La technologies des barrages
les technologies de barrages et de stockage de l’eau ont permis aux civilisations de s’épanouir dans des régions du monde où les climats secs auraient autrement limité les établissements humains.
Pendant des milliers d’années, les technologies de barrages et de stockage de l’eau ont permis aux civilisations de s’épanouir dans des régions du monde où les climats secs auraient autrement limité les établissements humains. Dès 3000 av. J.-C., les civilisations le long du Tigre, de l’Euphrate, du Gange et du Nil ont construit des barrages de terre et de pierre sur ces grands fleuves. Ces structures leur ont permis de stocker de l’eau pour l’agriculture et de créer des sociétés complexes sur cette base.
Un barrage est constitué d’une masse de terre, de bois, de roche, de béton ou de toute combinaison de ces matériaux qui obstrue l’écoulement de l’eau. Un barrage peut soit détourner l’eau, soit la stocker dans un réservoir, le plan d’eau artificiel qu’un barrage crée. Les barrages de dérivation (déversoirs) élèvent l’élévation d’une rivière et détournent l’eau dans un canal pour être transportée vers un moulin, une centrale électrique ou un champ irrigué. Les barrages de stockage retiennent l’eau dans un réservoir.
Types de barrages
Il existe trois principaux types de barrages : les barrages gravitaires, les barrages voûtés et les barrages à contreforts. La stabilité des barrages-poids repose sur leur poids pour résister à la pression hydrostatique, ou eau, exercée par le réservoir. Les barrages-voûtes, construits le long d’arcs qui s’incurvent en amont dans des réservoirs, se trouvent le plus souvent dans des canyons étroits avec des fondations en roche dure.
Le barrage-voûte transmet la poussée horizontale de l’eau aux culées. Les barrages à voûtes multiples sont constitués d’un certain nombre d’arches simples soutenues par des contreforts. Comme les barrages-poids, les barrages à contreforts reposent sur la gravité pour leur stabilité, mais nécessitent moins de matériaux que les structures gravitaires standard. Ils résistent aux charges hydrostatiques en utilisant le même ingénieur des arcs-boutants qui étayaient les hauts murs des cathédrales gothiques.
Histoire de barrages
Les ingénieurs de la fin de l’Empire romain ont construit les premiers barrages-voûtes connus et plusieurs barrages à contreforts. À l’époque médiévale, des ingénieurs maures ont exploité l’eau de la Sierra Nevada et ont construit d’énormes systèmes d’irrigation dans le sud de l’Espagne. Les Mongols ilkhanides de Perse ont également construit les plus hauts barrages voûtés du monde à cette époque.
Au XVIe siècle, les ingénieurs espagnols ont initié une nouvelle ère de construction de barrages en appliquant des principes mathématiques à la conception des barrages. De la fin du XVIIIe au début du XIXe siècle, des ingénieurs français et anglais, dont Bernard Belidor, Charles Bossut, Charles Augustin Coulomb et Henry Moseley, ont conçu des barrages basés sur des principes mathématiques.
À la fin des années 1800, les Européens avaient lancé de grands projets de barrages dans le monde entier, en particulier dans les zones sous contrôle britannique. Les ingénieurs britanniques ont achevé le barrage d’Assouan en Égypte en 1902, l’ont agrandi en 1934 et l’ont reconstruit en amont en 1960. Le barrage a permis d’accroître la capacité agricole et industrielle de la population croissante de la région.
Le XXe siècle a marqué le développement de grands projets d’eau polyvalents qui pouvaient contrôler les inondations, stocker l’eau pour l’irrigation, l’utilisation municipale et industrielle, améliorer la navigabilité des cours d’eau et fournir de l’eau pour la production d’énergie hydroélectrique.
En effet, l’une des grandes avancées du siècle est venue avec le développement de technologies capables de générer de l’électricité à partir du mouvement de l’eau qui tombe.
L’introduction du béton comme matériau de construction a permis aux concepteurs de barrages des années 1910 aux années 1930 d’envisager des coquilles minces et des formes courbes complexes pour minimiser le volume de béton nécessaire et le coût global des barrages-voûtes.
La face d’un barrage-voûte à double courbure (dôme) est incurvée dans deux directions : d’un côté à l’autre, transférant la force dans les parois du canyon, et de haut en bas, transférant la force dans le fond du canyon. Les tiges ou les câbles d’acier post-contraint renforcent généralement les barrages-voûtes en béton et les barrages-poids, réduisant la section transversale (et le volume des matériaux) d’un barrage-poids conventionnel de même hauteur.
Les tiges d’acier verticales, sollicitées par des vérins et solidement ancrées dans la fondation rocheuse, résistent à la tendance des minces coquilles à se renverser.
Barrage Hoover
Le barrage Hoover du Bureau of Reclamation des États-Unis (à l’origine appelé Boulder Dam) (un barrage-poids incurvé, voir la figure 2) a servi de prototype précoce pour les projets d’eau polyvalents du siècle. Construit le long du fleuve Colorado en 1935, le barrage Hoover s’élève à près de 222 mètres de haut, le plus haut barrage du monde à l’époque. Les 17 grandes turbines de la centrale électrique du barrage Hoover génèrent une capacité totale de 2 074 000 kilowatts d’énergie électrique pour le Nevada, l’Arizona et la Californie.
Le barrage Hoover a servi de modèle pour des projets d’eau polyvalents dans le monde entier, y compris des projets gouvernementaux au Pakistan et en Inde.
Parmi les autres exemples de grands projets de barrages de la fin du XXe siècle, citons le barrage de résidus Syncrude en Alberta, au Canada ; le barrage de Rogun au Tadjikistan ; le barrage de Tehri dans l’Himalaya indien ; et le barrage d’Itaipu’ sur le fleuve Parana’ entre le Brésil et le Paraguay. En exploitant l’eau et l’énergie des grands fleuves, ces barrages permettent un développement agricole et industriel massif dans des zones présentant des limites naturelles.
Le projet de barrage le plus ambitieux du XXe siècle est peut-être le barrage des Trois Gorges en Chine, le plus grand projet de construction en Chine depuis la Grande Muraille.
Commencé en 1992 et achevé au tournant du XXe siècle, le barrage a été construit afin de débarrasser le légendaire fleuve Yangtze de ses inondations meurtrières, de fournir une source importante d’énergie électrique à la Chine et d’ouvrir la région intérieure de Chongdong au commerce.
Les plans ont été élaborés pour la première fois dans les années 1920. Ils ont été relancés au milieu des années 1950, lorsque des inondations dévastatrices le long du Yangtze ont soulevé le besoin récurrent de nouvelles mesures de politique de l’eau. Le projet a finalement été lancé en 1993. Le barrage, de près de 2,5 kilomètres de large et 180 mètres de haut, a créé un réservoir de 66 kilomètres de long et de centaines de mètres de profondeur, pour un coût d’environ 24 milliards de dollars. Lorsqu’il sera achevé en 2009, le premier groupe électrogène produira une quantité d’énergie qui devrait créer autant d’électricité que 18 centrales nucléaires.
La controverse autour du barrage des Trois Gorges reflète les questions sociales, environnementales et économiques plus larges de la construction des barrages. À la fin du XXe siècle, le désir de protéger les rivières, l’habitat riverain et la santé humaine a entravé la construction de grands barrages et a même exigé l’enlèvement de certains.
En Chine, les détracteurs du barrage des Trois Gorges affirment que le ralentissement du débit du fleuve Yangtze crée un risque environnemental en permettant aux sources de pollution de s’accumuler. En effet, l’accumulation inévitable de limon derrière les grands barrages pose un problème technologique qui n’a pas encore été résolu par les ingénieurs. Les préoccupations culturelles et sociales soulèvent également des questions sur la viabilité des grands barrages.
Le réservoir créé par le barrage des Trois Gorges a noyé de précieux sites d’antiquités, y compris des preuves de l’ancien peuple Ba. Il a également inondé plus de 100 villes, forçant la réinstallation de 1,13 million de personnes, la plus grande réinstallation de l’histoire de la construction de barrages. Le barrage des Trois Gorges, comme tous les grands projets de barrages, reflète la nécessité d’équilibrer la croissance industrielle avec les préoccupations environnementales et sociales.
