Modeling of Dissolved Oxygen (O2) Dynamics on the Left Bank of the Congo River; Port Ex Onatra River City

Authors

  • Stéphane Mbuyamba Department of Chemistry, University of Kinshasa, B.P. 190, Kinshasa XI, Democratic Republic of Congo
  • Thierry Tangou Department of the Environment, University of Kinshasa, B.P. 190, Kinshasa XI, Democratic Republic of Congo
  • Crispin Mulaji Department of Chemistry, University of Kinshasa, B.P. 190, Kinshasa XI, Democratic Republic of Congo
  • Marc klesh Maya-Vangua Department of Chemistry, University of Kinshasa, B.P. 190, Kinshasa XI, Democratic Republic of Congo
  • Fifi Muderwa Department of Chemistry, University of Kinshasa, B.P. 190, Kinshasa XI, Democratic Republic of Congo
  • Céline Sikulisimwa Department of Chemistry, University of Kinshasa, B.P. 190, Kinshasa XI, Democratic Republic of Congo

Keywords:

management, evaluation, industrial discharges, reaeration, deoxygenation.

Abstract

The water quality of the Congo River is affected by industrial discharges. In this study, the evaluation of their impact was carried out using a mathematical approach. Used as water quality management tools, mathematical models are developed through an iterative process. The Streeter-Phelps model was used as a base model, and the methodological approach was that of Eckenfelder. This consisted of a campaign of parameter measurements that influence the dissolved oxygen content, a statistical treatment of data, a determination of the different global kinetic constants (K1 and K2) and the evaluation of the model by the Nash criterion. The results obtained are 2.26 j-1 and 13.26 j-1 respectively for the K2 reaeration and deoxygenation K1 constants; 498 mg / L for the initial oxygen biochemical demand (L0) and 3.82 mg / L for the initial oxygen deficiency (OD); 1.4767 j-1 for the degradation constant of the organic matter kd and 1.000621805 for the ratio a (L0/L(5)); generated a theoretical dissolved oxygen profile different from the experimental profile but which nevertheless allowed to simulate the fluctuations of the dissolved oxygen with the organic load. The statistical processing of the data has increased the reliability of the measurement campaign. The low value found for the Nash criterion (0,1756506) showed that this model should be adjusted to better evaluate the oxygen content.

References

[1] Hassan Partow, Problématique de l’Eau en République Démocratique du Congo, Défis et Opportunités, Rapport Technique, Programme des Nations Unies pour l’environnement(PNUE), Kenya, 2011
[9] Serge Hébert et Stéphane Légaré, Suivi de la qualité de l’eau des rivières et petits cours d’eau, Ministère de l’Environnement Gouvernement du Québec, Octobre 2000, pp 9-22.
[2] Takoy Lomema. ’’Les ressources hydriques de la République Démocratique du Congo et les aspects connexes.’’ Actes du premier Colloque International sur la problématique de l’eau en R.D.Congo de Kinshasa, Annales de la Faculté des Sciences, Presses de l’Université de Kinshasa, 2008, pp 51-59
[10] Sophie S. et al. Catalogue de modèles de qualité des cours d’eau, Revue des principaux outils de modélisation de la qualité des cours d’eau, Centre d’Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF) ; France, 2010, pp 21- 43 / 71-72.
[11] Micheline Poirier et al. Lignes Directrices pour l’Utilisation des Objectifs environnementaux de Rejet relatifs aux rejets industriels dans le milieu aquatique, Canada, 2008, page 9-10 / 29-31.
[13] Thomas J.Grizzard. Deoxygenation – Reaeration and the Streeter-Phelps Equation, CEE 5134, 25 October 2007, pp 2-10/10-35
[17] Stéphanie Laronde et Katell Petit, Bilan national des efforts de surveillance de la qualité des cours d’eau (Rapport final), Office national de l’eau et des milieux aquatiques (Onema) et Office Internationale de l’Eau (OIE), 2010 , pp 881-85.
[25] Cluis D. Analyse des réactions en rivière : Modèles mathématiques de qualité, Revue de littérature, Rapport scientifique n°23, Institut National de la Recherche Scientifique (INRS)-Eau, Université du Québec ,1973 pp : 3-4 / 22-40.
[26] Daniel Maurer, Modélisation de la dispersion des effluents rejetés au wharf de la Salie, Agence de l’Eau 1997 pp 1-2.
[27] Kabele Ngiefu C. et Munginda Yong F. Pollution et degré d’auto-épuration des rivières de Kinshasa Actes du premier colloque international sur la problématique de l’eau en République Démocratique du Congo (RDC), 2008 pp 156-174.
DISSERTATIONS ET THESES
[5] Nada Nehme. Evaluation de la qualité du bassin inférieur de la rivière Litani, Liban, Approche environnementale (Thèse), Université de Lorraine ,2014 pp 1.
[6] Doulaye Kone, Epuration des eaux usées par Lagunage à microphytes et à macrophytes en Afrique de l’Ouest et Centre : Etat des lieux, performances épuratoires et critères de dimensionnement (Thèse), Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, 2002 pp 2.
[7] Sikulisimwa Pole Céline, Diagnostic des biomasses épuratrices des stations d’épuration et des systèmes d’assainissement non collectif (ANC) (Thèse), Université de Liège, 2011, pp 12-14.
[26] Tangou Tabou Thierry, Etude et modélisation de la contribution des macrophytes flottants (Lemna minor) dans le fonctionnement des Lagunes naturelles (Thèses), Université de Liège 2014 pp 2 : pp 91.
[31] Jérôme Dispan, Biodégradabilité de la matière organique dans le continuum aquatique, réseau d’assainissement-station d’épuration-milieu naturel récepteur (Thèse), Ecole National des ponts et chaussées, 2003, pp 29-36.
[8] Laure Pierron. Etat Chimique des rivières, Gazette Rivière n°26 ,2012 pp 1-4. cpie-val-de-gartempe@cpa-lathus.asso.fr
[20] Bardel C. La corrélation : Présentation et test du coefficient de corrélation de Pearson .Master 2 Neurosciences, Septembre 2016 pp 1-30 ; Source : http://xkcd.com/552
[22] Ricco Rakotomalala. Analyse de corrélation, Etude des dépendances-Variables quantitatives, version1.1. Université Lumière Lyon 2, 2017, pp 3-17. http://dis.univ-lyon2.fr/
[3] Yoann RAINAT, Implémentation du modèle de qualité des eaux QUAL2K sur le bassin versant de l’Arroux, M1 Sciences de l’Environnement, Université de Bourgogne ; 2015, pp 1-3.
[4] Céline Jacmain, Adaptabilité des contrats de Rivières au Bassin versant de la Lukaya en République Démocratique du Congo, TFE MC, Belgique, 2010 pp 2.
Articles
[12] Dubin Ch. La mise en modèle mathématique de l’autoépuration des rivières, la Houille Blanche /N°8, 1971, pp 705-710. . Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1971047
[14] Gotovtesev A. V., Modification of the Streeter Phelps System with the Aim to Account for the Feedback between Dissolved Oxygen Concentration and Organique Matter Oxidation Rate, Water resources Vol.37 N°2, pp. 245–251, Russie, 2010.
[15] J.N. Ugbebor, J.C. Agunwamba , V.E Amoh , Detrermination of reaeration coefficient K2 for pollued stream as a function of de depth , hydraulic radius , temperature and velocity ; Nigerian Journal of Technology (NIJOTECH) , Vol 31 ,N° 2 July , 2012 , pp 174-180.
[24] Ellis, T.G. ; D.S. Barbeau ; B.F. Smets et C.P.J. Grady, Détermination des paramètres cinétiques décrivant la biodégradation par respirométrie, Recherche environnementale en eau 68(5) pp 917-926.1996.
[28] Lefort D., Modèles mathématiques de pollution de rivière, Centre de Recherche de Pont-à-Mousson, la Houille Blanche N°8, 1971, pp 669-704.
[29] Pierre-Alain Roche, Jacques Miquel, Eric Gaume ; Hydrologie quantitative, Processus modèles et aide à la décision ; Springer Verlag France, 2012 pp 242-244.
[30] Liechti Paul, Méthodes d’analyse et d’appréciation des cours d’eau. Analyses physico-chimiques, nutriments. L’environnement pratique n°1005. Office fédéral de l’environnement, Berne. 44 p. 2010 pp 11-36. ;
[32] Villeneuve J.P., Hubert P., Mailhot A. et Rousseau A.N. La modélisation hydrologique et la gestion de l’eau. Journal des Sciences de l’Eau, Vol 11, 1998, pp19- 39
URL id.erudit.org/iderudit/705327ar Document generated on 10/24/2017 6:34 a.m.
[33] Figuet C. et Frangi J.P. Les cours d’eau réceptrice de rejets de stations d’épuration : le cas de la Mauldre (Ile-de-France), un milieu sous très haute pression. Revue des Sciences de l’Eau 13(2) ; 2000 pp 119-138.
BOOKS
[16] Eckenfelder W.W, Gestion des eaux usées urbaines et industrielles ; Caractérisation-Techniques d’épuration-Aspects économiques, Technique et Documentation, Paris, 1982, pp 11-37, 38-70
[18] Jean Rodier Jean RODIER, Bernard LEGUBE, Nicole MERLET et coll. L’analyse de l’eau, 9ième édition entièrement mise à jour. Dunod, Paris ,2009 .
[19] Panaretos V.M., Davison A.C. et Kuonen. Probabilités et Statistique pour Sciences de l’Environnement ; Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, 2013 , pp 74-78.
[21] Jacques Nicolas, Outils et statistiques et mathématiques pour le traitement des données environnementales, Surveillance de l’Environnement, ULG, page 123-159, 2005.
[23] Edeline F. Pouvoir auto épuratoire des rivières, Une introduction critique. Cebedoc, Paris 2001, pp 180 -200.

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Published

2018-07-22

How to Cite

Mbuyamba, S., Tangou, T., Mulaji, C., Maya-Vangua, M. klesh, Muderwa, F., & Sikulisimwa, C. (2018). Modeling of Dissolved Oxygen (O2) Dynamics on the Left Bank of the Congo River; Port Ex Onatra River City. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences, 45(1), 1–19. Retrieved from https://asrjetsjournal.org/index.php/American_Scientific_Journal/article/view/4228

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