BARRAGES

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Les ouvrages annexes

Un barrage est toujours accompagné d'ouvrages annexes qui concernent l'évacuation des crues, la vidange et la prise d'eau. L'usine hydroélectrique éventuelle peut être séparée ou intégrée au corps du barrage. En outre, l'exécution des fondations du barrage nécessite, par des moyens très divers, l'assèchement provisoire du lit du cours d'eau, en totalité ou par parties successives, sur son emprise.

Ces dispositifs peuvent être soit complètement séparés du corps du barrage, grâce à des tranchées ou des galeries souterraines le contournant, soit y être incorporés. Ce sont exclusivement les dispositions adoptées dans ce dernier cas qui vont être examinées, les ouvrages visés dans le premier cas relevant de considérations sur l'hydraulique appliquée, sur les procédés généraux de construction ou sur les matériels mécaniques (vannes).

On peut, moyennant certaines précautions, réaliser des galeries ou des conduites métalliques dans les remblais ; et on envisage actuellement la possibilité de placer des ouvrages déversants sur des barrages en remblais. Mais c'est malgré tout essentiellement aux barrages en béton que peuvent être incorporés facilement des ouvrages annexes.

Évacuateur de crues

Seul le problème du déversement des crues sur la crête des barrages est traité ici. Les déversoirs doivent être dessinés pour laisser passer, sans dommage, les plus grosses crues admissibles. La détermination de la crue exceptionnelle (crue maximale possible) relève de l'hydrologie.

Les crues sont un phénomène aléatoire qui obéit aux lois de la statistique. Malheureusement, le nombre de données dont dispose l'hydrologue est souvent très faible et la précision s'en ressent. Et pourtant, pour le constructeur de barrage, il est fondamental de ne pas risquer d'ajouter aux dommages naturels d'un déluge ceux que produirait la rupture de l'ouvrage. Il faut donc prévoir des marges de sécurité très substantielles pour les dispositifs d'évacuation des crues, l'importance de ces marges tenant compte du type de barrage. Si l'ouvrage peut être surmonté sans danger de rupture, on pourra être moins sévère que si un déversement généralisé présente un risque majeur. À cet égard, les barrages-voûtes sont de loin les plus sûrs. L'épreuve subie par le barrage de Vajont en est une démonstration remarquable.

Le profil du seuil déversant, au sommet du barrage, doit être tracé de manière à épouser la face inférieure AB d'une lame d'eau s'écoulant sur un seuil mince (fig. 15) et même pénétrer un peu à l'intérieur afin d'éviter la présence, entre le béton et l'eau, d'une couche d'air qui se trouverait mise en dépression, par effet de trompe, et provoquerait des vibrations. Plus la lame d'eau est épaisse, plus le tracé AB s'écarte de la verticale. Au-dessus d'une certaine épaisseur, la pente qu'il faudrait donner au parement aval du barrage serait ainsi plus douce que ce qui est strictement nécessaire à la bonne tenue de l'ouvrage, d'où un excédent inutilement coûteux de béton. On pallie cette difficulté en traçant le sommet de la crête déversante en surplomb ou en utilisant l'artifice de l'écoulement en orifice noyé. On peut ainsi rendre déversants non seulement les barrages-poids, mais la plupart des barrages-voûtes. Si ce dernier type d'ouvrage très mince a un parement aval proche de la verticale, on peut effectuer un déversement en chute libre semblable au déversement sur lame mince.

Barrage : seuils déversants

Diaporama : Barrage : seuils déversants

Différents profils du seuil déversant. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le plus souvent, les parties déversantes des barrages sont munies de vannes qui peuvent avoir de très grandes dimensions, jusqu'à 20 m de hauteur et plus. Dans d'autres cas, où les débits à évacuer sont relativement faibles et où apparaissent des éventualités de défaillance mécanique ou humaine, le barrage pourra être tracé en simple déversoir libre sur une grande partie de sa longueur. Mais il ne suffit pas de guider le flot de crue jusqu'au pied du barrage ; il faut encore l'y recevoir sans risquer de détruire le rocher de fondation au pied même de l'ouvrage. Or la puissance mise en jeu est énorme. Un débit de 1 000 m3/s – qui est une crue très modeste sur beaucoup de cours d'eau – tombant de 100 m développe une puissance de 1 million de kilowatts qui doit se dissiper en chaleur par l'intermédiaire des tourbillons et de l'érosion.

Dans tous les barrages anciens et dans beaucoup d'autres plus modernes, le flot est conduit jusqu'au pied même de l'ouvrage et l'amortissement de son énergie est recherché dans des seuils de formes plus ou moins compliquées qui provoquent d [...]

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Écrit par :

  • : ingénieur civil des Ponts et Chaussées, directeur de l'innovation chez Ingérop
  • : président honoraire de la Commission internationale des grands barrages, ingénieur-expert

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Pour citer l’article

Claude BESSIÈRE, Pierre LONDE, « BARRAGES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 21 septembre 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/barrages/