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Quantification des apports en coliformes fécaux en milieu urbain par modélisation hydrologique/hydraulique: le cas du bassin versant de la rivière Beauport.

Thériault, Amélie (2013). Quantification des apports en coliformes fécaux en milieu urbain par modélisation hydrologique/hydraulique: le cas du bassin versant de la rivière Beauport. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 152 p.

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Résumé

Les concentrations en coliformes fécaux mesurées à la plage de la Baie de Beauport en période estivale dépassent souvent le critère du MDDEFP (Ministère du Développement durable, de l'Environnement, de la Faune et des Parcs) pour les activités de contact primaire telles que la baignade (200 UFC/100 ml). Une étude antérieure (Duchesne et al., 2011) a démontré que les principales sources de contamination pouvant affecter la qualité de l'eau à cet endroit sont les débordements des réseaux d'égout sanitaires et unitaires (causés par des dysfonctionnements ou par la pluie) ainsi que les rejets des réseaux d'égout pluviaux. Cette étude avait été réalisée à macroéchelle à l'aide d'analyses globales et d'équations simplifiées. Une analyse plus détaillée, qui reposerait notamment sur la simulation hydrologique/hydraulique et de la qualité de l'eau sur les sous-bassins de drainage des affluents à la Baie de Beauport, permettrait d'identifier de façon plus précise les principales sources de contamination et aiderait à identifier les actions à mettre en oeuvre en priorité pour améliorer la qualité de l'eau à la plage de la Baie de Beauport. Dans ce mémoire, le bassin versant choisi pour effectuer ce type d'étude est le bassin versant de la rivière Beauport (29,2 km²) situé majoritairement dans un milieu urbain, dont l'exutoire se situe dans la Baie de Beauport. Plus précisément, les objectifs de l'étude faisant l'objet de ce mémoire sont de : 1) quantifier les apports en coliformes fécaux d'un bassin versant urbanisé par modélisation; 2) analyser les liens statistiques entre les concentrations en coliformes fécaux dans la rivière Beauport et diverses variables potentiellement explicatives; 3) comparer les résultats de méthodes d'estimation existantes pour quantifier les apports en coliformes fécaux, soit la méthode par modélisation hydrologique/hydraulique avec le modèle SWMM (Huber et Dickinson, 1988) et la méthode simple de Schueler (1987); et 4) proposer des solutions afin de réduire les concentrations en coliformes fécaux dans la rivière Beauport. Les données de concentrations en coliformes fécaux utilisées pour cette étude proviennent de la Ville de Québec et couvrent les années 2008 à 2011, pour la période du 1er mai au 31 août. Les différentes analyses à l'aide de ces données ont permis de constater que la pluie influence fortement les concentrations en coliformes fécaux observées, et ce, jusqu'à une journée après l'évènement de pluie, dans la rivière Beauport comme à la plage de la Baie de Beauport. De plus, les débordements de réseau unitaire ayant lieu dans la rivière Beauport sont une source de coliformes fécaux majeure et influencent à la hausse les concentrations observées dans la rivière Beauport. Cependant, les débordements ayant lieu dans la rivière Beauport semblent avoir peu d'impacts sur les concentrations en coliformes fécaux observées à la plage de la Baie de Beauport. La quantification des apports en coliformes fécaux par modélisation hydrologique/hydraulique a été réalisée à l'aide du logiciel SWMM. Le modèle de qualité d'eau intégré au modèle est celui de la concentration moyenne par évènement (CME), faute de mesures adéquates de concentrations en coliformes fécaux sur le terrain pour l'utilisation d'un modèle plus complexe. Les valeurs de CME utilisées sont issues d'une revue de la littérature, principalement du Guide de gestion des eaux pluviales du Québec (MDDEFP et MAMROT, 2011). Les simulations hydrologiques/hydrauliques ont permis d'estimer que les apports saisonniers en coliformes fécaux dus aux débordements du réseau unitaire sont jusqu'à 100 fois supérieurs à ceux du réseau séparé (pluvial). Aussi, 88 % des sources du réseau séparé proviennent du drainage en conduite, situé principalement dans les zones résidentielle, commerciale et industrielle, la portion restante provenant du drainage de surface des zones agricole et non développée. L'utilisation de la méthode simple, bien qu'elle ne puisse estimer les apports en provenance du secteur unitaire, donne sensiblement le même ordre de grandeur des apports saisonniers que la modélisation détaillée, soit autour de 10¹³ et 10¹⁴ unités formatrices de colonies (UFC) provenant du réseau séparé pour la période du 1er mai au 31 août. Finalement, une analyse de scénarios, modélisés avec SWMM sur un seul évènement de pluie (33,4 mm sur 24 heures), a été réalisée afin de déterminer la pratique de gestion optimale (PGO) pour laquelle la diminution des charges en coliformes fécaux est la plus importante. Les scénarios pris en compte dans cette analyse sont la construction de réservoirs de rétention pour contenir les débordements du réseau unitaire, la rétention des eaux pluviales dans les bassins existants avant leur rejet au milieu récepteur, la réduction de l'imperméabilité et une meilleure gestion des eaux pluviales. Mis à part l'élimination des débordements du réseau unitaire en temps de pluie, la PGO la plus efficace parmi celles considérées est celle d'une gestion exemplaire des eaux pluviales. Cependant, c'est en appliquant plusieurs PGO qu'il est possible d'atteindre la norme de qualité de l'eau pour les contacts secondaires (1 000 UFC/100 ml) en tout temps dans la rivière Beauport.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Duchesne, Sophie
Mots-clés libres: coliformes fécaux; bassin versant; modélisation; hydrologie; hydraulique; statistique; rivière Beauport
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 13 janv. 2014 19:12
Dernière modification: 17 mars 2016 15:39
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1699

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