Étude du site d'implantation de l'exploitation de gaz de schiste dans le bassin d'Alès

Introduction

La première étape de notre projet consiste à choisir le site d’implantation de l’exploitation. Ce choix est à la fois complexe et déterminant car il doit être fixé dans le but de limiter les impacts négatifs dus à l’installation de l’exploitation et d’optimiser les bénéfices de l'exploitation.

Les difficultés rencontrées lors de l’installation d’une telle exploitation sont importantes. Elles sont tout d’abord d’ordre juridique. En effet, les documents administratifs à obtenir pour la recherche et l’exploitation d’hydrocarbures sont conséquents et demandent un délai important avant leur obtention. Les différentes étapes sont décrites dans la partie « contexte réglementaire ».

Des contraintes sont également fixées en fonction de l’exploitation. En effet, la taille de celle-ci est déterminante pour trouver le site d’implantation. Il nous faut également définir la zone de recherche dans laquelle le site d’implantation est susceptible de se trouver.

L’exploitation d’une telle installation présente également de nombreux risques. Afin de les limiter, il faut tenir compte de nombreuses contraintes qui assurent un niveau de protection plus ou moins important selon les zones. L’inventaire et l’analyse de ces différentes contraintes ont été réalisés dans la partie « les contraintes de la zone de recherche ».

Une fois toutes ces contraintes prises en compte, une carte les représentant a été réalisé grâce à un logiciel de cartographie. Le meilleur site d’implantation a alors été trouvé après analyse de cette carte. 

Contexte réglementaire

Les différents actes administratifs nécessaires à la recherche et à l’exploration des gaz de schiste suivent la réglementation concernant la recherche et l’exploitation des hydrocarbures.

Cependant, en France, la fracturation hydraulique est interdite depuis la loi du 13 juillet 2011. Cette loi fut passée dans le cadre du principe de précaution. Ne connaissant pas précisément les impacts négatifs de la fracturation hydraulique sur l’environnement, son utilisation a été interdite. La mise en application de cette loi a stoppé les recherches des réserves de gaz de schiste en France car la fracturation hydraulique est la méthode la plus connue et la plus utilisée pour l’exploration et l’exploitation de cette ressource de gaz non conventionnel. Il existe quelques techniques alternatives peu développées actuellement qui permettraient l’exploitation de gaz de schiste.

Malgré cette loi, la recherche et l’exploitation des gaz de schiste n’est pas impossible en France, à condition d’utiliser une méthode dite alternative, c’est-à-dire différente de la fracturation hydraulique.

Les actes administratifs nécessaires pour la recherche d’hydrocarbures sont différents de ceux nécesssaires pour leur exploitation.

Les actes administratifs nécessaires pour la recherche de gisements d’hydrocarbures

Deux formalités administratives sont à réaliser afin de pouvoir commencer des travaux de recherche d'hydrocarbures. 

1. Le permis exclusif de recherche (PER). Il s’agit d’un titre minier conférant à son titulaire un droit exclusif sur un territoire déterminé pour une durée limitée. Grâce à ce permis, le titulaire peut entreprendre des activités de recherches d’hydrocarbures (constitution de données sismiques, vidéo graphie, bibliographie et in fine forage test). Un PER est attribué en fonction des capacités techniques et financières du demandeur. D’un point de vue juridique, rien ne s’oppose à ce que les hydrocarbures extraits pendant la phase d’exploration soient vendus.

La demande est transmise au ministre chargé des mines (actuellement le ministre de l’Ecologie). Il transmet ensuite le dossier au préfet du département concerné et à la DREAL. Le préfet consulte les chefs des services civils et de l’autorité militaire (ils ont 30 jours pour donner leurs avis).  Une fois tous ces avis recueillis, le préfet les transmet au ministre. Celui-ci consulte alors le Conseil Général de l’Economie, de l’Industrie, de l’Energie et des Technologies (CGEIET). Le ministre a 2 ans pour se prononcer. Le PER est délivré par arrêté ministériel qui est publié au journal officiel de la république.

Le dossier comprend :

  • Identification du demandeur
  • Un mémoire technique
  • Un programme des travaux envisagés
  • Un engagement financier
  • Des documents cartographiques
  • Une notice d’impact

Mais il ne comprend pas d’enquête publique et il implique nécessairement une mise en concurrence de 90 jours.

Tous les ans, le titulaire du PER est tenu de présenter les travaux de l'année écoulée et les travaux envisagés pour l'année à venir. En cas de découverte de gisements, le titulaire du PER bénéficie d'un droit préférentiel à l'exploitation des gisements découverts. Il est valable 5 ans maximum et renouvelable 2 fois.

2. La déclaration de travaux miniers (DTM). Il s'agit d'une formalité nécessaire lorsque le titulaire d'un PER souhaite mettre en œuvre des forages de recherche. Sans cette déclaration, le titulaire du PER sera passible de sanctions pénales pour la réalisation de forages de recherche.

La procédure de déclaration de travaux miniers comprend :

  • Une étude d’impact
  • Une évaluation des incidences de son projet sur la ressource en eau et les milieux aquatiques
  • Un document de sécurité et de santé
  • Un mémoire exposant les caractéristiques principales des travaux avec les plans et les coupes nécessaires
  • Une étude de dangers

Le dossier est transmis pour information aux maires par le préfet qui est en charge de l’instruction. Le Maire informe le public de la possibilité de consulter le dossier de DTM par affichage en mairie. Le préfet peut édicter des règles précises afin de prévenir toute dégradation de l'environnement, toute atteinte à la sécurité et à la salubrité publique. Si le préfet juge qu'il n'est pas nécessaire d'édicter de telles règles à l'issue d'un délai de deux mois suivant le dépôt du dossier de DTM complet, le demandeur pourra commencer les travaux de forage.

Les actes administratifs nécessaires pour l’exploitation de gisements d’hydrocarbures

Deux autorisations sont nécessaires pour la phase d’exploitation des gisements d’hydrocarbures.

1. La concession minière : Il s'agit d'un titre minier, comme le PER, nécessaire à l'exploitation de gisements d'hydrocarbures. Elle confère un droit exclusif sur un territoire déterminé pour l'exploitation des gisements.

Le dossier est identique à celui de la demande de PER. Cependant, il comprend en plus :

  • Une notice d’impact
  • Une enquête publique

La demande est faite auprès du ministre qui la transmet au préfet. Le préfet consulte les maires concernés. La concession est accordée par décret en Conseil d’Etat. Le délai de recours est de deux mois.

2. L’autorisation de travaux miniers (ATM) : l'obtention d'une ATM est nécessaire préalablement à l'aménagement de puits de forage.

Le dossier comprend :

  • L’identification du demandeur
  • Un mémoire exposant les caractéristiques principales des travaux prévus
  • Un exposé relatif aux méthodes d’exploitation envisagées
  • Une étude d’impact
  • Un passage en Conseil Départemental des risques sanitaires et technologiques.
  • Un document indiquant à titre prévisionnel, les conditions de l’arrêt des travaux ainsi que l’estimation de son coût
  • Une étude d’incidence que la ressource en eau et les milieux aquatiques et, le cas échéant, les mesures compensatoires envisagées ainsi que la compatibilité du projet avec le SDAGE
  • Une étude de danger
  • Une enquête publique

La demande est faite au préfet. Le préfet demande l’avis des maires concernés et au président de la Commission Locale de l’Eau (CLE). Le délai de recours est de 1 an.

Synthèse des différents actes administratifs

Les informations à fournir pour la Déclaration des travaux miniers ou pour l’Autorisation de travaux miniers sont plus nombreuses que pour les Permis et Concession minière. Ce n’est que lors de la phase d’exploitation qu’une enquête publique est réalisée.

                                         

Tableau 1 : Récapitulatif des actes administratifs nécessaires à la recherche et à l'exploitation de gisements d'hydrocarbures                                                                                                                                           


Bibliographie

Combier A., 2011, Synthèse juridique - Droit applicable à la recherche d'hydrocarbures

FRAPNA & FNE, 2012, L'exploitation des Gaz de Schiste : aspects juridiques

Tasse J., 2012, La législation française du droit du sous-sol, le code minier et ses réformes

Définition de l'installation

Le site d’exploitation de gaz de schiste ainsi décrit, il nous est nécessaire de définir la taille de ce site afin de déterminer son emplacement. Il nous faut également délimiter la zone de recherche pour l’implantation de cette exploitation.

Estimation de la surface du site

L’emprise au sol des exploitations de gaz de schiste est très importante. C’est l’un des principaux reproches exprimé à l’encontre des exploitants de gaz non conventionnels, et de nombreuses recherches sont faites dans le but de limiter cet impact.

L’emprise au sol d’un puits d’extraction de gaz de schiste est la plus importante lors de la phase de forage et de fracturation hydraulique. En effet, lors de ces phases, la surface au sol nécessaire est de 1 hectare. En comparaison, lors de la phase de production, cette surface n’est plus que de 3 333m², soit 1/3 de la surface nécessaire lors de la réalisation du puits.

Cependant, il faut noter que la surface drainée en sous-sol est beaucoup plus importante que la surface occupée à la surface. Les valeurs recueillies lors de recherches bibliographiques sont très variables car elles dépendent du type de sous-sol, de la teneur en gaz de schiste et du taux de récupération de ce gaz, du design du puits, de la profondeur, etc. Au regard de toutes les informations que nous possédons, nous considérons qu’un puits horizontal multifracturé de 1500 m de profondeur draine une surface de l’ordre de 1 km². 

Il faut également prendre en compte l’espacement moyen entre chaque puits que nous fixons à 600m et la taille de la station de traitement de l’eau que nous estimons à 1 hectare.

Ainsi, la taille de l’exploitation est, au minimum, de 10km². 


Bibliographie

Baylocq P. & Charlez P., 2014, Gaz et pétrole de schiste ... en questions, Edition TECHNIP

Leteurtrois JP., Durville JL., Pillet D. et Gazeau JC. , 2011, Les hydrocarbues de roche-mère en France (rapport provisoire)​

Thomas P., 2011, Le gaz de schiste : géologie, exploitation, avantages et inconvénients; consulté sur http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/gaz-schiste.xml#mitage-paysage​, le 19/02/15

Vially R., Maisonnier G. et Rouaud T., 2013, Hydrocarbures de roche-mère – Etat des lieux

Délimitation de la zone de recherche

Selon une étude de l’EIA, la France et la Pologne sont les deux pays d’Europe ayant les plus grandes réserves de gaz de schiste dans leurs sous-sols. Cependant, ces quantités sont difficiles à estimer et les valeurs varient selon les études réalisées. De plus, la présence de gaz de schiste ne signifie pas qu’il est possible de l’exploiter de manière rentable. En effet, les perspectives de découvertes rentables sont assez aléatoires car la production de gaz de schiste est fonction de la quantité de matière organique initiale, de sa transformation en huile ou gaz et de son éventuelle migration.​ En France, deux bassins présentent les caractéristiques requises à la présence de gaz de schiste : le bassin parisien et le bassin Sud-Est (bassin des Causses-Cévennes). Ce dernier bassin est composé des départements suivants : l’Hérault, l’Aveyron, la Lozère, le Gard, l’Ardèche et la Drôme.

La zone de recherche a été limitée aux départements du Gard (Languedoc-Roussillon) et de l’Ardèche (Rhône-Alpes). Cette zone a été choisie pour son potentiel à contenir en sous-sol du gaz de schiste : trois  permis ont été délivrés pour la Recherche d’Hydrocarbures Non Conventionnels autour de la région d’Alès. Ces trois permis recouvrent une superficie de 936,39 km² à cheval sur les deux départements. De plus, de nombreuses informations sont disponibles concernant la géologie et les permis d’exploitation délivrés dans cette zone. La figure 1 présente la zone générale étudiée.

Figure 1 : Carte localisant la zone de recherche constituée des départements du Gard et de l'Ardèche et la zone des permis de recherche d'hydrocarbures


Bibliographie

BRGM, Bureau Exploration-Production des Hydrocarbures; consulté sur http://www.beph.net/donnees.asp, le 10/02/15

Leteurtrois JP., Durville JL., Pillet D. et Gazeau JC. , 2011, Les hydrocarbues de roche-mère en France (rapport provisoire)

 

Les contraintes de la zone de recherche

Lors du choix du site, il faut tenir compte de nombreuses contraintes. Le fait de prendre en compte un nombre important de paramètres, montre que la société à l’origine de l’implantation de l’exploitation souhaite prendre en considération toutes les particularités du milieu qui est susceptible d’entourer l’exploitation.

Le site d’implantation doit prendre en compte les contraintes suivantes :

  • Des contraintes administratives liées aux zones de protection de l’environnement,
  • Des contraintes géologiques,
  • Des contraintes techniques liées à l’exploitation en elle-même.  

Nous allons donc étudier les différentes contraintes présentes sur la zone de recherche afin de trouver le site idéal pour l’implantation de l’exploitation de gaz de schiste. 

 

Contraintes environnementales

Dans le but de limiter les impacts négatifs que peuvent avoir les activités humaines sur l’environnement, de nombreuses mesures sont prises pour préserver la biodiversité. Ces mesures se présentent majoritairement sous la forme de zones protégées par des arrêtés préfectoraux. Ces zones font partie d’inventaires réalisés à différentes échelles : mondiale, européenne, nationale, régionale et communale. Toutes ces zones présentent des caractéristiques particulières qui en font des zones propices au développement de certaines espèces ou de certains écosystèmes.

Il existe également des plans de gestion mis en place dans le but de protéger les ressources en eau présentes sur le territoire national. Ces plans de gestion doivent être étudiés et pris en considération lors de l’implantation d’une exploitation de gaz de schiste. 

L'ensemble de ces zones constituent des contraintes réglementaires pour l’implantation d’infrastructures industrielles. En effet, les règles d’aménagement sont strictes et spécifiques à chaque type de zone à protéger. Il est obligatoire d’en tenir compte lors de l’implantation d’une infrastructure susceptible de générer des impacts négatifs sur l’environnement comme l’implantation d’une exploitation de gaz de schiste.

Il est donc indispensable d’identifier toutes les zones de protection de l’environnement et de gestion de la ressource en eau présentes dans la zone de recherche d’implantation de l’exploitation de gaz de schiste afin de sélectionner une ou des zone(s) d’implantation. Le but est de limiter les impacts négatifs en choisissant une zone peu fragile d’un point de vue environnemental.

Les zones de protection de l'environnement

L’ensemble des zones de protection de l’environnement présentes sur les départements du Gard et de l’Ardèche​ est visualisable dans la partie cartographie de la zone de recherche.

Le Parc Naturel National des Cévennes

Un Parc Naturel National est une zone naturelle classée car elle présente une importante richesse naturelle. Le but est la conservation des espèces et des écosystèmes mais aussi la valorisation des patrimoines paysagers et culturels. La mise en place d’une telle zone de protection se fait au niveau de l’Etat. Une charte, valable 12 ans, est rédigée afin d’édicter les règles à respecter dans l’enceinte du Parc Naturel. Un établissement public national est créé pour gérer le Parc.

Un Parc Naturel National est structuré en deux parties : le cœur du parc et l’aire d’adhésion. La réglementation diffère fortement entre ces deux parties. Dans le cœur du Parc, la réglementation est très stricte tandis que dans l’aire d’adhésion, la réglementation mise en place (décrite dans la charte) est établie avec les communes qui ont le statut de partenaire dans la gestion du Parc. Ces deux zones n’ont pas le même classement CMAP (Commission Mondiale des Aires Protégées) : le cœur est en catégorie II, dite « parc national » tandis que l’aire d’adhésion est en catégorie V : « Paysage terrestre ou marin protégé ».

Dans la zone que nous étudions se trouve le Parc National des Cévennes. Ce Parc, d’une superficie de 93 500ha, a été créé en 1970. Il est réparti sur 152 communes. La réserve intégrale de ce parc n’est pas incluse dans notre zone d’étude. Il présente, cependant, une exception par rapport aux autres Parcs Nationaux car l’ensemble du Parc (son cœur et son espace d’adhésion) est classé en catégorie V.

Les Parc Naturels Régionaux

Les Parcs Naturel Régionaux composent cette catégorie d’espace de protection de l’environnement de type protection contractuelle. Ils sont formés par des communes voulant protéger la qualité paysagère et le patrimoine naturel, historique ou culturel de leur territoire. La création d’un Parc Naturel Régional nécessite l’approbation de l’Etat et la mise en place d’une charte, à l’image des Parcs Naturels Nationaux. 

Les règles applicables pour la protection de la faune et de la flore sont moins strictes que pour les Parcs Naturels Nationaux. En effet, le but de ces zones est aussi de maintenir des activités traditionnelles sur le déclin et de favoriser un développement respectueux de l’ensemble du milieu. 

Les Réserves Naturelles Nationales et Régionales

Le but de ces zones est de protéger et de gérer des milieux naturels exceptionnels pour préserver la diversité biologique et géologique. Ces zones se rapprochent, dans leur gestion, des Parcs Nationaux.

Les Réserves Naturelles Nationales présentent une différence importante par rapport aux Parcs Nationaux et aux Réserves Naturelles Régionales. En effet, il n’existe pas une simple réglementation limitant les activités, une gestion active est mise en place dans ces zones pour assurer leur développement d’une manière durable. Ces zones sont gérées par un organisme local en relation avec les acteurs du territoire. 

Site RAMSAR

Certaines zones sont protégées par des conventions. C’est le cas des zones humides qui sont protégées par la Convention de Ramsar adoptée en 1971. Cette convention internationale regroupe aujourd’hui 159 pays. La labellisation d’un site sous cette convention indique que des actions ont été entreprises pour assurer une gestion durable de la zone. La majorité des sites Ramsar présents en France se situe dans des zones plus larges sous protection réglementaire comme des Parcs Naturels ou des Réserves Naturelles.

Les différentes zones présentées ci-dessus sont visualisables sur la figure 1.

Figure 1 : Carte représentant des zones de protection de l'environnement (Parcs Naturels et Réserves, zone RAMSAR)

Les réserves biologiques

Les réserves biologiques françaises sont situées dans des zones forestières. Le but est de préserver des habitats ou des espèces vulnérables ou représentatifs du milieu. Dans ces zones, les activités humaines sont quasiment inexistantes afin de limiter les impacts anthropiques et de laisser la nature se développer sans contrainte humaine. Les sites sont ouverts au public dans un but éducatif.

Une réserve biologique est crée pour une durée illimitée. Lors de sa création, un plan de gestion est mis en place par l’ONF (Office National des Forêts).Il existe deux types de protection :

  •  Les réserves biologiques intégrales où la sylviculture est interdite
  •  Les réserves biologiques dirigées où la sylviculture et des travaux spécifiques peuvent être réalisés dans l’unique but de conserver des habitats et des espèces.

Les réserves de biosphère

 Les réserves de biosphère sont des zones reconnues par l’UNESCO comme des zones modèles capable d’allier la conservation de la biodiversité et le développement durable. Cette reconnaissance s’inscrit dans le cadre du Programme sur l’homme et la biosphère (MAP). Ces zones mettent en place des plans de gestion spécifiques qui leur permettent d’utiliser leurs ressources à l’échelle locale et dans le respect de l’environnement, ce qui en fait des zones modèles. Ce sont des zones de recherche pour comprendre les interactions entre les Hommes et les écosytèmes, d’éducation et de formation. 

 Ces réserves sont divisées en trois parties :

  •  Les aires centrales dédiées à la protection de la nature
  •  Les zones tampon entourant les aires centrales où les activités économiques sont respectueuses de l’environnement
  •  Les zones de transition où les activités sont plus diverses

 Les terrains des conservatoires d’espaces naturels

La protection de l’environnement par la maîtrise foncière correspond aux terrains acquis par les Conservatoires d’Espaces Naturels. Ils achètent des terrains présentant une richesse importante afin d’en assurer la protection. Une grande partie de la surface acquise par les Conservatoires est ensuite louée à des particuliers ou à des collectivités locales dans le cadre de protections réglementaires telles que les Réserves Naturelles et les Arrêtés Préfectoraux de Protection de Biotope. 

Les arrêtés de protection du biotope

On retrouve également des zones protégées par des arrêtés préfectoraux de protection de biotope. Ces arrêtés permettent de protéger un habitat naturel hébergeant une ou des espèces animales et/ou végétales sauvages et protégées. Le but est de préserver les habitats et de limiter la disparition des espèces  protégées.

La réglementation applicable dans de tels sites vise à interdire certaines actions ou activités susceptibles de nuire à la conservation du biotope. Par exemple, les activités minières et industrielles ou la circulation du public peuvent être interdites. Ces arrêtés ont une durée de validité limitée. Celle-ci correspond au temps nécessaire au rétablissement de la ou des espèce(s) concernée(s).  

Les ZICO

Les ZICO font partie d’un inventaire scientifique international lancé par Birdlife International dans le but de recenser les zones les plus favorables pour la conservation des oiseaux sauvages. Les critères permettant de classer une zone dans l’inventaire sont définis à l’échelle internationale. Le but est d’assurer la conservation et la gestion des espèces. Même si ces sites ne sont pas sous une protection réglementaire, il est obligatoire de prendre en compte les impacts possibles des activités implantées dans les projets d’aménagement ou de gestion du territoire.

Les différentes zones de protection de l'environnement présentées ci-dessus sont localisées sur la figure 2. 

Figure 2 : Carte représentant des zones de protection de l'environnement (Réserves, Terrains de Conservatoire et Arrêtés)

Les Zones NATURA 2000

Les zones Natura 2000 (figure 3) résultent d’une volonté de conservation sur le long terme des espèces et des habitats menacés à l’échelle Européenne. Le but de la création de ces zones est d’enrayer l’érosion de la biodiversité. Ce réseau a été mis en place en application de la  Directive "Oiseaux" datant de 1979 et de la Directive "Habitats" datant de 1992.

Il existe deux catégories de sites Natura 2000 : les Zones de Protection Spéciale qui visent la conservation des espèces d’oiseaux sauvages (directive « Oiseaux ») et les Sites d’Importance Communautaire qui visent la conservation des types d’habitats et des espèces animales et végétales (Directive « Habitats »). Les ZSC sont soumises à l’approbation de la Commission européenne tandis que les ZPS relève d’une décision nationale.

Les ZNIEFF (Zone Naturelles d’Intérêt Ecologique, Faunistique et Floristique)

Les ZNIEFF (figure 3) correspondent à des secteurs présentant de fortes capacités biologiques et un bon état de conservation. Un inventaire regroupe toutes ces zones qui ont été identifiées et décrites précisément  depuis 1982. Cet inventaire est devenu un des éléments majeurs de la politique de protection de la nature. Il doit être consulté dans le cadre de projets d’aménagement du territoire (document d’urbanisme, création d’espaces protégés …)

Il existe deux catégories de ZNIEFF dites ZNIEFF type I et ZNIEFF type II. Les ZNIEFF de type I correspondent à des secteurs de grand intérêt biologique ou écologique et les ZNIEFF de type II correspondent à des grands ensembles naturels riches et peu modifiés, offrant des potentialités biologiques importantes.

Figure 3 : Carte représentant des zones de protection de l'environnement (Natura 2000, ZNIEFF)


Bibliographie

Conservatoires d'espaces naturels, Les sites protégés, consulté sur http://www.reseau-cen.org/fr/decouvrir-le-reseau/les-sites-proteges, le 06/02/15

Conservatoire Nature, Espaces protégés - Arrêté de Protection de Biotope, consulté sur http://www.conservation-nature.fr/article3.php?id=125, le 06/02/15

Croquet JC., Le Droit de la Protection de la Nature en France, Les réserves biologiques, consulté sur http://droitnature.free.fr/Shtml/EspProtege_ReservesBiologiques.shtml, le 5/02/15

 

Futura Sciences, Zico, consulté sur http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/dico/d/zoologie-zico-2429/, le 05/02/15 

Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie, La convention de RAMSAR, consulté sur http://www.developpement-durable.gouv.fr/La-convention-de-Ramsar.html​ , le 4/02/15

Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie, La protection des biotopes, consulté sur  http://www.developpement-durable.gouv.fr/Procedure-de-creation-d-un-arrete.html​, le 4/02/15

Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie, Les réserves naturelles nationales, consulté sur http://www.developpement-durable.gouv.fr/Qu-est-ce-qu-une-reserve-naturelle.html​, le 4/02/15

Réserves Naturelles de France, Les réserves naturelles nationales, consulté sur http://www.reserves-naturelles.org/fonctionnement/reserves-naturelles-nationales, le 4/02/15

UNESCO (Organisation des Nations Unis pour l'Education, la Science et la Culture), Les réserves de biosphères - Sites d'apprentissage pour un développement durable, consulté sur http://www.unesco.org/new/fr/natural-sciences/environment/ecological-sciences/biosphere-reserves/, le 04/02/15

La ressource en eau

La ressource en eau ne doit pas être négligée lors de l’implantation d’une exploitation de gaz de schiste.

La gestion des ressources en eau

La gestion des ressources en eau en France est planifiée à travers des Schémas Directeurs d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SDAGE). Ces documents s’inscrivent dans le cadre de la directive cadre européenne sur l’eau du 23 octobre 2000. Ils définissent les grands principes à mettre en place afin de gérer les cours d’eau et leurs bassins versants ainsi que les aquifères. Ils sont mis en place à l’échelle des grands bassins versants français.

Le SDAGE traite plusieurs sujets tels que la préservation des écosystèmes aquatiques et des sites et zones humides, la protection contre la pollution et la restauration de la qualité des eaux, le développement et la protection de la ressource en eau potable et la valorisation de cette ressource en eau. Il fixe les objectifs généraux à atteindre dans chaque grand bassin versant.

À l’échelle de chaque grand bassin versant, la gestion de l’eau est réalisée par des Commissions Locales de l’Eau qui établissent les Schémas d’Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) à de plus petites échelles. Les SAGE doivent être cohérent et suivre les objectifs définis dans le SDAGE du grand bassin versant dans lequel ils se situent.

La zone de recherche pour l’implantation de l’exploitation de gaz de schiste se situe dans le Bassin Rhône-Méditerranée. Ce bassin compte 11 000 cours d’eau et couvre 23% du territoire national. La gestion des eaux est répartie à travers 39 SAGE. 

Le SDAGE Rhône-Méditerranée définit des Zones Vulnérables et des Zones Sensibles à l’eutrophisation. Les Zones Vulnérables concernent des zones où l’eau est atteinte par la pollution ou est menacée de pollution, notamment par les nitrates. Ce sont des zones qui sont sous surveillance et qui sont fragiles. De même, les Zones Sensibles à l’eutrophisation sont fragiles car ce sont des zones riches en nutriments, ce qui provoque un développement anormal de végétaux. Les écosystèmes présents dans ces zones sont fragilisés par l’apparition de nouveaux organismes, comme par exemple des algues. 

Ces zones seront prises en compte dans notre cartographie des contraintes liées à la gestion de l’eau car ce sont des zones fragiles. Le risque de pollution lié à l’implantation d’une exploitation de gaz de schiste ne fait qu’augmenter la vulnérabilité de ces zones, qui est déjà élevée.

Risque d’inondations

Il existe également des risques d’inondations importants dans le bassin Rhône-Méditerranée. Ce sont majoritairement des crues éclair liées à de fortes précipitations provoquant une montée des eaux rapide et difficile à prévoir. Ce risque est saisonnier. Il peut être pris en compte en choisissant de construire les puits en dehors des périodes de crues. De plus, afin de protéger la ressource en eau, nous nous éloignons des cours d’eau ce qui diminue le risque d’inondation. 


Bibliographie

Eau France, L'eau dans le bassin Rhône-Méditerranée; consulté sur http://www.rhone-mediterranee.eaufrance.fr/​, le 27/02/15

Eau France, Schémas d'aménagement et de gestion des eaux (SAGE); consulté sur http://www.eaufrance.fr/s-informer/agir-et-participer/planifier-et-programmer/schemas-d-amenagement-et-de, le 27/02/15

Eau France, Schémas directeurs d'aménagement et de gestion des eaux (SDAGE);consulté sur http://www.eaufrance.fr/agir-et-participer/planifier-et-programmer/schemas-directeurs-d-amenagement, le 27/02/15

Contraintes géologiques

La géologie de la zone

Les permis d’exploration des gaz de schiste se situent dans la zone cévenole (Nord-Ouest) du département du Gard. C’est dans cette zone que se situent les bassins houillers des Cévennes. Le bassin d’Alès est le plus important. Il se prolonge en profondeur vers le Nord-Est en Ardèche et vers le Sud-Est du Gard.

Cette zone possède d’importantes failles orientées SW-NE. Ces failles ont permis des mouvements tectoniques apportant du schiste « carton » du Toarcien (dernière période du Jurassique inférieur) à l’affleurement au niveau de la  bordure des Causses tandis qu’il se situe à plus de 600m de profondeur en Ardèche. Cette formation présente des caractéristiques similaires à celle des meilleurs gisements exploités aux Etats-Unis. Des schistes Permiens (dernière période du Paléozoïque), situées plus en profondeur que le Lias (Jurassique inférieur) car plus anciens, sont également susceptibles de contenir des hydrocarbures de roche mère. 

Les formations schisteuses présentent deux caractéristiques principales : leur nature argileuse et leur schistosité. C’est grâce à leur nature argileuse que le gaz est retenu dans ces formations et c’est grâce à leur schistosité qu’il est possible de l’extraire. Les zones de schistes sont plus ou moins épaisses (de quelques dizaines à quelques centaines de mètres d’épaisseur) et peuvent s’étendre sur de très grandes surfaces. C’est la raison pour laquelle les gisements de gaz de schiste peuvent être extrêmement importants et étendus (plusieurs centaines ou milliers de milliards de mètres-cubes sur des centaines ou des milliers de km²). Les quantités de gaz sont donc importantes mais il est très difficile de l’extraire.   

Aucune donnée précise en France n’est disponible qu’en à la présence des gaz de schiste dans le sous-sol national. Ce n’est que par analyse comparative avec les gisements américains et par l’étude des informations détaillées concernant les formations géologiques du sous-sol que l’on peut supposer la présence d’hydrocarbure de roche mère. 

Pour la suite de notre étude du site d’implantation, nous allons supposer que les départements de l’Ardèche et du Gard sont situés sur un gisement de gaz de schiste.

Le risque sismique

Afin de prévenir tout risque sismique, la France est divisé en 5 grandes zones de sismicité définit par l’article R. 563-4 du code de l'environnement :

  •     Zone de sismicité 1 (très faible) 
  •     Zone de sismicité 2 (faible) 
  •     Zone de sismicité 3 (modérée) 
  •     Zone de sismicité 4 (moyenne) 
  •     Zone de sismicité 5 (forte)

Le décret n° 2010-1255 définit la délimitation des zones de sismicité. La sismicité au niveau des départements du Gard et de l’Ardèche varie de zone sismique très faible à zone sismique modérée.

L’une des craintes principales liées à l’utilisation de la fracturation hydraulique lors de la mise en place d’un puits d’extraction du gaz de schiste est la génération de séismes. Cependant, les fractures et les fissures générées par la fracturation hydraulique sont, dans la majorité des cas, trop petites pour provoquer des séismes pouvant être ressenties en surface. 

Les exploitations minières

Les exploitations minières sont importantes dans les départements du Gard et de l’Ardèche. En Ardèche, on trouve 17 sites miniers tandis que dans le Gard, ce sont 30 sites miniers qui sont répertoriés. Ce sont principalement des gisements de houille, lignite, schistes bitumeux, fer, plomb, zinc, antimoine, etc. 

Ce sont des contraintes qu’il faut prendre en compte car il peut s’avérer dangereux de forer trop près d’une mine, qu’elle soit toujours en activité ou non. Si cette mine est toujours en activité, il peut y avoir un risque lors de la mise en œuvre de la fracturation hydraulique. Cependant, ce risque reste très faible car les fractures et les fissures crées par cette fracturation ne dépassent pas les 100m de long.       

 


Bibliographie

Baylocq P. & Charlez P., 2014, Gaz et pétrole de schiste ... en questions, Edition TECHNIP

BRGMSIG Mines France, consulté sur http://sigminesfrance.brgm.fr/, le 13/02/15

INERIS, AIDA, La réglementation de la prévention des risques et de la protection de l'environnement, consulté sur http://www.ineris.fr/aida/consultation_document/1985, le 16/02/15

Leteurtrois JP., Durville JL., Pillet D. et Gazeau JC. , 2011, Les hydrocarbues de roche-mère en France (rapport provisoire)

Liégeois JP, 2011, Le gaz de schiste : son exploitation

Rolley JP., 2007, Géologie du département du GARD - Essai de synthèse géologique

Contraintes techniques

Protection des habitations

De nombreuses nuisances résultent de la mise en place d’une exploitation de gaz de schiste : nuisances, sonores, lumineuses, olfactives, etc. Afin de limiter des gênes occasionnées par l’installation, il est nécessaire de l’éloigner des zones d’habitations.

Accessibilité (réseau routier et pente)

L’accessibilité du site est un point très important car le trafic routier est très important notamment lors de la mise en place des puits, lors de phase de forage et de fracturation hydraulique. En effet, ces phases demandent une arrivée importante de matériel sur le site. Le transport est effectué majoritairement par des poids lourds qui ne peuvent pas circuler sur des chemins ou des routes de pierre. Il peut être envisagé de construire une route d’accès mais cette option entraine des travaux supplémentaires, il est donc nécessaire que le site soit bien desservi. 

La topographie du site est également une contrainte spécifique à l’exploitation. Les machines nécessaires au forage et à la fracturation hydraulique des puits sont supportées par des camions qui resteront stationner sur la zone. Des camions citernes et des réservoirs fermés sont également nécessaires sur la zone de construction des puits pour stocker l’eau nécessaire à la réalisation de ces phases. Plus la zone sera pentue, plus il sera difficile d’installer les camions et les citernes. Il est donc préférable de choisir une zone de faible pente. 


Bibliographie

Baylocq P. & Charlez P., 2014, Gaz et pétrole de schiste ... en questions, Edition TECHNIP

Cartographie du site

Afin de trouver le site idéal pour l’implantation de l’exploitation de gaz de schiste, nous avons utilisé un logiciel de SIG (Système d’Informations Géographiques). Nous avons utilisé deux logiciels en parallèle : le logiciel ArcGIS et le logiciel QGIS. Nous avons été aidées dans nos démarches par M. Sheeren, Maître de conférence en Géomatique à l’INP de Toulouse et membre du laboratoire de recherche UMR DYNAFOR.

Dans un premier temps, nous allons regrouper les principales contraintes sur une unique carte. Les différentes contraintes peuvent se superposer. Ainsi, sur la carte obtenue, nous pourrons visualiser le nombre de contraintes présentes sur une zone. Cette carte servira de base pour la recherche de la meilleure zone pour l’implantation de l’exploitation de gaz de schiste.

Dans un deuxième temps, nous chercherons la meilleure zone d’implantation, à la fois à l'échelle de la zone où des permis de recherches d’hydrocarbures ont déjà été délivrés et à l’échelle des départements du Gard et de l’Ardèche. Pour ce faire, nous prendrons en compte des contraintes spécifiques de l’exploitation telles que la topographie du sol ou la surface nécessaire à son implantation. L’accessibilité sera également un critère important dans la détermination de la zone idéale.

Intégration des différentes contraintes sur une carte unique

Les zones de protection environnementale

Les contraintes liées à la protection de l’environnement sont nombreuses et diverses. Certaines zones présentent plusieurs types de protection, par exemple une zone peut à la fois être protégée dans le cadre d’une ZNIEFF et dans le cadre d’une Réserve Naturelle Régionale. Ainsi, les contraintes environnementales peuvent se superposer.

Par la suite et afin d'alléger la cartographie, nous avons décidé de ne pas tenir compte de ces chevauchements en attribuant la même importance à toutes les zones de contraintes environnementales (figure 1).

Figure 1 : Carte représentant l'ensemble des zones de protection de l'environnement sur la zone de recherche

La protection de la ressource en eau

Pour tenir compte de la ressource en eau, nous avons décidé d’éloigner l’exploitation de gaz de schiste de 750m des différentes zones pouvant être considérées comme des ressources en eau. En effet, en s’éloignant de 750m des nappes phréatiques, le risque de pollution due à la fracturation hydraulique peut être considéré comme nul. D’où l’application de cette distance de sécurité à toutes les zones de ressource en eau.

Nous avons considéré comme zones de ressource en eau susceptibles d’être polluées par l’exploitation les cours d’eau, les plans d’eau, les bassins, les réservoirs, les stations de pompage, les lacs, les marais et les points d’eau isolés.

En appliquant une distance de sécurité de 750m autour de toutes ces zones, on obtient la carte de la figure 2.

Figure 2 : Carte représentant l'ensemble des contraintes liées à la ressource en eau

Le risque sismique

Comme expliquer dans la partie sur les contraintes géologiques, les communes du Gard et de l’Ardèche sont classées selon trois niveaux de sismicité : très faible, faible et modéré. Afin de tenir compte de ce risque sismique dans la cartographie des contraintes, nous avons attribué un numéro à chaque risque sismique : 1 pour un risque très faible, 2 pour un risque faible et 3 pour un risque modéré. 

On peut ajouter, sur la carte, les mines présentes sur les deux départements. Une distance de sécurité de 500m a été prise en compte afin de limiter les risques lors de la fracturation hydraulique. En effet, les fissures engendrées par la fracturation hydraulique de dépassent pas les 100m de longueur. En prenant, 500m nous nous assurons que les fissures créées par l’exploitation de gaz de schiste ne perturbent pas les mines, qu’elles soient en activité ou non. La figure 3 présente la carte obtenue.

Figure 3 : Carte représentant l'ensemble des contraintes géologiques

Les zones d’habitations et les zones industrielles

Afin d’assurer la protection des populations, une distance de sécurité de 300m a été choisie. Aux Etats-Unis, la distance réglementaire est de 60m. Cependant, celle-ci semble très faible au regard des nuisances sonores et visuelles occasionnées par la mise en place d’un puits d’extraction de gaz de schiste. Nous avons donc appliqué une distance de 300m afin d’éloigner l’exploitation de toutes les zones habitées ainsi que des zones industrielles et des zones de loisirs. La figure 4 présente la carte de ces zones.

Figure 4 : Carte représentant les contraintes liées aux zones d'habitations et aux zones d'activités

Obtention de la carte des contraintes

La carte comportant toutes les contraintes est celle présentée en figure 5. On obtient des zones de contraintes classées de 1 à 6. Les zones numérotées 1 correspondent aux zones présentant une seule contrainte tandis que les zones numérotées 6 contiennent les 6 contrainte citées précédemment (zones de protection environnementale, protection de la ressource en eau, sismicité et présence de mines, protection des zones d'habitations et industrielles) se superposant au même endroit. 

Figure 5 : Carte représentant les contraintes cumulées sur la zone de recherche


Bibliographie

Baylocq P. & Charlez P., 2014, Gaz et pétrole de schiste ... en questions, Edition TECHNIP

​BRGM, SIG Mines France, consulté sur http://sigminesfrance.brgm.fr/, le 13/02/15

Inventaire National du Patrimoine Naturel, Référentiels Géographiques, consulté sur http://inpn.mnhn.fr/telechargement/cartes-et-information-geographique/ref, le 18/02/15

SANDRE, Service d'administration nationale des données et référentiels sur l'eau, consulté sur http://www.sandre.eaufrance.fr/atlascatalogue/?mode=ModeMeta&uuid=cf2dba67-de9b-4b49-876b-e4c6bfa71f92#meta1, le 18/02/15

Analyse des zones d’implantation possible dans la zone des permis de recherche d'hydrocarbures

Dans le bassin d’Alès, trois permis ont été délivrés pour la recherche d’hydrocarbures. Nous allons nous concentrer sur cette zone, représentée en figure 1, afin de trouver le meilleur site d’implantation pour une exploitation d’extraction de gaz de schiste.

Figure 1 : Carte représentant les contraintes cumulées dans la zone des permis de recherche d'hydrocarbures

 La superficie de l’exploitation

La superficie de l’exploitation a été définie à 10km² minimum dans la partie « estimation de la surface du site ». Seulement 8 zones ont une superficie supérieure ou égale à 10km², soit 10 000 000m² comprises dans la zone où les permis ont été délivrés : une zone de contrainte 3, 4 zones de contrainte 4 et 3 zones de contrainte 5.

Figure 2 : Carte représentant les zones de contraintes ayant une superficie supérieure ou égale à 10km² dans la zone de permis de recherche d'hydrocarbures

Afin de comparer ces différentes zones, nous allons les analyser selon différents critères et leur attribuer une note de 1 à 8 pour chaque critère, 1 étant la meilleur note, c’est-à-dire correspondant à une contrainte  faiblement représentée dans la zone. En faisant la somme des notes obtenues, nous pourrons comparer ces différentes zones.

En analysant la carte plus précisément, on constate que ces zones sont très découpées et peuvent donc être très étendues. Or, plus les zones sont étendues, plus les camions devront se déplacer sur de longues distances afin d’acheminer le matériel d'un puits à un autre. Ainsi, il nous faut privilégier les zones les moins étendues et donc les moins découpées afin de limiter la circulation. Pour cela, nous comparons l’étendue des 8 entités possibles. En attribuant des notes, nous obtenons le tableau 1 suivant.

Tableau 1 : Classement des zones selon leur étendue

Zones Étendue de la zone
3-1 3
4-2 6
4-3 1
4-4 2
4-5 7
5-1 5
5-2 4
5-3 8

                                                                                             

Accessibilité du site

Concernant l’accessibilité des différents sites, nous pouvons les comparer en fonction de la densité du réseau routier à l’intérieur même de ces zones ainsi qu’aux alentours (figure 3). Les zones à privilégier sont les zones situées près de grands axes routiers afin de faciliter la circulation des camions et d’éviter de détériorer les routes.

  • Autoroutes 
  • La zone 4-5 est la seule qui soit traversée par l’autoroute
  • La zone 3-1 de contrainte 3 est très proche de l’autoroute (9,8km)
  • La zone 5-2 de contrainte 3 est proche de l’autoroute (12,5km)
  • La zone 4-4 de contrainte 3 est proche de l’autoroute (13km)
  • Zones avec des routes à 2 chaussées 
  • Les zones 4-3,4-4 et 3-1  ne contiennent pas de route à 2 chaussées
  • Les autres zones contiennent des routes à 2 chaussées 
  • Zones avec des routes à 1 chaussée
  • Toutes les zones contiennent des routes à 1 chaussée
  • La zone 4-5 contient le plus de route à une chaussée

Figure 3 : Carte représentant le réseau routier dans la zone des permis de recherche d'hydrocarbures

Nous pouvons également regarder la disposition des zones par rapport aux lignes de chemins de fer (figure 3) :

  • Les zones 4-4 et 5-3 ne contiennent pas de ligne de chemin de fer
  • Les autres zones contiennent des lignes ferroviaires

Les notes ont été attribuées pour chaque type de réseau routier analysé ci-dessus.

La pente

Il est possible de comparer les zones d’implantation possibles au regard de leur topographie. Une faible pente est préférable pour l’implantation des puits. La pente moyenne de chaque zone a été calculée.

En attribuant des notes également sur ce critère on obtient le tableau 2 suivant : 

Tableau 2 : Classement des différentes zones possibles pour l'implantation de l'exploitation

  Zone 3-1 Zone 4-2 Zone 4-3 Zone 4-4 Zone 4-5 Zone 5-1 Zone 5-2 Zone 5-3
Contraintes 3 4 4 4 4 5 5 5
Étendue 3 6 1 2 7 5 4 8
Autoroute 4 8 8 4 8 8 4 8
Route à 2 chaussée 6 4 6 6 1 2 3 5
Route à 1 chaussée 7 5 6 8 1 2 4 3
Chemin de fer 4 6 5 7 1 2 3 7
Pente 5 4 7 8 2 3 6 1
TOTAL 32 37 37 39 24 27 29 37

 

La meilleure zone d'implantation à l'échelle de la zone des permis de recherche                 

La zone la plus adaptée à l’implantation d’une exploitation de gaz de schiste est la zone 4-5. On trouve ensuite la zone 5-1 et la zone 5-2.

Figure 4 : Carte représentant les trois meilleures zones d'implantation pour une exploitation de gaz de schiste dans la zone des permis de recherche d'hydrocarbures

On constate que ces zones présentes de fortes contraintes environnementales (figure 4). Nous allons élargir notre analyse des zones possibles pour l’implantation de l’exploitation à l’ensemble des départements du Gard et de l’Ardèche. 

Analyse des zones d’implantation possibles à l’échelle des deux départements

Afin de sélectionner la ou les zone(s) d’implantation idéale(s) pour l’exploitation de gaz de schiste que nous étudions, nous avons procédé par élimination en appliquant les contraintes qui ne sont pas cartographiées sur la carte précédente.

La superficie de l’exploitation

La superficie de l’exploitation a été définie à 10km² minimum dans la partie « estimation de la surface du site ». 75 zones ont une superficie supérieure ou égale à 10km², soit 10 000 000m².

  •         Zone présentant 1 contrainte : 0 entité
  •         Zone présentant 2 contraintes : 1 entité
  •         Zone présentant 3 contraintes : 19 entités
  •         Zone présentant 4 contraintes : 26 entités
  •         Zone présentant 5 contraintes : 22 entités
  •         Zone présentant 6 contraintes : 7 entités

Il existe 7 classes de contrainte. Les classes 0 et 1 n’existent pas, c’est-à-dire qu’il n’existe pas de zones ayant une superficie supérieure ou égale à 10km² et ne présentant aucune contrainte ou n’en présentant qu’une. Nous allons donc analyser les zones pouvant accueillir l’exploitation et ayant deux ou trois contraintes.

Comparant maintenant l’étendue des 20 entités possibles. Nous ne conservons pour la suite de l’analyse que la zone de contrainte 2 ainsi que les 10 premières zones de contraintes 3, c’est-à-dire les 10 dont l’étendue est la plus faible.Ces zones sont représentées sur la figure 1. 

​Figure 1 : Carte représentant les zones possibles pour l'implantation de l'exploitation dans les départements du Gard et de l'Ardèche

​Accessibilité du site

La majorité de ces zones se situent dans le département du Gard. Etant donné que l’eau utilisée pour le forage et la fracturation hydraulique provient de la mer, on peut privilégier les zones situées dans le département du Gard car celles-ci sont plus proches de la mer et permettent donc de diminuer la distance à effectuer par les camions citernes. Nous poursuivons l’analyse avec les 8 zones présentes dans le Gard et représentées sur la figure 2.

Figure 2 : Carte représentant les zones possibles dans le département du Gard selon les critères pris en compte précédemment

Concernant l’accessibilité des différents sites, nous pouvons les comparer en fonction de la densité du réseau routier à l’intérieure même de ces zones ainsi qu’aux alentours (figure 3). Les zones à privilégier sont les zones situées près de grand axes routiers.

  •  Autoroutes 
  •        La zone de contrainte 2 et la zone 3-3 contiennent des portions d’autoroute​
  •        Les autres zones ne contiennent pas de portion d'autoroute
  • Zones avec des routes à 2 chaussées 
  •       Les zones 3-5 et 3-3 contiennent des routes à 2 chaussées ​
  •      La zone 2-1 et les autres zones de contrainte 3 ne contiennent pas de route à 2 chaussées
  •   Zones avec des routes à 1 chaussée 
  •        La zone 2-1 contient le plus de route à 1 chaussée
  •        Toutes les autres zones contiennent des routes à 1 chaussée

Figure 3 : Carte représentant le réseau routier dans le département du Gard

Nous pouvons également regarder la disposition des zones par rapport aux lignes de chemins de fer :

  •        Les zones 3-14, 3-5 et 2-1 contiennent des voies de chemin de fer
  •        Les autres zones ne contiennent pas de voies ferroviaires

La pente

Comparons maintenant les différentes zones d’implantation possibles au regard de leur topographie. La pente moyenne de chaque zone a été calculée. 

En attribuant des notes pour chaque critère développé ci-dessus, on obtient le tableau 1 suivant.

 

Tableau 1 : Classement des différentes zones possibles pour l'implantation de l'exploitation​ 
  Zone 2-1 Zone 3-3 Zone 3-5 Zone 3-9 Zone 3-11 Zone 3-12 Zone 3-13 Zone 3-14
Contraintes 2 3 3 3 3 3 3 3
Étendue 8 5 6 1 4 2 3 7
Autoroute 2 1 3 3 3 3 3 3
Route à 2 chaussées 3 2 1 3 3 3 3 3
Route à 1 chaussée 1 2 4 8 6 7 3 5
Chemin de fer 3 4 1 4 4 4 4 2
Pente 1 2 5 7 6 4 3 810
TOTAL 20 19 23 29 29 26 22 31

La meilleure zone d'implantation à l'échelle  des départements du Gard et de l'Ardèche

On en déduit donc, qu’à l’échelle des deux départements, la zone 3-3 est la plus adaptée à l’implantation de l’exploitation de gaz de schiste. Cette zone est située à 32 km de la mer. La deuxième zone d'implantation est la zone 2-1 qui est très proche de la zone 3-3. Ces zones sont présentées sur la figure 4. 

Figure 4 : Carte représentant les deux meilleures zones d'implantation à l'échelle des départements du Gard et de l'Ardèche