barrage

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Présentation

barrage, ouvrage artificiel disposé en travers d’un cours d’eau pour arrêter son écoulement, créer une retenue ou élever le niveau de l’eau en amont.

Plusieurs objectifs conduisent à la construction d’un barrage : concentrer la pente naturelle d’une rivière dans un site donné, rendant ainsi possible la production d’électricité à partir de l’énergie potentielle de l’eau (énergie hydroélectrique) ; stocker, puis amener l’eau des rivières vers des canaux et des systèmes d’irrigation ; augmenter la profondeur des rivières pour la navigation ; contrôler le débit de l’eau pendant les périodes de sécheresse et de crue ; créer des lacs artificiels destinés aux loisirs. De nombreux barrages cumulent plusieurs de ces fonctions.

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Historique

Le premier barrage connu a été construit en Égypte, vers 4000 av. J.-C., pour faire dévier le Nil afin de créer un site pour la ville de Memphis. De nombreux barrages en terre ont été bâtis durant l’Antiquité (notamment par les Babyloniens), pour former des systèmes d’irrigation élaborés, qui ont permis de rendre fertiles des régions jusque-là improductives et d’alimenter en eau d’importantes populations.

Par la suite, l’homme a eu l’idée d’utiliser l’énergie des cours d’eau pour faire tourner des moulins et des machines à eau. En raison des ravages provoqués par les inondations périodiques, peu de barrages vieux de plus d’un siècle sont encore en fonction. La construction de barrages durables, d’une hauteur et d’une réserve plus conséquentes, est devenue possible grâce à l’usage du ciment, du béton et de la mise au point d’engins de terrassement et de transport de matériaux. Dernièrement, de nouveaux types de barrages sont apparus, comme celui de l’usine marémotrice de la Rance en France, qui retient l’eau de mer amenée par la marée.

Aujourd’hui, il existe dans le monde plus de 35 000 barrages d’une hauteur supérieure à 15 m, et plus de 1 500 grands barrages sont en construction.

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Conception

Les conséquences d’une rupture de barrage étant très graves, ces édifices doivent être conçus minutieusement avec d’importantes marges de sécurité, puis surveillés en permanence pendant et après leur réalisation.

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Sécurité

La conception d’un barrage doit tenir compte des caractéristiques hydrologiques, topographiques et géologiques du milieu où il sera construit. On doit, par exemple, considérer les apports moyens en eau et leurs fluctuations saisonnières ; les caractéristiques topographiques concernent essentiellement l’adaptation du barrage au relief ; on doit également tenir compte des risques de séisme : des analyses rigoureuses sont effectuées sur les fondations naturelles et la cuvette à remplir, qui doivent être étanches et avoir la résistance nécessaire pour supporter le poids du barrage, ainsi que celui de l’eau.

Tout défaut d’étanchéité, à l’intérieur ou sous un barrage, doit être prévenu afin d’éviter des pertes d’eau, mais surtout pour empêcher l’affouillement (érosion) de la structure elle-même. Les géologues mesurent également la profondeur à laquelle se trouve le sol rocheux de fondation, sous la couche alluviale.

Un barrage doit être construit de façon à résister aux forces auxquelles il est soumis : la gravité — qui tend à provoquer son affaissement sous l’effet de son propre poids —, la pression hydrostatique exercée par la retenue d’eau sur toute la hauteur de l’édifice et sur ses fondations (sous-pression), les pressions interstitielles au sein du massif, les tensions et les contraintes des matériaux constituant l’ouvrage.

La sécurité concerne également l’appareillage mécanique ou électrique qui permet de réguler le niveau de la retenue, de réaliser la dérivation de l’eau et l’évacuation des crues, d’amener éventuellement l’eau vers une unité de production hydroélectrique, ou encore le passage des bateaux (écluse).