Dam

Les barrages peuvent être formés par l’action de l’homme, par des causes naturelles, ou même par l’intervention d’animaux sauvages comme les castors. Les barrages artificiels sont généralement classés en fonction de leur taille (hauteur), de l’objectif visé ou de leur structure.

Selon la structure

Selon la structure et le matériau utilisé, les barrages sont classés en barrages faciles à créer sans matériaux, barrages voûte-gravité, barrages en remblai ou barrages en maçonnerie, avec plusieurs sous-types.

Barrages voûte

Le barrage Gordon, en Tasmanie, est un barrage voûte.

Dans le barrage voûte, la stabilité est obtenue par une combinaison de l’action de la voûte et de la gravité. Si la face amont est verticale, tout le poids du barrage doit être porté jusqu’à la fondation par gravité, tandis que la répartition de la pression hydrostatique normale entre le porte-à-faux vertical et l’action de la voûte dépendra de la rigidité du barrage dans une direction verticale et horizontale. Lorsque la face amont est inclinée, la répartition est plus compliquée. La composante normale du poids de l’anneau de la voûte peut être prise en charge par l’action de la voûte, tandis que la pression hydrostatique normale sera distribuée comme décrit ci-dessus. Pour ce type de barrage, il est plus important d’avoir des appuis solides et fiables au niveau des culées (soit des contreforts, soit des parois latérales du canyon). L’endroit le plus souhaitable pour un barrage-voûte est un canyon étroit avec des parois latérales abruptes composées de roche saine. La sécurité d’un barrage-voûte dépend de la solidité des culées de la paroi latérale, donc non seulement l’arche doit être bien assise sur les parois latérales, mais le caractère de la roche doit être soigneusement inspecté.

Le barrage Daniel-Johnson, au Québec, est un barrage à contreforts à arches multiples.

Deux types de barrages à arche unique sont utilisés, à savoir le barrage à angle constant et le barrage à rayon constant. Le type à rayon constant emploie le même rayon de face à toutes les élévations du barrage, ce qui signifie qu’à mesure que le canal se rétrécit vers le bas du barrage, l’angle central sous-tendu par la face du barrage devient plus petit. Le barrage de Jones Falls, au Canada, est un barrage à rayon constant. Dans un barrage à angle constant, également connu sous le nom de barrage à rayon variable, l’angle sous-tendu est maintenu constant et la variation de la distance entre les culées à différents niveaux est prise en compte en faisant varier les rayons. Les barrages à rayon constant sont beaucoup moins courants que les barrages à angle constant. Le barrage Parker sur le fleuve Colorado est un barrage-voûte à angle constant.

Un type similaire est le barrage à double courbure ou à coque mince. Le barrage Wildhorse près de Mountain City, au Nevada, aux États-Unis, est un exemple de ce type. Cette méthode de construction minimise la quantité de béton nécessaire à la construction mais transmet des charges importantes à la fondation et aux culées. L’apparence est similaire à celle d’un barrage à une seule arche, mais avec une courbure verticale distincte lui conférant également la vague apparence d’une lentille concave vue de l’aval.

Le barrage à arches multiples est constitué d’un certain nombre de barrages à une seule arche avec des contreforts en béton comme culées de soutien, comme par exemple le barrage Daniel-Johnson, Québec, Canada. Le barrage à voûtes multiples ne nécessite pas autant de contreforts que le type gravitaire creux, mais exige de bonnes fondations rocheuses car les charges des contreforts sont lourdes.

Digues gravitaires

Le barrage de Grand Coulee est un exemple de barrage gravitaire solide.

Dans un barrage gravitaire, la force qui maintient le barrage en place contre la poussée de l’eau est la gravité terrestre tirant vers le bas sur la masse du barrage. L’eau exerce une pression latérale (vers l’aval) sur le barrage, tendant à renverser le barrage en tournant autour de son pied (un point situé en bas, en aval du barrage). Le poids du barrage s’oppose à cette force, tendant à faire tourner le barrage dans l’autre sens autour de sa pointe. Le concepteur s’assure que le barrage est suffisamment lourd pour que le poids du barrage gagne ce concours. En termes d’ingénierie, cela est vrai lorsque la résultante des forces de gravité agissant sur le barrage et de la pression de l’eau sur le barrage agit dans une ligne qui passe en amont du pied du barrage. Le concepteur essaie de façonner le barrage de manière à ce que, si l’on considère la partie du barrage située au-dessus d’une hauteur donnée comme un barrage à part entière, ce barrage soit également maintenu en place par la gravité, c’est-à-dire qu’il n’y ait pas de tension dans la face amont du barrage pour retenir le sommet du barrage. Le concepteur procède ainsi parce qu’il est généralement plus pratique d’empiler des matériaux pour former un barrage que de les faire adhérer les uns aux autres par une tension verticale. La forme qui empêche la tension dans la face amont élimine également une contrainte de compression d’équilibre dans la face aval, fournissant une économie supplémentaire.

Pour ce type de barrage, il est essentiel d’avoir une fondation imperméable avec une forte résistance au roulement. Les fondations perméables ont une plus grande probabilité de générer des pressions de soulèvement sous le barrage. Les pressions de soulèvement sont des pressions hydrostatiques causées par la pression de l’eau du réservoir poussant contre le fond du barrage. Si des pressions de soulèvement suffisamment importantes sont générées, il existe un risque de déstabilisation du barrage-poids en béton.

Sur un site approprié, un barrage-poids peut s’avérer être une meilleure alternative aux autres types de barrages. Lorsqu’il est construit sur des fondations solides, le barrage-poids représente probablement l’exemple le mieux développé de construction de barrages. Comme la peur des inondations est une forte motivation dans de nombreuses régions, les barrages-poids sont construits dans certains cas où un barrage-voûte aurait été plus économique.

Les barrages-poids sont classés comme « solides » ou « creux » et sont généralement fabriqués en béton ou en maçonnerie. La forme solide est la plus utilisée des deux, bien que le barrage creux soit fréquemment plus économique à construire. Le barrage de Grand Coulee est un barrage-poids solide et le barrage de Braddock Locks & est un barrage-poids creux.

Barrages-voûte

Le barrage Hoover est un exemple de barrage-voûte.

Un barrage gravitaire peut être combiné avec un barrage voûte en un barrage voûte-gravité pour les zones avec des quantités massives de flux d’eau mais moins de matériaux disponibles pour un barrage gravitaire pur. La compression vers l’intérieur du barrage par l’eau réduit la force latérale (horizontale) agissant sur le barrage. Ainsi, la force gravitationnelle requise par le barrage est réduite, c’est-à-dire que le barrage n’a pas besoin d’être aussi massif. Cela permet d’avoir des barrages plus fins et d’économiser des ressources.

Barrages

Le barrage Koshi du Népal

Un barrage de barrage est un type particulier de barrage qui consiste en une ligne de grandes vannes qui peuvent être ouvertes ou fermées pour contrôler la quantité d’eau passant par le barrage. Les vannes sont placées entre des piliers de flanc qui sont chargés de supporter la charge d’eau, et sont souvent utilisées pour contrôler et stabiliser le débit d’eau pour les systèmes d’irrigation. Un exemple de ce type de barrage est le barrage de dérivation de Red Bluff, maintenant déclassé, sur la rivière Sacramento près de Red Bluff, en Californie.

Les barrages qui sont construits à l’embouchure des rivières ou des lagunes pour empêcher les incursions de la marée ou utiliser le flux de la marée pour l’énergie marémotrice sont connus sous le nom de barrages à marée.

Barrages à remblai

Les barrages en remblai sont constitués de terre compactée, et sont de deux types principaux : « enrochement » et « remblai ». Comme les barrages-poids en béton, les barrages en remblai comptent sur leur poids pour retenir la force de l’eau.

Les barrages en remblai en enrochement

Le barrage de Gathright en Virginie est un barrage en remblai en enrochement.

Les barrages en enrochement sont des remblais de terre granulaire compacte à drainage libre avec une zone imperméable. La terre utilisée contient souvent un pourcentage élevé de grosses particules, d’où le terme « enrochement ». La zone imperméable peut se trouver sur la face amont et être constituée de maçonnerie, de béton, de membrane plastique, de palplanches métalliques, de bois ou d’autres matériaux. La zone imperméable peut également se trouver à l’intérieur du remblai, auquel cas elle est appelée « noyau ». Dans les cas où l’argile est utilisée comme matériau imperméable, le barrage est appelé barrage « composite ». Pour éviter l’érosion interne de l’argile dans l’enrochement due aux forces d’infiltration, le noyau est séparé à l’aide d’un filtre. Les filtres sont des sols spécifiquement calibrés conçus pour empêcher la migration des particules de sol à grain fin. Lorsque le matériau de construction approprié est à portée de main, le transport est réduit au minimum, ce qui permet de réaliser des économies pendant la construction. Les barrages en enrochement sont résistants aux dommages causés par les tremblements de terre. Cependant, un contrôle de qualité inadéquat pendant la construction peut entraîner un mauvais compactage et la présence de sable dans le remblai, ce qui peut conduire à la liquéfaction de l’enrochement pendant un séisme. Le potentiel de liquéfaction peut être réduit en empêchant les matériaux sensibles d’être saturés et en assurant un compactage adéquat pendant la construction. Un exemple de barrage en enrochement est le barrage de New Melones en Californie ou le barrage de Fierza en Albanie.

Un noyau qui gagne en popularité est le béton bitumineux. La majorité de ces barrages sont construits avec de la roche et/ou du gravier comme remplissage principal. Près de 100 barrages de cette conception ont maintenant été construits dans le monde entier depuis que le premier barrage de ce type a été achevé en 1962. Tous les barrages à noyau en béton bitumineux construits jusqu’à présent présentent d’excellentes performances. Le type d’asphalte utilisé est un matériau viscoélastique-plastique qui peut s’adapter aux mouvements et aux déformations imposés à l’ensemble de la digue, ainsi qu’au tassement de la fondation. Les propriétés flexibles de l’asphalte rendent ces barrages particulièrement adaptés aux régions sismiques.

Pour la centrale hydroélectrique de Moglicë en Albanie, la compagnie d’électricité norvégienne Statkraft a construit un barrage en enrochement à base d’asphalte. Une fois achevé en 2018, le barrage de 320 m de long, 150 m de haut et 460 m de large devrait être le plus haut barrage de ce type au monde.

Barrages en enrochement à parement en béton

Un barrage en enrochement à parement en béton (CFRD) est un barrage en enrochement avec des dalles de béton sur sa face amont. Cette conception fournit la dalle de béton comme un mur imperméable pour empêcher les fuites et aussi une structure sans préoccupation pour la pression de soulèvement. En outre, la conception du CFRD est flexible en fonction de la topographie, plus rapide à construire et moins coûteuse que les barrages en terre. Le concept de CFRD a vu le jour pendant la ruée vers l’or en Californie, dans les années 1860, lorsque les mineurs ont construit des barrages en bois d’enrochement pour l’exploitation des écluses. Le bois a ensuite été remplacé par du béton lorsque le concept a été appliqué à l’irrigation et aux projets énergétiques. Lorsque la hauteur des barrages CFRD a augmenté dans les années 1960, le remblai a été compacté et les joints horizontaux et verticaux de la dalle ont été remplacés par des joints verticaux améliorés. Au cours des dernières décennies, la conception est devenue populaire.

Le plus haut CFRD au monde est le barrage de Shuibuya en Chine, d’une hauteur de 233 m (764 pieds), achevé en 2008.

Barrages en remblai

Les barrages en remblai, également appelés barrages en terre, barrages en terre roulée ou simplement barrages en terre, sont construits comme un simple remblai de terre bien compactée. Un barrage en terre roulée homogène est entièrement construit avec un seul type de matériau, mais peut contenir une couche de drainage pour recueillir les eaux d’infiltration. Un barrage en terre zonée comporte des parties ou des zones distinctes de matériaux différents, généralement une enveloppe de matériaux localement abondants avec un noyau d’argile étanche. Les digues modernes en terre zonée utilisent des zones de filtration et de drainage pour collecter et éliminer les eaux d’infiltration et préserver l’intégrité de la zone d’enveloppe en aval. Une méthode obsolète de construction de barrages en terre zonée utilisait un remplissage hydraulique pour produire un noyau étanche. Les barrages en terre roulée peuvent également utiliser un parement ou un noyau étanche à la manière d’un barrage en enrochement. Le barrage à noyau gelé est un barrage en terre temporaire utilisé occasionnellement dans les hautes latitudes en faisant circuler un liquide de refroidissement est dans des tuyaux à l’intérieur du barrage pour maintenir une région étanche de pergélisol en son sein.

Le barrage de Tarbela est un grand barrage sur la rivière Indus au Pakistan, à environ 50 km (31 mi) au nord-ouest d’Islamabad. Sa hauteur de 148 m au-dessus du lit du fleuve et son réservoir de 250 km2 en font le plus grand barrage en terre du monde. L’élément principal du projet est une digue de 2 700 mètres de long et d’une hauteur maximale de 142 mètres. Le barrage a utilisé environ 200 millions de verges cubes (152,8 millions de mètres cubes) de remblai, ce qui en fait l’une des plus grandes structures artificielles au monde.

Parce que les barrages en terre peuvent être construits à partir de matériaux locaux, ils peuvent être rentables dans des régions où le coût de production ou d’acheminement du béton serait prohibitif.

Barrages à crête fixe

Un barrage à crête fixe est une barrière en béton enjambant une rivière. Les barrages à crête fixe sont conçus pour maintenir la profondeur du chenal pour la navigation. Ils présentent des risques pour les plaisanciers qui peuvent les franchir, car ils sont difficiles à repérer depuis l’eau et créent des courants induits auxquels il est difficile d’échapper.

Selon la taille

Il existe une variabilité, à la fois dans le monde entier et dans les pays individuels, comme aux États-Unis, dans la façon dont les barrages de différentes tailles sont catégorisés. La taille des barrages influe sur les coûts de construction, de réparation et d’enlèvement et affecte la gamme potentielle des barrages et l’ampleur des perturbations environnementales.

Grands barrages

La Commission internationale des grands barrages (CIGB) définit un « grand barrage » comme « un barrage d’une hauteur de 15 m (49 ft) ou plus de la fondation la plus basse à la crête ou un barrage entre 5 m (16 ft) mètres et 15 mètres retenant plus de 3 millions de mètres cubes (2 400 acre⋅ft) ». Les « grands barrages » ont une hauteur de plus de 150 m (490 ft). Le rapport de la Commission mondiale des barrages inclut également dans la catégorie des « grands » les barrages dont la hauteur est comprise entre 5 et 15 m (16 et 49 ft) et dont la capacité de retenue est supérieure à 3 millions de mètres cubes (2 400 acre⋅ft). Les barrages hydroélectriques peuvent être classés en tant que « haute chute » (plus de 30 m de hauteur) ou « basse chute » (moins de 30 m de hauteur).

En 2021, le registre mondial des barrages de la CIGB contient 58 700 enregistrements de grands barrages.:6 Le barrage le plus haut du monde est le barrage Jinping-I en Chine, d’une hauteur de 305 m (1 001 ft).

Petits barrages

Comme les grands barrages, les petits barrages ont de multiples usages, tels que, mais sans s’y limiter, la production d’énergie hydroélectrique, la protection contre les inondations et le stockage de l’eau. Les petits barrages peuvent être particulièrement utiles dans les exploitations agricoles pour capter les eaux de ruissellement en vue d’une utilisation ultérieure, par exemple pendant la saison sèche. Les petits barrages ont le potentiel de générer des bénéfices sans déplacer de personnes et les petits barrages hydroélectriques décentralisés peuvent contribuer au développement rural dans les pays en développement. Rien qu’aux États-Unis, il existe environ 2 000 000 ou plus de « petits » barrages qui ne figurent pas dans l’inventaire national des barrages de l’Army Corps of Engineers. Les registres des petits barrages sont conservés par les organismes de réglementation des États et, par conséquent, les informations sur les petits barrages sont dispersées et inégales dans leur couverture géographique.

Les pays du monde entier considèrent que les petites centrales hydroélectriques (PSH) sont importantes pour leurs stratégies énergétiques, et l’intérêt pour les PSH a connu une augmentation notable. Couto et Olden (2018) ont mené une étude mondiale et ont trouvé 82 891 petites centrales hydroélectriques (PCH) en exploitation ou en construction. Les définitions techniques des PSM, telles que leur capacité de production maximale, la hauteur du barrage, la superficie du réservoir, etc. varient selon les pays.

Champs non juridictionnels

Un barrage est non juridictionnel lorsque sa taille (généralement « petite ») l’exclut de l’assujettissement à certaines réglementations légales. Les critères techniques permettant de classer un barrage comme « juridictionnel » ou « non juridictionnel » varient selon les endroits. Aux États-Unis, chaque État définit ce qui constitue un barrage non juridictionnel. Dans l’État du Colorado, un barrage non juridictionnel est défini comme un barrage créant un réservoir d’une capacité de 100 acres-pieds ou moins, d’une superficie de 20 acres ou moins et d’une hauteur mesurée selon les règles 4.2.5.1. et 4.2.19 de 10 pieds ou moins. En revanche, l’État du Nouveau-Mexique définit un barrage juridictionnel comme étant d’une hauteur de 25 pieds ou plus et stockant plus de 15 acres-pieds ou un barrage stockant 50 acres-pieds ou plus et d’une hauteur de six pieds ou plus (section 72-5-32 NMSA), ce qui suggère que les barrages qui ne répondent pas à ces exigences ne sont pas juridictionnels. La plupart des barrages américains, 2,41 millions sur un total de 2,5 millions de barrages, ne sont sous la juridiction d’aucune agence publique (c’est-à-dire qu’ils sont non juridictionnels), et ne figurent pas non plus dans l’inventaire national des barrages (NID).

Risques des petits barrages non réglementés

Les petits barrages encourent des risques similaires aux grands barrages. Cependant, l’absence de réglementation (contrairement aux grands barrages plus réglementés) et d’inventaire des petits barrages (c’est-à-dire ceux qui ne relèvent d’aucune juridiction) peut entraîner des risques importants pour les humains et les écosystèmes. Par exemple, selon le US National Park Service (NPS), « Non-juridictionnel – signifie une structure qui ne répond pas aux critères minimums, tels que listés dans les directives fédérales pour la sécurité des barrages, pour être inclus dans les programmes de sécurité des barrages. La structure non juridictionnelle ne reçoit pas de classification de danger et n’est pas considérée pour d’autres exigences ou activités dans le cadre du programme de sécurité des barrages du NPS. » Les petits barrages peuvent être dangereux individuellement (c’est-à-dire qu’ils peuvent céder), mais aussi collectivement, car une agrégation de petits barrages le long d’une rivière ou dans une zone géographique peut multiplier les risques. L’étude de Graham (1999) sur les ruptures de barrages américains ayant entraîné des décès entre 1960 et 1998 a conclu que la rupture de barrages d’une hauteur comprise entre 6,1 et 15 m (fourchette de hauteur typique des petits barrages) était à l’origine de 86 % des décès, et que la rupture de barrages d’une hauteur inférieure à 6,1 m était à l’origine de 2 % des décès. Les barrages non juridictionnels peuvent présenter des risques car leur conception, leur construction, leur entretien et leur surveillance ne sont pas réglementés. Les universitaires ont noté que davantage de recherches sont nécessaires pour mieux comprendre l’impact environnemental des petits barrages (par exemple, leur potentiel de modification du débit, de la température, des sédiments et de la diversité végétale et animale d’un cours d’eau).

Selon l’utilisation

Barrage en selle

Un barrage en selle est un barrage auxiliaire construit pour confiner le réservoir créé par un barrage primaire, soit pour permettre une élévation de l’eau et un stockage plus élevés, soit pour limiter l’étendue d’un réservoir pour une efficacité accrue. Un barrage auxiliaire est construit dans un point bas ou « selle » par lequel le réservoir s’échapperait autrement. Parfois, un réservoir est contenu par une structure similaire appelée digue pour empêcher l’inondation des terres voisines. Les digues sont couramment utilisées pour la récupération de terres arables à partir d’un lac peu profond, comme une levée, qui est un mur ou un remblai construit le long d’une rivière ou d’un cours d’eau pour protéger les terres adjacentes des inondations.

Weir

Un déversoir (parfois appelé « barrage de débordement ») est un petit barrage souvent utilisé dans le chenal d’une rivière pour créer un lac de retenue à des fins de prélèvement d’eau et qui peut également être utilisé pour mesurer ou retarder le débit.

Digue de retenue

Un barrage à retenue est un petit barrage conçu pour réduire la vitesse d’écoulement et contrôler l’érosion du sol. A l’inverse, un barrage à ailettes est une structure qui ne restreint que partiellement un cours d’eau, créant un canal plus rapide qui résiste à l’accumulation de sédiments.

Digue sec

Un barrage sec, également appelé ouvrage de ralentissement des crues, est conçu pour contrôler les inondations. Il ne retient normalement aucune eau et permet au canal de s’écouler librement, sauf pendant les périodes de débit intense qui provoqueraient autrement des inondations en aval.

Digue de dérivation

Un barrage de dérivation est conçu pour détourner tout ou partie du débit d’une rivière de son cours naturel. L’eau peut être redirigée dans un canal ou un tunnel pour l’irrigation et/ou la production d’énergie hydroélectrique.

Digue souterrain

Les barrages souterrains sont utilisés pour piéger les eaux souterraines et en stocker tout ou partie sous la surface pour une utilisation prolongée dans une zone localisée. Dans certains cas, ils sont également construits pour empêcher l’intrusion d’eau salée dans un aquifère d’eau douce. Les barrages souterrains sont généralement construits dans des zones où les ressources en eau sont minimes et doivent être stockées efficacement, comme dans les déserts et sur les îles, comme le barrage de Fukuzato à Okinawa, au Japon. Ils sont les plus courants dans le nord-est de l’Afrique et les zones arides du Brésil, tout en étant également utilisés dans le sud-ouest des États-Unis, au Mexique, en Inde, en Allemagne, en Italie, en Grèce, en France et au Japon.

Il existe deux types de barrages souterrains : « sub-surface » et un « stockage de sable ». Un barrage souterrain est construit en travers d’un aquifère ou d’une voie de drainage à partir d’une couche imperméable (telle que la roche-mère solide) jusqu’à juste en dessous de la surface. Ils peuvent être construits en divers matériaux, notamment en briques, pierres, béton, acier ou PVC. Une fois construit, l’eau stockée derrière le barrage fait monter la nappe phréatique et est ensuite extraite à l’aide de puits. Un barrage à accumulation de sable est un déversoir construit par étapes en travers d’un cours d’eau ou d’un oued. Il doit être solide, car les crues passent par-dessus sa crête. Au fil du temps, le sable s’accumule en couches derrière le barrage, ce qui permet de stocker l’eau et, surtout, d’éviter l’évaporation. L’eau stockée peut être extraite à l’aide d’un puits, à travers le corps du barrage, ou au moyen d’un tuyau de drainage.

Digue à résidus

Une digue de retenue des résidus est généralement une digue de remblai en terre utilisée pour stocker les résidus, qui sont produits pendant les opérations minières après avoir séparé la fraction précieuse de la fraction non rentable d’un minerai. Les barrages de rétention d’eau conventionnels peuvent servir à cette fin, mais en raison de leur coût, une digue à résidus est plus viable. Contrairement aux digues de rétention d’eau, une digue de résidus est élevée successivement tout au long de la vie de la mine. En général, une digue de base ou de départ est construite, et au fur et à mesure qu’elle se remplit d’un mélange de résidus et d’eau, elle est élevée. Le matériau utilisé pour élever la digue peut inclure les résidus (selon leur taille) ainsi que de la terre.

Il existe trois conceptions de digue à résidus élevée, l' »amont », l' »aval » et la « ligne centrale », nommées selon le mouvement de la crête pendant l’élévation. La conception spécifique utilisée dépend de la topographie, de la géologie, du climat, du type de résidus et du coût. Un barrage de résidus en amont consiste en des remblais trapézoïdaux construits sur le dessus mais de la pointe à la crête d’un autre, déplaçant la crête plus en amont. Cela crée un côté aval relativement plat et un côté amont dentelé qui est soutenu par les boues de résidus dans le bassin de retenue. La conception en aval fait référence à l’élévation successive de la digue qui positionne le remplissage et la crête plus en aval. Un barrage centré a des digues de remblai séquentielles construites directement sur une autre tandis que le remplissage est placé sur le côté aval pour le soutien et la boue soutient le côté amont.

Parce que les digues de résidus stockent souvent des produits chimiques toxiques provenant du processus d’exploitation minière, elles ont un revêtement imperméable pour empêcher les infiltrations. Les niveaux d’eau/de boue dans le bassin de résidus doivent être gérés pour la stabilité et à des fins environnementales également.

Par matériau

Digue en acier

Barrage en acier de Redridge, construit en 1905, Michigan

Un barrage en acier est un type de barrage brièvement expérimenté vers le début du XXe siècle qui utilise un placage en acier (en angle) et des poutres porteuses comme structure. Destinés à être des structures permanentes, les barrages en acier étaient une expérience (ratée) visant à déterminer s’il était possible de concevoir une technique de construction moins coûteuse que la maçonnerie, le béton ou le terrassement, mais plus solide que les barrages en caissons de bois.

Les barrages en bois

Un barrage en caissons de bois dans le Michigan, 1978

Les barrages en bois étaient largement utilisés au début de la révolution industrielle et dans les régions frontalières en raison de la facilité et de la rapidité de construction. Rarement construits à l’époque moderne en raison de leur durée de vie relativement courte et de la hauteur limitée à laquelle ils peuvent être construits, les barrages en bois doivent être maintenus constamment humides afin de conserver leurs propriétés de rétention d’eau et de limiter la détérioration par la pourriture, comme un tonneau. Les endroits où les barrages en bois sont les plus économiques à construire sont ceux où le bois est abondant, où le ciment est coûteux ou difficile à transporter, et où un barrage de dérivation à faible hauteur est nécessaire ou la longévité n’est pas un problème. Les barrages en bois étaient autrefois nombreux, en particulier dans l’Ouest de l’Amérique du Nord, mais la plupart ont échoué, ont été cachés sous des remblais de terre ou ont été remplacés par des structures entièrement nouvelles. Deux variations courantes des barrages en bois étaient le « crib » et le « plank ».

Les barrages en bois à crib étaient érigés de lourds bois ou de rondins taillés à la manière d’une maison en rondins et l’intérieur était rempli de terre ou de gravats. La lourde structure en caissons supportait la face du barrage et le poids de l’eau. Les barrages anti-éclaboussures étaient des barrages à caissons en bois utilisés pour aider à faire flotter les rondins en aval à la fin du 19e et au début du 20e siècle.

Les « barrages à planches de bois » étaient des structures plus élégantes qui employaient une variété de méthodes de construction utilisant des bois lourds pour soutenir un arrangement de planches retenant l’eau.

Autres types

Cofferdams

Un batardeau pendant la construction d’écluses à l’écluse et au barrage de Montgomery Point

Un batardeau est une barrière, généralement temporaire, construite pour exclure l’eau d’une zone normalement submergée. Fabriqués généralement en bois, en béton ou en palplanches d’acier, les batardeaux sont utilisés pour permettre la construction sur les fondations de barrages permanents, de ponts et d’autres structures similaires. Lorsque le projet est terminé, le batardeau est généralement démoli ou enlevé, sauf si la zone nécessite un entretien continu. (Voir aussi chaussée et mur de soutènement.)

Les utilisations courantes des batardeaux comprennent la construction et la réparation de plateformes pétrolières en mer. Dans ces cas, le batardeau est fabriqué à partir de tôles d’acier et soudé en place sous l’eau. L’air est pompé dans l’espace, déplaçant l’eau et permettant un environnement de travail sec sous la surface.

Les barrages naturels

Les barrages peuvent également être créés par des forces géologiques naturelles. Les barrages de lave sont formés lorsque des coulées de lave, souvent basaltiques, interceptent le chemin de la sortie d’un cours d’eau ou d’un lac, ce qui entraîne la création d’une retenue naturelle. Par exemple, les éruptions du champ volcanique d’Uinkaret, il y a environ 1,8 million à 10 000 ans, ont créé des barrages de lave sur le fleuve Colorado dans le nord de l’Arizona, aux États-Unis. Le plus grand de ces lacs a atteint une longueur d’environ 800 km avant la rupture de son barrage. L’activité glaciaire peut également former des barrages naturels, comme le barrage de la rivière Clark Fork dans le Montana par l’inlandsis de la Cordillère, qui a formé le lac glaciaire Missoula de 7 780 km2 vers la fin de la dernière période glaciaire. Les dépôts de moraine laissés par les glaciers peuvent également endiguer les rivières pour former des lacs, comme au lac Flathead, également dans le Montana (voir Lac endigué par la moraine).

Les catastrophes naturelles telles que les tremblements de terre et les glissements de terrain créent fréquemment des barrages de glissement de terrain dans les régions montagneuses à la géologie locale instable. Parmi les exemples historiques, citons le barrage d’Usoi au Tadjikistan, qui bloque la rivière Murghab pour créer le lac Sarez. Avec ses 560 m de haut, c’est le plus haut barrage du monde, qu’il soit naturel ou artificiel. Un exemple plus récent serait la création du lac Attabad par un glissement de terrain sur la rivière Hunza au Pakistan.

Les barrages naturels présentent souvent des risques importants pour les établissements humains et les infrastructures. Les lacs qui en résultent inondent souvent les zones habitées, tandis qu’une rupture catastrophique du barrage pourrait causer des dommages encore plus importants, comme la rupture du glissement de terrain Gros Ventre dans l’ouest du Wyoming en 1927, qui a anéanti la ville de Kelly entraînant la mort de six personnes.

Digues de castor

Les castors créent des barrages principalement à partir de boue et de bâtons pour inonder une zone habitable particulière. En inondant une parcelle de terrain, les castors peuvent naviguer sous ou près de la surface et rester relativement bien cachés ou protégés des prédateurs. La région inondée permet également aux castors d’avoir accès à de la nourriture, surtout pendant l’hiver.