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partier 1 .deferent type des barrages

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partier 1 .deferent type des barrages

مُساهمة من طرف المدير في الثلاثاء ديسمبر 22, 2009 10:36 am

Barrage
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Pour les articles homonymes, voir Barrage (homonymie).
Article principal : Énergie hydroélectrique.


Le barrage Daniel-Johnson, situé à 214 km au nord de la ville de Baie-Comeau, au Québec.


Barrage de Limmern (canton de Glaris, Suisse)


Barrage Hoover, USA


Les grands barrages sont de puissant facteurs de fragmentation écologique pour les poissons migrateurs.


Canalisation de décharge du barrage de Matsumoto (préfecture de Nagano, Japon)


L'écologie des berges des plans d'eau artificiels peut être perturbées par variations brutales de niveau.
Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à en retenir l'eau. Par extension, on appelle barrage tout obstacle placé sur un axe de communication et destiné à permettre un contrôle sur les personnes et/ou les biens qui circulent (barrage routier, barrage militaire).
Quand le barrage est submersible, on parle plutôt de chaussée ou de digue (ce dernier terme est également préféré à celui de barrage lorsqu'il s'agit de canaliser un flot et non de créer une étendue d'eau stagnante).
Un barrage fluvial permet par exemple la régulation du débit d'une rivière ou d'un fleuve (favorisant ainsi le trafic fluvial), l'irrigation des cultures, une prévention relative des catastrophes naturelles (crues, inondations), par la création de lacs artificiels ou de réservoirs. Un barrage autorise aussi, sous certaines conditions, la production de force motrice (moulin à eau) et d'électricité (on parle alors de barrage hydroélectrique), à un coût économique acceptable, le coût environnemental étant plus discuté (cf. fragmentation écopaysagère, phénomènes d'envasement à l'amont du barrage, dégradation de la qualité de l'eau).
Toutefois, plus un projet est ambitieux, plus ses conséquences sont lourdes : en noyant des vallées entières, la construction d'un barrage peut provoquer à la fois des bouleversements humains en forçant des populations entières à se déplacer, et avoir un impact écologique non négligeable en changeant fondamentalement l'écosystème local.
Sommaire
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• 1 Histoire
• 2 Quelques exemples de grands barrages dans le monde
• 3 Techniques de construction
o 3.1 Généralités
o 3.2 Éléments de calcul
o 3.3 Études hydrauliques
o 3.4 Types de barrages
 3.4.1 Barrage poids
 3.4.2 Barrage voûte
 3.4.3 Barrage contreforts ou multivoûtes
 3.4.4 Barrages mobiles à aiguilles
 3.4.5 Barrages mobiles à battant
 3.4.6 Barrage en remblais
 3.4.7 D'autres types de barrages
• 4 Vie des barrages
o 4.1 Entretien des barrages
o 4.2 Catastrophes
o 4.3 Séismes
o 4.4 Le contrôle des barrages en France
o 4.5 Démantèlement des barrages
• 5 Conséquences environnementales
• 6 Le saviez vous ?
• 7 Voir aussi
o 7.1 Bibliographie
o 7.2 Notes et références
o 7.3 Liens internes
o 7.4 Liens externes

[modifier] Histoire


Chapelets d'étangs créés par des barrages sur petits cours d'eau, du Moyen-Âge au XVIIIe siècle (France, d'après la carte de Cassini)


Barrage sur la Toutle River (comté de Cowlitz, État de Washington (USA), édifié en 1986-1989 par le génie militaire américain non pas pour retenir de l'eau mais pour stocker une partie des sédiments provenant de l'éruption majeure du volcan de Mont Saint Helens en 1980.
Les barrages existent probablement depuis la préhistoire (réserve d'eau potable, d'irrigation, viviers, piscicultures) mais c'est au Moyen Âge qu'ils se sont fortement développés en Europe pour alimenter les moulins à eau. Il semble qu'ils aient parfois pu s'appuyer sur des sédiments accumulés en amont d'embâcles naturels, ou sur les lieux de barrages de castors dont la toponymie conserve des traces (par exemple en France avec le mot bief et bièvre (ancien nom de castor) qui pourraient être liés, ou avec des noms de communes tels que Beuvry (un des anciens noms de castor) ou Labeuvrière (la « castorière »). Les cartes anciennes, de Cassini par exemple portent témoignage des nombreux barrages de petites rivières faits par les paysans ou les moines locaux, pour conserver l'eau et y élever du poisson ou pour le rouissage du lin ou du chanvre.
À noter qu'en conservant des volumes d'eau et une hauteur d'eau plus importante en saison sèche, ces barrages ont également pu tamponner les fluctuations estivales des nappes (car toutes choses égales par ailleurs, c'est la hauteur d'eau qui contrôle la vitesse de percolation, cf. Loi de Darcy).
[modifier] Quelques exemples de grands barrages dans le monde
• le barrage Hoover aux États-Unis (1931-1935)
• les barrages d'Assouan sur le Nil, en Égypte
• le barrage d'Inga sur le Congo, en République démocratique du Congo
• le barrage d'Itaipu à la frontière entre le Brésil et le Paraguay
• la Centrale Robert-Bourassa au Québec, Canada
• le barrage des Trois Gorges en Chine
• le barrage de la Grande-Dixence, en Suisse, plus précisément en Valais, dans le val d'Hérens
• le barrage Atatürk sur l'Euphrate en Turquie
• le barrage Daniel-Johnson sur la Manicouagan au Québec, Canada
• le barrage de Nourek (300 m) au Tadjikistan est le plus haut du monde.
[modifier] Techniques de construction
[modifier] Généralités
Un barrage est soumis à plusieurs forces. Les plus significatives sont :
• la poussée hydrostatique exercée par l'eau sur son parement exposé à la retenue d'eau ;
• les sous-pressions (poussée d'Archimède), exercées par l'eau percolant dans le corps du barrage ou la fondation ;
• les éventuelles forces causées par l'accélération sismique.
Pour résister à ces forces, deux stratégies sont utilisées :
• construire un ouvrage suffisamment massif pour résister par son simple poids, qu'il soit rigide (barrage-poids en béton) ou souple (barrage en remblai) ;
• construire un barrage capable de reporter ces efforts vers des rives ou une fondation rocheuse résistantes (barrage-voûte, barrage à voûtes multiples…)
[modifier] Éléments de calcul
Un barrage est soumis à une force horizontale liée à la pression exercée par l'eau sur sa surface immergée. La pression hydrostatique p en chaque point est fonction de la hauteur d'eau au-dessus de ce point.
p = ρ x g x h
avec :
ρ : masse volumique de l'eau, environ 1000 kg.m-3
g : gravitation, environ 10 m.s-2
h : hauteur d'eau au-dessus du point considéré.
La force F résultante est la somme des pressions hydrostatiques s'exerçant sur la surface immergée du barrage.
F =
Cette formule ne s'intègre pas "à la main" pour les barrages à géométrie compliquée. En revanche, une expression analytique peut être obtenue pour un élément de barrage poids (un "plot", de largeur L, et de hauteur immergée constante H).
F = ρ.g.L
avec :
H: hauteur totale du barrage en contact avec l'eau.
L: largeur totale du plot considéré.
d'où :
F = ρ . g . L . 1/2 . H2
On voit dans cette formule que la poussée exercée par l'eau sur un barrage augmente avec le carré de la hauteur de la retenue (ce qui est vrai pour tout type de barrage). Elle ne dépend en aucun cas du volume d'eau stocké dans la retenue.
Les calculs ci-dessus ne concernent que les barrages en matériaux rigides (béton, maçonnerie…), quel que soit leur type (poids, voûte, contreforts…). En revanche l'intégration par plots ne peut concerner que les barrages de type poids ou contreforts. Pour les voûtes, les efforts étant reportés latéralement, un calcul par plot ne prenant en compte que les forces verticales ne s'applique pas. En revanche, en ce qui concerne les barrages en matériaux meubles (sol, terre, enrochements, remblais…), les calculs sont apparentés à des calculs de stabilité de pente des talus qui doivent prendre en compte l'état saturé ou non de ces remblais.
[modifier] Études hydrauliques
En hydraulique le modèle réduit est très utilisé pour les études de mécanique des fluides des ouvrages tels que ports, digues, barrages, etc. On utilise dans ces cas-là la vraisemblance du nombre de Froude.
[modifier] Types de barrages
[modifier] Barrage poids


Barrage poids
Un barrage poids est un barrage dont la propre masse suffit à résister à la pression exercée par l'eau. Ce sont des barrages souvent relativement épais, dont la forme est généralement simple (leur section s'apparente dans la plupart des cas à un triangle rectangle.
On compte deux grandes familles de barrages-poids, les barrages poids-béton, et les barrages en remblais (ces derniers n'étant d'ailleurs généralement pas qualifiés de barrage-poids, mais de barrage en remblais).
Même si les barrages en bois
ou à contrefort nécessitent moins de matériaux que les barrages poids, ces derniers sont encore très utilisés de nos jours. Le barrage-poids en béton est choisi lorsque le rocher du site (vallée, rives) est suffisamment résistant pour supporter un tel ouvrage (sinon, on recourt aux barrages en remblais), et lorsque les conditions pour construire un barrage voûte ne sont pas réunies (cf. ci-dessous). Le choix de la technique est donc d'abord géologique : une assez bonne fondation rocheuse est nécessaire. Mais il faut également disposer des matériaux de construction (granulats, ciment) à proximité.
La technologie des barrages-poids a évolué. Jusqu'au début du XXe siècle (1920-1930), les barrages poids étaient construits en maçonnerie (il existe beaucoup de barrages de ce type en France, notamment pour l'alimentation en eau des voies navigables).


Un barrage-poids évidé : le barrage amont d'Aussois en Savoie
Plus tard, c'est le béton conventionnel qui s'est imposé.
Depuis 1978, une nouvelle technique s'est substituée au béton conventionnel. Il s'agit du Béton Compacté au Rouleau. C'est un béton (granulats, sable, ciment, eau) avec peu d'eau, qui a une consistance granulaire et pas liquide. Il se met en place comme un remblai, avec des engins de terrassements. Il présente le principal avantage d'être beaucoup moins cher que le béton classique.
Le barrage de la Grande-Dixence en Suisse est un barrage-poids.
[modifier] Barrage voûte


Barrage voûte


Un barrage-voute: le barrage de Monteynard
La poussée de l’eau est reportée sur les flancs de la vallée au moyen d'un mur de béton arqué horizontalement, et parfois verticalement (on la qualifie alors de voûte à double courbure).
La technique de barrage-voûte nécessite une vallée plutôt étroite (même si des barrages voûtes ont été parfois construits dans des vallées assez larges, poussant cette technologie à ses limites) et un bon rocher de fondation. Même lorsque ces conditions sont réunies, le barrage-voûte est aujourd'hui souvent concurrencé par les barrages-poids en béton ou le barrage en enrochements, dont la mise en œuvre peut être davantage mécanisée.
Par le peu de matière utilisée, c'est évidemment une technique très satisfaisante économiquement.
Cependant, la plus grande catastrophe de barrage vécue en France (Malpasset, au dessus de Fréjus, le 2 décembre 1959) concernait un barrage-voûte en cours de mise en eau ; c'est la fondation (et non pas le barrage lui-même) qui n'a pas supporté les efforts appliqués par la retenue.
Avant cet accident (et, pour certains, aujourd'hui encore), la voûte est considérée comme le plus sûr des barrages. Malpasset est le seul cas connu de rupture d'un barrage-voûte.
On rencontre aussi des barrages avec plusieurs voûtes comme le barrage de l'Hongrin en Suisse.
[modifier] Barrage contreforts ou multi voûtes


Barrage contreforts
Lorsque les appuis sont trop distants, ou lorsque le matériau local est tellement compact qu'une extraction s'avère presque impossible, la technique du barrage à contreforts permet de réaliser un barrage à grande économie de matériaux.
Le mur plat ou multivoûtes (Vézins, Migoëlou ou Bissorte) en béton s’appuie sur des contreforts en béton armé encastrés dans la fondation, qui reportent la poussée de l’eau sur les fondations inférieures et sur les rives. Un des exemples le plus important de ce type est le barrage Daniel-Johnson au Québec, Canada.
[modifier] Barrages mobiles à aiguilles
Le barrage mobile ou à niveau constant, a une hauteur limitée ; il est généralement édifié en aval du cours des rivières, de préférence à l’endroit où la pente est la plus faible. On utilise généralement ce type de barrage dans l’aménagement des estuaires et des deltas.
Selon le type de construction le barrage mobile peut-être :

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هندسة الحياة أن تكون رقما صعبا لا يستهان به لا أن تكون صفرا لا قيمة لـه




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