Module 2 L organisation d un système portuaire Manuel du participant NATIONS UNIES CNUCED
Division de la Technologie et de la Logistique Service du Partage des Connaissances, de la Formation et du Développement des Capacités TrainForTrade est un programme du Service du partage des connaissances, de la formation et du développement des capacités, au sein de la Division de la technologie et de la logistique de la CNUCED. Le Service du partage des connaissances, de la formation et du développement des capacités travaille avec les pays en développement à travers les deux sections qui le composent - la Section du renforcement des capacités et la Section du développement des ressources humaines / TrainForTrade - pour renforcer les compétences et les connaissances dans le domaine du commerce et du développement. Les activités du Service sont réparties entre deux programmes de développement des capacités : TrainForTrade Le cours de formation sur les grands problèmes économiques internationaux Qui proposent aux décideurs, aux opérateurs du commerce, ainsi qu aux universités et institutions de formation locales, des activités de formation et de renforcement des capacités. Certaines de ces activités sont plus particulièrement destinées aux pays les moins avancés. Copyright @ United Nations 2012 Tous droits réservés
Table des matières INTRODUCTION 6 Module 2 SOUS MODULE 2A : LE ROLE DU PORT 6 CHAPITRE I : DESCRIPTION D UN PORT AU PLAN PHYSIQUE 6 Section I : définitions et classifications 7 A) Définitions 7 B) Classification des ports 8 C) Zones et terminaux portuaires 12 Section II : Présentation et description des installations 13 A) Généralités 13 B) Ouvrages extérieurs 13 C) Ouvrages intérieurs 19 D) Aménagement des terminaux 29 E) Aménagements destinés à assurer l hygiène, la sécurité et la protection de l environnement 46 CHAPITRE II : LES OBJECTIFS ET LA MISSION D UN PORT DE COMMERCE 48 Section I : rôle, objectif, mission 48 Section II : les trois générations de port 50 A) Les ports de la première génération 50 B) Les ports de la seconde génération 51 C) Les ports de la troisième génération 52 D) Les ports de la quatrième génération 55 Section III: Les acteurs de la chaîne de transport international 55 SOUS MODULE 2B : L ORGANISATION PORTUAIRE AU PLAN NATIONAL ET LOCAL 64 CHAPITRE I : L ORGANISATION DES PORTS AU PLAN NATIONAL 64 Section I : le rôle incombant à l Etat 64 Section II : secteur public - secteur privé 66 Section III : les modalités de la privatisation 67 CHAPITRE II : L ORGANISATION D UN PORT AU NIVEAU LOCAL 69 Section I : les différents types de port 69 1. Le port propriétaire foncier (landlord port) 69 2. Le port outil (tool port) 70 3. Le port opérateur (operating port) 70 4. Lequel est le mieux? 70 Section II : la nécessité d une autorité portuaire 71 Section III : la structure d une autorité portuaire 73 Section IV : l organe de direction : le directeur du port 73 Section V : l organisation interne d une autorité portuaire 75 Section VI : la communauté portuaire 77 UN Copyright 2012
Tableaux et graphiques Module 2 Type de ports artificiels 10 Exemples de ports naturels 11 Configurations de ports 12 Vue aérienne des ports partenaires 14 Vue aérienne des ports partenaires (suite) 15 Représentation schématique d un port 17 Exemple d évolution de la marée sur l heures 18 Schéma d une digue à talus 19 Schéma d une digue verticale 19 Schéma d une digue mixte 20 Construction d un brise-lames verticals 21 Exemple de digue en Enrochement et digue des Asturies 22 Exemples de digues 23 Exemples de quais 25 Exemples de murs de quai 26 Exemples de quai en palplanches métalliques 27 Exemples de quai sur pieux 27 Exemples de quai sur pieux avec une ancre 28 Bornes et ailes 29 Une échelle verticale permettant d accéder aux petits navires 29 Exemple de construction de quai 31 Terminal petrolier 32 Types de chariot élévateurs 35 Autres outils de manutention 36 Port d accès ferroviaires (voies enfoncés) 37 Portique déchargeant 4 conteneurs 40 Portiques chargeant un porte-conteneurs 41 Grue de quai 43 Terminal céréalier solide Musel (Port de Gijón - Espagne) 45 Un amarrage à point unique 47 Distinction entre objectifs et finalités 50 Fos-sur-Mer 54 Puzzle 56 Evolution des ports 59 Chaine du transport international 60 Passage de bastingage 63 Différents types de possibilités de privatisation. 69 Differents rôles des secteurs publics et privés pour chaque modèles de gestion portuaire 72 Structure matricielle 77 Organigramme 78 Organigramme 2 79 Organigramme 3 80 UN Copyright 2012
L organisation d un système portuaire Module 2 INTRODUCTION SOUS MODULE 2A : LE ROLE DU PORT Ce deuxième module traite du cadre d un système portuaire, c est à dire de l ensemble des dispositions prises dans un pays, au plan des installations physiques et de leurs modalités d exploitation pour assurer le fonctionnement et le développement des ports, grands ou petits, au niveau local, régional et national. A l intérieur de ce cadre agissent un certain nombre d acteurs qui vont être présentés, et avec lesquels il est nécessaire de faire connaissance car ce sont eux les responsables et/ou les bénéficiaires du bon fonctionnement du port. Enfin on examinera comment ce cadre est organisé et structuré, tant au plan national qu au niveau local de chaque place portuaire. Le module se compose donc de deux parties ou sousmodules : Sous-module 2a : le rôle du port Sous-module 2b : l organisation portuaire au plan na tional et local. CHAPITRE I : DESCRIPTION D UN PORT AU PLAN PHYSIQUE Introduction : Rappel historique Jusqu au XVIIIème siècle, l insécurité de la navigation maritime a conduit à une forte imbrication des parties militaires et civiles dans les ports : les navires marchands étaient souvent alors armés de canons. Au XIXème siècle, la «marine en bois» est détrônée par la «marine en fer» - la voile cède la place à la vapeur, elle-même remplacée par la suite par les propulsions par moteur diesel. A la fin du XIXème siècle, exceptés les paquebots, les navires marchands avaient une longueur imitée à la centaine de mètres, leur tirant d eau était inférieur à 10 m. Tous les ports recevaient pratiquement des navires de mêmes caractéristiques : le navire «cargo» avait un chargement constitué de marchandises de natures les plus diverses, conditionnées en colis susceptibles d être manutentionnés à la main, éventuellement avec l aide des mâts de charge des navires. La période qui a suivi le conflit international de 1939 / 1945 a vu les économies de toutes les Nations du Monde s ouvrir vers les autres ; les échanges internationaux de marchandises ont progressé plus vite que le produit intérieur brut de pratiquement toutes les Nations d économie développée. Le prix du transport est devenu un facteur déterminant de la compétitivité de l Economie des Nations. Cette nouvelle donne, conjuguée avec les progrès de la construction navale, a entraîné deux phénomènes : la taille des navires de commerce a connu une con tinuelle augmentation : de la centaine de mètres, la longueur des grandes unités est passée à près de 300 m, leur largeur a atteint la cinquantaine de mètres et leur tirant d eau dépassé la quinzaine de mètres ; le coût de ces grands navires étant élevé, il fallait réduire la durée de leur escale au port et pour cela mécaniser la manutention, ce qui a permis d accroître le poids et la dimension de l unité de charge. 6
L organisation d un système portuaire Le même souci de réduire le coût de l escale a conduit à spécialiser les cargaisons précisément de façon à pouvoir mécaniser au maximum les manutentions. D où le phénomène de spécialisation des navires (porteconteneurs, transporteurs de vrac solide ou liquide) développement de la manutention par roulage direct ). Les ports ont dû adapter en conséquence leur aménagement et leurs équipements, engageant d importantes dépenses pour construire des infrastructures de grandes dimensions et des outillages spécialisés hautement performants. De leur côté, les armateurs qui exploitent des navires de grande taille et très spécialisés ont cherché à limiter le nombre des ports touchés par ces grandes unités sur lesquels ils ont concentré leurs trafics transocéaniques assurant ensuite la desserte des ports où la quantité de marchandises à embarquer ou débarquer ne justifie pas l escale d un grand navire, par des unités plus petites (navires feeders) dont le coût de construction et d exploitation est sensiblement moindre. L activité portuaire s est donc concentrée sur un nombre limité de grandes places qui voient passer chaque année plusieurs millions de tonnes de marchandises et traitent pratiquement tous les genres de trafics (long cours ou moyennes distances, toutes natures de marchandises et de conditionnements). Mais aujourd hui, les ports modernes ne sont plus uniquement des points de connexion entre la terre et la mer.ce sont aussi des centres de services qui jouent un rôle important dans le système de transport mondial. Section I : définitions et classifications Module 2 Elle ne permet pas non plus de rendre compte de diverses acceptions de ce terme, lieu géographique, entité administrative, communauté économique, logistique, etc. Cette définition est aussi très partielle, puisqu elle éliminerait tous les ports fluviaux ou lacustres. D autres auteurs ont donné les définitions suivantes qui, de même, ne peuvent être considérées comme exhaustives. LE CLERE : Un port est un lieu aménagé sur la côte pour permettre aux navires de faire des opérations commerciales à l abri de la mer et du large. A. VIGARIE : Le port est une aire de contact entre deux domaines, de la circulation terrestre et de la circulation maritime; son rôle est donc d assurer une solution de continuité entre deux schémas de transport adaptés à la traversée de deux espaces aux caractéristiques différentes. J.LATTY : Le port maritime est l espace que la mer remplit continuellement ou par intermittence et dans lequel les navires, abrités contre les vents et les lames, peuvent être construits, entretenus, réparés, chargés et déchargés. J. GROSDIDIER DE MATONS : Le port est un lieu de la côte spécialement désigné par l autorité administrative compétente pour servir aux opérations de commerce maritime. R. REZENTHEL en conclut que Le port est une entité géographique et économique qui n est pas définie par le droit positif. A) Définitions Tous les auteurs, qui se sont penchés sur le point de savoir quelle était la définition d un port de commerce, ont constaté qu il n existait pas de formule déjà élaborée et qui donnerait entière satisfaction. Dans son ouvrage Les ports maritimes (1989), R. REZENTHEL rappelle que le Code Français des ports maritimes ne donne pas de définition. Seule la Convention de Genève du 9 décembre 1923 portant statut du régime international des ports maritimes en donne une: Sont considérés comme des ports maritimes, les ports fréquentés par des navires de mer servant au commerce extérieur 7 L. BAUDEZ : Le port est le point d arrivée et de départ du transport maritime équipé et organisé pour assurer le transbordement des voyageurs et des marchandises et pour remplir les fonctions commerciales qui en résultent. J.G. BAUDELAIRE voit dans le port un ensemble d installations conçues et exploitées en vue d assurer le transfert des marchandises entre le navire de mer et les différents moyens de transport terrestre: rail, route, navigation intérieure, canalisations diverses. Mais il ajoute que la considération de la seule nature physique du port n est pas satisfaisante. Pour lui, le port est aussi un point de passage grâce
L organisation d un système portuaire Module 2 auquel le pays auquel il appartient est en communication avec le reste du monde ou qui concourt aux liaisons internationales des pays voisins. L éventail de cette présentation, qui ne s étend qu à des auteurs de langue française, montre la complexité de la tâche et on peut même se demander s il est utile de donner une définition du port. Ce sujet doit être traité avec une grande attention. En effet, toute définition officielle a des implications d ordre juridique : ainsi les ports fluviaux échappent à l emprise de la Convention de 1923, qui impose des notions essentielles telles celles du libre accès et de l égalité de traitement. De même, dans de nombreux ports, le régime de travail des ouvriers dockers leur confère un monopole de certaines activités, telles le chargement et le déchargement des navires. Ce monopole a parfois été étendu aux opérations sur les terre-pleins et hangars, voire aux opérations de camionnage portuaire. Pour éviter les contraintes et rigidités inhérentes à l emploi d ouvriers dockers, de nombreux entrepreneurs ont, ces dernières années, implanté dans les ports des installations où s effectuent des activités portuaires complémentaires, telles celles liées à la distribution des marchandises. une place portuaire est une entité géographique et économique, portant un nom spécifique, située en bordure de la mer, d un fleuve ou d un lac, accueillant les navires, et où s effectue le transfert des marchandises et des passagers, du mode de transport par voie d eau à un mode terrestre et dont les installations peuvent s étendre sur terre et sur l eau, pour rendre les services complémentaires demandés par les navires les passagers, la marchandise et ses utilisateurs, afin de contribuer au bon déroulement des opérations de transport et au développement du commerce international, de l industrie et plus généralement de l économie des pays entrant dans la zone d influence du port. Le port peut être le siège d activités complémentaires concernant les navires : construction, réparation, entretien, nettoyage, avitaillement (combustible et carburant, denrées ali mentaires). Il peut, enfin, servir à un simple stationnement des navires à l abri des mouvements de la mer, en attente d un nouveau voyage. La fonction de transbordement des marchandises entre le navire et la terre s accompagne parfois d activités telles que : l entreposage des marchandises qui font l objet d opérations commerciales sur le port lui-même, le quel est alors une place de marché, Mais ils l ont fait hors de la zone portuaire classique, appartenant au domaine géré par l autorité portuaire, de façon à pouvoir recruter leur propre personnel (en bénéficiant de ce fait du flou des textes en vigueur). D ailleurs cette situation de monopole n est pas propre qu à la manutention : les conditions de pilotage, de remorquage donnent lieu à des tentatives d ouverture du monopole. On comprend donc, au vu des considérations précédentes, qu il convient d être prudent quand on donne une définition du port, dans un texte officiel. Par contre, si on veut mettre en valeur toute la puissance économique d une place ou d un complexe portuaire, aux fins de sensibiliser les décideurs, le gouvernement, en prenant en compte les implantations récentes ou envisagées des nouvelles activités et services dans la zone portuaire, on peut adopter la définition suivante de ce que nous appellerons, dans un sens plus large, la place portuaire: 8 la transformation des marchandises en produits semi-finis ou finis dans des usines installées à faible distance des ports de débarquement : le port a alors une vocation de place industrielle, le conditionnement des marchandises pour satisfaire aux besoins de la clientèle, voire l assemblage des composants, qui correspond au développement d activités de distribution logistique. B) Classification des ports On peut classer les ports selon de nombreux critères, ainsi que le fait par exemple Modesto VIGUERAS GONZALEZ dans son ouvrage Cours sur l exploitation et la direction d un port. Voici certains exemples : Maritime, fluvial ou lacustre Natural ou artificiel Commercial, de pêche ou militaire D intérêt général Par trafic annuel, tonnage ou classe de navire Public, sous concession ou privé
L organisation d un système portuaire En pratique, on n utilise guère ce genre de classification, si ce n est dans les ouvrages destinés à l enseignement. Deux types de critère sont amplement suffisants: ceux basés sur les caractéristiques physiques ou naturelles; ceux qui tiennent compte des fonctions remplies par les ports. Classification selon les caractéristiques. On distingue les ports naturels et les ports artificiels. Un port artificiel peut être créé à l intérieur des terres, en creusant les plans d eau nécessaires par dragages; il peut être gagné sur la mer, en construisant les digues, quais et terre-pleins par apport de matériaux. Module 2 les ports industriels, intégrés dans un complexe industriel. 1. Un port de commerce est qualifié de : international si la zone qu il dessert (hinterland) concerne plusieurs Etats national si son hinterland couvre tout ou une grande partie du territoire de son Etat régional ou local si cet hinterland ne concerne qu une faible partie du territoire national transbordement si son trafic concerne un ou plusieurs Etats sur le territoire desquels il n est pas implanté le trafic étant acheminé depuis ou vers ces Etats par voie maritime (navires feeders) ou voie terrestre (route, rail, voie navigable). Nombre de ports sont mixtes, car ils combinent ces deux possibilités. Un port naturel peut être un port maritime, fluvial ou lacustre. Ce peut être un port d estuaire ou un port fluvial éloigné de la mer. Ce peut être un port à marée ou non. Les figures suivantes (les graphiques 1, 2 et 3; pages 10-12) montrent différents exemples de ports naturels, artificiels, ou des combinaisons des deux. Classification selon les fonctions On distingue les ports polyvalents et les ports spécialisés. Parmi les ports spécialisés, on citera: les ports minéraliers, les ports céréaliers, les ports pétroliers, les ports conteneurs, etc. On distingue également les ports selon leur fonction et leur importance économique: les ports d intérêt local, les ports d approvisionnement, les ports de transbordement, les ports de touchée directe (où les grands na vires transocéaniques font escale), les ports feederisés, c est à dire desservis par navires de collecte (ou feeders) les ports francs, où les marchandises bénéficient d un traitement douanier de faveur. les ports de transit, qui alimentent des pays enclavés. 9 2. Un port est qualifié de franc lorsque les trafics qui y passent bénéficient d un traitement douanier favorable comportant éventuellement une complète exonération des droits. 3. Certains ports ont une activité spécialisée en matière de pêche. Ils disposent : d ouvrages permettant l accueil des navires et le transbordement à terre des produits de la pêche, d installations de stockage et de commercialisation de ces produits, d installations permettant l avitaillement des navires en produits nécessaires à la pêche (glace, sel, etc.),des équipements pour l entretien et les réparations des navires. 4. Certains ports ont une activité spécialisée en matière de plaisance Ils disposent d ouvrages permettant l accueil et le stationnement des bateaux (pour une plus ou moins longue durée), d équipements pour la réparation et l entretien des bateaux, ainsi que leur avitaillement, surtout pour la croisière. Dans les ports dont l activité principale est le trafic de passagers et/ou de marchandises, les activités de pêche et/ou de plaisance disposent de zones qui leur sont affectées, sans mélange avec le reste des activités de la place portuaire. La CNUCED a proposé une classification basée sur
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 1 Type de ports artificiels Canal coupé en Y Canal coup en parallèle Projection (la ligne pointillée marque le littoral de l original) Ajout d une île au port existant Manche et bassin d évitage coupé 10
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 2 Exemples de ports naturels Développement d un port naturel Développement d une île naturelle du littoral Développement d un port naturel La ligne noir ou blanche représente, la limite de la côte naturelle. l ensemble des prestations fournies par la place portuaire, pour le développement des échanges et du pays: ce sont les ports de première, deuxième et troisième génération dont il sera traité plus en détail ultérieurement. Sur la photographie ci-jointe (le graphique 4a) du port de Gand, on peut suivre l évolution de la construction du port. Au bas de la photographie, on voit l ancien port datant du 19ème siècle. Plus haut, on voit la darse et les moles construits dans les années 1910. Les magasins sont nombreux et proches des quais. La ville attenante empêche toute extension. On voit au second plan une grande darse de conception moderne datant des années 50/60. Plus loin une nouvelle darse avec de vastes terre-pleins et très peu de hangars, construit à la fin des années 60. On peut discerner également les grands espaces, non aménagés, qui ont, pour une grande part, été achetés par le port. Sur l un de ces espaces, rive gauche, va être construit la nouvelle darse ayant les caractéristiques suivantes : longueur: 2.5 km, largeur: 400 m, tirant d eau 17 m. L ensemble du plan d eau est un «bassin à flot» relié à l Escaut et à la mer par un canal artificiel de 200 m et 1 225 m. Une écluse pouvant accueillir des navires de 8 000 TPL relie le canal à l Escaut. 11
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 3 Configurations de ports Aménagement du port afin de maximiser la longueur des quais Aménagement du port afin de maximiser la superficie opérationnelle Disposition moderne des quais en angles droits Disposition moderne des quais en chevron ou inclinés Les graphiques 4a et 4b fournissent des vues aériennes des ports partenaires du programme de formation portuaire TrainForTrade de la CNUCED: le Port de Gand, le Port de Nantes - Saint Nazaire, le Port de Marseille-Fos, le Port de Dublin, le Port de Porto-Lexoes, le Port de Valencia, le Port de Gijón, le Port de Dunkerque. C) Zones et terminaux portuaires En pratique, les opérations qui se développent de nos jours dans les ports ont contribué à l utilisation de plus en plus fréquente, au sein des ports, de concepts nouveaux, en l occurrence la zone portuaire et le terminal portuaire. Le concept de zone portuaire est capital pour le bon déroulement des opérations de manutention. Il consiste à découper le port en zones parallèles au quai : d abord la zone bord à quai, où sont implantées les grues et où les marchandises ne doivent pas être stockées, ensuite la deuxième et la troisième zone (avec souvent une différenciation entre les zones d importation et d exportation). Plus on s éloignera du bord à quai, plus les terre-pleins pourront être utilisés pour le stockage des marchandises. Ensuite on sortira du port et on passera de la zone sous douane à la zone hors douane. Un terminal portuaire est constitué d un poste à quai, ou d un groupe de postes à quai, permettant le stationnement et l opération des navires affectés à un trafic particulier, et complété par les installations terrestres nécessaires à l exploitation de ce trafic. On trouve une bonne illustration de cette notion de terminal pour le trafic conteneurisé: il y a maintenant dans presque tous les ports un ou plusieurs terminaux 12
L organisation d un système portuaire à conteneurs, ce qui correspond à l adaptation du port à la tendance à l accroissement de la conteneurisation. Cette notion de terminal s est développée considérablement car elle correspond aux besoins de nombreux trafics, de plus en plus spécialisés et également aux exigences d une gestion portuaire moderne qui, pour motiver le personnel et faciliter les conditions d exploitation, conduit à scinder le port en unités (ou centres de production), dotés d une grande autonomie. Ainsi un terminal portuaire est en quelque sorte un port spécialisé au sein du port. Module 2 habitudes d exploitation sur les nouveaux ouvrages. Il est impératif que tout cadre d exploitation soit sensibilisé au coût économique élevé pour le pays d avoir des ouvrages portuaires mal exploités, sous utilisés, mal entretenus. Le coût de ces installations n est généralement pas intégralement facturé à l usager du port, notamment à la hauteur de ce qu il conviendrait de faire si le port devait s autofinancer entièrement. Les infrastructures de base sont très souvent subventionnées directement ou indirectement par l Etat: en France l Etat prend à sa charge une partie du coût des infrastructures. Son territoire est bien délimité ; quelquefois, il est entouré d une clôture, quand la nature des activités l exige, ce qui est le cas des terminaux à conteneurs où les entrées et sorties sont strictement contrôlées. Cependant, l existence de cette clôture n est pas toujours nécessaire ; ainsi certains terminaux spécialisés pour la réception de trafic en vrac n en ont pas toujours encore que depuis Septembre 2001, les considérations de sûreté portuaire tendent à dissuader les facilités d accès aux terminaux. De même, on crée de plus en plus souvent des terminaux pour les marchandises générales. Le port est découpé ainsi en zones géographiques, regroupant chacune quelques postes à quai et les terminaux correspondants. Chaque terminal est généralement affecté à un trafic particulier (par ligne ou selon le type de trafic). Un terminal se voit affecter tout ou partie des équipements dont il a besoin. De même, le personnel nécessaire est affecté au terminal pour effectuer les opérations journalières ainsi qu une partie des tâches techniques (entretien) et administratives (comptabilité, statistiques, etc.). Section II : Présentation et description des installations A) Généralités A ce stade, on se contentera de présenter les installations au plan technique, en donnant quelques ordres de grandeur de leurs coûts. Ces installations sont onéreuses. Aussi est-il impératif de les exploiter efficacement, en évitant de céder à la tentation, trop souvent constatée dans certains pays, de créer de nouveaux ouvrages quand les anciens sont congestionnés. Ce faisant, on en arrive souvent à transférer les mauvaises 13 Cependant, la tendance actuelle est à la diminution, voire à la disparition des aides directes de l Etat et ce dans de nombreux pays. Mais il n en reste pas moins que, même si la totalité du financement est assurée par le secteur privé, c est l économie tout entière du pays qui, en dernier ressort, supporte le coût de ces ouvrages. Dans la deuxième partie de ce séminaire, on étudiera de façon plus approfondie les questions de planification et de tarification des installations. Soulignons cependant que le temps nécessaire à la conception, étude, construction et mise en œuvre d un aménagement portuaire important - que l on appelle «temps de maturation du projet» est de plusieurs années, parfois 10 à 15 ans pour de grands programmes. Tel a été le cas de l aménagement de Fos-sur-Mer, extension du port de Marseille, dont la conception a été initiée à la fin des années 50 et dont la mise en service s est effectuée plus de dix ans plus tard. De même, il convient, lors de la programmation de travaux importants, de s assurer que leur mise en œuvre pourra être effectuée sans entraver le fonctionnement des postes à quai voisins. Les aménagements portuaires comprennent, selon une distinction traditionnelle : les ouvrages extérieurs : chenal d accès, digues de protection contre la houle et avant port, les ouvrages intérieurs : bassins, écluses, postes d opération des navires, voies de desserte terrestre, ponts mobiles, etc B) Ouvrages extérieurs 1. Le chenal d accès Le chenal d accès a un tracé rectiligne ou est constitué par une succession de parties droites faisant entre elles
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 4a Vue aérienne des ports partenaires Port de Gand Port de Nantes - Saint Nazaire Saint Nazaire, terminal roulier, terminal charbonnier, terminal pétrolier, terminal agro-alimentaire, terminal marchandise divers. Le grand port maritime de Nantes- Saint Nazaire, Il s étend sur 65 km. Trafic : 30 Mt, Tirant d eau: Jusqu à 21 m Le port de Gand, accessible par le canal Gand- Terneuzen qui rejoint la mère du Nord sur l Escaut. Quelques chiffres : tirant d eau 12.5 m, longeur 26.5 km de quai, trafic : 45,2 Mt, superficie 4 701 ha. Port de Marseille-Fos Port de Dublin Le port de Marseille-Fos, sur le littoral méditerranéen, premier port de commerce français en tonnage total 88 milllions de tonnes, 2.5 millions de passagers et près d 1 millions d EVP en 2011. 205 Hectares au nord et 51 hectares au sud. Quai de 290 m. Trafic : 108 000 Tonnes, 4000 passagers. 14
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 4b Vue aérienne des ports partenaires (suite) Port de Porto-Lexoes: Terminaux pétrolier, méthanier et vraquiers solides, terminal à conteneurs, trafic passagers Surface: 175 Hectares Trafic: 14 Mt Tirant d eau: 15,8 m Port de Valencia: Terminaux pétrolier, méthanier et vraquiers solides, terminal à conteneurs, trafic passagers Surface: 600 Hectares Trafic: 53 Mt Trafic Conteneurs: 3 M EVP Port de Gijon: Terminaux vraquiers solides et liquides, terminal à conteneurs Trafic: 21, 8 Mt (2005) Tirant d eau: 13,7m Port de Dunkerque Terminaux pétrolier, méthanier et vraquiers solides, terminal à conteneurs, trafic passagers Trafic: 45 Mt (2009) Tirant d eau: 20,5 m Source : Googlemap.com 15
L organisation d un système portuaire Module 2 un angle n excédant pas une trentaine de degrés. Sa largeur est de l ordre de grandeur de la longueur du plus grand navire (ou de 6 à 9 fois la largeur maximale du navire) qui doit être reçu au port, cette valeur étant impérative si le tracé du chenal est traversier par rapport au vent ou au courant. Pour éviter tout risque de heurt du navire contre le fond (par suite des mouvements qui lui sont imposés par la houle lesquels font varier son tirant d eau par rapport celui constaté en eau calme) la profondeur est de 10 à 15 % supérieure au tirant d eau du plus grand navire. Dans les ports où l amplitude des marées est forte, la profondeur du chenal d accès devrait être calculée à marée basse. Les ports peuvent aussi compiler les horaires des marées pour déterminer les différentes profondeurs tout au long de la journée et à différents moments de l année. Il est important de rappeler que malgré cela, les mouvements des navires peuvent être interrompus dès que l amplitude de la houle dépasse 3 m. Ainsi, un chenal d accès destiné à être emprunté par des navires pétroliers de 250 000 tonnes doit avoir 350 m de largeur et une profondeur de 22/23 m. Le chenal est matérialisé par des couples de bouées ou des amers fixes portant des marques et des feux caractéristiques; son axe peut être signalé par un alignement constitué par deux amers placés à terre et munis de feux. La capitainerie du port se dote souvent d un système STM en français (Système de trafic maritime) appelé VTS en anglais (Vessel Traffic System), équipé d un radar permettant de donner aux navires des informations sur leur position dans le chenal, ainsi que des conseils ou des consignes pour organiser les mouvements en toute sécurité. Le chenal est creusé et entretenu en utilisant des dragues aspiratrices en marche (coût : 3 à 4 US $ / m³); lorsque les fonds comporte des parties très compactes, il faut recourir à la technique du déroctage dont le coût est plus élevé (75 US $ / m³ pour le déroctage, auquel doivent être ajoutés 8 à 10 US $ / m³ pour l enlèvement des produits par drague à godets). 2. L avant port Il doit permettre au navire de s arrêter en attendant l assistance de remorqueurs pour gagner son poste d opération: pour que le navire puisse s arrêter et manœuvrer et notamment «éviter» (c est à dire tourner sur lui-même éventuellement de 180 ), le cercle d évitage qui doit pouvoir être inscrit dans l avant-port, a un diamètre égal à 2 à 4 fois la longueur du plus grand navire, selon la possibilité d intervention des remorqueurs. Il peut exceptionnellement être réduit en deçà si les conditions de manœuvre sont excellentes et si le navire dispose de propulseurs d étrave. L agitation dans l avant-port ne doit pas excéder 1,20 m, et de préférence, être limitée à moins de 1 m. 3. Les digues Elles protègent l avant-port contre l agitation due à la houle et sont conçues pour résister à l assaut des vagues. Trois types d ouvrages sont utilisés : la digue à talus, constituée par un noyau de petits enrochements, recouvert par des couches de blocs de plus grande taille, et du côté mer par une carapace en gros blocs naturels ou artificiels (en béton), capable de résister aux efforts imposés par le déferlement des houles sur le talus. L ouvrage est couronné par une structure massive en béton, arasée à un niveau assez élevé au-dessus de celui de la mer pour éviter son franchissement par les houles déferlantes. les digues verticales sont constituées par une muraille de grande hauteur, faite de gros blocs de béton (supérieurs à 100 tonnes) empilés et liaisonnés par des puits verticaux emplis de béton légèrement armé, ou par des caissons de béton armé emplis de béton maigre ou d enrochements. Cette muraille est fondée sur un massif d enrochements. Ses dimensions doivent en assurer la stabilité et éviter qu elle soit franchie par la houle qui, en se réfléchissant sur la paroi, forme un clapotis d amplitude double. Les digues mixtes procèdent de l un et l autre des types précédents, la muraille et le talus du soubassement devant être déterminés pour résister aux efforts des houles déferlantes.dès que l amplitude des houles auxquelles elles sont exposées est forte (plus de 4 m) et que la profondeur est importante (supérieure à 20 m), les digues sont des ouvrages très onéreux : leur coût varie sensiblement comme le carré de leur hauteur. 16
L organisation d un système portuaire Il importe donc de disposer des données suffisantes sur les caractéristiques géotechniques et océanographiques du site pour concevoir et dimensionner les ouvrages de façon la plus économique. Une attention particulière doit être portée à la possibilité de réparer une digue endommagée par une tempête avant l apparition de la tempête suivante. C est possible pour une digue à talus dès lors qu elle est dimensionnée pour résister à une houle de fréquence trentenale, et au moins décennale ; compte tenu de son risque de ruine totale par renversement, une digue verticale doit résister à une houle centennale. Module 2 Les digues mixtes qui sont moins exposées au risque de renversement sont calculées pour des tempêtes trentenales. Le choix entre les trois types d ouvrages est fortement conditionné par les ressources locales en enrochements naturels de poids élevé (supérieur à 500 kg), dont une digue à talus exige une grande quantité. Le coût d une digue à talus d une trentaine de mètres de hauteur, résistant à des houles de l ordre de 6 m est voisin de 70.000 US $ / mètre linéaire; une digue Graphique 5 Représentation schématique d un port 1 Direction de la houle 9 Poste d opération 2 Bouées avec feux 10 Bassin de marée 3 Courant 11 Bassin à flot 4 Feu à l entrée du port 12 Ecluse à sas 5 Zone d avant port 13 Station de pompage 6 Digue 14 Réservoirs 7 Bassin de marée 15 Canalisation immergée 8 Cercle d évitage 16 Point d ancrage unique (mooring point) 17
L organisation d un système portuaire Module 2 verticale de 15 m de hauteur coûte environ 110.000 US $ par mètre. Son coût de maintenance est de l ordre de 2 % de sa valeur de reconstruction à neuf. La digue à talus est plus économique à l investissement initial mais réclame un entretien dantesque. Inconvénient: Technique nécessitant beaucoup de matériaux de carrière donc exclue pour des sites ne disposant de grande quantité de ces matériaux. Avantage: Digue résistante, calculée pour des tempêtes trentenales ou cinquentenales. La digue verticale est plus chère à l investissement mais ne nécessite que peu d entretien et en termes technique est plus économe en matériaux de carrière. Inconvénient: Cette digue renvoi l agitation; elle est donc à proscrire dans les chenaux. Cette digue est plus fragile que la digue en talus. Elle est calculée pour des tempêtes centennales. L illustration suivante (le graphique 10) montre le processus de construction d un brise-lames verticales. La page suivante montre deux figures (le graphique 11), l une d une digue en enrochement et l autre - le prince des Asturies récemment construit pour le port de Gijon dans le nord de l Espagne. C) Ouvrages intérieurs 1. Bassins Depuis l avant-port, le navire gagne son poste d opération qui est établi dans un bassin où le plan d eau ne doit pas avoir une agitation supérieure à 50 cm, une valeur de 80 cm étant un maximum admissible pour les grands navires de l ordre de 50 cm (pour les unités fluviales). Lorsqu il est en communication directe avec l avant-port, le bassin est dit de marée. La profondeur du bassin et celle du poste d opération sont égales à la somme : du tirant d eau maximal admissible, du marnage maximum (incluant l effet des marées et des surpressions atmosphériques), d une surprofondeur, fonction de l importance des dépôts solides qui peuvent se former dans le port (en générale 1 m), de l imprécision des sondages. Si le marnage est important, il peut être plus économique de réduire la hauteur des postes d opération, en maintenant le niveau dans le bassin, à celui de la pleinemer : il faut pour cela que la communication entre l avantport et le bassin (dit à flot) s effectue par une écluse. Le choix entre bassin à flot et bassin de marée résulte Graphique 6 Exemple d évolution de la marée sur l heures altitude (m) 2 4:04 h 1,6 m 16:04 h 1,6 m Alt. max. 1,85 m 1 0 Niveau moyen 0 m -1-2 10:04 h -1,6 m 22:04 h -1,6 m Alt. min. -1,85 m -3 0:00 h 2:00 h 4:00 h 6:00 h 8:00 h 10:00 h 12:00 h 14:00 h 16:00 h 18:00 h 20:00 h 22:00 h 0:00 h Source : fondation de valanciaport 18
L organisation d un système portuaire d un calcul économique prenant en compte : pour ne pas dégrader l environnement. Module 2 le coût de construction du bassin et des postes d opération (qui est moindre pour un bassin à flot), celui de construction et d exploitation de l écluse, et celui de l allongement de la durée de séjour au port des navires due au franchissement de l écluse. En général, un bassin à flot ne s impose que si le marnage dépasse 5 m. Le bassin est creusé et entretenu au moyen de dragues stationnaires (aspiratrices ou à godets): les matériaux dragués peuvent être refoulés à terre s il existe des espaces pour les recevoir, ou évacués au large par des chalands à clapets. Dans tous les cas, les dragages et les remblaiements doivent être faits en prenant les précautions nécessaires Graphique 7 Schéma d une digue à talus Le coût du mètre cube dragué par un engin à godets est de 8 à 10 US $ par m³. La dimension des bassins est fonction de la taille des navires à recevoir et du nombre et des caractéristiques des postes d opération qui y sont établis. La largeur minimum d un bassin comportant des postes d opérations sur ses deux faces est d au moins cinq fois celle du plus grand navire susceptible d y être reçu, mais elle doit être supérieure à cette valeur dès lors que le bassin à une grande longueur: le port de Marseille Fos qui reçoit des navires de 100.000 à 200.000 tpl dont la largeur peut dépasser 40 m, a des bassins de 600 m de large pour une longueur de 4 km. 2. Ouvrages d accostage et d amarrage Le long des bassins sont établis des ouvrages sur 2 3 5 1 7 1 8 4 6 1 - Filtre (silica-calcaire) 2 - Manteau intérieur (Enrochements béton) 3 - Dalle 4 - Risberme 5 - Mur de garde 6 - Fondation en enrochements 7 - manteau principale (béton) 8 - Tout-venant et galets Graphique 8 Schéma d une digue verticale 3 5 9 8 2 1 7 4 6 1 - Filtre (silica-calcaire) 2 - Manteau intérieur (Enrochements béton) 3 - Dalle 4 - Risberme 5 - Mur de garde 6 - Fondation en enrochements 7 - Blocs de garde 8 - Blocs solidarisé par cheminées en béton 9 - Caisson en béton armé 19
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 9 Schéma d une digue mixte 3 9 8 5 1 2 1 7 4 6 1 - Filtre (silica-calcaire) 2 - Manteau intérieur (Enrochements béton) 3 - Dalle 4 - Risberme 5 - Blocs de garde 6 - Fondation en enrochements 7 - Manteau principal 8 - Blocs solidarisé par cheminées en béton 9 - Caisson en béton armé lesquels les navires viennent accoster et s amarrer pour débarquer ou embarquer les passagers ou les marchandises. Lorsque ces ouvrages jouent un rôle de soutènement des terres, permettant la réalisation de zones de manœuvre pour les engins de manutention jouxtant le front d accostage, on les désigne par le terme de quais. Lorsqu ils sont implantés à quelque distance du rivage, on les qualifie généralement d appontements (ou s ils en sont très éloignés, de «wharfs»). pourraient être construits : Par une pile de blocs de béton non armé par des caissons en béton armé par un rideau de palplanches: non plat, préfabriqué, armé ou coulé sur place (largeur d environ 1 m). par des gabions Dans ces derniers cas, l accostage s effectue souvent sur des ducs d Albe 1, qui sont implantés de part et d autre de l ouvrage qui sert d aire de support et manœuvre pour les engins de manutention. Le graphique 13 fournit des illustrations d ouvrages d accostage et d amarrage. Le graphique 14 donne des examples de quais. A. Types d ouvrages La principale différence entre une jetée et un quai pourrait se résumer de la manière suivante : Bien que les deux sont utilisés pour fournir l accès à des navires ou bateaux, un quai est une plateforme soutenue par des pieux ou des piliers qui permet de prolonger un rivage sur l eau. Une jetée est habituellement construite parallèlement à la côte. Les Quais (voir les graphiques 15a, 15b, 15c et 15d) 1 Les ducs d Albe «ponctuels» sont des ouvrages permettant l accostage et/ou l amarrage des navires. 20
L organisation d un système portuaire Les ouvrages jouant un rôle de soutien des terres (quais) peuvent être constitués : par un empilement de blocs de béton (non armé), par des caissons en béton (armé), par des rideaux de palplanches à module ou des parois moulées en béton armé (environ 1 m d épaisseur), ancrés sur des pieux inclinés, ou au moyen de tirants, sur un rideau battu dans le sol à distance suffisante par des gabions de palplanches plates. Les ouvrages à talus sont constitués par une plateforme en béton (armé ou plus rarement précontraint) portée par des pieux verticaux et inclinés ou des piles, en béton ou en acier (figure 8). Le talus est protégé par des enrochements naturels contre les effets du batillage produits par la manœuvre du navire ou la houle résiduelle. Intermédiaire entre ces deux catégories, le quai danois est constitué par un rideau de palplanches battues au droit du front d accostage; la zone bord à quai est constituée par une plate-forme, portée par des pieux, sous laquelle est ménagé un talus, permettant de réduire la hauteur des terres à soutenir (figure) Les Ducs d Albe sont constitués Module 2 par des faisceaux de pieux en bois, ou plus généralement des tubes métalliques : ce sont alors des ouvrages souples, destinés à l accostage, l énergie cinétique du navire étant absorbée par la flexion du duc d Albe, ou par des gabions de palplanches plates, ou des caissons en béton armé: ce sont des ouvrages rigides qui servent à l accostage et à l amarrage: il faut alors équiper ces ouvrages de défenses souples pour absorber l énergie lors de l accostage. Point d amarrage unique (Single mooring point) : c est un ouvrage constitué par un corps flottant (coffre) amarré sur le fond par des chaînes fixées sur des ancres ou des corps morts: le navire frappe ses amarres sur cet ouvrage et pivote librement autour de ce point, sous l effet du vent ou des courants. Ce type d ouvrage est employé pour opérer des navires transporteurs de produits liquides en vrac (par exemple des produits pétroliers) : une canalisation flexible relie le navire à la canalisation de jonction avec la terre, laquelle aboutit au coffre. Graphique 10 Construction d un brise-lames verticals 1 - Dragage 2 - Fondation Enrochement 3 - Manteau intérieur 4 - Blocs en cellule 5 - Dalle 3 4 5 7 6 2 8 1 9 10 6 - Mur de garde 7 - Bloc de garde 8 - Caisson en béton armé 9 - Manteau extérieur 10 - Joint d étanchéité 21
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 11 Exemple de digue en Enrochement et digue des Asturies 22
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 12 Exemples de digues Accessoires des ouvrages d accostage Quel que soit leur type, les ouvrages exposés à des chocs d accostage comportent toujours un couronnement en béton très massif (plus ou moins armé), constitué par une poutre longitudinale coupée de joints de dilation tous les 25 m environ, sur laquelle sont fixés les organes d amarrage (bollards) et les défenses d accostage. l ouverture libère instantanément l amarre. Afin d absorber l énergie cinétique du navire lors de l accostage et réduire les efforts imposés à la coque et à l infrastructure, on équipe les ouvrages de défenses d accostage capables d absorber des énergies qui sont fonction de la masse du navire et de sa vitesse de dérive au moment de l accostage (100 tm pour un navire de 50.000 tonnes dérivant à 20 cm/s). Les bollards sont des pièces d acier moulé dont la forme permet une bonne fixation des amarres: disposés tous les 25 m le long du front de l ouvrage, ils sont solidement ancrés dans la poutre du couronnement et doivent pouvoir résister à des tractions de 50 et parfois 100 tonnes, selon la taille du navire et les actions externes. Lorsque le largage des amarres doit pouvoir être effectué très rapidement (par exemple pour permettre à un navire chargé de marchandises dangereuses de quitter très vite le poste), on utilise des crochets dont 23 Leur conception et les matériaux utilisés sont très divers, depuis des pièces de bois, ou de simples pneumatiques placés contre la poutre de couronnement jusqu à des amortisseurs en néoprène plus ou moins sophistiqués. Il est recommandé d adopter des systèmes aussi simples que possible, absorbant l énergie par leur propre déformation, en évitant les dispositifs mécaniques compliqués dont la conservation en bon état est toujours aléatoire. Leur profil doit éviter le risque de coïncement du navire avec risque de chavirement à marée
L organisation d un système portuaire Module 2 montante. Des échelles verticales sont prévues pour permettre l accès aux petites embarcations: elles sont placées dans un logement ménagé sur le front d accostage, de façon à ne pas faire saillie. Des caniveaux sont ménagés à la partie supérieure de la poutre de couronnement pour amener à proximité du front d accostage les réseaux d eau, d électricité, de vapeur, d air comprimé, etc., nécessaires aux navires et aux engins de manutention circulant sur les ouvrages; concernant l eau, on réalise, en général, des réseaux distincts, pour l avitaillement des navires en eau potable et pour la lutte contre l incendie: les prises sur lesquelles peuvent être fixées des manches d incendie sont prévues tous les 50 à 100 m de longueur de quai. Considérations techniques sur les divers types d ouvrage Lorsque le sol de fondation offre une bonne portance, les quais et appontements sont réalisés sous la forme d ouvrages massifs capables de résister par leur poids propre aux efforts horizontaux (vers la terre, causés par l accostage des navires ; vers le bassin, provoqués par la poussée des remblais et l amarrage des navires). Afin de réduire l importance des poussées, les remblais mis en place contre la face arrière des ouvrages sont constitués par des enrochements (en général 2/50 kg). Pour réduire les efforts horizontaux causés par l accostage du navire, les quais sont équipés de défenses Un filtre constitué en enrochements de granulométrie continue ou par un géotextile, est placé sur le remblai sableux pour empêcher l entraînement vers le bassin des éléments fins sous l effet des variations du plan d eau. Un tapis en enrochements (5/50 kg) constitue la couche de formation sur le terrain naturel ; il est prolongé vers le bassin lorsque le sol de fondation peut être affouillé par les mouvements de l eau provoqués par les hélices du navire lors de ses manœuvres. Lorsque le sol de fondation offre une portance insuffisante pour supporter un ouvrage résistant aux efforts horizontaux par son propre poids, Les quais et appontements constitués par un rideau de palplanches métalliques à module, ancré sur un rideau arrière, sont utilisés lorsque le terrain naturel offre une portance insuffisante pour supporter un ouvrage massif, mais a des caractéristiques géotechniques qui permettent de mobiliser une butée au pied des palplanches capable d équilibrer la poussée du remblai. C est le cas des sols sableux ou de marne ou argile suffisamment compacte. On peut également constituer l ouvrage par une paroi moulée en béton armé, cette paroi jouant le même rôle que le rideau avant de palplanches. Les quais et appontements constitués par une plateforme en béton armé supportée par des pieux (ou des piles), en béton ou en acier, sont utilisés lorsque le terrain naturel est constitué par une couche de Graphique 13 Ouvrages d accostage et d amarrage Duc d Albe souple Duc d Albe rigide (Port Alcudia, Espagne) Source: Port de Marseille source: www.portsdebalears.com 24
L organisation d un système portuaire Module 2 Graphique 14 Exemples de quais Les écrans de soutènement - Rideaux métalliques Quai sur pieux et appontements Les écrans de soutènement Parois moulées Source : Port de Marseille - Fos 25
L organisation d un système portuaire Module 2 mauvaise qualité sous laquelle existe une couche offrant une portance suffisante à une profondeur pas trop importante. Des pieux inclinés et la butée offerte par la partie supérieure du remblai permettent de mobiliser une force horizontale suffisante pour équilibrer l effort imposé à l ouvrage par l accostage et l amarrage des navires. Pour le quai «danois», constitué par un rideau de palplanches métalliques et une plateforme en béton armé fondée sur des pieux en béton ou en acier, la résistance aux efforts d accostage est assurée par la poussée du remblai contre le rideau et éventuellement la réaction des pieux inclinés. Les efforts verticaux sont équilibrés par les réactions des pieux qui supportent la plateforme et éventuellement des tubes métalliques insérés dans le rideau de palplanches. Graphique 15a Exemples de murs de quai Quai en blocs arrimés 26