Origines, types et fonctions des barrages
Comme souvent lorsqu'il s'agit de remonter le cours du temps, c’est en Egypte Antique que nous trouvons les premières traces de barrages. Le pays des deux terres a aussi été le théâtre de ce qui pourrait être la première rupture de barrage connue. Celle du « barrage poids » Sadd-el-Kamara au sud du Caire. Sa faiblesse ? L’absence d’évacuateurs de crues. Une erreur qui fut fatale à bien des ouvrages, que ce soit par l’absence d’exutoire ou par un dimensionnement inadapté.
Les barrages poids et les autres types de barrages
Les barrages poids, qui résistent à la poussée de l’eau par leur poids, ont un profil triangulaire. Ces ouvrages peuvent être constitués de matériaux meubles ou semi rigides ou réalisés en béton. Le barrage poids le plus massif d’Europe est celui de la Grande-Dixence. Un géant de béton niché au fond du Val des Dix, en Valais, canton du sud de la Suisse. Cette construction titanesque de 285 mètres de haut, entreprise en 1953 et mise en service à partir de 1961, alimente environ 500 000 ménages. Autres types de mise en œuvre : les barrages à contreforts, avec une succession de murs parallèles, et les barrages voûtes. La particularité de ces derniers est que la poussée de l'eau est repoussée sur les rives et sur les fondations. Le plus haut barrage voûte de France est le barrage hydroélectrique de Tignes, construit en 1952 et s'élevant à 180 mètres au-dessus des fondations.
La diversité des fonctions d’un barrage
Le rôle du barrage ne se résume pas uniquement à la production d’énergie. D’autres fonctions souvent complémentaires lui sont associées. Il s'agit essentiellement de la régulation des cours d’eau, qui permet notamment une meilleure maîtrise des périodes de crues et de sécheresse et l'alimentation en eau des villes. Certains ouvrages sont également devenus des sites touristiques à part entière et peuvent abriter différentes activités de loisirs.
L’énergie hydraulique aujourd’hui en France
Le barrage lui-même est l’ouvrage de retenue permettant de stocker l’eau afin qu’elle puisse être orientée vers les sites de production. Dans ces usines, l'eau met en mouvement une turbine associée à un alternateur. L’énergie cinétique de la rotation est alors transformée en énergie électrique avant de rejoindre le vaste réseau de transport d’électricité.
Le bilan français de l’année 2020
RTE le gestionnaire du Réseau de Transport d'Électricité en France, a fait état dans son bilan 2020, d’une augmentation de + 8,4 % de la production nationale d'origine hydraulique.
Cette production repose sur 4 types de centrales :
- les centrales « éclusées » dans les lacs en aval des montagnes qui permettent notamment la modulation journalière en cas de pics de consommation ;
- les centrales « fils d’eau » situées dans les plaines et dépendante du débit de cours d’eau pour la production ;
- les centrales « lacs » situées en aval de montagnes assurant le stockage saisonnier ;
- les centrales « autres » ou STEP (Station de Transfert d’Energie par Pompage) exploitant différentes hauteurs de bassin pour produire de l’énergie.
La place de la France en Europe
Le parc hydroélectrique français est le deuxième d’Europe avec environ 25 gigawatts installés, soit environ 20 % de la puissance électrique totale installée en France. La production représente quant à elle environ 12 % de la production électrique française, selon les dernières données communiquées par le Ministère de la Transition écologique.
Classement et cadre réglementaire applicable aux barrages
Les projets de barrages, les barrages en construction et ceux déjà établis, du fait de leurs risques, doivent suivre des règles strictes.
Le code de l’environnement
Le code de l'environnement distingue 3 classes de barrages en fonction de la hauteur et du volume retenu :
- classe A, pour les ouvrages de plus de 20 mètres et sous conditions de volume ;
- classe B, pour les ouvrages de plus de 10 mètres et sous conditions de volume ;
- classe C, pour les ouvrages non classés A ou B, de plus de 5 mètres, sous conditions de volume ou de plus de 2 mètres, sous conditions de volume et de proximité d'habitation.
Pour la classe C, les conditions de proximité d'habitation font référence à la présence d’une ou plusieurs habitations à l’aval du barrage et situées jusqu’à une distance de 400 mètres de l'ouvrage.
Le parc de barrages en France se compose d’environ 600 ouvrages de classe A et B et environ 2000 barrages de classe C. Le cadre réglementaire applicable est là pour sécuriser ces installations depuis la conception des nouveaux barrages, jusqu’à l'exploitation des constructions existantes, dont certaines, encore en service, remontent à plusieurs siècles.
La loi du 30 décembre 2006
La loi du 30 décembre 2006 sur l'eau et les milieux aquatiques, récemment précisée par l’arrêté du 12 mai 2015, et celui du 17 avril 2016, est à l'origine de l'obligation de détention d’une étude de dangers (EDD) constituant la fiche de sécurité des ouvrages classés A et B. Ladite fiche devant être mise à jour par l'exploitant, le propriétaire ou le concessionnaire tous les 10 ans pour les barrages de classe A et tous les 15 ans pour les barrages de classe B.
L’arrêté du 6 août 2018
Les prescriptions techniques relatives à la conception, à l’exploitation et à la surveillance des ouvrages étaient initialement dictées par les règles de l’art appliquées par les professionnels, sans cadre réglementaire spécifique. Avec les arrêtés successifs en la matière, ces règles générales ont trouvé leur déclinaison réglementaire. Dernier en date, l’arrêté du 6 août 2018 et ses annexes qui reprennent les règles de l’art du métier.
Barrages et risques de séismes induits
Nous l’avons vu, les barrages, qu’ils soient de simples projets, des barrages en construction ou déjà construits, présentent une multitude de risques. Parmi eux, se trouve le risque de séismes induits.
Qu’est-ce que les séismes induits ?
Les séismes induits ne sont pas le résultat de la friction des plaques de la croûte terrestre, mais trouvent leur origine de manière directe ou indirecte dans l'activité humaine. Les barrages font partie des constructions pouvant aggraver les événements sismiques dans les zones à risque. La « sismicité induite par réservoir » a ainsi été pointée du doigt par plusieurs scientifiques après la violence du séisme du Sichuan, région du sud-ouest de la Chine.
Comment éviter ce risque ?
L'évaluation et l’élaboration d'ouvrages durables adaptés aux contraintes de leur environnement engagent de nombreux acteurs. Adesol fait partie des acteurs qui permettent aux constructions techniques de respecter les normes en vigueur grâce à des produits de finition haut de gamme et à des solutions parasismiques à la pointe de l'innovation. Présent depuis plus de 50 ans sur son marché, le groupe Adesol met son expertise au service de ses clients avec un bureau d’étude spécialisé pour accompagner la réalisation des projets les plus ambitieux.
L’importance des joints Adesol
A titre d’exemple, même si leur construction dans une zone sismique est une difficulté, les barrages en béton (barrage-poids ou barrage-voûtes) ou à masque en béton, des fissurations de retrait sont à prévoir en raison des grandes dimensions des ouvrages. Il est donc nécessaire de découper le volume total du béton en plusieurs blocs, de façon à ce que la contraction du béton ne dépasse pas les limites tolérables.
On a donc des joints de construction dans les plans verticaux ou horizontaux au fur et à mesure de l’avancement des travaux.
Comme les variations périodiques de température peuvent être importantes (la température ambiante pour les barrages en altitude peut passer de + 50 ˚C en été à − 25 ˚C en hiver), il faut donc des joints de dilatation spéciaux susceptibles d’absorber les changements de dimensions.
Le poids du barrage et de la retenue d’eau peuvent provoquer un tassement des fondations. Il faut donc que ces joints soient susceptibles de compenser aussi le mouvement.
