au sommaire
Les grands barrages permettent de stocker d'énormes volumes d'eau, avec des objectifs variés et souvent complémentaires, comme la lutte contre les crues, l'irrigationirrigation, la production d'électricité et le tourisme. Leur développement a remodelé les paysages et leur constructionconstruction fait toujours l'objet d'âpres discussions, voire de décisions de justice, notamment lorsqu'elle amène à déplacer des populations en changeant leur mode de vie.
Le cas le plus célèbre en France est certainement celui du barrage du Chevril, à Tignes. L'ancien village a été englouti et les habitants relogés aux Boisses, où leur activité n'est plus consacrée à l'agricultureagriculture de montagne, mais au tourisme désormais. Le record du gigantismegigantisme est détenu par le barrage des Trois-Gorges en Chine.
Rencontre avec un barrage
Les parties visibles d'un aménagement de haute montagne dissimulent des organes importants et complexes, dont une description schématique est nécessaire pour permettre de comprendre comment le système global fonctionne (voir figure ci-après).
Partons de la retenue (1) et du barrage lui-même (2), esquissés en coupe et situés à haute altitude. Quelque part sur le parement amont du barrage, ou sur les pentes voisines, se trouve une prise d'eau (3) (les grands aménagements en comportent souvent plusieurs), située ni trop bas pour ne pas emporter trop de boue et de dépôts solides, ni trop haut, sinon seule une faible fraction de la retenue serait utilisable.
Cette prise d'eau alimente une longue galerie (4) à pente faible, creusée dans les massifs montagneux environnants, qui amène le débitdébit prélevé dans la retenue à proximité de la centrale hydroélectrique. La galerie d'amenée débouche sur une conduite forcée (5) en acier, solidement scellée dans des ancrages rocheux. C'est la conduite forcée, beaucoup plus courte que la galerie d'amenée et de diamètre plus petit, quelques dizaines de centimètres en général, qui encaisse la chute, souvent de plusieurs centaines de mètres, quelquefois supérieure à 1.000 m, et amène le débit à l'entrée des turbines. Pour permettre à l'énorme masse d'eau contenue dans la galerie d'amenée et dans la conduite forcée de s'arrêter lentement, alors que les vannes doivent être fermées rapidement, la solution consiste à prévoir une cheminéecheminée d'équilibre (6) à la jonction entre la galerie et la conduite.
Les vannes (8) sont situées à l'entrée de la centrale (7) immédiatement à l'aval de la conduite forcée. Lorsqu'elles se fermentferment, l'eau en mouvement lent dans la galerie peut monter dans la cheminée, équipée d'élargissements assez grands pour la stocker tant qu'elle continue d'arriver. L'eau monte ainsi au-dessus du niveau d'équilibre, jusqu'à ce que la différence de pressionpression inversée la fasse redescendre en la refoulant vers la retenue. Des oscillations s'installent, mais la cheminée est conçue de façon à ce qu'elles s'amortissent progressivement, grâce aux étranglements et élargissements dessinés à cette fin. Réciproquement, lorsque les vannes sont ouvertes, l'eau stockée dans la galerie ne peut pas se mettre en mouvement instantanément, c'est donc le volume d'eau de la cheminée qui s'écoule d'abord dans la conduite forcée vers les turbines. De nouveau, des oscillations s'installent avant qu'un régime stationnaire soit atteint.
Finalement, dès l'ouverture des vannes (8), le débit commence à s'écouler dans la turbine (9). À l'aval de la turbine, l'eau passe successivement par un diffuseur (11), qui réduit sa vitessevitesse et récupère l'énergie cinétiqueénergie cinétique restante, puis par le canal de fuite pour déboucher dans le bassin de compensation (12) conçu pour étaler sur des duréesdurées assez longues les variations du débit.
