Recueil des données

Cette partie a pour but de présenter le recueil de données que nous avons effectué pour réaliser au mieux nos dimensionnements. Elle s'articule autour des points suivants :
 
 
 
 
 

1. Le climat


 
Il nous est, tout d'abord, indispensable de connaître au mieux le climat pour voir l'influence que pourrait avoir les précipitations et les températures sur nos réseaux d'assainissement.
 
Dubaï a un climat chaud et, parfois, humide avec de nombreuses périodes enregistrant des températures de plus de 40 °C. Ce climat est subtropical et aride. La température la plus élevée à Dubaï a été enregistrée à  47.3 °C, la plus basse à 7°C. Les précipitations sont généralement légères, avec une moyenne d’environ 150 millimètres par an. Les précipitations sont habituellement concentrées sur les mois de janvier, février et mars.
 
 

Figure 1 : Photo de la crue du 13 décembre 2009 à Dubaï. Source : http://storage.canalblog.com/41/55/458468/47574023.jpg.

L’humidité moyenne à Dubaï est approximativement 60% et est plus haute pendant les mois d’hiver plus frais.
 
Tableau 1 : tableau des températures (°C) et des précipitations à Dubaï en 2009. Source : Bureau météorologique de Dubaï (Fiche 35) 2008. [1]
 
Ce tableau nous permet d’obtenir les courbes suivantes :
 

Figure 2 : Courbes représentant les températures et précipitations moyennes au cours de l'année 2009 à Dubaï. Source personnelle.

D'après ces graphiques, nous pouvons en conclure que la température n'aura pas d'impact sur notre réseau d'assainissement : les températures s'élevant au maximum à environ 45 °C. Les conduites, enterrée et faites de PVC, pourront supporter cette chaleur.
De plus, les précipitations sont rares et peu nombreuses. Lors de la construction de notre réseau, nous supposerons que les précipitations sont inexistantes.
Par contre, certaines précipitations peuvent être considérées comme un évènement pluvieux exceptionnel au cours des mois de Janvier, Février et Mars. Pour prendre en considération ces pluies, nous choisirons, dans notre étude, un évènement particulier qui nous permettra d’évaluer la pollution due à de fortes pluies. En effet, le 15 janvier 2008, 52 mm d’eau sont tombées sur l’Emirat de Dubaï. Nous étudierons donc l’impact de cette pluie sur l’environnement.[2][3]
 
 
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2. Les eaux usées


 
Les eaux usées représentent toutes les eaux qui sont de nature polluante c'est-à-dire susceptible de contaminer les milieux dans lesquelles elles sont s’écouler.

 
Ces eaux peuvent se répartir en trois catégories :

- Les eaux domestiques : avec les eaux ménagères (lessive, cuisine, bain ...) et les eaux vannes (WC).

- Les eaux pluviales

- les eaux industrielles  (ces eaux ne sont pas prises en compte dans notre étude)
 
Nous allons maintenant détailler les deux premières catégories utiles pour notre projet.
 
2.1. Les eaux domestiques
 
Sur l'île de Palm Jumeirah, île destinée au tourisme de luxe, la production journalière d'eaux usées par habitants est de 280 litres. Cette production est nettement supérieure à la moyenne de 150-200 L/hab.jour que l'on peut observer en France.
 
Pour une production de 280L/jour.hab d’eaux usées, on observe la formation de : [4]

- 100 à 130 grammes de matières en suspension

- 85 à 100 grammes de matière organique

- 20 à 25 grammes de matières azotées

- 6 grammes de phosphore

- Plusieurs milliards de germe pour 100 mL d'eau usée

Ces eaux domestiques sont donc sources de pollution. D’après des mesures effectuées par Veolia, on peut récapituler cette pollution dans le tableau ci-dessous :
  Tableau 2 : Concentration de pollution dans les eaux usées. Source : Données de Veolia eau.
 
Il sera donc indispensable d'évacuer et de traiter cette pollution produite sur l'île de Palm Jumeirah.

2.2. Les eaux pluviales
 
Ces eaux sont en contacts avec l’atmosphère et donc avec les fumées industrielles. En ruisselant, ces eaux pluviales se chargent de résidus déposés sur les toits et les chaussées des villes c'est-à-dire les huiles de vidange, le carburant, les résidus de pneus et les métaux lourds. Ces eaux peut également être considérées comme source de pollution. On peut distinguer la pollution due au contact de l'eau de pluie avec les toitures et celle avec les chaussées :

 2.2.1. Les eaux de pluies provenant des toitures

 

 -     Influence de la toiture sur le pH
Le pH des eaux de pluie, généralement acide, favorise la désorption et la solubilisation de certains éléments souvent métalliques. Ce pH est donc un facteur clé influençant la composition des eaux de pluie.
 
Lorsque ces pluies ruissèlent sur les toitures, le pH de l’eau va augmenter en fonction de la nature de la toiture. Cette modification du pH est due à la dissolution des particules présentes à la surface des toits ainsi que par le revêtement même de la toiture. Ainsi on peut dire que l’effet tampon varie en fonction du revêtement de la toiture.
 

Figure 3 : Evolution du pH des eaux de ruissellement au cours d'une pluie pour différentes toitures. Source : Mottier, 1994. [5]

Les toitures de Palm Jumeirah sont faites de tuiles en béton. Nous pouvons donc dire que le pH passe de 4-4,5 à 5,5 en contact avec la toiture faites de tuiles. La valeur du pH reste constante tout au long de la durée de la pluie. L'effet tampon serait donc relié à la dissolution du matériau constituant le toit plutôt qu'à celle des particules déposées sur la toiture.
 
-     Influence de la toiture sur la concentration de MES
D’après une étude de M. Mottier (1994), il a été démontré que les eaux de toitures apportent environ 30 % de la concentration totale en MES, DCO et DBO qui arrivent à l’entrée du réseau. Ce taux va dépendre de nombreux facteurs :
o   Caractéristique de la toiture (nature, état, âge)
o   Localisation
o   Présence de végétation, oiseaux (production de débris, mousses)
Généralement, on peut dire qu’une faible rugosité de la toiture et une forte pente favorise le lessivage des toitures par la pluie. Cette dernière récupère les particules qui partent dans l’eau de ruissellement. Ainsi, un toit plat en gravier est désigné comme « puits de pollution » alors que les autres toitures sont des sources de pollution.

 
-     Influence de la toiture sur les métaux
Comme précédemment, les métaux proviennent en majeure partie des toitures (environ 70 %). Comme métaux, on repère le plomb, le zinc, le cuivre et le cadmium : le plomb et le zinc étant les plus abondants puisqu’ils sont très utilisés dans la fabrication des toitures.
Nous allons pouvoir récapituler dans le tableau ci-dessous, la concentration en polluant présente dans l’eau de ruissellement après le passage des eaux sur les toitures en tuile.
 Tableau 3 : Concentration en polluant présent dans les eaux de ruissellement dus à la toiture. Source : [Mottier ; 1994] [LHRSP ; 1994] [6]


Après avoir vu l’influence de la toiture sur les eaux de ruissellement, nous allons étudier l’influence des routes sur la concentration en polluant  des eaux de pluie.
 
 2.2.2. Les eaux de ruissellement de voirie
 
Les eaux de pluie ruisselant sur les chaussées se chargent en solide, en composés organiques, en métaux lourds et hydrocarbures. Elles subissent la pollution liée à l’activité humaine.
 
-     Influence de la chaussée sur la matière en suspension
70 % des MES, DBO, DCO introduits dans le réseau par les eaux de ruissellement proviendraient de la chaussée (d’après Gromaire-Mertz [1998] et Saget [1994]).

-     Influence de la chaussée sur les métaux
Les concentrations en plomb, cadmium, cuivre et zinc représentent 20 % du flux total à l'entrée du réseau. Ces métaux sont issus en grande partie de la circulation automobile (d’après Gromaire-Mertz [1998] et Saget [1994]).

-     Influence sur les Hydrocarbures
Le taux d'hydrocarbures mesuré sur la voirie varie de 0,05 à 18 mg/l. En comparant ce taux à celui relevé dans les ruissellements de toitures (0,2 à 2 mg/l), on peut constater qu'il est multiplié par 9. (D’après Saget [1994]).
Les hydrocarbures présents dans les eaux de ruissellement sont produits principalement par le « nettoyage » de chaussées.
 
Pour finir, nous allons récapituler dans le tableau ci-dessous, la concentration en polluant présente dans l’eau de ruissellement après le passage des eaux sur la chaussée.
Tableau 4 : Concentration en polluant présent dans les eaux de ruissellement dus aux chaussées. Source : [Mottier ; 1994] [LHRSP ; 1994]

Lorsque l'eau de pluie ruissellent sur les toitures et les chaussées, elle se charge en particules polluantes qui risquent d'impacter négativement sur l'environnement.
Que l'on parle d'eaux domestiques ou d'eaux pluviales, il est crucial de les traiter avant de les rejeter dans le milieu naturel pour qu'elles n'endommagent pas l'environnement.
 
 
 

3. Différenciation des réseaux


 
Les réseaux d'assainissement représentent l'ensemble des ouvrages qui permettent de canaliser les eaux pluviales et les eaux usées à l'intérieur d'une agglomération pour ensuite les traiter avant de les rejeter dans le milieu naturel.
Dans le cadre de notre étude, on définira notre réseau comme étant collectif et séparatif.
 
 3.1. Réseau collectif

L’assainissement collectif permet de collecter les eaux usées depuis les habitations jusqu’à la station d’épuration la plus proche. Ce réseau est composé d’une partie privée et une partie publique.
Pour ce qui est de la partie privée, il s’agit des canalisations verticales et horizontales qui amènent les eaux jusqu’à la partie publique du réseau. D’autre part, la partie publique comprend :
- Un collecteur principal relié par des branchements aux réseaux privés
- Un regard entre la partie privée et publique
 

Figure 3 : Arrivée des eaux usées dans le réseau collectif. Source : Fiche technique du réseau d'assainissement de l'ANAH.

 
3.2. Réseau séparatif
 
Ce réseau est composé de deux collecteurs séparés, un pour les eaux usées, un autre pour les eaux pluviales. Ce type de réseau permet un meilleur fonctionnement des stations d’épuration en garantissant de faibles variations de débit des eaux à traiter. Elle permet, de plus, de réaliser un traitement spécifique des eaux pluviales avant rejet dans la nature.
Il y aura donc deux types de regard :
- Un regard de branchement pour les eaux usées qui devra recueillir les eaux vannes (W.C) et les eaux ménagères (évier, lavabo).
- Un regard de branchement pour les eaux pluviales qui devra recueillir les eaux de toitures, les eaux de drainage et les eaux de ruissellement
 

Figure 4 : Schéma du réseau séparatif. Source : Fiche technique du réseau d'assainissement de l'ANAH.


Dans le cas de Palm Jumeirah, le réseau d’eau pluviale n’existe pas. L’eau de pluie sera directement rejetée dans la mer. Il sera donc intéressant de voir l’impact d'un évènement pluvieux particulier sur l’environnement. En effet, l'eau de pluie, chargée en particules polluantes, sera directement rejetée dans la mer et pourra être néfaste pour l'écosystème marin.
 
 
 
 

4. Cartographie de Palm Julmeirah


 
Afin de mettre en place notre étude, il nous est indispensable de dimensionner l’île le plus précisément possible. Pour cela, nous avons joint plusieurs images provenant du site Google Map formant une carte précise de l’île. Celle-ci mesure 4850 pixels de largeur et 4704 pixels de hauteur : un pixel correspondant à peu près à un carré de 1 mètre sur 1. Nous avons donc assez de précision pour dimensionner l’île dans sa globalité et se donner un aperçu de la population vivant sur l’île.
Voici cette carte en format réduit :

 

 

Figure 5: Carte de l’île Palm Jumeirah. Source : Google Map

 
Nous avons ensuite utilisé le logiciel Idrisi Andes pour dimensionner l’île. Ce logiciel permet de réaliser des analyses spatiales et du traitement d'image. Au départ, nous voulions géoréférencer la carte avec des coordonnées de Latitude/Longitude pour des points précis. Le logiciel demandant trop de précision, nous avons alors interpolé l’échelle donnée aléatoirement par le logiciel au départ avec une échelle connue de la carte.
  
Nous avons donc pu calculer toutes les dimensions nécessaires. Ces données sont récapitulées dans le tableau et schéma ci-dessous. Les numéros correspondent aux bassins versants que nous détaillerons ultérieurement.

 

Figure 6 : Dimensionnement de l'île. Source personnelle.

L'île possède donc une surface totale de 558 ha répartie sur 20 bassins versants.

 

 

5. Informations sur la population de l'île


 
Pour effectuer au mieux nos calculs de dimensionnement de réseau, nous avons besoin de connaître au mieux la population présente sur l’île ainsi que sa concentration en différents lieux.  Pour évaluer ce nombre, nous avons deux sources majeures :
- le site internet de l’Internaute avec un article intitulé « L’ile artificielle The Palm Jumeirah à Dubai » [7].
-  une documentation de l’entreprise Roediger qui a installé une partie du réseau d’assainissement [8].
 
La première source s’appuie sur les données de l’entreprise Nakheel qui est à la base du projet des Palm Island. Nous avons donc choisi de recouper ces deux sources pour fixer ces données. L'île se décompose en 3 parties: le tronc du palmier, la tête et le croissant autour. La population de l’île s’élève à 70 000 personnes [7] dont 23 000 habitants sur la tête (les palmes) . Il y a entre 1500 et 2000 villas [7 et 8] et une trentaine d’hôtels [7] au total.
 
 

Figure 7 : Photo aérienne de lotissements. Source : http://www.linternaute.com/savoir/grand-chantier/photo/l-ile-artificielle-the-palm-jumeirah-a-dubai/image/villas-luxe-506696.jpg

 
5.1. Répartition de la population au centre de l'île
 
Afin de simuler efficacement l’assainissement sur le logiciel, nous devons calculer les équivalents habitants par quartier de l’île. Tout d'abord, il nous faut répartir au mieux la population de 23 000 personnes présente sur les palmes.  Pour des raisons pratiques, nous avons créé plusieurs bassins versants comme indiqué ci-dessous sur le schéma :

 
 

Figure 8 : Répartition de la population sur les palmes en fonction des bassins versants créés. Source personnelle.

Les palmes « en miroir » sont des bassins versants identiques, ce qui nous donne déjà 8 paires de bassins versants différents. Nous ajouterons ensuite un bassin qui fait la liaison et un dernier en haut du palmier.
Si nous regardons une carte satellite de Dubaï, ces différents bassins n’ont pas la même répartition de population. Les palmes sont remplies de villas et la liaison (partie 9) semble pour la majeure partie recouverte de végétation. Voici nos hypothèses pour la répartition : Nous opterons pour une séparation 96-4% pour le couple palmes-liaison. Concernant les palmes, nous pouvons dire que le nombre de personnes y habitant est proportionnel à la surface de la palme. Grâce à ses hypothèses, nous pouvons calculer la population de chaque bassin versant. Nos résultats sont présentés dans le tableau ci-dessus.

  
 5.2. Répartition de la population sur le croissant et le tronc de l'île
Sachant que nous n'avons pas d'informations préçises sur la répartition de la population sur le reste de l'île, notamment à cause de la présence des nombreux hôtels, nous avons décidé de faire une répartition 2/3 - 1/3 pour le couple croissant-tronc. Nous comptons donc 31300 personnes sur le croissant et 15700 sur le tronc.
 
 
Grâce à toutes ces données recueillies et calculées, nous allons pouvoir, dans une seconde partie, construire un réseau d'assainissement grâce au logiciel CANOE avant de dimensionner une station d'épuration répondant à la demande de l'île.
 
 
 
 

6. Bibliographie


 
  • Climat
 
1. Site météorologique des Emirats Arabes. URL : http://www.emiratsarabes.fr/meteo-et-climat-a-dubai/
2. Site montrant les températures et précipitations de Dubaï. URL : http://fr.allmetsat.com/climat/asie.php?code=41194
3. Site du routard : géographie et climat de Dubaï. URL : http://www.routard.com/guide/dubai/2425/geographie_et_climat.htm
 
  • Eaux usées

4. Site de l'ADEME portant sur les eaux usées : URL : http://www.ademe.fr/partenaires/boues/pages/chap12.htm
 
  • Pollution toiture et voirie
 
5. MOTTIER V., BOLLER M. (1992). "Les eaux de ruissellement de toits : qualité et dynamique de la charge polluante". Rapport d’étude de l’EAWAG, Dübendorf,Suisse, 45p.
 
6. LHRSP (1994). "Etude des métaux lourds transportés par les eaux de ruissellement". Rapport d’étude. Centre International de l’Eau de Nancy, district de l’Agglomération Nancéienne.
 
  • Population sur Palm Jumeirah
 
7. Article du site l'Internaute intitulé "L'île artificielle The Palm Jumeirah à Dubaï", rubrique "Grands Chantiers", publié le 13/11/2009, URL: http://www.linternaute.com/savoir/grand-chantier/photo/l-ile-artificielle-the-palm-jumeirah-a-dubai/l-ile-artificielle-the-palm-jumeirah-a-dubai.shtml
8. ROEDIGER VACUUM, Vacuum Sewerage System for Palm Jumeirah, Dubai, Document PDF