Evolution de la sédimentologie et de la morphologie des fonds sur le site de Machu

Les résultats des analyses sédimentaires réalisées durant les opérations de clapages ont permis de confirmer la prédiction du modèle numérique hydrosédimentaire qui visait à estimer le devenir à moyen-terme des sédiments clapés en baie de Seine. L'évolution de la

granulométrie montre logiquement un impact des matériaux déversés au voisinage des deux sites d'immersions MABIO et MASED. En termes de composition sédimentaire, une proportion significative de vase a été constatée sur les stations de clapages qui en étaient auparavant dépourvues. Cette fraction sédimentaire est toutefois restée localisée sur et à

proximité des sites de clapages MABIO et MASED (jusqu'à 53 % de vases mesurées sur AK7C en juillet 2012).

Mes résultats peuvent être comparés à ceux obtenus par le GPMR dans le cadre du suivi de l'évolution hydrosédimentaire⁴ (cf chapitre I.§3.2.2 et l'annexe 1) à plus large échelle. Ce dernier a pour but de suivre l’évolution des sites de clapages expérimentaux en mesurant l'érosion, l’évolution de la granulométrie de surface et les lieux privilégiés de redéposition des sédiments érodés. Pour ce faire, l'évolution de la morphologie du secteur de Machu a été étudiée par levés bathymétriques (sondeur multi-faisceaux) à différents moments (avant, plusieurs fois pendant les expérimentations de clapages, après la fin des dépôts). De plus, 150 points de prélèvements à la benne Shipeck, repartis sur la baie de Seine orientale ont été réalisés avant, pendant et après les immersions dans le but de suivre l’évolution de la

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granulométrie de surface et d’évaluer la localisation des sites privilégiés de redéposition des sédiments érodés. D'un point de vue de l'évolution sédimentaire, les résultats acquis par

le GPMR ont montré une cohérence et une complémentarité avec nos résultats acquis durant les prélèvements biosédimentaires. Un affinement du diamètre médian des grains

passant de 350-400 µm, voire 500 à 550 µm pour la partie sud-ouest du dépôt sur le site de MASED, à 200 µm sur le cône de dépôt sur le site de MASED et à 100 µm sur toute la zone entourant le dépôt conique (située de 350 à 650 m du point de clapages). Cet affinement se traduit aussi par une augmentation des pourcentages en fines sur les zones des clapages et à proximité directe, avec des pourcentages de fines compris entre 35 et 55 %. Au nord du site de clapages MASED, notamment vers les stations de référence, le diamètre médian des grains est de l'ordre de 250 µm avec des pourcentages en particules fines faibles (< 5 %). Sur le site de MABIO, un affinement plus important des grains a été observé avec un D50 compris en 100 et 200 µm. Les teneurs maximales en vases étaient plus faibles par rapport au site de MASED, comprises généralement entre 5 et 30 %.

La Figure III.17 montre l'évolution de la bathymétrie des deux sites de clapages MABIO et MASED entre l'état de référence (novembre 2011) et la fin des immersions expérimentales (décembre 2012 et mai 2013).

Figure III.17. Evolution bathymétrique des sites d'expérimentations de clapages entre l'état de référence (novembre 2011) et la fin des immersions (décembre 2012 pour le site de MASED et mai 2013 pour le site

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Des coupes transversales et longitudinales des deux sites ont permis de caractériser la morphologie des dépôts (Figure III.18). L’accumulation constituée sur le site de MASED est un cône de hauteur légèrement inférieure à cinq mètres pour un rayon à sa base de l'ordre de 350 m ; il est marqué d’une dépression de 1 m à 1,5 m de profondeur avec un rayon de 50 m à son sommet. Le calcul des évolutions bathymétriques depuis le levé de référence de novembre 2011 met en évidence un apport de 735 000 m³ de sédiment, et correspond à un taux de stabilité des sédiments sur leur site d'immersion de 73 %. Sur le site de dépôts MABIO, le dépôt est d’une hauteur légèrement inférieure à 2 m et d'une longueur approximative de 1200 m pour une largeur de 700 m. Le calcul des évolutions bathymétriques depuis le levé de référence de novembre 2011 met en évidence sur ce site un apport de 590 000 m³ de sédiment, correspondant à un taux de stabilité des sédiments sur leur site d'immersion de 59 %.

Figure III.18. Coupes transversales (W-E) et longitudinales (N-S) des sites d'expérimentations de clapages : MASED (bathymétrie du 12 décembre 2012) et MABIO (bathymétrie du 7 mai 2013) (source :

GPMR)

Une série de photographies prises lors des prélèvements granulométriques ainsi que des vidéos sous marines ont été réalisées régulièrement avant et pendant les opérations de

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Avant le début des immersions, les fonds sédimentaires de la zone de Machu étaient caractérisés par des rides sableuses de courant (Figure III.19A et Figure III.19B). Durant les immersions, une importante hétérogénéité des fonds sédimentaires a pu être observée sur les sites de clapages. Les enregistrements vidéo ont permis d'apporter des informations complémentaires montrant notamment l'hétérogénéité des fonds sédimentaires. Des galets, des blocs de vases ou encore des dépôts vaseux indurés apparaissent sous forme de "plaques" (Figure III.19 C, D, E et F). D'importants déplacements de sédiments sableux autochtones viennent ensuite recouvrir les matériaux de dragages, sous l'action des forts courants de marée régnant dans ce secteur (Avoine et al., 1986). Les vidéos et les photographies soulignent donc l'influence locale des clapages sur les stations de dépôt direct et sur les stations voisines, illustrant les résultats des analyses granulométriques obtenues par tamisage mécanique, tamisage laser ainsi que les levés bathymétriques.

Figure III.19. Photographies des stations : (A) AK4D, novembre 2011 ; (B) AK8B, novembre 2011 ; (C) station AK4D, juin 2012 ; (D) station AK7D, juin 2012, (E) station AK8B, juillet 2012 et (F) station AK7D,

février 2013.

4.2. Evolution des caractéristiques physico-chimiques sur le site de Machu

Les effets physico-chimiques des clapages ont aussi été étudiés. La matière organique a

montré des variations spatio-temporelles significatives durant le suivi. Des teneurs plus importantes ont été mesurées en été sur les stations de clapages ou sur les stations

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organique. Néanmoins, les valeurs restent inférieures à des données mesurées au niveau de l’embouchure de la Seine. Janson (2007) a montré que les valeurs de matière organique pouvaient atteindre environ 8 % en fin d’été (septembre). Au cours des différentes conditions saisonnières ou événementielles, des apports importants de matériaux fins riches en matière organique peuvent venir du bassin versant amont et de zones de stockage temporaire intra-estuariennes alimentant l'estuaire de la Seine (Guézennec, 1999). Ces apports sont généralement liés aux débits et à la durée des crues. Les faibles crues d'étiage en été et au début de l'automne ne permettent pas un enrichissement important de matériaux dans l'estuaire de Seine (Figure III.20). Or, dans cette étude, des taux de matière organique plus élevés en été (juillet 2012) ont été mis en évidence. L'apparition des premiers blooms phytoplanctoniques au printemps pourrait être responsable de teneurs en matière organique plus fortes en été sur le secteur de Machu. Pendant les périodes de bloom, les teneurs dans l'estuaire peuvent atteindre et dépasser 100 µg.l^-1, ce qui correspond à plus de 3 mg.l^-1 de carbone organique particulaire, soit environ 10 mg.l^-1 de matières organiques en suspension (Garnier et al., 1997).

La variabilité spatiale de la porosité a aussi été mise en évidence durant les clapages, affichant les valeurs plus élevées pour les stations de clapages AK4D et AK7D que pour la station de référence AK8B. Malgré cette augmentation, les valeurs de porosité ne dépassent pas 0,6 et restent caractéristiques des sédiments perméables expliquant aussi la faible teneur en matière organique des sédiments de clapages. Bien qu’une variabilité temporelle des flux d’oxygène et d’ammonium ait été soulignée, les valeurs sont restées sensiblement inférieures aux valeurs mesurées durant l’étude de pré-clapages (Chapitre

II). La perméabilité des sédiments permet une bonne pénétration de l’oxygène en profondeur et donc une bonne minéralisation de la matière organique par la voie aérobie limitant les demandes benthiques en oxygène. L’intensité de la minéralisation (aérobie et anaérobie) est dépendante de la qualité et de la quantité de la matière organique (Epping et al., 2002). Les analyses de la qualité de la matière organique ont montré des taux de carbone organique faibles mettant en évidence un sédiment de type réfractaire ne pouvant être utilisé comme source de nourriture par la faune notamment les organismes macrobenthiques.

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Figure III.20. Débits de la Seine à Poses entre avril 2012 et juin 2013 (source : GIP Seine Aval)