IMPACTS MORPHO-SÉDIMENTAIRES DE L'EXTRACTION DE GRANULATS MARINS - APPLICATION AU BASSIN ORIENTAL DE LA MANCHE - - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Morphosedimentary impacts of marine aggregate extraction. Eastern English Channel case study

IMPACTS MORPHO-SÉDIMENTAIRES DE L'EXTRACTION DE GRANULATS MARINS - APPLICATION AU BASSIN ORIENTAL DE LA MANCHE -

Résumé

The Eastern English Channel is a macrotidal epicontinental sea, subject to an increasing demand for marine aggregate extraction since several decades. Effects on the submarine landscapes and ecosystems are conditioned by the physical impacts generated by extraction. In the objective of the integrated coastal zone management, a good knowledge of impacts, of their forcing parameters and their recovery potential is necessary. Two extraction sites with physical characteristics typical of the Eastern English Channel are studied off Dieppe and in the Bay of Seine. For the last one, extraction is experimental and has been monitored for 3 years, during and after extraction, on a sandy-gravelly substrate. The study focuses on 3 main physical impacts: (i) a direct hydrological impact due to sediment resuspension, forming a turbid plume at the back of the dredger, (ii) a direct morphosedimentary impact generated during sediment excavation in the extraction zone, and (iii) an indirect morphosedimentary impact corresponding to the deposition of the particles from the turbid plume, in and around the extraction zone. The turbid plume, for which a monitoring strategy is proposed, lasts around 2-3h and displays a dynamics which is essentially passive and subject to dispersion, settlement and advection processes. Concentrations, grain-size and nature of the suspended matter composing the turbid plume are mainly controlled by the nature of the extracted sediment and the pump discharge of the dredger. Water level and wave climate control the plume dispersion time and the resuspension of the sediment that settled from previous plumes. The impacts in the extraction zone are concerned with furrows and depressions whose morphological parameters depend on extraction intensity. In excavations sediment nature is function of the vertical sediment variability and the infilling potential (sediment fluxes). In the vicinity of the depositional areas, the impact is essentially concerned with an increase in the proportion of silts and sands. Extension of medium sands is potentially restricted to 250 m around the extraction location, whereas silts may extend up to 6.5 km. Deposit distance depends on turbid plume dynamics, particle settling velocity and current velocity. The nature of deposits is function of the nature of the sediment put in suspension at the surface from the overflow and at the sea bottom by the dredging draghead, so by the nature of substrate and the speed of the TSHD (Trailing Suction Hopper Dredger). Morphological recovery of excavated areas is estimated to reach 10.5 years in the Bay of Seine, as generally reported in the literature for this type of seabed. Recommendations for the monitoring of impacts and management tools (indices and equations) are proposed to characterize and quantify impacts, and compare them form one site to another.
Le bassin oriental de la Manche, correspondant à une mer épicontinentale à régime macrotidal, est soumis au développement croissant de l'activité d'extraction de granulats marins depuis plusieurs décennies. Des impacts sur le paysage sous-marin et sur l'écosystème sont conditionnés par les impacts physiques induits par l'extraction. Dans le cadre d'une gestion intégrée des zones côtières, une bonne connaissance des impacts, de leurs paramètres forçants et des potentiels de restauration est nécessaire. Pour cela deux sites d'extraction aux environnements physiques caractéristiques du bassin oriental de la Manche sont étudiés au large de Dieppe et en Baie de Seine. Sur ce dernier, l'extraction est menée dans un contexte expérimental et suivie durant 3 années, pendant et après extraction, sur un substrat sablograveleux. L'étude se concentre sur trois principaux impacts physiques : (i) un impact hydrologique, direct, lié à la remise en suspension de sédiment et formant un panache turbide à l'arrière de la drague, (ii) un impact morphosédimentaire, direct, généré lors de l'excavation de sédiment au droit de la zone d'extraction, et (iii) un impact morphosédimentaire indirect correspondant aux dépôts des particules du panache turbide à l'intérieur et autour de la zone d'extraction. Le panache turbide, pour lequel une stratégie d'étude est proposée, dure environ 2 à 3h avec une dynamique essentiellement passive et soumise à des phénomènes de dispersion, décantation et advection. Les concentrations, la granulométrie et la nature des matières en suspension du panache turbide sont surtout contrôlées par la nature du sédiment extrait et le débit d'aspiration de la DAM (Drague Aspiratrice en Marche). La hauteur d'eau et le régime de houle contrôlent le temps de disparition du panache et la remise en suspension des particules des panaches antérieurs déjà décantés. Les impacts au droit de la zone d'extraction sont concernés par des sillons ou dépressions dont les paramètres morphologiques dépendent du caractère intensif ou extensif de l'extraction. La nature des sédiments dans ces excavations est fonction de la variabilité sédimentaire verticale et du potentiel de comblement (flux sédimentaires). Au droit des zones de dépôts, l'impact morpho-sédimentaire est essentiellement marqué par une augmentation de la proportion des silts et des sables. L'extension des dépôts des sables moyens est potentiellement limitée à 250 m autour de l'extraction alors que celle des silts peut atteindre une distance de 6,5 km. La distance des dépôts est fonction de la dynamique du panache turbide, de la vitesse de chute des particules et des courants. Leur nature est liée à celle des particules remises en suspension par la surverse et par l'élinde sur le fond, donc par la nature du substrat et par la vitesse de la DAM. La restauration morphologique des zones excavées est estimée à 10,5 ans en Baie de Seine, confirmant ce qui est généralement admis dans la littérature pour ce type de fonds. Des recommandations pour les suivis de ces impacts et des outils de gestion (indices et lois de comportement) sont proposés pour appréhender ces effets et les comparer d'un site à l'autre
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Dates et versions

tel-00795475 , version 1 (01-03-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00795475 , version 1

Citer

P.A. Duclos. IMPACTS MORPHO-SÉDIMENTAIRES DE L'EXTRACTION DE GRANULATS MARINS - APPLICATION AU BASSIN ORIENTAL DE LA MANCHE -. Interfaces continentales, environnement. Université de Rouen, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00795475⟩
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