Faciès acoustique

Les mosaïques sonar réalisées au cours des extractions, sur les zones extraites et leurs périphéries, ne montrent pas de variation du faciès acoustique comparativement aux mosaïques sonar réalisées avant extraction. Ceci vaut sur la zone A où 193 278 m³ de matériel ont été extraits, et sur la zone B où le cumul des extractions est plus important (438 209 m³).

La mosaïque sonar étendue de la campagne Granimp09b a été acquise pour obtenir une image de l’ensemble des zones potentielles de dépôt et au-delà. Elle permet d’avoir une meilleure visualisation des éventuelles modifications acoustiques des fonds induits par des dépôts de surverse. Toutefois, cette mosaïque ne montre pas de modification de la couverture sédimentaire autour des zones d’extraction et notamment autour de la zone B en cours d’extraction lors de l’acquisition (223 145 m³ cumulés). Aucune modification n’est également observée dans les zones plus éloignées au niveau des zones potentielles de dépôts des particules. Là aussi, les spectres acoustiques sont comparés pour mettre en évidence une éventuelle modification du mode acoustique (Figure 104). Des spectres propres au milieu naturel (en dehors des zones de dépôts) sont comparés aux spectres de la couverture à 500 m, 1 km et 2 km de la zone B dans le sens du jusant et du flot. L’objectif de cette comparaison est de mettre en évidence un éventuel gradient décroissant du signal acoustique lié à un tri granulométrique vers les fines des dépôts en s’éloignant de la zone extraite. Là aussi, les spectres sont décalés de ceux de la mosaïque anté-extraction, liés à l’utilisation d’un troisième type de sonar à balayage latéral. Les spectres des potentielles zones de dépôt sont similaires malgré leur éloignement de la zone d’extraction. Par contre, ce spectre, malgré une forme similaire, présente un pic supérieur de 5 unités par rapport au milieu non impacté. Cette différence est probablement induite par des

caractéristiques d’acquisition différentes entre ces deux secteurs (longueur filée, hauteur du poisson, ...). En effet, s’il y avait dépôt, le signal acoustique devrait être moins fort car absorbé par des particules sableuses plus fines que celles de la couverture gravelo-sableuse. Par conséquent, cette analyse de spectre ne met pas en évidence la présence de dépôts.

Figure 104 : Comparaison des courbes de fréquences du signal acoustique de secteur non impacté et impacté.

3.2. Sédiments

Pour tenter de mettre en évidence d’éventuels dépôts de sables et de particules fines en provenance de la surverse, non détectés par le sonar, une analyse granulométrique en deux approches a été adoptée. La première est une comparaison graphique des courbes granulométriques de ces stations avec l’enveloppe granulométrique spatio-temporelle des graviers-sableux non impactés. La seconde est une approche statistique. Un test de Kruskal-Wallis est effectué entre les échantillons ayant permis de construire l’enveloppe spatio-temporelle du milieu non impacté avec deux groupes de stations potentiellement impactés par les dépôts : un premier constitué des stations à proximité des zones d’extraction et un second formé de stations plus éloignées.

A la fin des extractions sur la zone A (193 278 m³ extraits) et pour la dernière campagne de prélèvement sur la zone B (293 635 m³), la quasi-totalité des courbes granulométriques des stations se maintiennent dans l’enveloppe du milieu non impacté. Les zones potentielles de dépôt sont toujours constituées de graviers sableux bimodaux avec un premier mode étalé des sables très grossiers aux granules et un second mode plus resserré des sables fins aux sables moyens. La valeur du coefficient de classement reste faible et constante. Seuls quatre échantillons (81, 85, 41 et 25) montrent des proportions de sables et de silts sensiblement supérieures à celles du milieu naturel. Ces prélèvements sont tous situés autour de la zone B, à des distances inférieures à 1 km, et correspondent au volume extrait cumulé le plus élevé, à savoir 304 878 m³ (en 17 mois). Le mode des sables moyens à fins est dans des proportions similaires au milieu

pour l’échantillon 81, de 1 % et 2,5 % dans les sables fins et silts pour l’échantillon 85 et de 2,5 % dans les sables fins pour l’échantillon 41 (Figure 105).

Figure 105 : Spectre granulométrique des stations sédimentaires autour des zones d'extraction sortant de l'enveloppe granulométrique naturelle.

Au cours de l’extraction, l’évolution des spectres granulométriques montre trois types de réponse. Un premier type d’échantillon ne montre pas d’évolution particulière des proportions de sables et de silts en fonction de l’augmentation des volumes extraits. Ces stations sont situées à proximité des zones d’extraction au Nord (< 250 m). Un second type de station montre une augmentation progressive des sables et silts (Figure 106, échantillons 7, 111 et 139). Ces stations sont généralement à proximité de la zone d’extraction (< 250 m) à l’O, au S et à l’E. Enfin, un troisième type présente une augmentation puis une stabilisation des sables et silts (Figure 106, échantillons 63, 61 et 38). Les stations montrant le plus nettement ce gradient sont situées à proximité des zones d’extraction (< 250 m). Sur la zone B, les stations à proximité de la zone d’extraction montrent une augmentation préférentielle des sables par rapport aux silts.

Figure 106 : Spectre granulométrique des stations sédimentaires montrant une augmentation des sables et silts au cours de l’extraction sans sortir de l’enveloppe naturelle.

Plusieurs stations autour des zones d’extraction montrent une évolution progressive de leur granulométrie vers des teneurs en sables et vases plus importantes. Toutefois, les stations non impactées, en dehors des zones potentielles de dépôts, présentent également la même évolution granulométrique. La construction de fuseaux d’évolution des graviers, sables et vases permet de distinguer l’évolution respective des stations situées à l’intérieur et en dehors des zones potentielles de dépôts (Figure 107). Le point d’origine de ces fuseaux est un échantillon type du milieu naturel construit à partir de la moyenne des proportions de chacune des trois classes granulométriques principales (graviers, sables, vases).

Figure 107 : Représentation de l'évolution granulométrique des stations sédimentaires sous forme de fuseau rapporté aux proportions granulométriques moyennes de l’enveloppe naturelle sur un diagramme ternaire

(gravier, sable et vase).

Le fuseau des stations non impactées indique une évolution relativement hétérogène essentiellement en direction des sables et dans une moindre mesure vers les vases. Les fuseaux des zones impactés montrent dans l’ensemble une évolution plus homogène quasi exclusivement orientée vers les sables. Les fuseaux impactés de la zone A et de la zone B sont maintenus à l’intérieur du fuseau naturel mais sont plus resserrés en direction des sables. Le fuseau des stations impactées proche de la zone A est encore plus resserré vers les sables que celui des stations plus éloignées. Ce dernier indique une possible augmentation des vases en fonction de la distance du dépôt. Les fuseaux des stations impactées de la zone B sont plus larges que ceux de la zone A. Le fuseau des stations éloignées de la zone B est plus allongé vers les sables que celui des stations à proximité de la zone B. Cet allongement est provoqué par une seule station (41) située au sud à proximité d’une dune de sable. Il est donc difficile de distinguer la part d’influence des dépôts de surverse de celle liée à l’évolution de la couverture mobile dunaire au droit de cette station. Sans cette station, le fuseau

enveloppe naturelle moyenne naturelle

zone B où les extractions sont plus intenses, il semble que (i) l’évolution vers les sables et vases est plus marquée pour les secteurs proches de la zone d’extraction que pour ceux de la zone A et que (ii) l’évolution de stations plus éloignées est plus hétérogène avec une augmentation de vase couplée aux sables.

Les tests statistiques de Kruskal-Wallis entre les groupes des stations des périphéries proches et éloignées de la zone A et de la zone B permettent de mettre en évidence des différences significatives en fonction du cumul des extractions (Annexe 3).

Pour la zone A, les stations à proximité de la zone d’extraction (< 250 m) montrent une augmentation significative des sables fins à moyens dès la campagne Gr08b (111 685 m³). Lors de la campagne Gr09a, la proportion de sables très fins devient également anormalement élevée. Pour les stations en périphérie éloignée (800 m), l’augmentation des sables très fins à moyens n’est significative seulement à partir de la campagne Gr09a (193 278 m³). Toutefois, les extractions ayant déjà débuté sur la zone B (104 230 m³) pour la campagne Gr09a, cette augmentation de sables peut être également renforcée par les dépôts des panaches issus de l’extraction sur la zone B.

Pour la zone B, une augmentation des proportions des sables très fins et moyens est observée avant le début des extractions. Ceci peut être dû au dépôt ou à la reprise des dépôts de la zone A par la dynamique sédimentaire. Après le début des extractions, les proportions de sables très fins à moyens sont en excès dès Gr09a (104 230 m³) et ceux des sables moyens le deviennent à partir de Gr10a (293 635 m³). Les stations éloignées sont rapidement impactées des silts aux sables fins avec des proportions de sables fins plus fortes pour Gr10a.

Par conséquent :

- les stations proches sont impactées par une augmentation de la proportion des sables très fins à moyens dès 100 000 m³ sur 7 mois et par une augmentation de sables moyens dès une extraction de 300 000 m³ sur 17 mois.

- les stations éloignées sont impactées par une augmentation des silts aux sables fins dès 100 000 m³ en 7 mois mais ne sont pas visibles si l’extraction est moins fréquente, comme vu sur la zone A où l’extraction est étalée sur 12 mois.

- Des zones plus éloignées (3 km) peuvent être également impactées par une augmentation de la proportion des silts aux sables fins due aux dépôts ou à leur reprise par la dynamique sédimentaire.

4. L’excavation

Le premier objectif de cette partie est de déterminer les caractéristiques de l’impact direct induit par l’excavation de sédiments au droit de la zone d’extraction à savoir la modification de la morphologie du fond.

Trois échelles spatiales sont distinguées : (i) le sillon, (ii) la dépression et (iii) la zone d’extraction. Pour ces différentes échelles, les conséquences sur la nature des fonds et la courantométrie sont étudiées quand les données le permettent. Enfin, l’influence des pratiques d’extraction sur ces impacts est étudiée.

4.1. Le sillon

Un sillon est l’empreinte sur le fond de l’excavation de sédiments par aspiration lors d’un unique passage de la tête d’élinde.

Le tracé d’un sillon reflète directement la navigation de la DAM. Ils sont globalement rectilignes hormis en bout de profil (au bout de la zone d’extraction), où la giration de la drague dessine une trace en arc de cercle. En effet, lors de la giration, la plupart des dragues maintiennent l’élinde sur le fond et l’aspiration de matériel sédimentaire. Nous considérons qu’un nouveau sillon est créé à chaque giration de la DAM.

4.1.1. Morphologie

La morphologie des sillons est étudiée à partir des MNT précis construits au pas de 1 m grâce aux relevés SMF.

Précisons que les relevés SMF sont réalisés plusieurs jours, voire plusieurs mois, après l’extraction de la zone sondée et que, par conséquent, une restauration morphologique et sédimentaire peut déjà avoir eu lieu. De ce fait, l’étude de la morphologie des sillons est basée sur une sélection de sillons générés au plus proche des dates d’acquisition des couvertures bathymétriques (de quelques semaines à plusieurs mois).

Pour étudier la morphologie des sillons en fonction du protocole d’extraction, à savoir le type d’élinde (california ou monobloque) et le débit de la pompe d’aspiration, des sillons générés par des dragues différentes ont été sélectionnés. L’étude morphologique des sillons en fonction de l’orientation de l’extraction par rapport aux courants tidaux a été effectuée en distinguant deux orientations de sillons respectivement parallèles (N40° à N60°) et perpendiculaires (N130° à N150°) à la plus grande longueur de la zone d’extraction.

La morphologie des sillons est ici décrite par leur largeur, leur longueur, leur profondeur (ou approfondissement) et leurs pentes.

Pour chaque sillon étudié, les largeurs, profondeurs et pentes ont été moyennées sur plusieurs dizaines de mètres afin d’intégrer les variations longitudinales de ces paramètres.

Leurs limites sont marquées par la modification de la topographie des fonds visible sur les MNT au pas de 1 m (Figure 108). Dans notre cas, où la topographie en pente douce (< 1°) et relativement uniforme, l’augmentation des pentes est un bon marqueur permettant de définir les limites morphologiques d’un sillon.

Figure 108 : Exemple de sillons isolés : à gauche, générés par la DAM Charlemagne, (couverture bathymétrique de Granimp08a), et à droite, générés par la DAM Scelveringhe (couverture bathymétrique de Granimp08b).

a. Morphologie d’ensemble

- Longueur

L’extraction a généralement lieu dans le sens de la plus grande longueur de la zone d’extraction. La longueur d’un sillon dépend des dimensions de la zone d’extraction (Zone A : 0,520×1,230 km ; Zone B : 0,480×1,280 km) et donc du cap emprunté par la DAM. Les têtes d’élinde dépassent rarement le périmètre autorisé, par conséquent la longueur d’un sillon est généralement inférieure à celle de la zone d’extraction. Pour les sillons parallèles (N40° à N60°) et perpendiculaires (N130° à N150°) à la plus grande longueur de la zone d’extraction, leur longueur est respectivement inférieure à 1 200 m et inférieure à 450 m.

- Morphologie de la section transversale d’un sillon

La largeur, l’approfondissement et les pentes caractérisent la morphologie de la section transversale d’un sillon.

La section transversale d’un sillon montre : (i) qu’ils sont formés de deux flancs dont les pentes sont plus fortes que celles du milieu non impacté et (ii) que les directions des lignes de plus grande pente de ces flancs sont opposées à 180°. Entre ces deux flancs, le centre de la section transversale du sillon est formé d’une zone plus plate dont les pentes sont plus proches de celles du milieu. Cette section transversale est globalement symétrique.

Une section transversale type d’un sillon a été construite à partir de la moyenne des sections transversales de sillons, tous types de DAM confondus (Figure 109).

Figure 109 : Section transversale type d'un sillon (approfondissement et pentes).

La largeur globale de cette section est définie par la distance séparant le début des deux flancs et le début de l’augmentation des pentes. La largeur est comprise entre 4 et 8 m avec une moyenne de 5 m (± 1m). La largeur de chacun des deux flancs est de 2 m (± 1 m). Leurs pentes sont comprises entre 2 et 10° avec une moyenne de 3,5° (± 10°). Ces valeurs sont maximales au milieu du flanc et diminuent progressivement en allant vers le centre et vers l’extérieur du sillon.

L’approfondissement global est défini par la différence de profondeur entre l’état initial (avant extraction) et la profondeur du centre du sillon (systématiquement le point le plus bas). L’approfondissement est compris entre 0,08 et 0,44 m avec une moyenne de 0,24 m (± 0,10 m).

La largeur moyenne du centre du sillon est de 1 m (± 1 m). La pente est comprise entre 1,5 et 4° avec une moyenne de 2°.

Le volume de sédiments excavés moyen sur la largeur du sillon est de 0,7 m³.m^-1 linéaire.

Ces valeurs sont des moyennes et les gammes représentent les valeurs maximales et minimales sans distinction de type de DAM. D’une drague à une autre, ces valeurs peuvent donc varier.

De plus, rappelons que ces valeurs sont moyennées sur des tronçons de sillon de plusieurs dizaines de mètres de long. Par conséquent, elles peuvent varier selon l’axe longitudinal du sillon.

b. Influences des pratiques d’extraction

- Type de drague

L’analyse des paramètres morphologiques des sections transversales moyennes de trois types de dragues (SandHarrier, Scelveringhe et Charlemagne) permet de mettre en évidence des facteurs de contrôle de la morphologie des sillons propres aux outils d’extraction, comme le type d’élinde et le débit d’aspiration. Il y a une nette différence entre les paramètres morphologiques d’une drague au faible débit d’aspiration (SandHarrier) et ceux d’une drague au fort débit d’aspiration (Scelveringhe et Charlemagne). Pour une drague au faible débit, la largeur, l’approfondissement, les pentes sont plus faibles. Les volumes de sédiments excavés moyens seront également plus faibles, de 0,26 m³.m^-1 pour la SandHarrier, et respectivement de 0,88 et 0,95 m³.m^-1 pour la Scelveringhe et la Charlemagne (Figure 110).

Le test statistique de Kruskal-Wallis (seuil de signification de 0 ,05) montre qu’il existe une différence significative entre les pentes des flancs du sillon généré par la Scelveringhe et celui généré par la Charlemagne. Les plus faibles valeurs de pente de la Scelveringhe, par rapport à celles de la Charlemagne, peuvent être expliquées par des sillons générés plus récemment pour la Scelveringhe. En effet, les sections transversales pour la Charlemagne ont été observées 2 mois après l’extraction alors que celles de la Scelveringhe ont été observées 7 mois après. Une restauration plus importante a pu avoir lieu sur les sillons générés par la Scelveringhe.

Figure 110 : Paramètres morphologiques de la section transversale moyenne d'un sillon selon le type de drague.

SandHarrier Scelveringhe Charlemagne Elinde (type) Californian Mono-bloque Mono-bloque

Puissance d'aspiration (m3/h) ^{4 000 10 391} Moyenne 4.33 6.00 6.50 Ecart Type 0.58 0.00 1.29 Maximum 5.00 6.00 8.00 Minimum 4.00 6.00 5.00 Moyenne 0.11 0.30 0.31 Ecart Type 0.04 0.07 0.10 Maximum 0.14 0.36 0.44 Minimum 0.08 0.22 0.22 Moyenne 1.72 1.85 2.80 Ecart Type 0.42 0.55 0.98 Maximum 2.20 2.94 4.15 Minimum 1.40 1.85 1.96 Moyenne 3.43 4.55 8.28 Ecart Type 1.51 1.75 3.25 Maximum 5.06 7.88 12.99 Minimum 2.08 4.55 5.89 Drague ° ° m m A p p ro fo n d is s e m e n t P e n te ( c e n tr e ) P e n te ( fl a n c ) L a rg e u r

- Orientation du sillon par rapport au courant dominant

L’effet de l’orientation de l’extraction sur la morphologie de la section transversale d’un sillon a été étudié à partir de la comparaison de sections transversales types de sillons générés par la Charlemagne, parallèlement, puis perpendiculairement à la plus grande longueur de la zone d’extraction.

La morphologie de la section transversale est sensiblement modifiée selon l’orientation des sillons par rapport aux courants. Formée perpendiculairement au courant, la section est plus large (6,5 m en moyenne contre 4,5 m) et les pentes sont légèrement plus faibles (Figure 111). L’approfondissement est globalement similaire. Le test statistique de Kruskal-Wallis (seuil de signification de 0,05) sur ces différentes variables montre que les différences de pente (flanc et centre) sont significatives contrairement à l’approfondissement. Ces différences peuvent être expliquées par le début d’une restauration plus importante pour des sillons perpendiculaires au courant dominant. La section transversale du sillon est symétrique. En effet, le test de Kruskal-Wallis (seuil de signification de 0,05) entre les pentes du flanc bâbord et du flanc tribord montre que les différences de valeurs ne sont pas significatives.

Par contre, pour un sillon formé parallèlement au courant dominant, la section transversale du sillon est dissymétrique. En effet, le test de Kruskal-Wallis (seuil de signification de 0,05) entre les pentes du flanc bâbord et de celle du flanc tribord montre que les différences de valeurs sont significatives. Le flanc bâbord est moins abrupt. Cette dissymétrie peut être induite par une forte composante orthogonale des courants contemporains à la création des sillons étudiés. Ceci aurait pour conséquence d’incliner l’élinde aspiratrice et de générer un sillon dissymétrique.

Le volume moyen de sédiments excavés par la Charlemagne pour un sillon formé perpendiculairement et parallèlement au courant est respectivement de 0,88 et 0,85 m³.m^-1.

Figure 111 : Paramètres morphologiques des sections transversales moyennes d'un sillon creusé par la Charlemagne, perpendiculairement et parallèlement au courant dominant (approfondissement et pentes).

- Sens de l’extraction par rapport au courant

L’influence du sens de l’extraction sur la morphologie de la section transversale d’un sillon a été étudiée à partir de la comparaison de sections transversales de sillons types générés par la Charlemagne, avec et à contre-courant (cas de sillons creusés parallèlement à la plus grande longueur de la zone d’extraction).

Le sens de l’extraction semble modifier sensiblement la morphologie de la section transversale (Figure 112). Pour une extraction contraire au courant, l’approfondissement et les pentes des flancs sont légèrement supérieurs. Le test statistique de Kruskal-Wallis (seuil de signification de 0,05) montre que les différences de pentes des flancs et d’approfondissement sont significatives contrairement aux pentes du centre du sillon.

Le volume de sédiments excavés moyens par la Charlemagne pour un sillon contre - et avec courant est respectivement de 0,80 et 0,65 m³.m^-1. Ces différences peuvent être expliquées par un meilleur rendement de l’aspiration à contre-courant.

Charlemagne Charlemagne Elinde (type) Mono-bloque Mono-bloque

Puissance

d'aspiration (m3/h) ^{10 391 10 391} Orientation par

rapport au courant ^{Perpendiculaire Parallèle} Moyenne 6.50 4.50 Ecart Type 1.29 0.71 Maximum 8.00 5.00 Minimum 5.00 4.00 Moyenne 0.31 0.34 Ecart Type 0.10 0.00 Maximum 0.44 0.34 Minimum 0.22 0.33 Moyenne 2.80 5.89 Ecart Type 0.98 0.17 Maximum 4.15 6.01 Minimum 1.96 5.77 Moyenne 8.28 10.79 Ecart Type 3.25 1.06 Maximum 12.99 11.54 Minimum 5.89 10.04 Drague ° ° m m A p p ro fo n d is s e m e n t P e n te ( c e n tr e ) P e n te ( fl a n c ) L a rg e u r

Figure 112 : Paramètres morphologiques des sections transversales moyennes d'un sillon creusé par la Charlemagne à contre-courant et avec courant. Cas de sillons perpendiculaires au courant dominant.

c. Comparaison volume excavé et volume extrait

A partir des informations d’exploitation fournies par les carriers (navigation de la DAM et volume chargé), le volume extrait retenu dans le bassin de chargement par mètre linéaire parcouru par la DAM est