De : Services publics et Approvisionnement Canada
Les termes « dragage », « dragage environnemental » ou « excavation sous-marine » renvoient à l’enlèvement de sédiments contaminés d’un plan d’eau aux fins d’assainissement des sédiments. Le dragage, suivi du traitement et de l’élimination des matières contaminées, est devenu l’une des méthodes les plus souvent mises en œuvre pour l’assainissement des sédiments en Amérique du Nord. Les avantages clés du dragage par rapport à d’autres options d’assainissement sont que le dragage se fait généralement plus vite et donne une meilleure certitude quant à l’efficacité à long terme des activités d’assainissement. En outre, moins de limites sont imposées pour les utilisations futures des sites, comparativement à l’assainissement in situ, où les sédiments contaminés demeurent au même endroit. Le dragage est toutefois une option d’assainissement très invasive qui peut avoir des répercussions négatives à long terme sur les habitats aquatiques et les espèces benthiques en l’absence de mesures de contrôle adéquates (ITRC 2014, Manap et Voulvoulis 2014). Tous les risques associés doivent être soigneusement pris en compte pendant la phase de conception afin d’élaborer un plan réussi pour atténuer les risques et contrer les perturbations à court terme.
Deux types de technologies de dragage des sédiments sont considérés dans les projets d’assainissement : mécanique et hydraulique. Le dragage mécanique consiste à enlever les sédiments à l’aide d’une benne attachée à une grue. Le traitement sur place (comme l’assèchement) des sédiments est souvent requis, bien que la teneur en eau des sédiments dragués soit généralement plus faible avec le dragage mécanique qu’avec les techniques de dragage hydraulique. Ainsi, le dragage mécanique est optimal dans les endroits où la perturbation des sédiments ne mène pas à une remise en suspension importante dans la colonne d’eau (c’est-à-dire les endroits où il y a des sédiments à gros grains et sablonneux).
Le dragage hydraulique emploie une tête de drague et une pompe hydraulique afin de fluidiser les sédiments contaminés sur place, puis de pomper la boue vers un lieu de manutention. La boue se compose généralement de 10 à 15 % (en poids) de solides, et peut contenir aussi peu que 1 à 2 % de solides. Le dragage hydraulique nécessite de grandes quantités d’eau pour le transport des sédiments (eaux de transport); par conséquent, l’assèchement et le traitement de l’eau sont d’importantes considérations de conception. Le dragage hydraulique convient le mieux aux sédiments mouillés et à grains fins.
Un traitement secondaire des sédiments peut être nécessaire si, après le dragage, une contamination résiduelle se maintient au-dessus des critères réglementaires liés à un danger pour la santé humaine ou l’environnement. Le recouvrement – sédiments et le suivi du rétablissement naturel (SRN) – sédiments sont deux technologies communément employées pour traiter la contamination résiduelle, comme elles se prêtent bien au traitement de faibles niveaux de contaminants répandus (ITRC 2014).
Les opérations de dragage des sédiments comportent plusieurs étapes, et la complexité des projets est très propre à chaque site. Les caractéristiques des sédiments, les types et les concentrations de sédiments, ainsi que les environnements physique et hydrodynamique jouent tous un rôle dans la complexité d’un projet de dragage.
Les projets de dragage peuvent comprendre les éléments suivants :
Les dragues hydrauliques, qui utilisent des pompes pour déplacer les boues de sédiments et d’eau, peuvent être équipées de longs tuyaux (mesurant jusqu’à plusieurs kilomètres) et de pompes de surpression afin de déplacer les sédiments du site de dragage au site intermédiaire de manipulation. Les dragues hydrauliques recueillent des quantités d’eau par unité de sédiments dragués relativement importantes (environ 5 à 10 fois le volume des sédiments), comparativement aux dragues mécaniques. La quantité d’eau requise est déterminée par la teneur en eau des sédiments d’origine, la granulométrie des sédiments et la distance de pompage requise.
Il faut parfois assécher les déblais de dragage en vue de les préparer pour l’élimination ou pour une réutilisation ou une réadaptation. L’assèchement améliorera les caractéristiques de manutention, réduira le volume global des sédiments et réduira les coûts associés au transport et à l’élimination. Lorsque la fraction liquide est censée se redéposer dans le plan d’eau, il est plus efficace de procéder à l&rs
Le dragage d’assainissement peut être une technique adaptée pour les sites contaminés qui respectent les conditions suivantes :
Le dragage est restreint dans les environnements du Nord par les coûts élevés associés à la mobilisation de l’équipement et du personnel, la disponibilité locale limitée de l’équipement, les restrictions d’accès au site et les courtes périodes de travail saisonnier. En plus d’importer la plupart de l’équipement de dragage, les environnements arctiques peuvent avoir besoin de l’assistance d’un brise-glace ainsi que d’une surveillance et d’un signalement des conditions de glace, ce qui amplifie considérablement les coûts opérationnels et les exigences organisationnelles. Le transport des déblais de dragage en dehors du site vers les installations d’élimination existantes occasionne souvent des dépenses prohibitives. Le traitement des sédiments et des eaux usées sur place est à même de réduire les coûts associés à l’élimination; toutefois, le transport de l’équipement d’assèchement et de mélange nécessaire, ainsi que des amendements de traitement (par exemple le carbone activé) peut être coûteux et présenter des difficultés d’ordre logistique.
Les communautés nordiques comptent souvent sur le biote local et les organismes aquatiques comme sources alimentaires importantes. La perturbation du biote aquatique résultant des opérations de dragage et les contrôles institutionnels requis, même à court terme, sont susceptibles de nuire à l’acceptation par les communautés du dragage comme solution d’assainissement dans certains environnements du Nord.
Remarques :
Commentaires : Le temps requis pour répondre à tous les besoins d’assainissement dépend du volume et de l’étendue des sédiments contaminés, ainsi que de la nécessité d’un traitement secondaire. L’exécution peut prendre quelques semaines ou mois lorsque le volume de dragage est faible ou que le but est d’enlever des volumes discrets de contamination. Toutefois, les projets de dragage peuvent mettre des années à s’achever lorsque l’on a affaire à une vaste zone ou à un grand volume de contamination, si un traitement secondaire est nécessaire, et lorsque les caractéristiques du site (comme l’infrastructure) présentent d’importants défis logistiques.
Tous les sites de dragage affichent un certain niveau de contamination résiduelle, puisque les sédiments ont une propension à se transporter et à se remettre en suspension dans la colonne d’eau lorsqu’ils sont perturbés. Il est possible d’estimer et de prendre en compte la contamination résiduelle pendant la phase de conception. Les contaminants résiduels peuvent nécessiter un traitement secondaire (par exemple un suivi du rétablissement naturel [SNR], un suivi du rétablissement naturel amélioré [SRNA] ou un recouvrement) lorsque les opérations de dragage ne suffisent pas à atteindre les objectifs d’assainissement.
L’enlèvement de sédiments dans le cadre d’opérations de dragage entraîne la destruction de l’habitat des organismes benthiques. La période de rétablissement des communautés benthiques varie grandement entre les types d’habitats, pouvant aller de quelques semaines à plusieurs années. Le rétablissement peut se faire en moins d’un an dans les zones de forte mobilité des sédiments ou en présence d’espèces opportunistes. À titre comparatif, le rétablissement total dans les zones où les communautés benthiques sont majoritairement constituées d’espèces à grande longévité peut prendre de nombreuses années.
La surveillance postérieure à la construction peut être une exigence réglementaire afin d’assurer la réussite de l’enlèvement des sédiments et de démontrer la réhabilitation biologique. En général, toutefois, une surveillance à long terme n’est pas requise sur les sites de dragage où tous les sédiments contaminés ont été complètement enlevés et traités et où un échantillonnage de confirmation a permis de conclure que les objectifs d’assainissement ont été atteints. Une surveillance à long terme peut être nécessaire dans les cas où le dragage est combiné à d’autres technologies d’assainissement, comme la combinaison du dragage dans des zones à concentrations élevées de contaminants au recours à la SRN dans les zones environnantes à concentrations plus faibles de contaminants.
Le dragage ne devrait pas engendrer de sous-produits secondaires puisque les contaminants sont physiquement retirés du site.
Les avantages du dragage en matière d’assainissement peuvent être améliorés en le combinant à une technologie secondaire afin de résoudre le problème de la contamination résiduelle. Une technique commune consiste à concentrer le dragage sur les « points sensibles » en ce qui concerne les contaminants et à enchaîner avec un assainissement in situ, comme la SRN ou le remblayage, afin de traiter les contaminants résiduels. La contamination résiduelle peut résulter d’une contamination de faible niveau et répandue ou de la remise en suspension et de la sédimentation des sédiments contaminés durant les efforts d’enlèvement du dragage.
En général, le dragage perturbe les matières contaminées et cause leur remise en suspension, ce qui peut faire en sorte qu’elles se redéposent en une couche meuble et difficile à recueillir. Il est possible de réduire le risque posé par ces matières après le dragage en installant un recouvrement de sable à couche mince afin de contenir la contamination. Le recouvrement constitue également un obstacle physique immédiat servant à stimuler le rétablissement naturel par bioturbation et dilution.
La fraction solide ou liquide des sédiments dragués doit être traitée. Le traitement peut s’effectuer sur place ou dans une installation de traitement secondaire et d’élimination. Le traitement des sédiments peut comprendre le traitement biologique, le traitement chimique, l’extraction ou le lavage, l’immobilisation, la solidification ou la stabilisation, l’incinération et la destruction thermique (USEPA 2005).
L’eau des déblais de dragage est à traiter. Une installation mobile de traitement de l’eau peut être apportée sur le site. Ce type de système comprend souvent un agitateur rapide, un réservoir floculant, un clarificateur, des filtres à sable et de l’équipement de traitement supplémentaire (par exemple carbone activé).
Lorsque les objectifs d’assainissement sont assez faibles, le dragage ne suffit parfois pas à enlever la quantité requise de contaminants en un passage de la drague. Dans ces cas, la combinaison du dragage à une option de traitement complémentaire est plus efficace et durable que des passages additionnels de la drague. Il a été prouvé que le recours à des technologies de traitement secondaire, telles que le Suivi du rétablissement naturel (SRN) – Sédiments ou le Recouvrement – Sédiments réduisait la quantité de sédiments manutentionnés, ce qui diminue les coûts associés et mène à une réussite plus fréquente des projets.
Le dragage est devenu l’une des technologies d’assainissement les plus couramment employées en Amérique du Nord (ITRC 2014). NRC (2007) a réalisé un examen des sites du programme américain Superfund où le dragage est utilisé comme méthode d’assainissement et constaté un taux de réussite de 50 % dans l’atteinte des objectifs d’assainissement initiaux. Ce taux de réussite se base sur les mesures clés de réduction des risques à long terme dans les limites d’une ampleur et de délais prévus. L’efficacité du rendement est principalement limitée par la remise en suspension et le rejet de contaminants pendant le dragage, ce qui complique l’atteinte des objectifs fondés sur le risque. Les principaux facteurs limitant le rendement et le succès du dragage comprennent les suivants :
Une planification et une efficacité opérationnelle améliorées se sont avérées améliorer l’efficacité de l’enlèvement et réduire la remise en suspension dans le plan d’eau. Les efforts de taille consacrés à la phase de planification et de conception ont amélioré le résultat des projets de dragage. Une surveillance durant l’assainissement est recommandée et devrait être assurée après chaque passage de la drague. Cela permettra l’évaluation de l’efficacité de la drague quant au respect des exigences en matière de nettoyage.
L’assainissement durable est le renforcement des bienfaits environnementaux, sociaux et économiques d’un projet d’assainissement au moyen de diverses approches et d’une mise en œuvre technologique. Les activités pouvant être entreprises pour améliorer la durabilité d’un projet de dragage comprennent les suivantes :
Le dragage cause des effets immédiats et irréparables à la communauté benthique, dont l’altération de l’habitat et de l’accès à celui-ci, la suppression de l’approvisionnement alimentaire, des changements à la température et à la pression du gaz, ainsi que des fluctuations dans les concentrations de nutriments, de contaminants, de salinité et d’oxygène dissous dans les sédiments et l’eau. Les changements associés au dragage entraîneront la mortalité des organismes benthiques, et la communauté benthique pourrait prendre des mois à s’en remettre.
Les activités de dragage perturbent considérablement les organismes aquatiques et peuvent causer la mortalité de tout organisme vivant se trouvant à l’intérieur ou autour de la zone draguée. Le dragage modifie substantiellement le profil du lit de sédiments, déracinant les habitats et la végétation. L’érosion et la mise en suspension des sédiments dans la colonne d’eau subséquente peuvent être absorbées par les organismes aquatiques et benthiques ou transportées en aval du site.
Il est possible de réduire au minimum les répercussions des activités de dragage en se concentrant sur la réduction de l’érosion et de la remise en suspension dans l’eau de surface. Il été prouvé qu’une planification et une efficacité opérationnelle améliorées réduisaient la remise en suspension et le rejet de contaminants provoqués par les activités de dragage. Les méthodes éprouvées pour ce qui est de limiter la remise en suspension des sédiments comprennent la sélection de l’équipement en fonction de la conception de la drague, un dragage plus lent [comparé au dragage des voies navigables], le dragage dans des eaux de faible énergie et l’utilisation d’équipement géospatial afin d’accroître l’exactitude des mouvements de la drague. Il a été démontré que l’enlèvement de contaminants était optimisé lorsque la tête de la drague [tête de drague mécanique ou de drague hydraulique] peut creuser dans les sédiments propres afin de recueillir les sédiments contaminés. Des obstructions, telles que le substrat rocheux et les couches dures, les débris ou les structures sous-marines, causent des écarts par rapport à la trajectoire de la drague et limitent la possibilité de maîtriser la remise en suspension. La profondeur et le niveau d’énergie de l’eau réduiront le contrôle des opérateurs sur la tête de la drague et risquent d’influer sur les niveaux de remise en suspension et résiduels.
Un examen approfondi des organismes aquatiques et benthiques à l’intérieur et autour de la zone draguée devrait être effectué avant le début des activités de dragage. Si des espèces en péril sont découvertes, les mesures d’atténuation peuvent comprendre la récolte et l’élimination des organismes ou la considération d’autres technologies de traitement.
Les préoccupations potentielles en matière de santé humaine associées à l’exposition des travailleurs et des communautés aux opérations de dragage, ainsi que les approches d’atténuation recommandées, sont présentées dans le tableau ci-dessous.
Déclencheurs des voies d’exposition [étapes de l’assainissement]
Milieu de résidence ou de transport
Voies d’exposition du public [sur place et hors site]
Surveillance, niveaux de mesures et démarches d’atténuation
Enlèvement des sédiments
Sédiments contaminés et propres
Contact avec la peau, inhalation de particules et ingestion accidentelle
Éducation du personnel concernant la sécurité et fourniture d’un équipement de protection individuel approprié et de matériel de protection [par exemple absorbants carrés], au besoin.
Entreposage des sédiments asséchés
Poussière
Inhalation de particules
Couverture de l’empilement et utilisation d’eau pour supprimer la poussière, au besoin. Port d’équipement de protection individuel pendant la manipulation des matières.
Sédiments [ruissellement menant à une sédimentation des eaux de surface].
Ingestion d’eau potable; contact direct durant la baignade.
Confinement des sédiments afin de réduire au minimum le ruissellement et la perte de matières due au vent. Surveillance de la charge sédimentaire aux sources d’eau de surface.
Traitement et élimination des eaux usées
Amendements de traitement de l’eau
Contact avec la peau [brûlures chimiques, brûlures thermiques]
Éducation du personnel concernant la sécurité et fourniture d’un équipement de protection individuel approprié et de matériel de protection [par exemple absorbants carrés], au besoin. Suivi des mesures en place pour l’entreposage et la manipulation en toute sécurité afin de réduire au minimum l’exposition, tel que l’énoncent les fiches techniques sur la sécurité du matériel.
Fiche rédigée par :
Dernière mise à jour par : Ashley Hosier, Ing., Collège militaire royal
Date de mise à jour : 24 novembre 2016
