Optimisation de l’Infiltration des Eaux Traitées
Comprendre l’Optimisation de l’Infiltration des Eaux Traitées
La station d’épuration des eaux de la ville de Clairville a récemment mis à jour ses installations pour inclure un système d’infiltration des eaux traitées afin de recharger les aquifères locaux.
Le système doit être conçu pour maximiser l’efficacité de l’infiltration tout en respectant les normes environnementales.
Pour comprendre le Calcul du temps de résidence des eaux usées, cliquez sur le lien.
Données:
- Capacité de traitement de la station: 15 000 m³/jour
- Taux d’infiltration visé: 75% du volume traité
- Porosité du sol: 0.35
- Perméabilité du sol: \( 10^{-5} \, \text{m/s} \)
- Surface disponible pour l’infiltration: 10 000 m²
- Profondeur de la zone d’infiltration: 2 m
Questions:
Calculer les éléments suivants :
1. Volume quotidien infiltré:
Calculer le volume quotidien d’eau qui sera effectivement infiltré dans le sol, en prenant en compte le taux d’infiltration visé.
2. Temps de séjour de l’eau dans la zone d’infiltration:
Estimer le temps que l’eau passera dans la zone d’infiltration avant d’atteindre la nappe phréatique. Utilisez la hauteur de la zone d’infiltration et la perméabilité du sol pour ce calcul.
3. Vérification de la capacité d’infiltration du sol:
Déterminer si la surface disponible pour l’infiltration est suffisante pour gérer le volume quotidien infiltré, basé sur la porosité et la perméabilité du sol.
Correction : Optimisation de l’Infiltration des Eaux Traitées
1. Calcul du Volume Quotidien Infiltré
Pour déterminer le volume quotidien d’eau qui sera infiltré, nous utilisons le taux d’infiltration visé et la capacité de traitement de la station :
\[ V_{\text{infiltré}} = \text{Capacité de traitement} \times \text{Taux d’infiltration} \] \[ V_{\text{infiltré}} = 15\,000 \, \text{m}^3/\text{jour} \times 0.75 \] \[ V_{\text{infiltré}} = 11\,250 \, \text{m}^3/\text{jour} \]
Ce résultat représente le volume total d’eau traitée qui sera infiltré chaque jour.
2. Estimation du Temps de Séjour de l’Eau
Le temps de séjour de l’eau dans la zone d’infiltration se calcule en divisant la profondeur de la zone d’infiltration par la vitesse d’infiltration du sol (obtenue à partir de la perméabilité) :
La vitesse d’infiltration \(v\) est donnée par la formule :
\[ v = \text{Perméabilité du sol} \times \text{Gradient hydraulique} \]
Ici, le gradient hydraulique peut être approximé à 1, donc :
\[ v = 10^{-5} \, \text{m/s} \]
Convertissons cette vitesse en mètres par jour pour être cohérent avec nos autres unités :
\[ v = 10^{-5} \, \text{m/s} \times 86\,400 \, \text{s/jour} \] \[ v = 0.864 \, \text{m/jour} \]
Ensuite, le temps de séjour \(t_{\text{séjour}}\) est :
\[ t_{\text{séjour}} = \frac{\text{Profondeur de la zone d’infiltration}}{v} \] \[ t_{\text{séjour}} = \frac{2 \, \text{m}}{0.864 \, \text{m/jour}} \] \[ t_{\text{séjour}} \approx 2.31 \, \text{jours} \]
3. Vérification de la Capacité d’Infiltration du Sol
Pour vérifier si la surface disponible est suffisante, nous utilisons la porosité du sol et le volume d’eau infiltré :
\[ A_{\text{nécessaire}} = \frac{V_{\text{infiltré}}}{\text{Profondeur de la zone} \times \text{Porosité du sol}} \] \[ A_{\text{nécessaire}} = \frac{11\,250 \, \text{m}^3}{2 \, \text{m} \times 0.35} \] \[ A_{\text{nécessaire}} = 16\,071 \, \text{m}^2 \]
Comparons avec la surface disponible :
- Surface nécessaire : 16,071 m²
- Surface disponible : 10,000 m²
La surface disponible de 10,000 m² est insuffisante pour gérer le volume quotidien d’eau à infiltrer, indiquant que des ajustements ou extensions du système d’infiltration sont nécessaires.
Optimisation de l’Infiltration des Eaux Traitées
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