Un guide pratique d’interventions sur les rives en eau douce : chapitre 7

7.1 Rivières

7.1.1 Niveaux d’eau et hydrocarbures

Les niveaux des rivières, des ruisseaux et des cours d’eau varient constamment en fonction des apports changeants au système de drainage provenant des précipitations, du ruissellement des tempêtes, des eaux souterraines et de la fonte des neiges/glaces (section 3.2.4). Ces variations peuvent être faibles et éphémères, et ne modifier le niveau de l’eau que de quelques dizaines de centimètres pendant quelques heures, ou consister en des inondations couvrant plusieurs mètres et pouvant persister pendant des jours, voire des semaines. Les hydrocarbures échoués sur un niveau d’eau en baisse pourraient recouvrir la rive (figure 7.1). Les hydrocarbures échoués lors d’une inondation peuvent se déposer sur une plaine inondable au-dessus du chenal actif (figure 7.1) et devenir un déversement terrestre non affecté par l’action de l’eau pendant quelques mois (figure 7.2).

Figure 7.1 : Hydrocarbures échoués lors d’une baisse du niveau de l’eau (panneau gauche : bruts altérés; panneau droit : bruts lourds non altérés)

Figure 7.2 : Hydrocarbures déposés sur une plaine inondable lors d’une inondation

L’effet sur les hydrocarbures déjà échoués sur la berge d’un cours d’eau dépend de la montée ou de la baisse du niveau de l’eau et peut entraîner soit la remobilisation, soit l’enfouissement des hydrocarbures précédemment échoués. Les hydrocarbures échoués qui sont remobilisés peuvent être transportés et redéposés en aval.

7.1.2 Intervention en eau vive

Le terme « eau vive » ou « eaux rapides », dans le contexte d’une intervention suite à un déversement, fait généralement référence aux déversements d’hydrocarbures dans des cours d’eau où le débit est égal ou supérieur à un nœud (0,5 m/s).

L’intervention en cas de déversement en eau vive présente des risques supplémentaires en raison des pressions extrêmes imposées au matériel et du danger que le personnel soit emporté par le courant. La sécurité des intervenants doit toujours être évaluée avant de déployer du matériel dans ces situations. L’utilisation d’estacades afin de former des barrières flottantes est susceptible d’être impossible à réaliser pour diverses raisons (figure 7.3). Les estacades ont tendance à se rompre lorsque la vitesse du courant perpendiculaire dépasse 0,75 nœud (0,4 m/s). Selon la situation, la défaillance des estacades peut être corrigée en modifiant l’angle de l’estacade, sa longueur, sa taille ou le poids de l’ancre. Il est également possible que les opérations d’estacades ne soient pas réalisables dans certains endroits et qu’un nouveau lieu d’intervention doive être utilisé. Les stratégies d’estacades sont généralement bien comprises par les intervenants sur le terrain.

Cependant, dans des milieux ayant de forts courants ou de la glace, des éléments supplémentaires doivent être pris en compte.

Figure 7.3 : Défaillances typiques des estacades, souvent causées par la vitesse rapide des courants

À mesure que la vitesse du courant augmente, la force exercée sur l’estacade et ses composantes augmente également. Il est possible de réduire ces forces en utilisant des estacades à jupe plus courte, en modifiant l’angle des estacades par rapport à la rive et/ou en réduisant la longueur des sections de l’estacade. Si la vitesse du courant est inférieure à 2 nœuds, une longueur de jupe de 12 pouces (environ 30 cm) est appropriée; cependant, si elle passe à plus de 2 nœuds, il est recommandé d’utiliser une longueur de jupe de 6 pouces (environ 15 cm) ou moins. Le tableau 7.1 indique la vitesse de la rivière ainsi que l’angle et la longueur recommandés pour les estacades de rivières. Il s’agit d’approximations et des ajustements sur le terrain seront nécessaires. La réduction de la longueur et de l’angle des estacades peut nécessiter l’utilisation d’estacades en cascade afin de couvrir la zone nécessaire aux opérations de détournement. Des sections d’estacades plus courtes sont utilisées en cascade et ancrées selon un schéma de chevauchement pour diriger les hydrocarbures vers une zone de récupération. Les configurations d’estacades en chevron peuvent également être utilisées dans les courants forts (section 6.2.1).

L’utilisation d’estacade de courant à déploiement automatique (Boom Vanes^MC) ou de systèmes spécialisés de balayage tels les Nofi Buster, peut également être envisagée pour les rivières ou les plans d’eau plus larges. Ces unités peuvent fonctionner efficacement dans des courants beaucoup plus rapides (3 nœuds pour les petits systèmes et jusqu’à 5 nœuds pour les grands systèmes), mais nécessitent une profondeur d’eau minimale.

En eau vive, où des sections de barrages flottants plus courts sont nécessaires, il faut prévoir des systèmes d’ancrage supplémentaires. Un nombre plus élevé d’ancres, de lignes et de bouées ajoute à la complexité du déploiement et augmente les risques que les différents éléments s’emmêlent ou se prennent dans les hélices. Les répondants doivent revoir le plan d’ancrage et l’aborder systématiquement pour éviter ces problèmes. L’utilisation de câbles de retour sera utile pour retirer les ancres, en particulier dans les courants forts où la force supplémentaire peut provoquer un enfoncement profond des ancres, qui seront difficiles à retirer des sédiments du fond. L’utilisation d’ancres de rives et de systèmes de bacs à câbles nécessite des points d’ancrage solides et sécuritaires. Les plaques d’ancrage de rive permettent de répartir la charge sur plusieurs points d’ancrage. Les lignes sous tension sont un enjeu de sécurité et les intervenants doivent être conscients du risque et éviter de se positionner dans la « zone de retour » (c’est-à-dire sur le trajet direct d’une ligne qui se détache).

Lors de la planification de stratégies d’intervention dans des milieux d’eau vive, il est essentiel de comprendre et de caractériser l’environnement opérationnel, y compris les facteurs tels que les courants et les régimes d’écoulement, les points de collecte naturels, afin de convertir ces renseignements pour estimer les courants et les angles de déflexion, ainsi que les forces potentielles sur les estacades et les gréements (figure 7.4). Par exemple, pour sélectionner une stratégie et une technique d’estacade, il est nécessaire de comprendre la nature du débit du courant et les variations de vitesse entre les zones de berge concave à débit plus rapide, et les zones généralement plus lentes et plus calmes, le long des courbes intérieures d’une rivière ou d’un cours d’eau (figure 7.5). La vitesse des courants augmente à mesure que les chenaux se rétrécissent et les turbulences ou les tourbillons sont fréquents près des hauts-fonds ou des îles et à un confluent.

Figure 7.4 : Schémas d’écoulement typique des rivières et déploiements d’estacades

Figure 7.5 : Exemple de stratégie d’estacades dans un chenal

7.1.3 Petites et grandes matières ligneuses

La présence de matière ligneuse est une caractéristique commune des rivières et des cours d’eau au Canada. Ces matières peuvent avoir pour origine l’érosion naturelle des rives, le transport en amont ou être le résultat de la coupe de castors. Les dépôts ligneux peuvent se présenter sous la forme de lignes de débris, à un niveau d’eau antérieur ou actuel, d’embâcles ou de huttes ou de barrages de castors (figure 7.6). Les grosses matières ligneuses sont définies comme une accumulation non consolidée de matière de plus de 10 cm de diamètre et les petites matières ligneuses comme des accumulations similaires de moins de 10 cm de diamètre.

Figure 7.6 : Ligne de matières ligneuses échouées à un ancien niveau de hautes eaux

Les lignes de débris ou les embâcles sont généralement des éléments éphémères qui sont créés, reconfigurés ou éliminés par des événements de montée des eaux à des niveaux élevés, associés à une période de fort débit, comme une crue printanière. Les sites d’activité des castors avec de grosses matières ligneuses peuvent être définies comme étant des huttes actives ou inactives, des réserves de nourriture, des tanières de remblai ou des barrages (figure 7.7).

Figure 7.7 : Site d’activité de castors : réserve de nourriture

Les méthodes de traitement de matières ligneuses de petite et de grande taille sont décrites à la section 6.3.1 (Fiche d’information sur les substrats d’eau douce n° 13).

7.2 Hydrocarbures en sous-surface sur les plages, les bancs ou les barres de sédiments

7.2.1 Introduction

Les hydrocarbures échoués peuvent pénétrer dans les sédiments ou être enfouis sous l’action des vagues et des courants (figure 7.8).

Figure 7.8 : Échouage d’hydrocarbures sur la rive

La pénétration est déterminée par le caractère des hydrocarbures et la taille des sédiments – le potentiel de pénétration diminue avec la viscosité et la taille des grains des sédiments (figure 7.9). L’enfouissement résulte du transport et du dépôt de sédiments par l’eau qui s’écoule sur les hydrocarbures échoués (figure 7.10).

Figure 7.9 : Plage de galets sur laquelle les hydrocarbures émulsifiés ont pénétré de >1 m avant d’atteindre une couche de sable dur imperméable

Figure 7.10 : Débris et sédiments mazoutés situés à environ 5-10 cm sous la surface des sédiments

7.2.2 Détection et délimitation

La pratique actuelle de détection et de délimitation des hydrocarbures en sous-surface dans les sédiments riverains repose principalement sur l’utilisation de fosses et de tranchées creusées manuellement ou mécaniquement pour permettre un examen visuel et la documentation des conditions de sous-surface et/ou sur un échantillonnage aux fins d’analyse hors site. Le tableau 7.2 résume les pratiques acceptées existantes en termes de détection et de délimitation horizontale, de délimitation verticale, de vitesse du relevé, de caractère des hydrocarbures et de coût relatif.

L’examen visuel de fosses et de tranchées, lorsqu’utilisé avec un programme systématique de documentation de la TERR, a généralement été suffisant pour répondre aux besoins opérationnels. Toutefois, ces procédures sont généralement exigeantes en main-d’œuvre, prennent beaucoup de temps et sont limitées dans leur capacité à délimiter avec précision et efficacité l’étendue tridimensionnelle du mazoutage souterrain, en particulier pour ce qui est de la dimension horizontale. Cette limitation est en grande partie due au fait que les excavations reposent sur des échantillons discontinus, ou ponctuels, qui sont prélevés soit au hasard, soit selon des grilles d’échantillonnage fixes. Il est possible d’améliorer la précision de la délimitation en prélevant des échantillons supplémentaires, cela prendra cependant du temps et des ressources supplémentaires. Même avec un relevé d’excavation intensif, les fosses et les tranchées peuvent ne couvrir qu’un faible pourcentage (< 0,1 %) de la sous-surface. La sélection des sites d’échantillonnage est principalement basée sur l’interprétation, par un géomorphologue ou un sédimentologue de rive expérimenté, de la morphologie des rives et de l’histoire récente (généralement de quelques jours à quelques semaines) des processus d’érosion et de dépôts. Ce jugement professionnel ne garantit pas que les hydrocarbures de sous-surface seront détectés lors de l’échantillonnage.

Il est parfois possible d’augmenter la vitesse et la précision des relevés d’échantillonnage par fosse ou par tranchée en ayant recours à des chiens entraînés à la détection d’hydrocarbures (« chiens de détection » ; section 7.4).

Lorsqu’un grand nombre de fosses sont creusées, des appareils portatifs tels que les téléphones intelligents ou les tablettes qui supportent des applications personnalisables de collecte de données peuvent être utilisés pour collecter rapidement des données spatiales et de l’information sur les attributs du mazoutage. Ils peuvent également prendre des photographies d’un grand nombre de fosses de sous-surface. Des applications informatiques relativement simples permettent de documenter efficace- ment les observations des fosses, de minimiser les transferts de papier et de fournir un fichier pouvant être intégré directement dans un SIG sur un ordinateur.

7.3 Hydrocarbures coulés et submergés

La majorité des hydrocarbures ont une densité inférieure à celle de l’eau et flottent dans des conditions d’eau stagnante. L’eau douce a généralement une densité de 1 000 kg/m³ et les hydrocarbures dont la densité est supérieure peuvent être submergés, temporairement ou pendant de longues périodes, ou peuvent couler dans le lit d’un lac ou d’une rivière. Un hydrocarbure dont la densité est inférieure à celle de l’eau douce peut devenir plus dense en raison des processus d’altération ou d’émulsification ou s’il est mélangé à des sédiments macroscopiques (>1 mm) des rives, des bandes riveraines ou du lit des rivières (section 4.1.6).

7.3.1 Définitions

Hydrocarbures submergés

Hydrocarbures sous la surface de l’eau qui sont en suspension dans la colonne d’eau (figure 7.11). Le principal facteur environnemental déterminant est celui du mouvement de l’eau :

• Les hydrocarbures qui ont une flottabilité neutre ou légèrement positive peuvent être temporairement submergés en raison des turbulences associées à l’action des vagues ou des courants; ils flotteraient à la surface en l’absence de ces turbulences.
• Le mélange par turbulence dans les lacs et les étangs est généralement limité aux eaux de surface et est fonction du niveau d’énergie des vagues; il s’agit essentiellement d’un processus bidimensionnel dans la couche d’eau supérieure.
• Dans les rivières, les cours d’eau et les criques, et dans des conditions d’écoulement énergétique, le mélange par turbulence se produit généralement dans toute la colonne d’eau, quelle que soit la profondeur de l’eau; il s’agit essentiellement d’un processus tridimensionnel.

Figure 7.11 : Hydrocarbures submergés et coulés

Hydrocarbures coulés

Hydrocarbures qui ne flottent pas et qui se déposent sur le lit des lacs ou des rivières. Les hydrocarbures coulés peuvent être retravaillés, transportés comme charge de fond ou enterrés (« hydrocarbures coulés sous la surface »). Les principales sources et voies de pénétration des hydrocarbures coulés sont les suivantes :

• Les hydrocarbures qui sont plus denses que les masses d’eau.
• Les hydrocarbures dont la densité a augmenté suite à des processus d’altération et qui deviennent plus denses que la masse d’eau (cela peut inclure des résidus de brûlage in situ).
• Les hydrocarbures dont la densité a augmenté en raison de l’entraînement de sédiments macroscopiques (> 1 mm), de sorte que l’agrégat hydrocarbures-sédiments devient plus dense que la masse d’eau (section 4.1.6).
• Les turbulences associées à l’action des vagues ou des courants peuvent suspendre temporairement les hydrocarbures coulés.
• Certains hydrocarbures coulés peuvent être relativement immobiles et d’autres peuvent être très sensibles au déplacement et à la relocalisation en raison de légers changements dans les courants ou même dans la température de l’eau (figure 7.12).
• Les accumulations d’hydrocarbures coulés ont généralement une distribution très inégale.
• Dans certains cas, l’abaissement des niveaux d’eau saisonniers peut exposer des hydrocarbures précédemment coulés ; ils se retrouvent donc sous la forme d’hydrocarbures échoués plus facilement accessibles. Le contraire peut aussi se produire, c’est-à-dire que les hydrocarbures sont inondés par une augmentation du niveau de l’eau.

Figure 7.12 : Hydrocarbures coulés dans des milieux en eau douce peu profonds, près des rives

7.3.2 Détection et délimitation

La détection et la délimitation des hydrocarbures submergés et coulés posent de nombreux problèmes. Les facteurs contraignants les plus courants sont la profondeur de l’eau, la visibilité, les courants et la mobilité des hydrocarbures dans la colonne d’eau, à moins d’être dans un milieu d’eau stagnante. Des tapis submergés et coulés peuvent être visibles depuis les airs, les bateaux, les rives, ou par des équipes de plongée.

Plusieurs techniques sont disponibles pour détecter et délimiter les hydrocarbures coulés. Les milieux opérationnels ainsi que les avantages et les limites des techniques de détection et de délimitation des hydro- carbures coulés actuellement disponibles (tableau 7.3) sont décrits dans le rapport de l’API (2016).

Sur le plan opérationnel, les techniques de détection, de délimitation et d’intervention peuvent être divisées en deux grandes catégories : celles qui sont basées sur des eaux peu profondes et sur la terre ferme (figure 7.13) et celles qui sont basées sur des eaux plus profondes et sur des bateaux.

Figure 7.13 : Options en eaux peu profondes près des rives, pour la détection et la délimitation pour la détection et la délimitation des hydrocarbures coulés

7.3.3 Options d’intervention

La récupération des hydrocarbures submergés présente de nombreux défis, desquels le facteur le plus contraignant est la mobilité des hydrocarbures dans la colonne d’eau, à moins d’être en milieu d’eau stagnante. Les seules options pratiques pour les tapis d’hydrocarbures visibles submergés dans la colonne d’eau sont les appareils d’aspiration/ pompes (en fonction de la viscosité des hydrocarbures), les chaluts, les filets et les absorbants.

Plusieurs techniques sont disponibles pour récupérer les hydrocarbures dans l’eau (figure 7.14). Les environnements opérationnels ainsi que les avantages et les limites des techniques de récupération des hydro- carbures coulés ou submergés actuellement disponibles (tableau 7.4) sont décrits dans le rapport d’API 2016. Toutes les activités de plongée à proximité d’une zone d’hydrocarbures submergés ou coulés doivent être effectuées par des plongeurs professionnels munis d’un EPI approprié.

Figure 7.14 : Options de récupération des hydrocarbures coulés en eaux peu profondes, et avec une bonne visibilité

7.4 Chiens détecteurs d’hydrocarbures

Les progrès récents en matière de détection et de délimitation des hydrocarbures de surface et de sous-surface sur les rives résultent d’essais contrôlés sur le terrain et de la participation à des interventions après un déversement à l’aide de chiens détecteurs d’hydrocarbures entraînés et de maîtres-chiens professionnels. Des essais sur le terrain ont notamment démontré que :

• Des équipes canines entraînées peuvent potentiellement détecter avec précision (> 99 %) et rapidité les hydrocarbures de sous-surface et les délimiter horizontalement.
• La vitesse de relevé pour la détection d’hydrocarbures de sous- surface ou la validation d’une zone est bien plus rapide que celle que peuvent atteindre les équipes mobiles TERR ou à pied.
• Une approche en équipe implique :
  • Un ou plusieurs chiens de détection entraînés;
  • Un ou plusieurs maîtres-chiens professionnels agréés;
  • Un agent de liaison entre la TERR et l’escouade canine (qui a été entraîné avec les équipes de détection canine).

Les applications éprouvées de l’utilisation des chiens détecteurs d’hydrocarbures pour soutenir les relevés d’évaluation du mazoutage des rives (TERR avec escouade canine) sont résumées dans le tableau 7.5.

Une équipe canine de détection des hydrocarbures peut effectuer des relevés à des vitesses de l’ordre de 3 à 6 km/h sur des plages de sable et de 2,5 à 4,5 km/h sur des plages plus difficiles à sédiments grossiers. Ces vitesses correspondent à une vitesse de détection en sous-surface de 2,4 km/h sur les plages de sable et 200 à 500 m/h sur les plages à sédiments grossiers. Les essais sur le terrain ont montré qu’un chien peut localiser les hydrocarbures en sous-surface. Il peut réaliser cette détection et cette délimitation plus efficacement et avec une plus grande précision (confiance élevée, risque faible) par rapport à l’excavation manuelle ou mécanique traditionnelle basée sur des échantillons ponctuels (confiance faible, risque élevé). Cette capacité est particulièrement précieuse lors des relevés de validation pendant lesquelles une équipe canine de détection des hydrocarbures peut couvrir rapidement de vastes zones avec une grande confiance dans l’absence d’hydrocarbures détectables (figure 7.15). Cela permet d’économiser beaucoup de temps et d’efforts et de libérer les chefs d’équipe de la TERR expérimentés pour qu’ils se concentrent sur les zones mazoutées où des actions de traitement peuvent être nécessaires.

Figure 7.15 : Une équipe canine de détection des hydrocarbures effectuant une recherche dans une vasière végétalisée

7.5 Systèmes aériens sans pilote (UAS)

Les systèmes aériens sans pilote (UAS) sont un outil précieux que l’on peut appliquer de manière spécifique pour les relevés des rives ou dans le contexte plus large d’une intervention lors d’un déversement, en particulier pour les environnements en eau douce sans segmentation et/ou couverture vidéo préexistantes (c’est-à-dire, une grande partie des voies navigables intérieures canadiennes).

Les petits UAS (<25 kg) sont un outil de surveillance locale des déversements d’hydrocarbures relativement facile à utiliser, rapidement déployable et pratique pour de nombreuses applications au-dessus de l’eau et sur terre, y compris les relevés de la TERR sur les rives. En outre, les progrès réalisés dans les véhicules à aile fixe plus grands et plus résistants offrent la possibilité d’effectuer des relevés au-delà de la visibilité directe (BVLOS) du site, couvrant des régions géographiques plus vastes que ce qui est possible avec les petits UAS, ce qui offre la possibilité de remplacer les missions typiquement effectuées par des aéronefs à ailes fixes ou par des hélicoptères.

Les plateformes les plus courantes, applicables et facilement disponibles pour la réalisation de relevés de terrain de la TERR sont résumées dans le tableau 7.6.

Il existe actuellement plusieurs options de méthodologie d’étude des rives avec les petits UAS. Comme pour les relevés TERR avec une escouade canine, ces types de relevés sont uniques en ce sens qu’il faut une personne qualifiée en TERR ainsi qu’un professionnel formé pour faire fonctionner l’UAS (ou un maître-chien dans le cas des relevés avec une escouade canine). Idéalement, les deux rôles ne sont pas remplis par la même personne, ce qui permet à chacun de se concentrer sur ses responsabilités spécifiques. La plupart des petits UAS peuvent être commandés à partir d’une tablette située sur le contrôleur, ce qui permet au chef de l’équipe de la TERR d’observer les images en cours de vol. Cela peut cependant être difficile en fonction des conditions d’éclairage et peut interférer avec la capacité du pilote à faire fonctionner l’appareil en toute sécurité.

Les relevés effectués à l’aide des petits UAS sont documentés de la même manière que les relevés traditionnels à pied, en bateau ou en avion. Toutefois, en raison des variables en jeu, un formulaire résumé et simplifié sur le mazoutage est plus pratique. Le formulaire de reconnaissance aérienne du mazoutage des rives (RAML) a été développé pour répondre aux besoins de la saisie de données d’un relevé de littoral à l’aide des petits UAS. Bien que certains éléments du formulaire soient semblables à la TERR traditionnelle, des modifications ont été apportées à la section d’informations sur le mazoutage afin de rationaliser et de simplifier la saisie des données sur le mazoutage (figure 7.16).

Figure 7.16 : Section d’informations sur le mazoutage du formulaire RAML

Pour les relevés traditionnels des rives, l’utilisation de petits UAS pourrait être considérée afin de remplacer les relevés à pied et en bateau lorsque l’accès et/ou la sécurité sont un problème. Cependant, ils ne fournissent pas le même niveau de détail qu’une inspection à pied et cela doit être pris en compte dans le processus de décision. L’imagerie des petits UAS peut être très fiable pour les situations de mazoutage en vrac sur de grandes surfaces ou lorsque le mazoutage est très visible et contrasté. Toutefois, ces systèmes ne suffiront probablement pas pour les inspections finales ou d’approbation, à moins qu’il n’y ait des problèmes d’accès ou de sécurité.