Gestion de la recharge des aquifères souterrains aux Émirats Arabes Unis: étude sur le système amélioré de Traitement de l'aquifère du sol (SAT) à travers les zones humides artificielles

Management of Underground Aquifer Recharging in UAE : Investigation on Enhanced Wetland- Soil Aquifer Treatment (SAT) System

• Auteur / Autrice : Hala Alomary
• Direction : Kosmas Pavlopoulos
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ressources, environnement et sociétés
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Géographie de Paris. Espace, sociétés, aménagement (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MÉDIATIONS Sciences des lieux, sciences des liens

Mots clés

Mots clés libres

Gestion de l'eau

Recharge de l'aquifère

Changement climatique

Water Management

Aquifer Recharging

Climate Change

Résumé

Les ressources naturelles en eau des Émirats arabes unis sont insuffisantes. Une source importante d'eau aux Émirats arabes unis est l'eau souterraine, qui inclut l'eau des puits qui est souvent rechargée par les pluies saisonnières et les puits profonds qui sont renouvelés par les fuites des formations géologiques anciennes environnantes. La baisse rapide de la nappe phréatique aux Émirats arabes unis est due à une utilisation excessive dans l'agriculture et l'élevage. Des sources d'eau non conventionnelles, telles que l'eau dessalée et les eaux usées traitées, peuvent être utilisées pour compenser le déséquilibre de la recharge d'eau souterraine. Cette thèse vise à fournir une évaluation scientifique des possibilités d'utilisation d'eaux usées traitées pour recharger la nappe phréatique à Abu Dhabi grâce à une approche novatrice qui combine un système de zone humide artificielles (CW) et de traitement de l'aquifère du sol (SAT). Les marais filtrants artificiels (CW) sont une technique de purification des eaux usées à faible coût qui utilise l'effet combiné des activités des plantes, des micro-organismes et des substrats pour l'élimination de plusieurs polluants des eaux usées. Lorsque le traitement de l'aquifère du sol (SAT) est une méthode émergente pour la recharge des aquifères d'eau souterraine en faisant infiltrer les eaux usées à travers la zone non saturée au-dessus de l'aquifère, en utilisant la capacité des couches de la zone non saturée pour éliminer les polluants des eaux usées. Cette thèse vise à étudier la possibilité de combiner un zone humide artificielles (CW) avec un traitement de l'aquifère du sol pour recharger la nappe phréatique à Abu Dhabi. Initialement, des échantillons d'eaux usées traitées à Abu Dhabi seront collectés et analysés pour leur composition tels que le COD et le BOD. Un marais filtrant artificiel à l'échelle du laboratoire sera construit et utilisé pour étudier l'effet des compositions d'espèces végétales et de la salinité de l'eau d'alimentation sur la performance de l'élimination des polluants. Plusieurs espèces végétales telles que le Typha domingensis (Cumbungi), le Phragmites australis et le Cyperus rotundus (Purple Nut Sedge) qui peuvent survivre dans l'environnement des Émirats arabes unis seront testées. L'eau traitée du marais filtrant artificiel sera utilisée comme eau d'alimentation pour le SAT pour recharger la nappe phréatique. Des emplacements d'injection de SAT possibles dans la région d'Abu Dhabi seront spécifiés, puis des échantillons de la zone non saturée seront collectés et analysés. Des expériences de laboratoire seront menées pour déterminer la capacité des échantillons de sol à éliminer les polluants nocifs, tels que les métaux lourds et les composés dissous, de l'effluent du marais filtrant artificiel. Ainsi, cette thèse de doctorat fournira aux décideurs et aux ingénieurs en gestion de l'eau des lignes directrices pour l'utilisation des eaux usées pour la recharge souterraine.

The United Arab Emirates has inadequate natural water resources. A significant source of water in the United Arab Emirates is groundwater, which includes water in subsurface wells that are often recharged by seasonal rains and deep wells that are replenished by leakage from surrounding ancient geological formations. UAE groundwater shows a fast depletion rate due to excessive use in agriculture and farming. Non-conventional water sources, such as desalinated water and treated wastewater can be used to meet the imbalance in underground water recharging. This thesis aims to provide a scientific evaluation of the possibilities of utilizing treated wastewater to recharge the underground aquifer in Abu Dhabi through a novel approach that combines Constructed Wetland (CW) and Soil Aquifer Treatment (SAT) system. Constructed wetlands (CWs) are a low-cost wastewater purification technique that uses the combined effect of activities of plants, microbes, and substrates for the removal of several contaminates from the wastewater. While Soil Aquifer Treatment (SAT) is an emerging method for recharging underground water aquifers through the infiltration of wastewater through the unsaturated zone above the aquifer, utilizing the capacity of the unsaturated zone layers to remove the contaminates from the wastewater. This thesis will investigate the possibility of combining a constructed wetland with Soil Aquifer Treatment for recharging the underground water aquifer in Abu Dhabi. Initially, samples from treated wastewater in Abu Dhabi will be collected and analyzed for their composition such as COD and BOD. A lab-scale constructed wetland will be built and used to study the effect of plant species compositions and feed water salinity on the contaminant's removal performance. Several plant species such as Typha domingensis (Cumbungi), Phragmites australis, and Cyperus rotundus (Purple Nut Sedge) that can survive in the UAE environment will be tested. The treated water from the Wetland will be used as feed water for SAT to recharge the underground water aquifer. Possible SAT injection locations in the Abu Dhabi region will be specified then samples of the unsaturated zone will be collected and analyzed. Lab experiments will be conducted to determine the ability of soil samples to remove harmful pollutants, such as heavy metals and dissolved compounds, from wetland effluent. Thus, this doctoral dissertation will provide water management decision-makers and engineers with guidelines for utilizing wastewater for underground recharge.