Méthodologie d'évaluation des impacts des eaux usées sur les zones côtières : Application au site de Danang, Vietnam

par Phuoc Quy An Nguyen

Thèse de doctorat en Contrôle, Optimisation, Prospective

Sous la direction de Philippe Audra.

Le président du jury était Philippe Gourbesville.

Le jury était composé de Philippe Audra, Philippe Gourbesville, Manuel Gomez Valentin, Olivier Fouché-Grobla, Van-Thanh-Van Nguyen, Olivier Delestre, Ngoc Duong Vo, Shie Yui Liong.

Les rapporteurs étaient Manuel Gomez Valentin, Olivier Fouché-Grobla.


  • Résumé

    La croissance industrielle et démographique mondiale a affecté les zones côtières qui reçoivent quantité de polluants par les effluents. Ces polluants proviennent des eaux usées des systèmes de collecte, des stations d’épuration, et des activités industrielles. Ils affectent considérablement la qualité des eaux. Cet aspect est encore plus marqué dans les pays en développement du fait de rejets directs à la côte. De plus, les populations ainsi que les décideurs locaux ne sont pas réellement sensibilisés aux conséquences sur l’environnement côtier. Dans un tel contexte, les actions d’évaluation doivent être envisagées selon des approches pouvant aboutir avec peu de données disponibles. L’usage de la modélisation permet de simuler une grande variété de sources de polluants et leur impact sur les zones côtières. Les résultats de simulations présentent en particulier une valeur démonstrative pouvant être utilisées pour la sensibilisation du public et des décideurs. Ce travail de recherche cible le développement de méthodologies d’évaluation de l’impact des sources d’eaux usées sur la qualité des eaux côtières. Cette approche est appliquée à la ville de Danang (Vietnam), 3e agglomération du pays, avec un littoral de 74 km intégrant de nombreux enjeux et projets balnéaires, mais avec un nombre significatif de rejets directs d’eaux usées à la côte. Un outil de modélisation a été conçu, bâti sur la simulation d’hydrodynamique et de qualité des eaux. Le scénario 1 simule les effets des eaux usées issues des réseaux de collecte des quartiers NW et SE. Le scénario 2 simule les effets de la première chasse des mêmes quartiers. Le scénario 3 propose 3 sous-scénarios de diffusion des eaux usées depuis les émissaires des usines d’épuration. Le scénario 4 utilise la direction de vent dominant observée, mais fait varier sa vitesse pour simuler la dispersion des polluants le long de la côte. Le scénario 5 établit une simulation avec le déversement de 43 émissaires côtiers en condition d’averse violente, d’arrêt et de débordement des stations d’épuration. Le scénario 6 propose 3 sous-scénarios variant l’orientation du mur déflecteur en sortie du chenal de Phu Loc. Le scénario 7 simule un éloignement de la côte de la sortie du chenal de Phu Loc. L’approche de modélisation proposée est basée sur la combinaison d’outils de modélisation destinés à la simulation de polluants associés aux zones urbaines, à des sources d’eau usées, et à leur dispersion dans l’environnement marin. Le modèle hydrodynamique (Mike Urban avec Mouse Engine) calcule le débit d’eaux usées au débouché du réseau d’assainissement pour les quartiers NW et SE de Danang. Le modèle de qualité des eaux (Mouse Trap, basé sur le package Mouse) est utilisé pour calculer la concentration en polluants durant la première chasse. Pour simuler l’évolution de la qualité des eaux, les différentes sources de pollution sont injectées dans un modèle hydrodynamique 2D (Mike 21 FM 2D) couvrant l’ensemble de la zone côtière, couplé à un modèle de qualité des eaux (Mike 21 FM ECOLab) simulant la diffusion de NH4+ et PO43-. Le domaine couvre une surface d’environ 5000 km2 (70 x 70 km). Les résultats démontrent la faisabilité d’une approche de modélisation pour l’évaluation de la qualité des eaux côtières, par couplage de modèles urbain et côtier. Cette approche développée pour Danang peut s’appliquer à la modélisation de la distribution spatiale des polluants en zone côtière et à l’évaluation de leurs impacts

  • Titre traduit

    Methodology for wastewater impacts assessment in coastal areas : Application to Danang area, Vietnam


  • Résumé

    With the increasing industrial development and significant population growth worldwide, the coastal areas have received many pollutants from wastewater. Pollutants include wastewater from the drainage system, treatment plants, and industrial activities. Their influences seriously affect and damage water quality. In developing and developing countries, the impacts of wastewater on the coastal area are more serious due to many sources directly discharging on the coastal areas. At the same time, the local population and decision-makers are not aware of the consequences of the coastal environment. In this context, assessment actions must be developed and implemented with the relevant approaches that can deal with limited field data sets. The use of modelling tools can allow simulating the various wastewater sources and their effects on the coastal areas. The simulation results have significant educational value and can be used to raise awareness of the public and decision-makers. This research is focusing on developing an assessment methodology of wastewater sources on coastal water quality. The approach is applied to Danang City (Vietnam). Danang City is the third-largest city of Vietnam with a 74 km-long coastline and many major touristic development projects along the shoreline. Some sources of wastewater directly discharge into the Danang City coastal area. Following the development of a modelling tool based on hydrodynamic and water quality simulations. This research proposes seven scenarios to assess the effects of wastewater on the coastal area of Danang City. Scenario 1 simulates the effect of wastewater from the drainage system of North-West and South-East areas. Scenario 2 simulates the impact of the first flush phenomenon from South-East and North-West areas. Scenario 3 suggests three sub-scenarios of wastewater diffusion from the outlet of the WWTPs. Scenario 4 keeps the same direction of the observed wind but changes its speed to simulate the dispersion of pollutants on the coast. Scenario 5 simulates with direct discharge into the sea of 43 outlets along the coast, which may achieve directly to the sea when following conditions occur: heavy rain, power outage, wastewater overpassing the capacity of the treatment plant. Scenario 6 proposes three sub-scenarios of changing a flow-directed wall at the outlet of the Phu Loc Channel. Scenario 7 simulates when moving the outlet of Phu Loc channel far from the coastline. The proposed modelling approach is based on a combination of modelling tools dedicated to simulating pollutants associated with urban runoff, wastewater sources, and dispersion within the marine environment. One hydrodynamic model - Mike Urban model with MOUSE engine - calculates the flow discharge of wastewater at the outlets of the sewage network for North-West and South-East areas of Danang City. A water quality model - MOUSE TRAP, based on the MOUSE package - is used to calculate the concentration of pollutants during the first flush phenomenon. The water quality model is used to analyse the sensitivity of contaminants in the first flush phenomenon. In order to assess the impact within the coastal area, the various sources are injected within a 2D hydrodynamic model covering the full coastal region and the water quality evolution is simulated. In the approach, the Mike 21 FM 2D hydrodynamics model is coupled to a water quality model - Mike 21 FM ECOLab - to simulate the water quality and to identify the diffusion of NH4+ and PO43- on the coast of Danang. The domain is set up over an area of about 5,000 km2 (70 x 70 km). The results show the feasibility of the modelling approach for the assessment of the coastal area water quality by coupling the urban model and the coastal model. The method implemented in Danang is used to model the spatial distribution of pollutants within the coastal area and to assess impacts

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Côte d'Azur. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.