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

摘要

Les concentrations en coliformes fécaux mesurées à la plage de la Baie de Beauport en périodeudestivale dépassent souvent le critère du MDDEFP (Ministère du Développement durable, deudl'Environnement, de la Faune et des Parcs) pour les activités de contact primaire telles que laudbaignade (200 UFC/100 ml). Une étude antérieure (Duchesne et al., 2011) a démontré que lesudprincipales sources de contamination pouvant affecter la qualité de l'eau à cet endroit sont lesuddébordements des réseaux d'égout sanitaires et unitaires (causés par des dysfonctionnementsudou par la pluie) ainsi que les rejets des réseaux d'égout pluviaux. Cette étude avait été réaliséeudà macroéchelle à l'aide d'analyses globales et d'équations simplifiées. Une analyse plusuddétaillée, qui reposerait notamment sur la simulation hydrologique/hydraulique et de la qualitéudde l'eau sur les sous-bassins de drainage des affluents à la Baie de Beauport, permettraitudd'identifier de façon plus précise les principales sources de contamination et aiderait à identifierudles actions à mettre en oeuvre en priorité pour améliorer la qualité de l'eau à la plage de la Baieudde Beauport. Dans ce mémoire, le bassin versant choisi pour effectuer ce type d'étude est leudbassin versant de la rivière Beauport (29,2 km²) situé majoritairement dans un milieu urbain,uddont l'exutoire se situe dans la Baie de Beauport.udPlus précisément, les objectifs de l'étude faisant l'objet de ce mémoire sont de : 1) quantifier lesudapports en coliformes fécaux d'un bassin versant urbanisé par modélisation; 2) analyser lesudliens statistiques entre les concentrations en coliformes fécaux dans la rivière Beauport etuddiverses variables potentiellement explicatives; 3) comparer les résultats de méthodesudd'estimation existantes pour quantifier les apports en coliformes fécaux, soit la méthode parudmodélisation hydrologique/hydraulique avec le modèle SWMM (Huber et Dickinson, 1988) et laudméthode simple de Schueler (1987); et 4) proposer des solutions afin de réduire lesudconcentrations en coliformes fécaux dans la rivière Beauport.udLes données de concentrations en coliformes fécaux utilisées pour cette étude proviennent de laudVille de Québec et couvrent les années 2008 à 2011, pour la période du 1er mai au 31 août. Lesuddifférentes analyses à l'aide de ces données ont permis de constater que la pluie influenceudfortement les concentrations en coliformes fécaux observées, et ce, jusqu'à une journée aprèsudl'évènement de pluie, dans la rivière Beauport comme à la plage de la Baie de Beauport. Deudplus, les débordements de réseau unitaire ayant lieu dans la rivière Beauport sont une sourceudde coliformes fécaux majeure et influencent à la hausse les concentrations observées dans laudrivière Beauport. Cependant, les débordements ayant lieu dans la rivière Beauport semblentudavoir peu d'impacts sur les concentrations en coliformes fécaux observées à la plage de la Baieudde Beauport.udLa quantification des apports en coliformes fécaux par modélisation hydrologique/hydraulique audété réalisée à l'aide du logiciel SWMM. Le modèle de qualité d'eau intégré au modèle est celuiudde la concentration moyenne par évènement (CME), faute de mesures adéquates deudconcentrations en coliformes fécaux sur le terrain pour l'utilisation d'un modèle plus complexe.udLes valeurs de CME utilisées sont issues d'une revue de la littérature, principalement du Guideudde gestion des eaux pluviales du Québec (MDDEFP et MAMROT, 2011). Les simulationsudhydrologiques/hydrauliques ont permis d'estimer que les apports saisonniers en coliformesudfécaux dus aux débordements du réseau unitaire sont jusqu'à 100 fois supérieurs à ceux duudréseau séparé (pluvial). Aussi, 88 % des sources du réseau séparé proviennent du drainage enudconduite, situé principalement dans les zones résidentielle, commerciale et industrielle, laudportion restante provenant du drainage de surface des zones agricole et non développée.udL'utilisation de la méthode simple, bien qu'elle ne puisse estimer les apports en provenance duudsecteur unitaire, donne sensiblement le même ordre de grandeur des apports saisonniers que laudmodélisation détaillée, soit autour de 10¹³ et 10¹⁴ unités formatrices de colonies (UFC)udprovenant du réseau séparé pour la période du 1er mai au 31 août.udFinalement, une analyse de scénarios, modélisés avec SWMM sur un seul évènement de pluieud(33,4 mm sur 24 heures), a été réalisée afin de déterminer la pratique de gestionudoptimale (PGO) pour laquelle la diminution des charges en coliformes fécaux est la plusudimportante. Les scénarios pris en compte dans cette analyse sont la construction de réservoirsudde rétention pour contenir les débordements du réseau unitaire, la rétention des eaux pluvialesuddans les bassins existants avant leur rejet au milieu récepteur, la réduction de l'imperméabilité etudune meilleure gestion des eaux pluviales. Mis à part l'élimination des débordements du réseauudunitaire en temps de pluie, la PGO la plus efficace parmi celles considérées est celle d'uneudgestion exemplaire des eaux pluviales. Cependant, c'est en appliquant plusieurs PGO qu'il estudpossible d'atteindre la norme de qualité de l'eau pour les contacts secondairesud(1 000 UFC/100 ml) en tout temps dans la rivière Beauport.ud