Guide méthodologique pour le dragage à injection d eau

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1 Groupe d Etude et d Observation sur le Dragage et l Environnement Guide méthodologique pour le dragage à injection d eau Van Oord - Deltares Présentation du guide JST CETMEF -Forum GEODE -04 décembre 2012

2 Objectifs de l étude Le guide méthodologique a pour objectifs : 1 de présenter les retours d expériences disponibles sur la technique, de fournir des éléments de méthodes et d analyses à appliquer aux projets de dragage à injection d eau (DIE), concernant : la mise en œuvre de la technique, l évaluation de ses incidences, la mise en place des suivis associés, de s adresser à l ensemble des acteurs impliqués dans la réalisation d opérations de DIE. Wid_Eng.mpeg

3 Utilisation du dragage à 2 injection d eau

4 Utilisation du dragage à injection Utilisation en France Site Régime Date Durée (jours ou heures) Volume (m 3 ) Sédiment Contaminant Suivi Phy Chim Bio Dunkerque Gravelines Côtier NR NR NR NR NR NR NR Rouen Fluvial 2001 à h par an à m³ par an Vaseux et sableux NR X X 0 Boulogne Calais Côtier j NR Vases NR X 0 0 Nantes Estuaire 2006 à : 749h 2010: 650h 2011: 437h 1 à 2 millions de m³ / an Vases Faibles < N1 X X 0 3 Bordeaux Estuaire Bayonne Estuaire : 10,5j 2011 : 30 j 2010 : 5j 2011 : 9j m 3 en 2009 Vases Faibles < N1 X X X m 3 en 2010 Vases et sables Faibles <N1 X X X Le Havre Estuaire 2002 à jours par campagne (2-3 fois par an) à m 3 par campagne NR NR X 0 0

5 Utilisation du dragage à injection Utilisation à l étranger (pratiqué depuis 1988) 4 Autres = Chine, Inde, Bangladesh, Yemen, Irlande, Italie, Tanzanie

6 5 Utilisation du dragage à injection

7 Bilan des incidences générales du dragage à 6 injection d eau

8 Analyse des incidences Impacts généraux d après MEYER (2000) 7 1 à 3m d épaisseur

9 Analyse des incidences Impacts généraux 8

10 Retours d expériences sur les incidences sur 9 le milieu physique

11 Incidences sur le milieu physique Caractéristiques du courant de densité courant de densité d emprise variable, sur 1 à 3 m d épaisseur, très dépendante des conditions locales, vitesse du courant de densité variable suivant morphologie et hydrodynamisme local, entre 0,3 à 2 m/s (1 m/s en moyenne), Site Nature des sédiments Détection des matières remises en mobilité Source Estuaire de l Elbe (Kôhlfleet, Hambourg) Vases 3 km Meyer (2000) Estuaire de la Gironde Vases 300 m Ginger (2011) Estuaire de la Weser Sables 50 m (écrêtage de dunes) Stengel (2006) 10 Estuaire du Medway Vases ou sables fins 200 m HR Wallingford (2002) Rivière Don Vases à sables grossiers 6 km (reprise du traceur dans la dynamique sédimentaire) Harvey et al. (2007) Exemple de suivi du courant de densité à l ADCP sur l estuaire de la Gironde (Ginger 2011)

12 Incidences sur le milieu physique Qualité de l eau Matières en suspension turbidité Colonne d eau : semblable aux autres dragages Fond : plus important (x3 à x10 % colonne d eau) Site Nature des sédiments Profondeur de mesure Distance drague Bruit de fond Matières en suspension Source Estuaire de l Elbe Sables (Rhinplatte) Vases (Köhlfleet) / / 25 mg/l Pas d augmentation mesurée Colonne d eau 100 mg/l max Moyenne sur zone de dragage 25 mg/l Fond 3 g/l max Meyer (2000) Estuaire de la Loire Vases Surface Mi-profondeur 100 m 1 km 2 km 1-4 g/l Pas d augmentation mesurée CREOCEAN ( ) HOCER ( ) Bayonne Sables et vases Surface mg/l mg/l Mi-profondeur Moyenne sur zone de dragage mg/l mg/l Fond mg/l mg/l Ginger (2011) 11 Estuaire de la Gironde Vases Colonne d eau < 70 m 4 g/l Fond Entre 70 et 300 m 1-2 g/l 4 g/l Colonne d eau et fond > 300 m Pas d augmentation mesurée Ginger (2011) Estuaire de la Weser Sables / / 50 à 200 NTU (hivers-été) Pas d augmentation mesurée Stengel (2006) Surface 50mg/l 300 mg/l Estuaire de l Ems Vases et fines 2,50 m au-dessus du fond Limite aval de la zone draguée 100 mg/l 500 mg/l BFG (2011) Au niveau du fond 150 mg/l 800 mg/l -10 m 5 m 25 mg/l 60 mg/l Anvers (Escaut) Vase -16 m (fond) 5 m 50 mg/l mg/l -10 m 40 m 5 mg/l 30 mg/l Port d Anvers m (fond) 40 m 50 mg/l 200 mg/l

13 Incidences sur le milieu physique Qualité de l eau Oxygène dissous les diminutions mesurées restent nulles ou faibles et localisées à la zone de dragage, le retour à la normale est très rapide (Meyer 2000, Port d Anvers 2011), les effets sont principalement concentrés sur le fond (1 à 3 m d épaisseur). Site Nature des sédiments Profondeur de mesure Distance par rapport à la drague Bruit de fond Oxygène dissous Source Estuaire de l Elbe Vases Cuxhaven Vases (Kôhlfleet) Surface / 50% 84% saturation 3,5 m du fond 42 % 1 m du fond Moyenne sur zone de dragage 82% saturation 70 % Meyer (2000) 12 Estuaire de la Loire Estuaire de la Gironde Vases / / 3-9 mg/l Pas de diminution Creocean ( ) Vases Colonne d eau / 6 9,6 mg/l Pas de diminution Ginger (2011) Estuaire de la Weser Sables / / 5,5 à 12,5 mg/l Pas de diminution BFG (2011) Estuaire de l Ems Vases et fines Surface Limite aval de la zone draguée 12 mg/l 7 mg/l BFG (2011) Anvers (Escaut) Vase -10 m 5 m 87% 84% -16 m (fonds) 5 m 87% 60% Port d Anvers 2011

14 Incidences sur le milieu physique Bilan des connaissances sur les incidences physiques Type d incidence Modification des fonds Equilibre hydro - sédimentaire Incidences potentielles Bathymétrie Densité Courants Dynamique sédimentaire Bouchon vaseux Caractéristiques spécifiques au dragage à injection Exhaussement des fonds du site de destination Impact de la fluidification : baisse de densité de la crème de vase Courant de densité localisé Pas d incidence mesurable Pas d incidence mesurable 13 MES / turbidité Oxygène dissous Matières en suspension au sein du courant de densité de l ordre du g/l Chutes plus importantes au voisinage du fond Retour rapide à situation normale Qualité de l eau Relargage contaminants Bactériologie Nutriments Mécanismes spécifiques de désorption/réabsorption a priori générés par le courant de densité (Spencer 2012, Queen Mary University) Impacts concentrés sur le fond Fonction de la dispersion des MES Mécanismes spécifiques de désorption/réabsorption a priori générés par le courant de densité

15 Retours d expériences 14 sur les incidences sur le milieu vivant

16 Incidences sur le milieu vivant Espèces benthiques quelques exemples : L estuaire du Weser (Allemagne) (mesures réalisées quelques jours avant, immédiatement après, 4 semaines après), difficile de distinguer l impact du dragage sur les espèces benthiques et les baisses naturelles observées sur le site de référence, le dragage à injection, en se superposant avec les phénomènes naturels, pourrait néanmoins avoir un impact négatif à moyen terme (?). Densité 15 E Biomasse Evolution des espèces benthiques avant (1), après (2), et 4 semaines après (3) dragage dans l estuaire de la Weser (BFG 2011)

17 Incidences sur le milieu vivant Espèces benthiques quelques exemples : Impact à court terme : l estuaire de l Adour, à Bayonne (France) (mesures réalisées quelques jours avant et après le dragage, Ginger ), 2010 : densité totale moyenne sur l ensemble des stations : 277 ind/m² avant dragages ; 67 ind/m² après dragages, 2011 : densité totale moyenne sur l ensemble des stations : 632 ind/m² avant dragages ; 373 ind/m² après dragages, 16 Impact à moyen terme : l estuaire de la Gironde (France) (mesures 2 jours avant le dragage, puis 2 mois après, Ginger ), 2009 : les densités et biodiversités mesurées sont très faibles (mesurées dans le chenal). Aucun impact significatif n est observé sur le milieu benthique (les peuplements se sont reconstitués dans les deux mois suivant le dragage), 2011 : faibles variations de la densité et de la diversité, ceci indiquant une relative stabilité des communautés benthiques et donc des fonds de la Garonne. Les stations les plus proches des zones de dragage présentent des caractéristiques benthiques homogènes dans le temps.

18 Incidences sur le milieu vivant Bilan des connaissances sur le milieu vivant Type d incidence Incidences potentielles Caractéristiques spécifiques au dragage à injection Qualité de l habitat Ecotoxicité Altération de la qualité de l habitat Bio-accumulation des contaminants dans les organismes vivants Pas d approche spécifique dans la littérature. Réduction de la proportion de fines sur la zone draguée Mécanismes de bioaccumulations associés aux phénomènes de désorption/réabsorption pendant le dragage à injection encore peu connus. Avis d expert indiquant l existence de mécanismes spécifiques de réabsoprtion des contaminants dans le courant de densité (Spencer 2012) Incidences potentielles concentrées sur le fond. Espèces benthiques Espèces démersales Défaunation totale ou partielle Altération ou destruction de la flore Fuite ou blessures, incidence sur les proies Peu mesurée, a priori pas d impact spécifique de cette technique. Pas de mesures spécifiques, généralement pas ou peu de flore benthique sur les zones draguées Pas d études spécifiques sur les espèces démersales. 17 Espèces pélagiques Avifaune Fuite ou blessures, incidence sur les proies Diminution de la photosynthèse Fuite ou dérangement, incidence sur les proies Peu mesurée, pas d approche spécifique dans la littérature. Incidences potentielles concentrées sur le fond Pas d études spécifiques sur la flore pélagique Incidences potentielles concentrées sur le fond Pas d études spécifiques sur l avifaune. A priori pas d impact spécifique de cette technique. BILAN IMPACTS SUR ESPECES BENTHIQUES peu de suivis dans l ensemble mais pas d incidences spécifiques à cette technique, il faut prendre en compte les variations naturelles du site et les processus de recolonisation des populations présentes, impact semblable (ou non supérieur) aux autres techniques de dragage.

19 Retours d expériences 18 sur les incidences sur le milieu humain

20 Incidences sur le milieu humain Bilan des connaissances sur le milieu humain Type d incidence Risque sanitaire (baignade, cultures marines ) Navigation Pêche Prises d eau industrielles Caractéristiques spécifiques au dragage à injection Pas d approche spécifique dans la littérature. Dépend de la distance et du cheminement du courant de densité. Pas d approche spécifique dans la littérature. Equipements moins encombrants que pour les autres techniques. Pas d approche spécifique dans la littérature. Pas d incidence spécifique sur la ressource halieutique. Dépend de la distance et du cheminement du courant de densité. 19 dragages généralement réalisés en zone portuaire ou dans des chenaux de navigation, les zones à enjeux (baignade, culture marine, frayères ) sont généralement éloignées des zones draguées, les différents usages humains de ces sites cohabitent déjà avec les opérations de dragage.

21 Retours sur les suivis expérimentaux mis en place 20 et propositions d éléments de suivi opérationnel

22 Suivis expérimentaux et suivis opérationnels Suivis expérimentaux mis en place sur les sites étudiés 21 pas de suivi type (à adapter suivant sites et enjeux environnementaux), suivi important des processus physiques, et, dans une moindre mesure, chimiques, le milieu vivant reste peu suivi (difficultés avec protocole et variations naturelles), de manière générale, une bonne compréhension du site à la première utilisation du dragage à injection (efforts particuliers en suivis et expérimentations pour le Maître d Ouvrage) permet ensuite, lors des futurs travaux, la mise en place d un suivi de routine, permettant simplement la vérification des paramètres ou impacts identifiés initialement. Suivis mis en œuvre dans les sites étudiés

23 Suivis expérimentaux et suivis opérationnels Suivis expérimentaux du milieu physique 22 Paramètre mesuré Méthode de mesure Exemple Commentaires Matières en suspension / turbidité Equilibres hydrosédimentaires / dépôts : Modification du faciès sédimentaire Mesure des courants Turbidimètre, sonde multiparamètres Mesures à l ADCP (en station fixe ou embarqué sur un navire) Prélèvements d eau Bathymétrie immédiatement avant, immédiatement après, et quelques semaines après le dragage Pièges à sédiments, Traceurs fluorescents (Royaume-Uni, Elbe, Haringvliet, peu efficaces dans les expériences menées) Bayonne Loire, Gironde (ADCP embarqué) Anvers Royaume-Uni Royaume-Uni, Elbe, Haringvliet Ces instruments fournissent une information de turbidité en NTU ( g/l) La station fixe «vérifie» la présence ou non du courant de densité en un point donné. L ADCP embarqué permet une visualisation plus précise de son emprise réelle. Attention mesure difficile à proximité du fond (1-2 m) Les différentes mesures sont généralement complémentaires : étalonnage, fréquence d échantillonage, simplicité de mise en œuvre, coûts Attention à la fréquence utilisée (densité de la couche de matériaux détectée) Attention à la définition de la zone à lever Peu efficaces dans les expériences menées Mesure de densité in-situ Crouch River, Elbe Utile pour enjeu particulier lié à la navigation Prélèvements benne et analyse Gironde Mesure précisément la granulométrie Sondeur acoustique Weser Donne une meilleure vision d ensemble de la zone ADCP Loire, Elbe, Tamise / STENGEL (2004) Suivi bathymétrique d un champ de dunes

24 Suivis expérimentaux et suivis opérationnels Suivis expérimentaux de la qualité de l eau 23 en comparaison avec le suivi du milieu physique, le suivi de la qualité de l eau (ou suivi chimique) est plus marginal dans les opérations qui ont été réalisées, dans la plupart des cas, le dragage à injection d eau est réalisé en milieu non contaminé. Les phénomènes de désorption/réabsorption au sein du courant de densité indiquent que le dragage à injection d eau ne présente pas de sensibilité spécifique sur ce point par rapport aux autres techniques de dragage. Le suivi chimique de la qualité de l eau est donc le plus souvent limité à un minimum (simple mesure des MES), la colonne d eau reste peu impactée, les effets étant principalement concentrés sur le fond. Paramètre mesuré Qualité de l eau Méthode de mesure Exemple Contaminants Bouteille Niskin Gironde Température / Salinité / O2 Sonde multiparamètre Bayonne Turbidité / MES Turbidimètre ADCP Boulogne - Calais Loire

25 Suivis expérimentaux et suivis opérationnels Propositions d éléments de suivi opérationnel 24 le suivi opérationnel est à établir au cas par cas, suivant le site du projet, au même titre que pour les autres techniques de dragage, les suivis à mettre en œuvre doivent répondre à un besoin technique, réglementaire, ou à un enjeu particulier au site, en se posant toujours les bonnes questions : quelle est l extension du courant de densité généré? quel est le contexte morphologique dans lequel se développe le courant de densité? quelle est la qualité chimique du milieu dragué? quels sont les enjeux à proximité? chaque site ayant ses spécificités, une bonne compréhension de celui-ci à la première utilisation du dragage à injection permet ensuite, lors des futurs travaux, la mise en place d un suivi en routine, permettant simplement la vérification des paramètres et impacts potentiels identifiés précédemment, les suivis mis en place sur les différentes opérations étudiées avaient généralement pour objectif une «vérification du non-impact» au niveau des zones sensibles.

26 MERCI DE VOTRE ATTENTION 25