Éléments de réflexion pour le choix d’un ancrage adapté aux filières ostréicoles

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Compte rendu des essais réalisés en mer en 2009

Rapport d’étude

Juillet 2011

Centre Régional d’Expérimentation

et d’Application Aquacole

Rédaction : Philippe Blachier

Collaboration : Buard E., Bouquet A.L., Mille D.

Éléments de réflexion pour le choix d’un

ancrage adapté aux filières ostréicoles

Éléments de réflexion pour le choix d’un ancrage adapté aux filières ostréicoles

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Sommaire

1. Historique et contexte du programme ................................................................................ 4 2. Le contexte du renforcement des filières ostréicoles ......................................................... 5 3. Les bases techniques théoriques des ancrages ................................................................... 5

a) Les corps-morts ............................................................................................................... 5 b) Les systèmes de pieux à hélice .................................................................................... 7

4. Les données de l’expérimentation en mer .......................................................................... 8 a) Les données fournies par Nautiscaphe certifiées par Véritas .......................................... 8 b) Les essais suivis par le CREAA dans le Pertuis Breton .............................................. 8

i) Matériel et méthodes ................................................................................................ 8

ii) Plongées d’observation du 21 juillet 2009 préalablement aux essais de traction ............................................................................................................................. 10 iii) Compte rendu des tests réalisés le jeudi 20 juillet 2009 ............................... 11

Matériel et méthodes .............................................................................................. 11

Les conditions de l’essai ........................................................................................ 14 c) Les essais réalisés par la Sodim en 2005 au Québec ..................................................... 16

5. Discussion ........................................................................................................................ 17 a) La tenue en mer des systèmes d’ancrages ..................................................................... 17

Les corps-morts ................................................................................................................ 17

Les pieux à hélice ............................................................................................................. 17 Le renforcement des corps-morts par des pieux à hélice ................................................. 18

b) Éléments de réflexion pour le choix d’un ancrage adapté aux contraintes la

conchyliculture charentaise : ................................................................................................ 18 Bibliographie ........................................................................................................................ 22

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1. Historique et contexte du programme L’élevage mytilicole « Off shore » s’est développé dans les années 1980 en France sur l’initiative des mytiliculteurs de Méditerranée puis de Bretagne et de Charente-Maritime. Ceux-ci ont su développer une technologie robuste et adaptée aux différents sites. L’ancrage au fond des filières repose sur les techniques de fixation à l’aide de corps-morts parfois renforcés par d’autres dispositifs : ancres, pieux enfoncés dans le sol… La tenue des dispositifs d’élevage conditionne la réussite de l’activité. Les tentatives de calcul théorique de contraintes exercées sur les structures ne semblent jamais avoir abouti concrètement, principalement du fait de l’impossibilité de prévoir les événements exceptionnels. La technique s’est donc développée en testant les structures en condition d’exploitation. C’est ainsi que par exemple en méditerranée, le système d’ancrage a évolué du fait des améliorations intervenues à la suite de plusieurs dérives totales des champs de filières lors de tempêtes hivernales. Les filières « subflottantes » du Pertuis Breton, inspirées d’un modèle défini par Ifremer, sont un compromis entre les filières flottantes bretonnes et les filières de subsurface de méditerranée. La technique est décrite dans l’ouvrage de Xavier Bompais (Ifremer 1991). La sécurité de ces filières mytilicoles de 100m de long repose sur un ancrage composé à chaque extrémité d’un système composé de deux corps-morts de 2,5 tonnes et d’un système de tension de la porteuse (optionnel assuré par une bouée) et d’amortisseur assuré par une liaison par chaîne. Les filières mytilicoles « subflottantes » du Pertuis d’Antioche dans le site de la Malconche ont repris le modèle du pertuis Breton. Il s’est cependant vite avéré qu’en fonction de la localisation de la filière (courant) et de la nature du sol, qu’un troisième corps-mort s’avérait nécessaire pour éviter le glissement des filières. L’utilisation du modèle de filières « subflottantes » pour y développer un élevage ostréicole a été entreprise par la société Grainocéan (Pertuis Breton) et par le CREAA (Pertuis d’Antioche) au milieu des années 1990 en reprenant les concepts développés sur les filières mytilicoles. Si la tenue de ces premières filières ne semble pas avoir rencontré de problème dans le pertuis Breton, la filière du CREAA a dérivé de façon très importante le deuxième hiver d’exploitation. Depuis, chacune des deux extrémités composée de deux blocs de 2,5 t. est sécurisée par une ancre de 600kg Aucune dérive n’a été déplorée depuis. L’agrandissement du champ de filières du pertuis Breton a été réalisé en 2007 avec une configuration originale comprenant deux filières de 100m (deux blocs, une filière, trois blocs une filière, deux blocs) dès le premier hiver 2007/2008, durant un épisode météorologique que l’on peut qualifier d’exceptionnel, l’ensemble des installations a dérivé sous l’effet du courant et d’une sur-cote du niveau de la mer.

Les dérives des filières ostréicoles observées tant dans le pertuis Breton que dans le pertuis d’Antioche illustrent, par rapport aux filières mytilicoles, le risque important de dérive des la filière quand celle ci est gréée pour un usage ostréicole. Ce risque impose la nécessité du renfort du système d’ancrage.

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2. Le contexte du renforcement des filières ostréicoles La nécessité de rechercher des solutions techniques pour renforcer les filières ostréicoles étant unanimement partagée par la profession, différentes initiatives ont été menées conjointement :

- Par le CREAA qui a produit en 2008 une revue de différents systèmes d’ancrage employés dans le monde.

- Par les ostréiculteurs du pertuis Breton qui ont pris contact avec la société Nautiscaphe fabricant et détenteur d’un pieu à hélice breveté « l’Ellipse » susceptible de répondre à leur demande. Parallèlement, les ostréiculteurs du pertuis d’Antioche se rapprochaient de la société Parlier Environnement qui se proposait de réaliser une étude sur un système équivalent de pieu à hélice développé et validé par la société Ancrest.

En 2009 le CREAA et la SRC Poitou-Charentes ont engagé des actions dans le cadre de l’étude du renforcement de la tenue des ancrages en deux temps :

- Le CREAA prenait à sa charge les coûts des tests en mer de tenue à l’arrachement des systèmes d’ancrages traditionnels renforcés ou non par les pieux à hélice de type « Ellipse » fournies par la société « Nautiscaphe »

- La SRC Poitou-Charentes confiait à la société Parlier Environnement le remplacement partiel des ancrages traditionnels par des pieux à hélice sur la filière expérimentale du CREAA et sur une filière de la SRC concédée au GIE NGO.

Le présent rapport propose un point sur les données applicables disponibles, présente les données obtenues lors des essais en mer, et énonce des recommandations au regard des différentes expériences et du rapport fourni par Parlier Environnement.

3. Les bases techniques théoriques des ancrages a) Les corps-morts

La technique des corps-morts est abondamment utilisée et décrite dans le monde et en particulier par IFREMER :

- Xavier Bompais, 1991, Les filières pour l’élevage des moules, Guide pratique. Ifremer, 250p. L’auteur ne donne pas d’abaque de calcul pour le dimensionnement des corps-morts, il recommande un corps-mort de 3 tonnes pour une filière de 100 m et un de 5 t pour une filière de 200 m ou une filière flottante « tandem » de 100 m. Il donne cependant des recommandations pour favoriser l’adhérence et la stabilité du corps-mort avec un rapport épaisseur/coté proche de ¼ soit 55cm pour un corps-morts de base de 2m (5 tonnes).

- Daniel Priour, 1995, Concevoir des structures pour l’élevage de poissons en mer, Ifremer, 173p. L’auteur consacre un chapitre entier à l’amarrage et donne des formules de calcul de résistance à la traction pour les corps-morts les ancres et les pieux. Concernant la conception des corps-morts, l’auteur

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préconise comme Bompais un rapport de ¼ entre la hauteur du corps-mort et son coté (base carrée) de façon à limiter les renversements et le ripage. Des abaques tenant compte de la nature du sol avec un coefficient de sécurité égal à deux permettent de dimensionner les corps-morts en fonction de la tenue souhaitée. La lecture de ces abaques permet de déduire la tenue théorique d’un corps-mort de 2,5 tonnes (densité 2,6) en fonction de l’angle de traction et de la nature du sol Les données sont résumées dans le tableau suivant :

Angle de traction par rapport horizon

Corps-mort 2,5 t 45° horizontal

Vase 1 tonne 0,7 tonne

Sable 0,6 tonne 0,45 tonne

- Un autre auteur, Jean-Pierre GIRARDOT du Laboratoire de Physique des

Océans de L’université de Bretagne propose dans « MOUILLAGES Techniques des mouillages utilisés en océanographie » Décembre 2001 une méthode graphique simple pour calculer la tenue limite du corps-mort en fonction de sa masse et de l’angle de traction. La méthode permet de proposer le tableau suivant pour un corps-mort de 2,5 tonnes (densité 2,6) et de l’angle de traction :

Angle de traction par rapport horizon

Corps-mort 2,5 t 45° horizontal

1,1 tonne 1,5 tonne

En conclusion il apparaît que :

- La traction théorique maximale que l‘on puisse exercer sur un corps avant son glissement sur le sol est inférieure à son poids apparent dans l’eau (poids sur terre – le poids de l’eau déplacée, soit environ1,4 tonne pour un CM de 2,5t),

- Si le corps-mort possède une bonne tenue à l’arrachement (traction verticale), sa tenue à un effort horizontal est plus faible et dépendante de la nature du substrat.

- La nature du sol est en mesure de modifier de façon importante la tenue des corps-morts et en particulier leur capacité à résister à une contrainte horizontale. Le sol sableux parait peu favorable à une bonne tenue.

- L’effet de succion et l’enfoncement d’un corps-mort dans la vase peut améliorer de façon très significative la résistance à l’arrachement, aucun abaque ne permet de quantifier ce phénomène dont l’importance serait corrélée à la surface de la semelle. À titre d’exemple, l’effort de succion théorique d’un corps-mort de 2,5 t. (2m²) pourrait atteindre 14 tonnes ! soit 10 fois le poids apparent du corps-mort.

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b) Les systèmes de pieux à hélice

Des formules existent pour simuler la tenue des pieux dans l’ouvrage de Daniel Priour IFREMER mais un doute existe quand à l’application des ces formules pour des structures qui auront été mises en place à l’aide d’une lance à eau dont l’effet de remaniement sur le sédiment doit altérer, pour un temps à déterminer, la résistance du pieu à la traction. Concernant la tenue des pieux à hélice de nombreux modes de calculs existent concernant leur tenue dans la terre ferme. Très peu de références semblent exister concernant les sédiments sous-marins. Une formule permet de calculer la résistance à l’arrachement théorique des pieux à hélice dans des sédiments cohésifs (ex les sédiments vaseux) cette formule est tirée d’une étude réalisée par la SODIM en 2008, « Évaluation de la résistance de trois types d’ancrage de filières flottantes ». Ra = Ah x 900Cu

Ra résistance du pieu à l’arrachement vertical en kg Ah surface projetée de l’hélice en m² Cu cohésion des sédiments dans lequel le pieu est enfoncé (kPa) (Cu = 25 à 50 kPa pour des vases fermes ; Tableau 23 de Priour, 1995)

La résistance théorique à l’arrachement d’un pieu avec une hélice de 25 cm de diamètre (Ah = 0,049 m²) serait donc comprise entre 1,1 t et 2,2 t dans un sédiment cohésif. Le données fournies par le bureau d’étude « Ancr’est » sur la base de leur modèle de simulation (cité dans le rapport de la Société Parlier) donnent les tenues à l’arrachement suivantes en fonction de l’angle de traction, dans le cas d’un vase cohérente molle (25 kPa) et pour un pieu à hélice d’une hauteur de 1,5 m garni de deux hélice de diamètre 250mm ont :

Pieu de 1,5m à 2 hélices (25cm)

Angle de traction par rapport horizon

vertical 45° 30°

Sédiment cohérent 1,75 tonne 2,45 tonnes 3,5 tonnes

Il n’est pas fait mention du coefficient sécurité adopté pour le calcul des résistances.

En conclusion il apparaît que :

- La traction théorique maximale que l‘on puisse exercer sur un pieu à hélice dépend de la cohésion du sédiment.

- Si le pieu à hélice possède une bonne tenue à la traction (effort horizontal), sa tenue à l’arrachement est plus faible.

- Le mode d’enfoncement du pieu est en mesure de modifier durablement la cohésion du sédiment et d’altérer sa tenue.

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4. Les données de l’expérimentation en mer

a) Les données fournies par Nautiscaphe certifiées par Véritas

Essais réalisés à Port St Louis du Rhône sur un sol d’argile graveleuse chargée

- Essai de traction effectué sur un corps-mort de 4,55 tonnes, sur un angle de 45° : 2,3 tonnes.

- Essai de traction effectué sur une ellipse 3S (Ellipse 3S, pieu de 2 m à 3 hélices de diam. 400mm) sur un angle de 45° : 2,3 tonnes et 2,2 tonnes.

- Essai de traction effectué sur deux ellipses 3S (Ellipse 3S, pieu de 2 m à 3 hélices de diam. 400mm) sur un angle de 45 : 5,0 tonnes.

- Essai de traction effectué sur deux ellipses 4S sur un angle de 45 : 5,4 tonnes (4 hélices sur un pieu de 3m).

Essais réalisés à Arcachon (traction par bateau angle inconnu)

Ellipse 3, plus de 4 tonnes sans arrachement.

Ellipse 2 (1,5m avec 2 vis de diam 250mm), 1,2 tonnes ; 2 X Ellipse 2 : 1,7 tonnes.

b) Les essais suivis par le CREAA dans le Pertuis Breton

i) Matériel et méthodes

Observation des corps-morts et ellipses à quai

Le mardi 7 juillet, des mesures précises des ellipses 4F et des corps-morts ont été réalisées à l’atelier de la société « Le Scaphandre » avec l’accord des propriétaires.

Les corps-morts :

Ce sont des blocs carrés en béton de surface au sol d’environ 2m² et de hauteur 0,55m (Figure 1). Le volume total est de 1 m³. Ils pèsent 2,5 t (poids apparent sous l’eau estimé à 1,4 t) et sont munis, sur le haut, de 2 maillons de chaîne figés dans le béton.

Figure 1 : Corps-morts

1,40m 1,40m

0,55m

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A chaque maillon sont fixées des chaînes (Figure 2) d’un diamètre de 25mm

et font 20,5cm de long sur 10,5cm de large.

Figure 2 : Chaînes fixées au corps-mort

Les ellipses : Elles ont été réalisées par la société CN Tolerie (3 bis, route de Gitoux 42 800

St Martin la Plaine, Tel : 04 77 75 07 18, cntolerie@wanadoo.fr, www.cntolerie.fr).

Figure 3 : Ellipses et extrémité supérieure d’une ellipse

Figure 4 : Extrémité inférieure d’une ellipse

14cm

13cm

30mm

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Les grandes ellipses référence 4F :

La longueur totale est de 3m. Elle est composée d’une grande barre de 30mm de diamètre est de 4 disques, 2 de 39 cm de diamètre puis 2 de 29cm (en commençant par l’extrémité supérieure). Les disques ont une épaisseur de 4mm pour les 2 premiers et 5mm pour les 2 derniers. L’espace entre les disques est à chaque fois de 68cm. Le premier disque est à 46cm de l’extrémité supérieure.

ii) Plongées d’observation du 21 juillet 2009 préalablement aux essais de traction

L’objectif de la plongée était de vérifier « in situ » le matériel installé dans la semaine du 6 au 10 juillet par l’entreprise Baron, soit moins d’un mois avant la réalisation des tests de traction. Pour ce faire, le plongeur du CREAA, Éric BUARD, a réalisé le mardi 21 juillet 4 plongées avec Pascal Baron sur les filières.

L’encrage de l’essai 1 (Figure 5). Il s’agit du type d’ancrage avec trois corps-morts de 2,5 tonnes utilisé dans le

cas des filières ostréicoles qui ont dérapé l’hiver 2008/2009.

Figure 5 : Schéma de l’ancrage de l’essai 1

Le dispositif d’ancrage utilisé entre deux filières ostréicoles du pertuis Breton est détaillé pour information Figure 6.

Figure 6 : Schéma de l’ancrage intermédiaire d’une filière ostréicole

manille lyre 12T

Chaîne : 4m

manille

droite 12T

Chaîne : 4m

manille lyre 12T

manille lyre 12T

Chaîne : 4m

manille

droite 12T

Chaîne : 4m Corde de

« sécurité

parallèle »

jambette

Vers la surface

Corps-mort Corps-mort Corps-mort

Chaîne : 4m

Chaîne : 4m Chaîne : 4m

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La visibilité était nulle mais au toucher il

a été constaté que les corps-morts étaient enfouis sur la moitié de leur hauteur et qu’ils n’étaient pas totalement envasés (Figure 7).

Il est peu probable qu’au moment des essais de traction ils aient eu le temps de s’envaser totalement

Les corps-morts étaient plus ou moins alignés et espacés de 3 m environ avec 4m de chaînes entre les blocs (chaîne du centre d’un corps-mort à un autre). Figure 7 : Envasement des corps-morts

iii) Compte rendu des tests réalisés le jeudi 20 juillet 2009

Il s’agit de la mesure des forces nécessaires au déplacement de 4 types d’ancrages en tirant à l’aide d’un remorqueur sur l’extrémité d’une porteuse garnie de flotteurs.

Matériel et méthodes Le matériel d’ancrage correspond à celui couramment utilisé dans le cas des filières mytilicoles ou ostréicoles du pertuis Breton, renforcé ou non du système de pieu à hélice.

Chaque dispositif d’ancrage tel que décrit dans les schémas ci-dessous est relié à la « jambette » qui fait la liaison avec la porteuse en surface équipée de flotteurs et au bout de laquelle le navire est amarré.

La longueur de la jambette fait environ 25m.

La « porteuse » est d’une longueur de 100m avec 50 bouées de 120 L (au lieu de 100 bouées de 60L comme habituellement utilisées par les professionnels).

La traction s’effectue à l’extrémité libre de la porteuse : le bateau tire donc 100m de porteuse avec les bouées + la jambette, la chaîne et les 3 corps-morts.

vase

eau

Corps-

mort

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- Description des systèmes d’ancrage Le jour des essais un plongeur de l’entreprise Nautiscaphe et un plongeur de la société Le Scaphandre (Pascal Baron) ont validé les types d’ancrages installés et noté l’état du matériel.

A : Essai1 : Schéma en vue de haut, avec 3 corps-morts :

Jambette reliée à la porteuse de 100m avec 50 bouées de 120L

Manille lyre 12T

Chaîne 4m

Chaîne 4m

Chaîne 4m

Sens traction

Manille droite 12T

Observation des corps-morts en plongée juste avant

l’essai :

Envasés à 100% pour les deux extrémités, à 90%

pour celui du milieu

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B : Essai 2 : Schéma en vue de haut, avec 3 corps-morts et 2 ellipses 4 F :

Essai 3 : Schéma en vue de haut, avec 3 ellipses

Jambette reliée à la porteuse de 100m avec 50 bouées de 120L

Chaîne 4m

Chaîne 4m

Chaîne 4m

Sens traction

Ellipse 4F

Manille lyre 12T

Ellipse 4F

Chaîne 5m

Chaîne 5m

Chaîne 5m

Manille droite 8,5T

Manille droite 12T

Manille lyre 12T

Sens traction

Manille droite 8,5T

Chaîne de 1,20m

Chaîne de 1,20m

Ellipse 4F

Ellipse 4F

Ellipse 4F

Observation des corps-morts avant

l’essai :

Envasés à 100% pour le premier, 80%

pour les deux autres,

Ellipses complètement enfoncées à la

main dans sol mou

Observation des Ellipses avant l’essai :

complètement enfoncées, sol très mou

vissage réalisé manuellement

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Essai 4 : Schéma en vue de haut, avec 2 corps-morts et 1 ellipse :

Les conditions de l’essai

- Étaient présents sur site : *Entreprise Nautiscaphe : 3 personnes *La société « Le Scaphandre, Messieurs Baron et leur équipe. *Le remorqueur « Cognac » et son équipage *Bureau Véritas :

-1 représentant pour l’entreprise Baron -1 représentant pour l’entreprise Nautiscaphe

*Section Régionale de la Conchyliculture Poitou-Charentes : Éric Marissal *CREAA : Anne Lise Bouquet

- Condition de mer :

Départ du port de Chef de Baie à 11h30. Conditions de mer excellentes, peu de houle et vent faible. Les tests ont été réalisés à l’heure de PM jusqu’à PM + 3h par coefficient de 41 et une profondeur de 18 mètres.

- Traction :

Elle a été réalisée par le remorqueur « Cognac » basé à La Rochelle (450 T et 2600 chevaux). Le sens de la traction était dans l’axe de la filière. Du fait de la complexité du système (chaîne jambette, porteuse) l’angle de traction par rapport à la l’horizontale n’a pas pu être déterminé, il est cependant inférieur à 45% (25m de jambette à laquelle il faut rajouter la chaîne une partie de la porteuse enfoncée sous l’eau, pour 18m de profondeur). Figure 8 : Remorqueur « Cognac »

Chaîne de 1,20m

Manille lyre 12T

Manille droite 12T

Manille droite 8,5T

Sens traction

Chaîne 5m

Chaîne 5m

Observation des Ellipses avant l’essai :

le sol dur n’a pas permis de visser

totalement l’Ellipse à la machine, la vis

du haut est apparente à 10cm au dessus

de la vase

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- Mesure de la traction maximale avant déplacement de la structure.

Elle a été déterminée au moyen d’un dynamomètre de marque Dynafor reliant le remorqueur à la filière : la tension exprimée en kg était directement lue sur l’écran du peson électronique. Le pilote du navire procédait à une augmentation graduelle de la puissance développée en s’efforçant de procéder de la même façon pour chaque essai, la mesure de la durée avant déplacement à été déterminée à l’aide dune montre chronomètre.

Figure 9 : vue de la traction effectuée par le remorqueur

Figure 10 : Système de mesure de la traction

- Résultat des tests

Poids Poids apparent

Surface semelle

Nb Ellipse 4F

Force de déplacement t

Temps pour arrachement

Essai 1 2,5 t x 3 4,2 t 2 m²x 3 0 5,24 t 1mm30

Essai 2 2,5 t x 3 4,2 t 2 m²x 3 2 11,76 t 6 mm

Essai 3 SO SO SO 3 4,82 t 20 sec

Essai 4 2,5 t x 2 2,8 t 2 m²x 2 1 Bris d’aussière à 10 t

S.O.

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c) Les essais réalisés par la Sodim en 2005 au Québec

Les corps-morts Les essais sont réalisés sur le site des filières mytilicoles dont les ancrages ont été posé depuis plusieurs années sur un fond sablo-vaseux.

Poids Poids apparent (a)

Surface semelle

Force de déplacement t (b)

Coefficient de tenue (a/b)

Particularité N°

3,2t 1,78 t 1,85 m² 0,83 0,5 Mis en place pour l’essai 1

3,2t 1,78 t 1,85 m² 1,12 0,6 ? 2

3,2t 1,78 t 1,85 m² 0,53 0,3 Enfoui 50 cm 3

3,2t 1,78 t 1,85 m² 1,35 0,8 Enfoui 50 cm 4

3,2t 1,78 t 1,85 m² 1,49 0,8 Enfoui 50 cm 5

3,2t 1,78 t 1,85 m² > 1,9 >0,9 à >1,32 ? 6

2,8t 1,54 t 3,29 m² > 2,0 >1,0 à >1,6 ? 7

On remarque une mauvaise tenue des corps-morts 1 et 3 avec un déplacement pour une traction inférieure à la moitié du poids apparent, Une tenue intermédiaire légèrement inférieure au poids apparent pour les essais 2, 4, 5 Une tenue supérieure au poids apparent pour les essais 6 et 7 On remarquera que l’enfouissement ne semble pas garantir systématiquement la bonne tenue des ancrages

Les pieux à hélice L’hélice d’une longueur de 1,6 m a un diamètre de 25 cm et est placée à 1,4 m du sommet du pieu. Le pieu est vissé généralement à une profondeur de 5 m sous la surface des sédiments. Ils ont été mis en place 6 ans avant les essais.

Angle de traction Force de déplacement t N°

40 1,48 1

35 1,56 2

38 1,42 3

15 1,86 4

22 1,71 5

5 1,88 6

L’ancre japonaise C’est d’après la Sodim : « Une tige métallique ronde et creuse sur laquelle sont vissés trois bras articulés qui une fois ouverts forment un angle de 70° avec la tige. Chaque bras vient alors s’appuyer sur une butée soudée à la tige centrale qui mesure 1 m de long et 6 cm de diamètre (20kg). La longueur et la largeur des bras sont respectivement de 48 cm et 7,25 cm, pour une surface portante des trois bras de 0,105 m² ». L’ancre est enfouie dans le sédiment à une profondeur de 4 m à l’aide d’un jet d’eau. Une fois en place la traction exercée sur l’ancre déploie les bras latéraux. Contrairement aux autres dispositifs l’ancre a été mise en place que quelques jours avant les essais. La résistance à l’arrachement est de 0,9 tonnes pour un angle de 30 degrés.

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5. Discussion

a) La tenue en mer des systèmes d’ancrages Les corps-morts

L’état d’envasement des corps-morts du pertuis breton vérifié en plongée préalablement aux essais peut être jugé satisfaisant, tous étant « ensouillés » à plus de 80%. Dans les conditions de l’essai 1 la tenue à la traction, est équivalente à 1,74 t par corps-mort. Ceci nous permet de calculer le Coefficient de tenue celui-ci est égal au Pds apparent (kg)/ force d’arrachement (kg). Il est de 1,24. Ces chiffres peuvent être jugés bons si on les compare aux données des abaques de l’Ifremer pour un fond vaseux dont le coefficient de tenue est de 0,71 voire 0,5 pour une traction horizontale (avec un coefficient de sécurité de 2). Les données de la Sodim sur des filières en exploitation montrent des résultats très variables du coefficient de tenue qui varie de 0,3 à plus de 1,6. Les chiffres les plus bas correspondent soit à un corps-mort remis en place pour l’essai (Coeff. 0,5) soit très étrangement à un corps-mort enfoui (Coeff. 0,3) ce qui peut laisser penser à un biais concernant ce dernier chiffre. Les données obtenues pour d’autres corps-morts envasés et mis en place depuis longtemps donnent tous des Coefficients de tenue supérieurs à 0,8 et qui dépassent dans certains cas 1,2 ce qui corroborerait les données obtenues dans le cadre de l’essai 1 du Creaa. Les données théoriques et les essais montrent donc une très grande variabilité du coefficient de tenue des ancrages en fonction de la nature du terrain et de l’enfoncement des blocs. L’essai réalisé par Nautiscaphe sur un corps-mort posé à Port St Louis du Rhône (à priori non ensouillé) donne un Coefficient de tenue de 0,9). On peut penser que la résistance à la traction obtenue dans le cadre de l’essai 1 correspond à des conditions idéales : enfouissement presque total dans un sédiment vaseux. L’expérience montre cependant que sous l’action du travail des navires de nombreux corps-morts sont soit dé-souillés, soit renversés ce qui nuirait à leur tenue. Il est aussi probable que tous les corps-morts ne soient pas systématiquement « ensouillés » lors de leur pose du fait de la nature du sédiment ou du manque de temps. Ces différents facteurs ajoutés permettent de penser que le Coefficient de tenue réel de filières non ensouillées du pertuis Breton serait autour de 0,8 ce qui voudrait dire un dérapage d’un couple de deux blocs de 2,5 tonnes pour une traction d’environ 2,2 tonnes. En cas de sol fortement sableux cet effort pourrait être inférieur. Les pieux à hélice

Le matériel employé par Nautiscaphe est caractérisé par sa grande taille, sans équivalent dans la littérature en ce qui concerne ce type d’usage. Dans ces conditions la tenue de l’Essai 3 composé de 3 Ellipse 4F peut paraître décevante car elle n’est que de 1,6 tonne par Ellipse contre 1,7 tonne pour les corps-morts de l’essai 1. Ces données sont à rapprocher des 5,4 tonnes à l’arrachement observées sur une Ellipse 4s à Port St Louis du Rhône ou une tenue de plus de 2 tonnes garantie par Ancr’est pour un pieu à hélice de moins de 2 m. L’explication paraît simple, la tenue du système d’hélice ne peut être garantie que dans le cadre d’un sédiment cohésif ce qui semble ne pas avoir été le cas dans le cadre de l’essai 3 où les pieux (3m et 4 hélices) ont été vissés manuellement !

Éléments de réflexion pour le choix d’un ancrage adapté aux filières ostréicoles

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Les données de la Sodim montrent sur 6 essais d’arrachement une très grande constance dans la force à appliquer pour arracher des pieux à vis (mis en place de longue date) soit 1,7 tonnes pour une hélice d’un diamètre de 25 cm. Ceci est vraisemblablement du à la fois à l’homogénéité de la qualité du sol et à la grande profondeur d’enfouissement du pieu à hélice. Le renforcement des corps-morts par des pieux à hélice

La tenue au déplacement mesurée dans le cas de l’essai 2 du Creaa dont l’ancrage était constitué de trois corps-morts et de deux Ellipses 4F est de 11,76 tonnes soit un apport par rapport à l’essai 1 de trois corps-morts, de 3,26 tonnes par Ellipse. La tenue observée des Ellipses paraît être le double de celle de l’essai 3 (1,6 t/ Ellipse). Il n’est pas possible de connaître la cohésion du sédiment à cet endroit, à supposer qu’elle ait été la même que celle de l’essai 3 ce serait la présence des blocs qui pourrait expliquer la meilleure tenue des pieux du fait de la modification de l’angle d’extraction qui se rapprocherait de l’horizontale du fait du poids des corps-morts. Ceci vérifierait les donnés bibliographiques ainsi que celles d’Ancr’est qui considèrent que la résistance à la traction horizontale est le double de celle nécessaire à l’extraction. Le fait que l’angle de traction n’ait eu que peu d’effet sur les résultats des essais de la Sodim s’explique probablement par le fait que l’ancre ait été enfouie à 5 m sous les sédiments.

b) Éléments de réflexion pour le choix d’un ancrage adapté aux contraintes la conchyliculture charentaise :

Le contexte : Initialement développé pour un élevage mytilicole en 1990 ces ancrages se sont avérés ne pas pouvoir assurer la sécurité d’une filière ostréicole (dérive du pertuis Breton et d’Antioche) lors de conditions de mer sévères. Plusieurs causes peuvent concourir à la fragilisation du système :

- Absence de qualification du sédiment pour le dimensionnement des corps-morts.

- Prise au courant plus importante des systèmes de suspension ostréicoles par rapport aux descentes mytilicoles.

- Doublement en quelques années de la taille des bateaux intervenant sur les filières ce qui entraîne des contraintes fortes (retournement des corps-morts…).

- Simplification de la ligne d’amarrage qui comportait à l’origine un système de tension (flotteur sur la jambette) qui n’existe plus en l’état même si la chaîne remplit en partie ce rôle.

Éléments de réflexion pour le choix d’un ancrage adapté aux filières ostréicoles

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Les différentes fonctions de l’ancrage Le système de liaison avec le fond doit remplir la double fonction d’amortissement/tension et d’ancrage. Ces fonctions sont assurées par le système mis en place par les professionnels composé de la ligne d’amarrage équipée de la chaîne et d’un minimum de deux corps-morts.

L’amortissement/tension : - Il paraît nécessaire que la filière soit en tension quel que soit le marnage (ou

la houle) sous peine d’effets négatifs sur le matériel et le cheptel. - Il paraît aussi nécessaire que la contrainte liée au travail d’un navire sur la

filière soit amortie sous peine d’un arrachement de l’ancrage ou d’une casse du navire (sécurité).

Dans le cas du système mis en place par les professionnels : - la chaîne est le matériel qui doit permettre à la fois de maintenir une tension

permanente sur la filière et d’amortir certains effets de la houle. - Le corps-mort est alors l’élément de sécurité amortissant les efforts liés au

travail avec un navire dans des conditions exceptionnelles.

La fonction d’ancrage : L’examen des propriétés comparées (tableau suivant) du pieu à hélice et du corps-mort montrent la complémentarité et les limites des deux matériels :

- Le corps-mort : a une tenue limitée sur certains sédiments (glisse) mais qui peut être efficace dans le cas de sédiments meubles, il a une mauvaise résistance aux contraintes horizontales.

- Le pieu à hélice a une bonne tenue dans des sédiments de bonne cohésion mais qui est inadapté aux sédiments trop meubles. Il a une bonne résistance aux contraintes horizontales.

Avantage comparé indicatif des tenues des différents ancrages

Pieu à hélice Corps-mort

Sédiment Tenue sédiment très mou (Vase)

Très faible Moyen à bon si effet de succion

Tenue sédiment ferme (sablo Vaseux)

Bon à très bon Moyen à faible

Tenue théorique

Traction verticale Moyen (à éviter) Moyen

Traction horizontale Bon Faible et très variable

Efforts répétés

Risque d’arrachement progressif

Désouillement, Retournement,

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Le choix du système Celui-ci doit assurer le travail d’amortissement/tension et d’ancrage. Il sera donc composé :

- De la chaîne ou de tout autre système de mise en tension (flotteur…)

- D’un corps-mort qui participe peu à la sécurité du système car il servira d’amortisseur lors des contraintes les plus importantes exercées par le navire.

- D’un système d’ancrage qui assure la tenue du système : o Celui-ci pourrait être constitué sur sol vaseux d’un unique corps-mort à

condition qu’il soit correctement posé et dimensionné. Cependant il paraît difficile de connaître précisément la tenue d’un tel système très dépendant de la qualité du sol, des conditions de pose et peu adapté à une traction horizontale. Un tel système est onéreux mais sa mise en œuvre et sa fiabilité connue.

o Celui-ci pourrait être constitué sur sol sablo-vaseux de forte cohérence de pieux à hélices. Cependant outre que nous manquons de références sur la tenue d’un tel système dans nos conditions, sa tenue à des tractions verticales est limitée et le risque d’un arrachement progressif lors d’efforts répétés est à prendre en compte. Un tel système semble peu onéreux mais sa mise en œuvre et sa fiabilité sont encore mal connues.

Il paraît plus pertinent pour des motifs de sécurité et d’économie que le système d’ancrage, quand cela est possible puisse conjuguer les propriétés de sécurité du corps-mort dont la tenue serait renforcée par un pieu à hélice. Le corps-mort assurera une partie de la tenue, amortira les contraintes pouvant nuire à la stabilité du pieu et limitera la traction verticale sur le pieu. Le pieu doit permettre d’améliorer la capacité de tenue du système à moindre coût.

Le dimensionnement du système

- L’amarrage : On s’attachera à s’appuyer sur les observations des professionnels qui connaissent bien leur matériel. Pour information, la longueur de chaîne utilisée pour le test de traction était de 4m, les longueurs de chaîne de la filière expérimentale du CREAA sont comprises entre 8 à 10 mètres. Ces dimensions sont bien inférieures aux recommandations de Bompais (2,5 fois la hauteur d’eau). La longueur de l’amarrage, dont la chaîne, est surement un élément déterminant dans la tenue du système en particulier en cas de surcote du niveau de la mer.

- Le premier corps-mort : Il semble qu’il participe peu à la tenue du système car il pourra être déssouillé lors des contraintes importantes exercées par le navire. On admettra qu’il devra donc être dimensionné en fonction de la taille du navire et de la capacité de levage de la grue. Ce corps-mort participe en plus à la tenue de l’ancrage. Un navire de 25m équipé d’une grue de 11t/m est capable d’exercer des tensions théoriques de plus de 5 tonnes sur chacun des ancrages. Il conviendra donc de dimensionner ce corps-mort de façon à assurer un effet amortisseur pour des contraintes générées par un petit navire, et une résistance suffisante pour un navire de grande taille.

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- Le système d’ancrage après le premier corps-mort : Il pourrait être constitué sur sol vaseux d’un unique corps-mort à condition d’être correctement posé et dimensionné. Cependant, il paraît difficile de connaître précisément la tenue d’un tel système très dépendant de la qualité du sol, des conditions de pose et peu adapté à une traction horizontale. Les essais de traction sur le site du pertuis Breton permettent d’estimer la résistance à la traction de deux blocs de 2,5 tonnes entre 2,5 et 3,5 tonnes. Celle-ci s’avère insuffisante mais nous ne savons pas quelle est la tenue nécessaire pour sécuriser le système. Nous avons cependant observé lors des essais la rupture de la porteuse pour une traction supérieure à 10 tonnes ce qui peut constituer la limite supérieure à ne pas dépasser. Cette résistance de 10 tonnes :

o A été obtenue avec 5 tonnes de corps-morts (deux blocs de 2,5 tonnes) et un pieu à hélice planté dans un sol dur (essai 4 du Creaa). On remarquera que la résistance d’un tel système paraît très supérieure à la résistance des différents éléments testés séparément.

o Pourrait être obtenue d’après nos essais avec 14 tonnes de corps-morts dans les conditions du pertuis Breton (fond vaseux, corps-mort ensouillé) mais pourrait nécessiter deux à trois fois plus de poids sur un sol glissant.

La mise en place du système

- La qualification du sédiment : Il est impossible d’élaborer la conception d’un système d’ancrage sans qualification précise des propriétés mécaniques du sédiment. Celle-ci est un préalable à toute réflexion visant à choisir les techniques à mettre en œuvre et le dimensionnement des ancrages.

- Forme des corps-morts : La présence de corps-morts retournés montre que leur stabilité pourrait être améliorée en augmentant le rapport hauteur/base à ¼ comme le préconise la bibliographie

- Ensouillage des corps-morts : Le deuxième corps-mort devra être ensouillé entièrement si possible pour bénéficier de l’effet de succion et, si possible, les travaux seront réalisés longtemps avant les périodes de tempêtes de façon à améliorer la tenue de l’ancrage.

- Le choix du pieu : Le choix du pieu à hélice semble pouvoir être recommandé par rapport à l’ancre japonaise car sa pose limite la déstructuration du sédiment par rapport aux systèmes qui ont recours à des lances à eau. Les travaux seront réalisés si possible longtemps avant les périodes de tempêtes de façon à améliorer la tenue de l’ancrage.

- Disposition du matériel : Nous ne connaissons pas la réaction des pieux à des contraintes répétées, il paraît donc souhaitable de pouvoir disposer le pieu à hélice à l’extrémité du système de façon à ce qu’il puisse bénéficier au maximum de l’amortissement procuré par les corps-morts.

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Bibliographie

Bompais X., 1991, Les filières pour l’élevage des moules, Guide pratique. Ifremer, 250p. http://archimer.ifremer.fr/doc/1991/rapport-1671.pdf

Priour D., 1995 Concevoir des structures pour l’élevage de poissons en mer. Ifremer, 119p + annexes http://archimer.ifremer.fr/doc/1995/rapport-1667.pdf

Parlier Environnement, 2010, étude de la faisabilité de la pose d’ancrages sur filières de productions conchylicoles, 57p.

Sodim, juin 2008, évaluation de la résistance de trois types d’ancrage des filières flottantes, rapport final, 38p (http://www.sodim.org/pdf/Moules/710,78_Ancrages_juin2008.pdf)

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Rapport d’étude

Centre Régional d’Expérimentation

et d’Application Aquacole

CREAA Prise de Terdoux 17480 Le Château d’Oléron Tel : 05 46 47 51 93 Fax : 05 46 47 53 15 Courriel : Creaa@wanadoo.fr Site Internet : http://www.creaa.fr

Participation financière :

Travail mené en collaboration avec :

Comité Régional de la Conchyliculture

Poitou-Charentes