Alimentation de plage

La nourriture de plage est une technologie d’adaptation principalement utilisée en réponse à l’érosion du littoral, bien que des avantages pour la réduction des inondations puissent également se produire. Il s’agit d’une approche d’ingénierie douce de la protection côtière qui implique l’ajout artificiel de sédiments de qualité appropriée à une zone de plage présentant un déficit en sédiments. La nourriture peut également être appelée recharge de plage, remplissage de plage, réapprovisionnement, réapprovisionnement et alimentation de plage. La description de cette technologie provient de Linham et Nicholls (2010).

Description

L’ajout de matériel de plage reconstruit et maintient la plage à une largeur qui aide à assurer une protection contre les tempêtes. Cette approche est principalement utilisée sur les plages de sable mais le terme peut également désigner l’alimentation avec des bardeaux ou même des pavés. L’objectif, cependant, devrait être de s’assurer que le matériel de nourriture est compatible avec le matériel de plage naturel (ou indigène) existant (Reeve et al., 2004). La nourriture est souvent utilisée en conjonction avec la création de dunes artificielles.

L’avantage de la nourriture sur la plage provient de la dissipation de l’énergie des vagues; lorsque les vagues remontent une plage et se brisent, elles perdent de l’énergie. Différentes formes et dégradés de profil de plage interagissent avec les vagues dans des proportions différentes. La forme en coupe transversale d’une plage affecte donc sa capacité à atténuer l’énergie des vagues. Une plage « dissipative » – une plage qui dissipe une énergie houlomotrice considérable – est large et peu profonde tandis qu’une plage « réfléchissante » – une plage qui reflète l’énergie des vagues entrantes au large – est raide et étroite et permet une faible atténuation de l’énergie des vagues. La logique derrière la nourriture des plages est de transformer une plage réfléchissante érodée en une plage plus large et dissipative, ce qui augmente l’atténuation de l’énergie des vagues (French, 2001).

En plus d’aider à dissiper l’énergie des vagues entrantes, l’alimentation des plages répond à un déficit de sédiments: la cause sous-jacente de l’érosion. Ceci est réalisé en introduisant de grandes quantités de matériaux de plage dans le budget sédimentaire côtier à partir d’une source de sédiments externe, également appelée site d’emprunt. Le terme « budget sédimentaire » est utilisé pour décrire l’équilibre prudent qui existe entre les sédiments entrants et sortants. Tout comme pour un compte bancaire, lorsque plus de matériaux sont ajoutés que retirés, une accumulation se produit et la rive se construit au large; inversement, lorsque plus de matériaux sont enlevés que déposés, l’érosion se produit (Morton, 2004). La nourriture répond à un déficit de sédiments – la cause de l’érosion – en introduisant de grandes quantités de matériaux de plage dans le système côtier. À son tour, cela peut entraîner la construction du rivage au large.

Il est important de noter que la nourriture des plages n’arrête pas l’érosion, mais fournit simplement des sédiments provenant d’une source externe, sur laquelle les forces d’érosion continueront d’agir. En ce sens, la nourriture des plages constitue une barrière sacrificielle plutôt qu’une barrière fixe contre l’érosion côtière.

Les forces d’érosion continues ramèneront probablement la plage dans un état où une nouvelle alimentation est nécessaire. La figure 1 montre le volume de plage d’une plage nourrie au Royaume-Uni, au fil du temps. On peut voir qu’avec le temps, le volume de la plage diminue à la suite de l’érosion naturelle. Lorsque la plage se réduit à un volume critique, une nouvelle alimentation doit être entreprise pour éviter d’endommager les infrastructures côtières.

Plusieurs méthodes d’alimentation peuvent être utilisées, y compris le placement par drague, camions ou bandes transporteuses. Le sable peut être placé pour créer une extension de la largeur de la plage ou comme dépôt sous-marin qui sera progressivement déplacé à terre sous l’action normale des vagues – cela suit la pratique actuelle aux Pays-Bas (VanKoningsveld et al., 2008). Le placement en dépôt sous-marin favorise également la dissipation de l’énergie des vagues, réduisant ainsi son impact sur le rivage (Dean, 2002).

L’approvisionnement en matières alimentaires par dragage en mer est souvent privilégié parce qu’il permet d’obtenir de grandes quantités de matières à partir d’une zone où son enlèvement et son transport terrestre ne perturbent raisonnablement pas les communautés riveraines (Dean, 2002). Pendant le dragage, les sédiments sont retirés du fond marin avec des quantités importantes d’eau. Le mélange est appelé « boue » et ses caractéristiques liquides permettent de le transférer à terre par des canalisations flottantes ou submergées ou par la « méthode de l’arc-en-ciel » (voir Figure 2).

Une alternative au dragage hauturier est l’enlèvement des sédiments de qualité plage provenant de sources terrestres. Les sédiments sont ensuite transportés vers le site cible par camion. Seul un faible pourcentage des aliments sont effectués de cette manière et l’approche est plus adaptée aux opérations à plus petite échelle en raison du mode de transport plus exigeant en main-d’œuvre (Dean, 2002).

Une fois que les sédiments ont été transportés vers la plage cible, ils doivent être déposés de manière appropriée. Si vous utilisez des sites de dragage offshore, les sédiments peuvent être déversés sous l’eau. Cependant, la nourriture amène plus souvent les sédiments à terre. Une fois à terre, les sédiments peuvent être retravaillés pour former une plage plate. Si vous le souhaitez, des dunes artificielles peuvent également être créées sur la partie terrestre de la plage, à l’aide de bulldozers ou d’autres moyens.

Avantages de la technologie

Si elle est bien exécutée, les avantages de l’alimentation sont nombreux et variés. Plus important encore, l’alimentation des plages réduit les impacts néfastes de l’érosion côtière en fournissant des sédiments supplémentaires qui satisfont les forces d’érosion. L’érosion des rives continuera de se produire, mais la plage élargie et approfondie fournira un tampon pour protéger les infrastructures côtières et autres biens contre les effets de l’érosion côtière et des dommages causés par les tempêtes.

L’alimentation en plage est une solution de gestion côtière flexible, en ce sens qu’elle est réversible. Ceci est très bénéfique car il permet de transmettre le plus large éventail d’options de gestion côtière à la prochaine génération.

La redistribution littorale des matières ajoutées se fera par un processus appelé dérive littorale, sous l’action des vagues, des marées et du vent. La dérive littorale est causée par des vagues qui s’approchent obliquement du rivage, emportant avec elles des sédiments de plage. Cependant, lorsque les vagues reviennent à la mer, le mouvement est toujours perpendiculaire au rivage. Cela déclenche un mouvement progressif des sédiments le long de la côte, comme le montre la figure 3. En raison de la redistribution des sédiments par dérive littorale, la nourriture des plages a probablement un impact positif sur les zones adjacentes qui n’ont pas été directement nourries. Cela peut fournir des avantages plus larges, y compris une réduction de l’érosion des plages et des falaises pour l’ensemble de la cellule côtière (une cellule côtière est une portion de littoral à l’intérieur de laquelle le mouvement des sédiments est autonome. Les sédiments dans une cellule côtière ne sont pas transportés ou partagés avec les cellules adjacentes).

L’alimentation des plages peut compléter les mesures de protection strictes telles que les digues, qui peuvent continuer à être utilisées comme dernière ligne de défense. L’existence d’une large plage de sable devant de telles structures réduit considérablement l’énergie des vagues qui les atteint, offrant ainsi une protection supplémentaire.

L’ajout de sédiments qui ressemblent étroitement au matériau naturel de la plage aidera à conserver le paysage naturel de la plage, tout en offrant une capacité accrue de faire face à l’érosion côtière et aux inondations. L’aspect naturel des projets de nourriture signifie également que ces schémas sont esthétiques.

Le tourisme côtier dépend fortement du soleil, de la mer et du sable. Par conséquent, l’alimentation des plages a le potentiel de promouvoir les loisirs et le tourisme grâce à l’élargissement des plages (Nicholls et al., 2007b). Cela peut servir à améliorer le tourisme préexistant ou peut servir à attirer des touristes dans la région, encourageant ainsi le développement.

Il est également possible de fournir des avantages écologiques grâce à l’alimentation des plages. Il a été démontré que les programmes fournissent des sites de nidification améliorés pour les tortues marines lorsqu’ils sont conçus en tenant compte des besoins de ces créatures (Dean, 2002). Cela peut à son tour servir à promouvoir l' »écotourisme », avec des avantages conséquents pour le développement.

Aujourd’hui, la nourriture est très populaire dans les pays développés, mais a également trouvé une application dans les pays en développement, comme le Brésil (Vera-Cruz, 1972; Elfrink et al., 2008), Nigeria (dimanche & John, 2006), Corée (Kim et al., 2008), Ghana (Nairn et al., 1998) et en Malaisie (Brøgger & Jakobsen, 2008). La technologie et les méthodes impliquées sont bien établies et de nombreux entrepreneurs expérimentés dans l’alimentation des plages sont disponibles dans le monde entier pour entreprendre de tels projets.

Inconvénients de la technologie

Comme déjà indiqué, l’alimentation n’est pas une solution permanente à l’érosion des rives. Des réapprovisionnements périodiques, ou « recharges », seront nécessaires pour maintenir l’efficacité d’un régime. Cela nécessitera un réinvestissement régulier, mais peut être considéré comme un coût d’entretien, comme ceux associés aux structures d’ingénierie en dur.

Comme pour tout type de travaux de protection du rivage, la réduction du risque d’inondation et d’érosion du littoral se traduira par un sentiment de sécurité accru. Dans une certaine mesure, cela est souhaitable. Cependant, même en présence de mesures de protection, la zone côtière reste vulnérable aux inondations et à l’érosion côtières extrêmes et restera exposée aux catastrophes naturelles avec de longues périodes de retour. Si elles ne sont pas soigneusement réglementées, les mesures de protection peuvent favoriser un développement imprudent dans ces zones à risque en raison du sentiment accru de sécurité.

Le dépôt de sédiments sur les plages peut générer un certain nombre d’effets environnementaux négatifs, notamment l’enfouissement direct d’animaux et d’organismes résidant sur la plage, des doses mortelles ou dommageables de turbidité de l’eau – nébulosité causée par l’agitation des sédiments – et une modification de la composition des sédiments qui peut affecter les types d’animaux qui habitent la région (Dean, 2002). Par conséquent, les projets doivent être conçus avec une compréhension et une préoccupation des conséquences négatives potentielles pour l’environnement. Une attention particulière devrait être accordée aux impacts sur les espèces importantes ou rares résidant dans la zone côtière.

Le placement de matériaux de remblai sur la plage peut perturber les habitats des plages et de l’océan, tels que la nidification des oiseaux et des tortues de mer, si les schémas ne sont pas conçus de manière appropriée. C’est particulièrement le cas si la taille/ composition du grain du sable ne correspond pas aux matériaux de plage indigènes (IOC, 2009).

L’application de nourriture pour les plages devrait croître à l’avenir et, par conséquent, il pourrait y avoir une demande plus élevée de sédiments de haute qualité. La disponibilité limitée de grands entrepreneurs, associée à une augmentation de la demande de projets d’alimentation, a déjà entraîné une augmentation des coûts des projets d’alimentation aux Pays-Bas, où elle est largement appliquée (Hillen et al., 2010). Cette tendance à la hausse devrait être observée ailleurs à l’avenir.

Exigences et coûts financiers

Linham et al. (2010) ont fait de nombreuses recherches sur les coûts unitaires de la nourriture sur les plages. Il a été démontré que les coûts varient généralement de 3 à 15$ US / m3 (aux niveaux de prix de 2009) lorsque des sites de dragage sont disponibles localement (Linham et al., 2010). Le déterminant le plus important des coûts d’alimentation semble être la distance de transport du matériel de plage.

La plupart de ces données ont été collectées dans les pays développés car c’est là que se produit aujourd’hui la majeure partie de la nourriture. Dans les pays en développement, les coûts devraient, en général, être similaires, voire plus élevés, en raison de leur industrie du génie côtier moins développée.

Une grande variation des coûts est apparente entre les pays et à l’intérieur de ceux-ci. Ceci est le résultat des nombreux facteurs détaillés ci-dessous (CIRIA, 1996; Linham et al., 2010):

• Taille du projet et économies d’échelle qui en résultent
• Distance entre les sites de dragage et les sites cibles
• Nombre de trajets requis entre le site de dragage et la zone d’alimentation
• Forme du fond marin au site d’emprunt – déterminant de la taille de la drague qui peut être utilisée et influe donc sur le nombre de trajets à effectuer
• Matériau de recharge – un matériau plus grossier entraîne une usure plus importante de l’équipement qui est susceptible d’être transmise aux clients par les entrepreneurs
• Pertes matérielles estimées
• Disponibilité (et taille) de dragues
• Degré d’exposition du site – détermine le type de dragueur à utiliser et peut également raccourcir les heures de travail lorsqu’un site est soumis à des vents et des vagues énergétiques
• Plage de marée – les grandes plages de marée imposent des contraintes de temps lorsque les dragues sont capables de s’approcher suffisamment du rivage pour déposer des matériaux. Cela peut affecter le temps nécessaire pour terminer un projet
• Exigences des tiers

Le paiement aux entrepreneurs est généralement basé sur le volume de sédiments livré. Cela nécessite normalement des relevés des sections visibles et sous-marines de la plage avant et après l’alimentation.

Le coût continu de la surveillance doit être pris en compte lors de l’examen du coût global de la nourriture. Les coûts de surveillance sont susceptibles de varier en fonction des coûts de main-d’œuvre locaux et, par conséquent, peuvent varier considérablement d’un pays à l’autre (Mason, comm. comm.).

Exigences institutionnelles et organisationnelles

Les aliments de plage à grande échelle nécessitent généralement des études d’ingénierie approfondies et des connaissances et des équipements spécialisés. Cela peut inclure des dragues et des pipelines qui doivent être loués auprès d’un entrepreneur spécialisé. Cependant, il est également possible de se nourrir à plus petite échelle. Les sédiments de qualité plage peuvent être transférés de sources terrestres ou de zones de dépôt vers des zones érosives par transport par camion. En raison de la nature à plus petite échelle de cette approche et parce que l’équipement facilement disponible pourrait être utilisé, la nourriture par camion peut être plus pratique à l’échelle locale.

Une fois l’alimentation effectuée, une surveillance continue des plages est nécessaire afin d’évaluer le succès de l’alimentation et de déterminer quand une nouvelle alimentation sera nécessaire. Avec une formation et une technologie appropriées, le suivi devrait être possible au niveau local/communautaire. Les programmes d’alimentation doivent cependant être évalués dans leur ensemble, ce qui peut nécessiter la participation de plusieurs communautés si l’alimentation est entreprise à grande échelle.

Obstacles à la mise en œuvre

L’alimentation en plage nécessite d’identifier une source appropriée de sédiments suffisamment proche du site d’alimentation. Cela garantit que les coûts sont maintenus à un niveau raisonnable. La disponibilité des sédiments est très variable dans le monde entier et les sources appropriées peuvent ne pas être facilement trouvées. La popularité croissante de l’alimentation des plages dans le monde entier peut donc causer des problèmes de disponibilité des sédiments à mesure que la demande augmente. Ce problème est déjà connu dans les petites îles où le sable est fréquemment transporté sur de grandes distances pour des projets de nourriture.

L’alimentation en plage nécessite un équipement et des connaissances hautement spécialisés, y compris des dragues et des pipelines qui devront être loués auprès d’un entrepreneur spécialisé. Hillen et coll. (2010) ont noté le nombre limité de grands entrepreneurs disponibles et ont également souligné l’augmentation des coûts associée en raison de la forte demande. Les caractéristiques locales du site influenceront également le type et la taille des dragues qui peuvent être utilisées, ce qui peut limiter davantage la disponibilité des dragues.

La sensibilisation du public au fonctionnement des programmes d’alimentation sur les plages peut également constituer un obstacle. C’est particulièrement le cas lors de l’utilisation de la nourriture des berges ou du dépôt de sédiments sous-marins. En utilisant ces techniques, les avantages de la nourriture peuvent ne pas être immédiatement perceptibles et à moins que le public ne soit informé du fonctionnement du système, il peut douter des avantages de la nourriture et s’opposer à de tels projets. Le public devrait également être informé que la nourriture n’est pas une solution permanente et que des réapprovisionnements seront nécessaires. Si cela n’est pas communiqué, le public peut à nouveau croire que le programme a échoué et s’en vouloir de nouvelles dépenses de réalimentation. Ce sera particulièrement le cas si des fonds publics sont utilisés pour couvrir les frais de nourriture.

Possibilités de mise en œuvre

L’alimentation des plages peut constituer une option d’élimination rentable pour le dragage d’entretien des ports et des chenaux. L’utilisation de matériaux de dragage permet également de lutter contre le manque potentiel de sédiments appropriés en mer. Des précautions doivent être prises lors de l’utilisation de matériaux de dragage, car les dragues portuaires peuvent contenir des niveaux élevés de polluants qui doivent être soigneusement surveillés.

L’alimentation en plage peut également être utilisée conjointement avec d’autres technologies d’adaptation et peut aider à remédier aux inconvénients de ces technologies dures, notamment l’abaissement des plages et la famine des sédiments en aval.

Si la nourriture apporte des avantages écologiques, elle peut également servir à encourager l’écotourisme et fournira un flux de revenus à l’économie locale.

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Affiliations d’auteurs

• Matthew M. Linham, École de Génie Civil et de l’Environnement, Université de Southampton, Royaume-Uni
• Robert J. Nicholls, École de Génie Civil et de l’Environnement et Centre Tyndall pour la recherche sur le changement climatique, Université de Southampton, Royaume-Uni