Atelier 7: Hypersédimentation

FICHE DE SYNTHESE

Objectifs

Évaluation des impacts de l'érosion en montagne sur le lagon.

Sensibiliser les enfants à l'effet des départs de boues et fines terrigènes depuis la montagne.

Actions principales

Observation des sédiments et réalisation d'une carte de pollution par les sédiments

Matériel

10 plaquettes recto verso localisant les stations sur une photographie aérienne du site et présentant les notes de pollution par les sédiments

Une feuille de recueil des données

5 cordes à nœuds de 20 m, avec un nœud tous les 5 m

Personnel

Encadrement classique, surveillant de baignade requis

Temps estimé de préparation

Relever la météo de la veille et du jour

Préparation des plaquettes et feuilles de recueil

Facilité

Facile

Description de l'atelier

Présentation de la plage et du site (2 mn)

Présentation du problème de l'hypersédimentation

Fines forment de la vase, lagon constitué de coraux et de sable blanc, étouffement des organismes fixés (coraux),

Action cumulative : les fines de la veille s'ajoutent à celles du jour

Présentation du travail à effectuer la carte de points d'observation, les critères d'évaluation de la pollution

Recueil des données

Les enfants vont par deux, et doivent reconnaître la station d'observation, reporter la note de présence de fines,

Report des données sur une feuille pour discussion en classe si souhaité

Explication des données obtenues

Voir si la présence de la rivière et de l' émissaire du Carlton ressortent : il est noté plus de fines

Permet de présenter alors l'origine des fines dans le lagon, apportées par les rivières,

Capitalisation des données pour le suivi en base de données

Les données des enfants sont reportées sur PC et croisées avec la météo

Acquis

Les activités humaines sur la montagne ou dans la plaine ont des conséquences sur le lagon et ses peuplements, sur son équilibre

L'hypersédimentation est la première cause de destruction des récifs coralliens

 

Table des matières

II - Problématique : pour l'animateur

II.1. L’hypersédimentation

II.1.1. Description du phénomène d’hypersédimentation

II.1.1.1. En période normale

II.1.1.2. En période dépressionnaire

II.1.1.3. En période de travaux

II.1.2. L’origine de l’hypersédimentation

II.1.2.1. La couverture du sol

II.1.2.2. La pente

II.1.2.3. La pédologie

II.1.2.4. La pluviométrie

II.1.2.5. La courantologie

II.1.3. Les impacts engendrés par le phénomène d’hypersédimentation

II.1.3.1. Sur l’écosystème corallien

II.1.3.2. Sur les peuplements piscicoles

III - Réaliser le constat

III.1. La méthode de relevé

III.2. Les stations de relevés

IV - Finaliser

IV.1. Interpréter

IV.2. Les solutions usuelles

 

 

Atelier 7: L'hypersédimentation à télécharger (format .pdf)


 

Problématique : pour l'animateur

L’hypersédimentation

L'hypersédimentation caractérise une trop forte sédimentation, que le milieu naturel ne peut plus éliminer.

L’hypersédimentation est considérée comme la principale cause de destruction des récifs dans le monde.

Les opérations de terrassement et de défrichage peuvent être des sources de dégradations très importantes pour le milieu lagonaire. En effet, les sols mis à nu s’érodent rapidement. Ils peuvent avoir pour conséquence des départs de matériaux, vers le réseau d’eaux pluviales puis vers le lagon et peuvent conduire à des phénomènes d’hypersédimentation.

L’hypersédimentation est une perturbation naturelle commune aux écosystèmes lagonaires. Cependant, avec l’explosion de l’urbanisation, les volumes de terre mis en jeu augmentent considérablement.

Ce n'est pas une pollution qui est apparue avec l'homme (sédimentation a toujours existé).

Description du phénomène d’hypersédimentation

L’hypersédimentation est liée à la descente de matériel terrigène vers le lagon qui s’accumule alors sur place, formant des espaces de sédimentation excessive.

Ces départs de terre s’effectuent lors d’épisodes pluvieux par deux phénomènes essentiellement :

  • le ruissellement qui entraîne l’érosion des sols et permet la mise en suspension de la terre par les gouttes d’eau et son entraînement jusqu’au lagon ;

  • le phénomène de battance (“splash”) qui exerce une réelle ablation des sols. L’énergie cinétique des gouttes de pluie dissipée au moment de l’impact sur le sol est considérable et entraîne par conséquent l’érosion des sols. Avec la répétition des impacts, la terre est donc mise en suspension dans le film d’eau puis entraînée jusqu’au lagon.

 

A noter qu’en Polynésie, la nature du sol (le mamu) renforce les phénomènes d’hypersédimentation. Le sol est aisément érodable et se met rapidement en suspension dans les eaux de ruissellement.

En période normale

Les épisodes pluvieux de faible intensité, s’abattant sur des sols recouverts de végétation n’entraîne qu’une sédimentation minime en milieu lagonaire. En effet, le couvert végétal procure une protection naturelle des sols limitant ainsi l’érosion.

En période dépressionnaire

Les épisodes pluvieux de forte intensité n’ont également que peu d’influence sur la sédimentation. En effet, même l’impact d’un apport important de fines terrigènes lors d’une dépression, cyclonique ou non, participe à la vie normale d’un récif. Ils interviennent en période de très forte agitation et de brassage des eaux ce qui conduit à une évacuation des particules et empêche leurs dépôts dans les zones littorales.

En période de travaux

Les travaux amplifient ces phénomènes de sédimentation. Ils provoquent une perte de matériaux pour deux raisons essentielles :

  • d’une part, l’arrachage du couvert végétal qui engendre la mise à nu du sol fragilisant la surface et augmentant le ruissellement ;

  • d’autre part, les travaux de terrassements et notamment de déblaiement qui entraînent le stockage à plus ou moins long terme de matériaux sur le site.

Ces émissions quotidiennes en période de temps calme sont destructrices, l’absence d’agitation permettant le dépôt des sédiments même dans les zones peu profondes. On parle alors d’hypersédimentation. Ces apports quotidiens et fragmentés viennent perturber un équilibre souvent malmené. Leurs impacts sont par conséquent très importants.

Ainsi, Wotling (2 000) a clairement montré l’impact de l’urbanisation et surtout l’impact des travaux sur les bassins versants. Pour les bassins versants étudiés, les apports en matière en suspension sont les suivants. Ils sont reportés dans le tableau suivant.

Tableau 1 : Apport particulaire de trois bassins versants de Tahiti (Source : G. Wotling)

Bassin versant/Commune

Surface

Type

Apport (t/km2/an)

Apport Annuel (t)

Matatia - Punaauia

8,61

Peu urbanisé

60

517

Vaiami - Papeete

2,60

Très urbanisé

140

364

Atiue - Punaauia

0,85

En cours d’urbanisation

700

595

L’impact des travaux (terrassement et défrichage) sur l’hypersédimentation lagonaire est donc considérable. Il est important d’insister sur le fait que des apports, même en masse plus importante, en période de dépressions sont moins graves que des apports en petite quantité en période d’eau calme.

L’origine de l’hypersédimentation

Le risque de pollution par hypersédimentation dépend de plusieurs facteurs. Les principaux sont :

 

  • la couverture du sol ;

  • le taux d'urbanisation en aval des travaux ;

  • le type d'aménagement ;

  • la pente ;

  • la pluviométrie ;

  • la pédologie ;

  • la courantologie.

 

Ces apports dépendent aussi des surfaces concernées ou des méthodes de travaux employées et des plans d’aménagement des espaces terrestres.

La couverture du sol

Le sol peut être recouvert de végétation (couverture naturelle ou plantée), recouvert de béton (sol urbanisé) ou nu (zone agricole, surface en travaux, etc.). Ces 3 types de recouvrement n’ont pas les mêmes conséquences sur le lagon.

Ainsi, les sols végétalisés retiennent facilement l’eau et les sédiments. Inversement, les sols urbanisés ne retiennent ni l’eau ni les sédiments et augmentent leur vitesse de ruissellement, cependant ils ne constituent pas une source importante de sédiments et sont souvent équipés pour recueillir et parfois filtrer les eaux pluviales. Les sols mis à nu représentent, quant à eux, une source très importante de sédiments et ne retiennent ni l’eau ni les sédiments. Ils constituent donc les terrains présentant les plus forts risques d’hypersédimentation du lagon.

La pente

La pente des terrains va déterminer l’importance des terrassements et donc la quantité de matériel terrigène à déplacer. L’importance de la pente va également augmenter la surface projetée de la parcelle, les travaux de voirie (terrassements en zig-zag) et indirectement la durée de ces travaux. La vitesse de ruissellement des eaux pluviales et donc sa capacité érosive, dépendent directement de la pente.

La pédologie

La nature des sols (composition, degré d’érosion, friabilité, degré de perméabilité) va influer sur la quantité des départs de terre, car elle détermine la facilité de détachement des particules ainsi que la capacité d‘absorption du sol.

La pluviométrie 

Contrairement aux attentes, les fortes pluies des périodes dépressionnaires ne sont apparemment pas les plus néfastes pour le lagon car elles sont généralement accompagnées de vents suffisamment violents pour évacuer les coulées de boues du lagon (ensachage). Le risque est plus important concernant les pluies moyennes régulières par temps calme déversant des particules qui restent alors sur place.

La courantologie 

Les courants circulant à l’intérieur du lagon vont intervenir sur le transport des sédiments. Leur étude permet donc d’expliquer les zones d’accumulation ou à l’inverse les zones où les sédiments seront évacués vers le large. La courantologie est donc un facteur majeur dans l’étude de la capacité d’auto-épuration du lagon.

Les impacts engendrés par le phénomène d’hypersédimentation

Sur l’écosystème corallien

L’écosystème corallien étant très sensible aux apports de matières en suspension dans l’eau, l’arrivée de sédiments dans le lagon entraîne deux perturbations importantes :

  • une augmentation de la turbidité des eaux, limitant la pénétration de la lumière, et altérant les conditions de vie des coraux ;

  • une hypersédimentation et donc un recouvrement et un étouffement des colonies coralliennes.

Par exemple, lors d’un épisode pluvieux important :

  • pour une parcelle de 1 000 m², une perte de 30T/ha de sol donne 3 T (environ 1,5 m3), soit un recouvrement de 1 mm sur 0,15 ha de lagon ;

  • pour un lotissement de 3 ha, une perte de 30 T/ha de sol donne 90 T (environ 45 m3), soit un recouvrement de 1 mm sur 4,5 ha de lagon.

De plus, il est démontré qu’un recouvrement de 1 mm provoque la mort de 60 à 70 % de l’écosystème corallien et qu’un recouvrement de 1 cm provoque la mort de la quasi-totalité de la colonie.

A cela s’ajoute un facteur aggravant : la cohésion. Les fines terrigènes, dans l’eau, se maintiennent entre elles grâce à des forces de cohésion. Une fois déposées sur les colonies coralliennes, les fines forment une couche cohérente et difficilement destructurable ce qui a pour conséquence d’amplifier le phénomène d’étouffement, contrairement au sable.

Sur les peuplements piscicoles

La mort des coraux entraîne aussi une diminution des habitats et provoque par conséquent une baisse de certains peuplements piscicoles favorisant ainsi la colonisation par les macro - algues.

De plus, l’impact est aussi net dans les rivières qui drainent ces sédiments (augmentation de la turbidité des eaux).

L’hypersédimentation entraîne donc des perturbations graves de l’écosystème lagonaire dans sa globalité. Ce phénomène est maintenant reconnu comme la principale cause de mortalité des récifs dans le monde (IFRECOR).

 

Cependant, il est important de noter que c’est le cumul de l’ensemble des phénomènes (surpêche, modification du trait de côte, pollutions marines, etc. …) qui conduit à un dépassement de la capacité d’adaptation de l’écosystème corallien. L’impact de l’hypersédimentation dépendra donc de la situation et son évaluation devra prendre en compte l’ensemble des paramètres du milieu considéré.

 

 

Réaliser le constat

La méthode de relevé

La méthode employée pour les observations est la suivante :

  • évaluation semi quantitative (note de 1 à 4) des dépôts terrigènes dans le lagon par découpage de la zone d’étude en rectangles de 10 m par 5 m.

  • l’évaluation est effectuée à l’aide d’une grille de notation élaborée d’après les différents profils observés sur le terrain. Si plusieurs profils sont observés sur une même zone, on considère la zone comme appartenant au profil majoritaire en terme de surface.

 

Les différents profils sont illustrés ci-après.


Notes

Critères : recouvrement/ Épaisseur

Informations données par ces critères

0

Pas de sédiments

Zone pas ou peu exposée aux dépôts de sédiments

/ou très bonne évacuation des sédiments

1

Traces de sédiments

Zone peu exposée au dépôt de sédiments

ou bonne évacuation des sédiments

2

Recouvrement homogène de faible épaisseur

Zone parfois exposée où l’accumulation est possible en cas de travaux

ou zone exposée mais régulièrement nettoyée par la houle.

3

Recouvrement homogène, de moyenne épaisseur, bien visible

Zone exposée au dépôt de sédiments sans courant

 

ou zone très exposée avec courants

4

Dépôt de boues, eau trouble même par temps calme

Zone très exposée au dépôt de sédiments, de forte accumulation, pas ou peu d’évacuation

Les stations de relevés

Figure 1 : Les stations de mesure.

L'acquisition des données se fait en prenant un espacement entre les mesures de 20 mètres. Le parcours passe devant une rivière et le Carlton Plage qui sont des sources de pollution importantes.

Figure 2 :les reliefs en arrière de la zone.

 

Finaliser

 

Interpréter

Figure 3 :la vue générale de la zone d'étude

 

Exposer les origines possibles de la vase observée

 

Vase terrigène, ne peut pas provenir du lagon.

 

Les solutions usuelles

La Gestion Intégrée Côtière (GIC) considère une zone côtière et le bassin hydrographique associé comme une entité et cherche à intégrer la gestion de tous les secteurs en rapport. De nombreux pays ont lancé ou sont en cours d’application des programmes GIC à un niveau local et/ou national car elle apparaît désormais comme le moyen de gestion le plus logique et approprié en matière de développement durable.

 

Les îles de Polynésie pourraient prendre en compte ce constat et, dans le cas des îles hautes, tenter d’aller plus loin en intégrant dans leur gestion, la zone côtière, les bassins hydrographiques et les bassins versants associés. Le PGA et le PGEM doivent, dans ce but, interagir et s’orienter l’un l’autre pour une gestion plus efficace de l’espace littoral et marin.

 

Les propositions de gestion présentées ici incluront donc des propositions réglementaires et techniques sur la gestion de la problématique « hypersédimentation » mais également des suggestions d’ordres organisationnels et administratifs concernant le PGEM en général.

Autres éléments à prendre en compte

Pour chaque zone de travaux d’autres paramètres sont à prendre en compte :

  • La saison pendant la période de travaux: les départs de terre seront plus important si les travaux sont effectués pendant la saison des pluies car les phénomènes de battance et de ruissellement sont amplifiés.

  • La proximité au réseau hydraulique: les cours d'eau entraînent les particules pour les déverser dans le lagon. Si les zones d'érosion sont à proximité de cours d’eau, il y plus de chance pour que les particules soient entraînées. Ce facteur dépend cependant de la nature de l'occupation du sol sur la distance séparant les deux entités (couvert végétal ou urbanisé).

  • La qualité des travaux de terrassement : des solutions existent pour empêcher ces coulées de sédiments (bassin de décantation, écrêteur de crue,…), il s’agit là d’une question de volonté et de moyens…

 

Geoffroy Wotling (janvier 2000) : Caractérisation et modélisation de l’aléa hydrologique à Tahiti (mémoires Géosciences Montpellier n°18).


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