Construction du barrage

La construction de barrages implique la planification, la conception et la construction de structures construites sur des rivières ou d'autres plans d'eau dans le but de retenir l'eau. L'eau peut être utilisée à diverses fins, notamment l'irrigation, l'approvisionnement en eau potable, la production d'énergie hydroélectrique, la lutte contre les inondations et les loisirs.

Les barrages peuvent être classés en plusieurs types en fonction de leurs méthodes de conception et de construction. Ceux-ci inclus:

1. Barrages en remblai: Ceux-ci sont généralement construits à partir de terre compactée, de roche ou d'une combinaison des deux. Ils sont conçus pour résister aux forces de la pression de l'eau et peuvent être construits dans une variété de formes, y compris des barrages en terre, en enrochement ou en enrochement à face en béton.
2. Barrages en béton: Ceux-ci sont construits en béton armé et peuvent prendre plusieurs formes différentes, notamment des barrages-poids, des barrages voûtes, des barrages à contreforts et des barrages à voûtes multiples.
3. Barrages poids: Ces barrages sont construits en béton ou en maçonnerie et comptent sur leur poids et leur masse pour résister à la force de l'eau qui les pousse.
4. Barrages voûtes: Ces barrages sont construits en béton et s'appuient sur leur forme pour transférer la force de l'eau aux culées de chaque côté du canyon ou de la vallée où ils sont construits.
5. Barrages à contreforts: Ces barrages sont similaires aux barrages voûtes, mais ils ont une série de contreforts en béton armé du côté aval qui aident à répartir la pression de l'eau.

Le choix du type de barrage dépend de divers facteurs, notamment la topographie et la géologie du site, la quantité d'eau qui doit être stockée et l'utilisation prévue de l'eau.

Barrages en remblai

Les barrages en remblai, également connus sous le nom de barrages en terre, sont construits en compactant des couches de terre, de roche ou d'autres matériaux tels que le béton, afin de créer une barrière pour retenir l'eau dans un réservoir. Le remblai peut être construit avec un matériau de remblai homogène ou zoné, et peut être construit en une seule zone ou en plusieurs zones avec différents matériaux et densités.

La section transversale d'un barrage en remblai se compose généralement d'un noyau central imperméable fait d'argile, de béton ou d'un matériau synthétique, tel qu'une membrane d'asphalte, pris en sandwich entre des enrochements ou des matériaux en terre qui agissent comme un filtre et une zone de drainage. La pente extérieure du remblai est protégée par une carapace, comme un enrochement ou du béton, pour empêcher l'érosion due à l'action des vagues ou à d'autres forces hydrauliques.

Les barrages en remblai conviennent à un large éventail de conditions de site et sont souvent utilisés dans des zones où le sol et les matériaux rocheux sont abondants et disponibles pour la construction. Ils sont couramment utilisés pour stocker l'eau pour l'irrigation, les utilisations municipales et industrielles, la production d'énergie hydroélectrique, la lutte contre les inondations et les loisirs.

Barrages en béton

Les barrages en béton sont construits en utilisant du béton comme matériau principal. Le béton peut être simple ou armé, et les techniques de conception et de construction utilisées dépendent des conditions et des exigences spécifiques du site. Il existe deux grands types de barrages en béton : les barrages poids et les barrages voûtes.

Les barrages-poids sont des structures massives en béton qui dépendent de leur poids pour résister à la force horizontale de l'eau contre le barrage. Ils sont généralement utilisés dans des conditions de débit faible à modéré et se caractérisent par leur grande taille et leur base large. Le poids du barrage crée une fondation stable, ce qui lui permet de résister à la pression de l'eau sans glisser ni basculer.

Les barrages-voûtes sont des structures en béton incurvées qui reposent sur la force de la forme de la voûte pour résister à la force de l'eau. Ils sont généralement utilisés dans des canyons ou des gorges étroits où l'espace pour le barrage est limité. La forme incurvée du barrage distribue la pression de l'eau horizontalement aux culées, qui sont les formations rocheuses naturelles de chaque côté du canyon.

Les deux types de barrages en béton nécessitent une conception et une construction soignées pour assurer leur stabilité et leur durabilité dans le temps.

Barrages poids

Les barrages gravitaires sont des structures en béton solides qui dépendent de leur poids pour résister aux forces horizontales de l'eau qui les poussent. Ils sont conçus pour retenir de grands volumes d'eau et sont souvent utilisés dans des canyons ou des gorges étroits où il y a de la roche solide de chaque côté pour soutenir le barrage. Les barrages gravitaires peuvent également être utilisés dans des vallées plus larges où le barrage est ancré à la roche de chaque côté.

La force de l'eau contre le barrage est transférée à la fondation et aux culées, qui doivent pouvoir résister à cette pression. Le poids du barrage lui-même et le poids de l'eau dans le réservoir aident à stabiliser le barrage et à l'empêcher de bouger.

Les barrages-poids sont généralement en béton car il a une bonne résistance à la compression et est capable de résister au poids du barrage et de l'eau. Le béton est souvent renforcé avec de l'acier pour augmenter sa résistance et sa durabilité.

Certains des avantages des barrages-poids comprennent leur stabilité, leur durabilité et leur capacité à résister aux catastrophes naturelles telles que tremblements de terre. Ils nécessitent également relativement peu d'entretien une fois qu'ils sont construits. Cependant, ils sont généralement plus coûteux à construire que les autres types de barrages et peuvent ne pas convenir à tous les sites.

Barrages voûtes

Les barrages voûtes sont des structures courbes qui reposent sur la force et la stabilité de leur forme pour supporter le poids de l'eau derrière eux. Ils sont généralement construits dans des canyons ou des gorges étroits où les parois du canyon peuvent fournir un support latéral à l'arche. Les barrages-voûtes sont le plus souvent en béton, mais ils peuvent également être en maçonnerie ou même en matériaux remplis de terre.

La forme d'un barrage voûte est conçue pour répartir les forces de l'eau derrière lui le long de la courbe de la voûte et vers le bas dans les culées de chaque côté du canyon. Cela fait du barrage voûte l'un des types de barrages les plus solides et les plus stables, capable de résister à des pressions d'eau même très élevées.

Cependant, la conception et la construction des barrages voûtes sont complexes et nécessitent une ingénierie précise pour assurer leur sécurité et leur stabilité. La géométrie de l'arche, la courbure des parois du canyon et les matériaux de fondation et de culée jouent tous un rôle important dans la conception et la construction d'un barrage-voûte. Les considérations sismiques sont également importantes pour la conception des barrages-voûtes, car ils sont vulnérables aux dommages causés par les tremblements de terre.

Barrages à contreforts

Les barrages à contreforts sont un type de barrage en béton qui utilise une série de contreforts en béton armé pour supporter le poids du barrage et résister à la pression de l'eau. Les contreforts sont généralement de forme triangulaire et s'étendent de la base du barrage jusqu'au sommet, avec un tablier plat sur lequel la chaussée ou la passerelle est construite. L'espace entre les contreforts est rempli de béton armé pour créer le corps du barrage.

Les barrages à contreforts sont généralement utilisés dans des canyons ou des gorges étroits où les parois de la vallée sont abruptes et rocheuses. Les contreforts sont ancrés au substrat rocheux ou à une fondation solide, et le corps du barrage est conçu pour transférer la pression de l'eau aux contreforts.

Les avantages des barrages à contreforts comprennent leur capacité à résister à des pressions d'eau élevées, leur adéquation aux sites de canyons étroits et leur coût relativement inférieur par rapport aux autres types de barrages. Cependant, ils présentent également certaines limites, notamment la nécessité d'une fondation solide, des limites sur la hauteur et la longueur du barrage et le potentiel de tassement différentiel des contreforts.

Facteurs influençant la conception et la construction des barrages

Il existe un certain nombre de facteurs qui influencent la conception et la construction des barrages, notamment :

1. Topographie et géologie : La topographie et la géologie d'un site de barrage peuvent influencer le type de barrage qui est construit, ainsi que sa taille et sa forme. Un site avec un terrain escarpé, par exemple, peut nécessiter un barrage avec une base étroite et des côtés escarpés.
2. Hydrologie et gestion de l'eau : la quantité d'eau qu'un barrage est conçu pour stocker ou réguler, ainsi que les caractéristiques d'écoulement de la rivière ou du ruisseau sur lequel il est construit, sont des considérations importantes dans la conception d'un barrage.
3. Conditions climatiques et météorologiques : Les conditions climatiques et météorologiques peuvent affecter la conception et la construction d'un barrage, en particulier en ce qui concerne des questions telles que la gestion des crues, la formation de glace et les effets des cycles de gel-dégel.
4. Sismicité ainsi que tremblement de terre Risques : Les barrages situés dans des régions sujettes aux tremblements de terre doivent être conçus et construits pour résister aux forces sismiques.
5. Facteurs environnementaux et sociaux : L'impact d'un barrage sur l'environnement et les communautés locales doit être pris en compte lors du processus de conception et de construction. Cela peut inclure des problèmes tels que le déplacement des personnes et de la faune, les modifications de l'écosystème et les impacts sur les sites du patrimoine culturel.
6. Enquête sur le site et considérations géologiques : Une enquête approfondie sur le site est nécessaire pour évaluer la géologie, les caractéristiques du sol et d'autres facteurs qui peuvent affecter la sécurité et la stabilité d'un barrage. Ces informations sont utilisées pour éclairer le processus de conception et de construction.

Enquête sur le site et considérations géologiques

L'étude du site et les considérations géologiques sont cruciales pour la conception, la construction et la stabilité à long terme des barrages. Une enquête et une caractérisation appropriées du site peuvent fournir des informations sur les propriétés physiques et techniques du site, qui peuvent éclairer la conception du barrage et des structures associées. Certaines considérations géologiques clés dans la construction de barrages comprennent :

1. Géologie et propriétés du massif rocheux: La géologie du site et les propriétés de la masse rocheuse sous-jacente jouent un rôle important dans la conception et la construction du barrage. Les caractéristiques de résistance, de déformation et de perméabilité de la masse rocheuse peuvent affecter la stabilité du barrage et la sécurité de l'eau retenue.
2. Ouvrages géologiques: Structures géologiques telles que défauts, les joints et les plans d'assise peuvent affecter la stabilité du barrage et le comportement de la fondation et des culées. Ces structures peuvent fournir des voies d'infiltration et peuvent également affecter le comportement de la masse rocheuse sous une charge sismique.
3. Aléas sismiques: Les barrages sont généralement conçus pour résister aux aléas sismiques, et l'étude du site doit inclure une évaluation de l'aléa sismique et du potentiel de mouvements du sol induits par les tremblements de terre. L'évaluation des risques sismiques peut éclairer la conception du barrage et des structures associées pour s'assurer qu'ils résistent aux charges sismiques.
4. Propriétés du sol et de la roche: En plus des propriétés géologiques du massif rocheux, les propriétés du sol et du remblai rocheux utilisés dans la construction du barrage sont également importantes. Ces propriétés peuvent affecter la stabilité du remblai ou du barrage en béton, ainsi que le comportement à long terme du barrage sous diverses conditions de chargement.
5. État des eaux souterraines: Les conditions des eaux souterraines sur le site peuvent affecter la stabilité du barrage et la sécurité de l'eau retenue. L'étude du site doit inclure une évaluation des conditions de l'eau souterraine, y compris la profondeur de l'eau souterraine, la conductivité hydraulique et le potentiel d'infiltration et de tuyauterie.
6. Matériaux de construction: La disponibilité de matériaux de construction appropriés sur le site ou à proximité peut également être une considération importante dans la conception et la construction du barrage. Les propriétés de ces matériaux peuvent affecter la stabilité du barrage et le comportement à long terme de la structure.

Dans l'ensemble, une enquête et une caractérisation approfondies du site sont essentielles pour la conception et la construction réussies d'un barrage, ainsi que pour assurer la sécurité et la stabilité à long terme de la structure.

Conception de barrage

La conception des barrages implique une gamme de considérations et de facteurs, y compris le choix du type de barrage, la sélection des matériaux et des techniques de construction, et la conception de divers composants et caractéristiques. Certains des aspects clés de la conception des barrages comprennent :

1. Considérations de conception de base : elles comprennent des facteurs tels que l'objectif prévu du barrage, les exigences prévues en matière de stockage et de rejet d'eau et la durée de vie prévue du barrage.
2. Fondation et culées du barrage : la fondation et les culées doivent être conçues pour résister au poids du barrage et à l'eau qu'il retient, ainsi qu'aux charges sismiques ou autres qui peuvent être imposées.
3. Déversoirs et exutoires : ils sont conçus pour évacuer l'eau du réservoir afin d'éviter le débordement du barrage et les inondations en aval. La taille et le type de déversoir et de sortie dépendent du débit de conception et d'autres facteurs.
4. Conception du remblai et du béton : la conception du remblai ou des éléments en béton du barrage doit tenir compte de facteurs tels que la stabilité, le contrôle des infiltrations et la protection contre l'érosion.
5. Instrumentation et surveillance : divers capteurs et instruments peuvent être installés dans et autour du barrage pour mesurer des facteurs tels que les niveaux d'eau, les infiltrations et les mouvements du sol. La surveillance est un aspect important de la sécurité des barrages et de la gestion des risques.

Dans l'ensemble, la conception du barrage doit concilier une série de facteurs, notamment la sécurité, l'impact environnemental, le coût de construction et les exigences d'entretien à long terme.

Techniques de construction

Les techniques de construction de barrages impliquent généralement plusieurs étapes, notamment :

1. Terrassement et excavation : cela implique de dégager le site de toute végétation et de toute terre arable, et d'excaver la fondation du barrage à la profondeur et à la forme requises.
2. Manutention et transport des matériaux : les matériaux de construction tels que le béton, l'acier et les granulats sont transportés sur le site et stockés en vue de la construction.
3. Mise en place et durcissement du béton : Pour les barrages en béton, les coffrages sont construits selon la forme du barrage et le béton est placé et laissé durcir.
4. Placement et compactage de l'enrochement : pour les barrages en remblai, l'enrochement ou le remblai de terre est transporté sur le site et placé en couches, chaque couche étant compactée à la densité requise.
5. Instrumentation et surveillance : des systèmes de surveillance sont installés pour suivre les performances du barrage pendant et après la construction, y compris des mesures telles que l'infiltration, la déformation et la température.

Les techniques de construction peuvent varier selon le type de barrage, les conditions spécifiques au site et les ressources disponibles.

Défis et solutions de construction

La construction de barrages présente de nombreux défis, dont certains incluent :

1. Accès au site et logistique : les barrages sont souvent construits dans des endroits éloignés, ce qui rend difficile l'accès au chantier de construction et le transport des matériaux et des équipements sur le site.
2. Sécurité de la construction et santé des travailleurs : la construction de barrages implique de l'équipement lourd, des matériaux dangereux et des conditions de travail potentiellement dangereuses. La sécurité et la santé des travailleurs sont donc une préoccupation essentielle.
3. Conception sismique et atténuation des risques : Les barrages doivent être conçus pour résister aux tremblements de terre et autres catastrophes naturelles, et des mesures appropriées doivent être prises pour atténuer ces risques.
4. Impacts environnementaux et mesures d'atténuation : la construction de barrages peut avoir des impacts environnementaux importants, notamment la perte d'habitat, la modification du débit d'eau et des impacts sur les populations de poissons. Des mesures d'atténuation doivent donc être prises pour minimiser ces impacts.
5. Sécurité des barrages et gestion des risques : les barrages doivent être conçus et construits pour résister aux modes de défaillance potentiels, et des mesures appropriées de gestion des risques doivent être mises en place pour assurer la sécurité des populations en aval.

Certaines solutions potentielles à ces défis comprennent :

1. Planification de pré-construction et gestion de la logistique pour assurer un transport et un accès au site efficaces.
2. Programmes complets de formation à la sécurité pour les travailleurs et à l'utilisation d'équipements de protection individuelle.
3. Une sélection minutieuse des sites et des études géologiques pour s'assurer que les barrages sont construits dans des zones moins sujettes à l'activité sismique.
4. Mise en œuvre de mesures d'atténuation, telles que des échelles à poissons, pour minimiser les impacts environnementaux.
5. Des inspections et une surveillance régulières pour détecter et résoudre tout problème de sécurité potentiel, et un entretien continu pour assurer l'intégrité du barrage au fil du temps.

Exploitation des réservoirs et gestion de l'eau

L'exploitation des réservoirs et la gestion de l'eau sont des aspects critiques de la construction et de l'exploitation des barrages. Le but principal d'un barrage est de stocker l'eau, qui est ensuite utilisée à diverses fins telles que l'irrigation, l'approvisionnement en eau domestique et industriel, la production d'hydroélectricité et la lutte contre les inondations.

Le réservoir situé derrière le barrage est géré de manière à assurer un approvisionnement fiable et sûr en eau à ces diverses fins. Cela comprend la gestion du niveau d'eau pour répondre à la demande tout en maintenant des réserves adéquates pour une utilisation future. L'exploitation des réservoirs implique également la gestion de la qualité de l'eau, y compris la surveillance et la gestion de la sédimentation, ainsi que la garantie que les écosystèmes en aval ne sont pas affectés de manière négative.

L'exploitation des réservoirs et les plans de gestion de l'eau sont généralement élaborés en consultation avec les parties prenantes, y compris les communautés locales, les agences gouvernementales et les usagers de l'eau. Ces plans tiennent compte de facteurs tels que les variations saisonnières de la demande en eau, les changements climatiques et la nécessité d'équilibrer les intérêts concurrents pour l'utilisation de l'eau.

Outre la gestion de l'approvisionnement en eau, l'exploitation des réservoirs joue également un rôle essentiel dans la sécurité des barrages. Le niveau d'eau dans le réservoir est géré de manière à ce qu'il reste dans une plage de sécurité, à la fois dans des conditions normales d'exploitation et lors d'événements extrêmes tels que les inondations et les tremblements de terre.

Etudes de cas de projets de construction de barrages.

Bien sûr, voici quelques exemples de projets de construction de barrages :

1. Barrage des Trois Gorges, Chine : Le barrage des Trois Gorges est le plus grand barrage hydroélectrique au monde, situé sur le fleuve Yangtze en Chine. La construction du barrage a commencé en 1994 et s'est achevée en 2012. Le barrage mesure 2.3 kilomètres de long et 185 mètres de haut, avec une capacité de production de 22,500 XNUMX MW d'électricité.
2. Barrage Hoover, États-Unis : Le barrage Hoover, situé sur le fleuve Colorado à la frontière de l'Arizona et du Nevada aux États-Unis, a été construit pendant la Grande Dépression des années 1930. Le barrage mesure 221 mètres de haut et 379 mètres de long et a une capacité de production de 2,080 XNUMX MW d'électricité.
3. Haut barrage d'Assouan, Égypte : Le haut barrage d'Assouan est un barrage en enrochement sur le Nil en Égypte, achevé en 1970. Le barrage mesure 111 mètres de haut et 3,830 2,100 mètres de long, et a une capacité de générer XNUMX XNUMX MW d'électricité. Le barrage est également utilisé pour le contrôle des crues et l'irrigation.
4. Barrage de Tarbela, Pakistan : Le barrage de Tarbela est un barrage en enrochement à face en béton sur le fleuve Indus au Pakistan. Il a été achevé en 1976 et est le plus grand barrage rempli de terre au monde. Le barrage mesure 143 mètres de haut et 2,743 3,478 mètres de long, avec une capacité de production de XNUMX XNUMX MW d'électricité.
5. Barrage d'Itaipu, Brésil et Paraguay : Le barrage d'Itaipu est un barrage-poids en béton sur le fleuve Paraná, à la frontière du Brésil et du Paraguay. Le barrage a été achevé en 1984 et est le deuxième plus grand barrage hydroélectrique au monde, avec une capacité de production de 14,000 XNUMX MW d'électricité.