage ponctuel réalisé lors des pluies extrêmes de 2020 (45 mm h-1) révèle un quintuplement de la concentration de nitrate dans l'humidité du sol (∼500 à ∼2 500 mg L-1). Ces mesures donnent un nouvel aperçu de la dynamique hydrologique par laquelle les eaux souterraines peu profondes sont grossièrement contaminées du fait de la chronicité des apports et du lessivage épisodique par les fortes pluies des eaux usées provenant d'un vaste réseau estimé à plus de 250 000 fosses septiques dans cette banlieue de Dakar. Le modèle numérique Hydrus-1D a été utilisé pour simuler la dynamique de l'eau à travers les milieux poreux non saturés. Le modèle conceptuel représentant la ZNS des sables quaternaires de la nappe de Thiaroye est une couche homogène isotrope de 150 cm d'épaisseur. Les élévations rapides de la teneur en eau du sol et les contributions épisodiques à la recharge par des précipitations importantes (>10 mm h-1) et extrêmes (>20 mm h-1) sont bien modélisées (R2 = 0,79-0,83 ; RMSE = 0,012-0,019) par l’équation de Darcy-Richards, décrivant l’écoulement de l’eau dans la matrice de la zone non saturée.
Les résultats de cette thèse ont fait la lumière sur l’origine de la pollution de la nappe de Thiaroye. Les observations ont mis également en évidence l’influence précipitations fortes à extrêmes sur l’élévation du niveau des eaux souterraines d’une part et le lessivage massif de contaminants fécaux provenant des systèmes d'assainissement non collectifs vers les eaux souterraines. Ainsi, une politique de gestion en amont des effluents septiques doit être imposée afin de garantir un fonctionnement optimal de ces ouvrages et l’utilisation efficiente de la ZNS comme système épuration par excellence des effluents septiques. |
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