Les risques relatifs aux barrages

Un barrage n'est pas inerte. Il vit, travaille et se fatigue en fonction des efforts auxquels il est soumis. Par exemple lorsque le lac de retenue est plein le barrage risquera d’avancer, dans le cas contraire lorsque le lac de retenue est vide le barrage risque de reculer. De son état va dépendre la sécurité des populations de la vallée.

 

Le barrages de Manic 5  lapresseaffaires.cyberpresse.ca
Le barrages de Manic 5 lapresseaffaires.cyberpresse.ca

Les probabilités d’accidents sont infimes, car le choix du site, la construction et la surveillance des barrages font l’objet de contrôles rigoureux. S’il subsiste toujours un risque, une rupture brutale et complète d’un barrage est aujourd’hui extrêmement faible. En cas de rupture, il s’agirait plus probablement d’une rupture progressive liée à l’évolution d’une fissure dans l’ouvrage.

Le risque rupture de barrage correspond à l’immersion brutale et rapide de la vallée en aval entraînant de nombreuses victimes et des dégâts matériels et environnementaux importants. Les barrages de plus en plus fiables répondent le plus souvent aux besoins économiques des sociétés. Depuis une dizaine d’années, la création de nouveaux barrages en France, comme en Europe, sauf en Espagne, s’est ralentie. Il n’en est pas de même dans le reste du monde, en particulier dans les pays en développement. Très utiles (Réserve d’eau pour l’agriculture, alimentation des zones urbaines et rurales ainsi que les activités touristiques et ludiques, production d’énergie et d’électricité, régulation des crues), les barrages présentent cependant certains inconvénients :

 

• Modification des milieux intiaux

– Déboisement, érosion des bassins versants.

– Accroissement de la turbidité par apport de matière organique.

– Augmentation de l’eutrophisation des milieux aquatiques entraînant une réduction de      la teneur en O2.

– Réduction de la qualité des eaux en aval après des lâchés d’eau.

– Modification écologique en amont et en aval du cours d’eau.

– Obstacle à la migration des poissons.

• Conséquences démographiques :

– déplacement des populations habitant à l’origine la vallée.

– disparition, de villages voire de villes et de sites archéologiques.

– augmentation des maladies hydriques en particulier en zone tropicale.

• Interaction possible avec d’autres risques naturels ou technologiques :

– inondations.

– mouvements de terrain.

– séismes.

– risque industriel…

Les contraintes internes et externes

- Le poids du barrage.

- Les forces hydrostatiques dues à la poussée de l’eau de la retenue sachant que la pression maximale s’exerce sur le terrain de fondation et à la jonction de la fondation avec le corps du barrage. L’eau tend à s’infiltrer

dans la moindre fissure et à l’élargir, c’est le phénomène de sous-pression. La pression sur l’ouvrage dépend de la hauteur de la * tranche d’eau * et non du volume de la retenue.

- Les déformations de la fondation et des terrains naturels des rives comme les tassements, les glissements.

- Les forces d’origine thermique dues aux variations de température de l’eau et de l’air qui entraînent des alternances de dilatation et de contraction des matériaux.

- Les modifications dans le temps des caractéristiques physiques et chimiques des bétons.

 

Le risque de rupture brusque et imprévu est aujourd’hui extrêmement faible. Elle viendrait surtout du vieillissement progressif de l’ouvrage qui laisserait le temps de prévoir les procédures d’alerte et de secours des populations. En revanche, une rupture partielle ou totale brusque produirait une onde de submersion très destructrice. Dans cette zone à risque en particulier dans la zone du «quart d’heure», zone dans laquelle l’onde de submersion mettrait moins d’un quart d’heure pour arriver, des plans de secours et d’alerte ont été établis, avant la première mise en eau du barrage. Enfin, il convient de noter que les séismes n’ont jamais provoqué de dégâts sérieux sur des barrages, qu’ils soient en remblai ou en maçonnerie. Cette observation s’est confirmée lors des séismes en Arménie en 1988 et en Californie en 1989.

Le dispositif de surveillance et de maintenance du barrage de Vouglans ... leprogres.fr
Le dispositif de surveillance et de maintenance du barrage de Vouglans ... leprogres.fr

La surveillance correspond à un contrôle permanente et un suivi des mouvements des barrages à l’aide de plusieurs instruments de mesure en particulier inclinomètres, extensomètres, pendules, piézomètres, l’état des partie recouvertes par l’eau se fait par caméras ou plongeurs. Selon la circulaire interministérielle du 14 août 1970, elle est effectuée par son exploitant et E.D.F. Tous les résultats sont marqués dans le registre du barrage, sorte de carnet de bord.

Instrument de surveillance de la qualité des eaux dans un barrage, ... hellopro.fr
Instrument de surveillance de la qualité des eaux dans un barrage, ... hellopro.fr

Chaque année, des inspections sont réalisées par la direction régionale de l’industrie et de la recherche et de l’environnement (DRIRE). Elle vérifie le bon fonctionnement des instruments de mesures, des tuyaux d’évacuation, de l’état général du barrage afin d’éviter les fuites.

 

Cette surveillance distingue la période de mise en eau, au cours de laquelle l’exploitant est tenu de suivre un programme de remplissage progressif avec des mesures d’auscultation et la période d’exploitation durant laquelle il doit assurer une surveillance régulière de l’ouvrage et de ses fondations.

 

La surveillance constante du barrage s'effectue aussi bien pendant la période de mise en eau qu'au cours de la période d'exploitation. Elle s'appuie sur de fréquentes inspections visuelles et des mesures sur le barrage et ses appuis (mesures de déplacement, de fissuration, de tassement, de pression d'eau et de débit de fuite, etc.). Toutes les informations recueillies par la surveillance permettent une analyse et une synthèse rendant compte de l'état du barrage, ainsi que l'établissement, tout au long de son existence, d'un " diagnostic de santé " permanent. Si cela apparaît nécessaire, des travaux d'amélioration ou de confortement sont réalisés. Pendant toute la durée de vie de l'ouvrage, la surveillance et les travaux d'entretien incombent à l'exploitant du barrage. L'État assure le contrôle de cette surveillance, sous l'autorité des préfets, par l'intermédiaire des services chargés de la police de l'eau et des milieux aquatiques (DDE, DDAF, services spécialisés de la Navigation) et par l'intermédiaire des directions régionales de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement (DRIRE) pour les barrages faisant l'objet de concessions hydroélectriques.

La plupart des barrages français ont été construits après la guerre, cela signifie que leurs moyenne d’âges est supérieures à 50 ans.

Cependant malgré cet âge, les ouvrages sont encore plus sécurisés qu’à leurs débuts et pour cause on estime que 1% des barrages se sont rompus au cours du 20 ème siècle. En effet, ils sont l’objet d’une attention toute particulière.  

 

Les ouvrages sont constamment sous surveillance grâce aux multiples capteurs qui le constitue.

De façon hebdomadaire, une maintenance courante est effectuée sur les mécanismes de production d’électricité. Les techniciens procèdent au graissage des différents engrenages et mécanismes. On vérifie également le fonctionnement correct de toutes les parties et ce sans arrêter la production d’électricité.

 

De façon ponctuel ou à la suite d’événement pouvant compromettre la sécurité générale l’exploitant peut décider d’effectuer des contrôles plus poussé sur les installations. Pour ce faire les techniciens arrêtent le groupe de production pour quelques jours. Cela permet de démonter les turbines, rotors et autre parties mécaniques.

 

Deux fois par an, une maintenance de contrôle est effectué sur la stabilité de l’ensemble et ceux en plus de ceux effectué par les capteurs de façon continue. Pour ce faire on emploie un dispositif de lunettes de visée qui permettent de mesurer les éventuels déplacements de l’ouvrage.

Les mesures obtenues sont consigné dans un fichier qui est comparés avec les précédentes données.

 

 

 

Les examens techniques complet

La réglementation française oblige l’exploitant à effectuer une visite très approfondie du complexe si sa hauteur est supérieure à 20 mètres.

Cette visite décennale est appelé ETC (examen technique complet).

Traditionnellement cette visite était effectué par une vidange complète du bassin de retenue ca qui impliquait un long temps de remplissage du bassin. Cela augmentait le temps d’improductivité de l’ouvrage.

Désormais et grâce aux nouvelles technologies, on peut avoir recours à un robot subaquatique. Ce dernier permet de ne pas avoir à vidanger le lac de retenue.

Cependant lors d’opération de maintenance, il faut quand même vidanger le lac. 

 

Pour illustrer nous allons prendre pour exemple la visite ETC du barrage de Roseland pour lequel une partie des contrôles avait déjà été effectué en 2009 à savoir

 

 

 

-       Une visite subaquatique de contrôle des parties immergées du parement amont.

-       Une visite de contrôle, à l’aide d’un drone, du haut du parement amont lors d’un abaissement du lac de retenue.

-       Une visite de contrôle, à l’aide d’un drone, de l’ensemble du parement aval.

 

Super Achille   http://www.sa-subaquatiques.com/
Super Achille http://www.sa-subaquatiques.com/

Pour les visites, les ingénieurs utilisent un robot appelé Super Achille.

Ce dernier est pourvu d’une caméra sous-marine, de divers système d’éclairage spécifique et un système performant repositionnement qui rend possible l’inspection des parties immergées de l’ouvrage sans vider la retenue d’eau et donc sans perturber l’environnement, ni le milieu.

EDF fait sous-traiter l’inspection à la société SASA.

 

La mise en oeuvre du robot au barrage de Castelnau-Lassouts    ladepeche.fr
La mise en oeuvre du robot au barrage de Castelnau-Lassouts ladepeche.fr

Le pilote les yeux rivés sur 6 écrans de contrôle dirige la ‘’bête’’ jusqu’à 750 mètres de profondeur. Divers logiciels permettent de reconstituer le barrage avec les informations reçues. Les données sont une fois de plus analysé par des spécialistes et conservé afin de constituer une base de donnée.  

 

 

Super Achille 20000 en plein travail   arenasub.it
Super Achille 20000 en plein travail arenasub.it

L’utilisation de ce robot coûte 50 000 €.

 

Par sa grande souplesse et sa rapidité de mise en œuvre, la visite des parties habituellement immergées par  inspection subaquatique permet de limiter l’indisponibilité de l’ouvrage en termes de production d’électricité. Cette méthode permet, en outre, d’éviter les impacts sur l’environnement et sur les usages de l’eau.

 

Selon la réglementation en vigueur, les rapports d’auscultation doivent être produits tous les 2 ans pour les grands barrages français. Ces documents sont envoyés aux DREAL (directions régionales de l'environnement, de l'aménagement et du logement) en charge du contrôle de la sécurité des installations hydroélectriques.

 

La ville engloutie après la catastrophe de Malpasset   eblogducommunicant2-0.com
La ville engloutie après la catastrophe de Malpasset eblogducommunicant2-0.com

L'information préventive de la population : le droit à l'information générale sur les risques majeurs s'applique. Chaque citoyen doit prendre conscience de sa propre vulnérabilité face aux risques et pouvoir l'évaluer pour la minimiser. Pour cela il est primordial de se tenir informé sur la nature des risques qui nous menacent, ainsi que sur les consignes de comportement à adopter en cas d'événement (site du MEEDDM, prim.net, mairie, services de l'État).

L'alerte

Comment y faire face ?

Pour illustrer nous allons prendre pour exemple la visite ETC du barrage de Roseland pour lequel une partie des contrôles avait déjà été effectué en 2009 à savoir

 

 

 

-       Une visite subaquatique de contrôle des parties immergées du parement amont.

-       Une visite de contrôle, à l’aide d’un drone, du haut du parement amont lors d’un abaissement du lac de retenue.

-       Une visite de contrôle, à l’aide d’un drone, de l’ensemble du parement aval.

 

Avant

 

  •  Avant l’incident il est nécessaire de connaître le signal d'alerte et les consignes pour la zone dites de "sécurité immédiate" (zone du premier quart d'heure).
  • Il est aussi conseiller de prendre certaine précaution comme prévoir une petite réserve de vivre.

 

Pendant

  • Pendant l’incident, il est nécessaire de gagner immédiatement les points hauts les plus proches ou à défauts les étages supérieurs d’une construction solide et élevé.  
  • De plus il ne faut pas prendre l’ascenseur, ne pas aller chercher ses enfant à l’école, ne pas revenir sur ses pas.
  •  Ne pas téléphoner afin de ne pas encombrer les lignes téléphoniques pour ne pas saturer le réseau utilisé par les secours. 

 

Après

Après l'incident, certaines mesures sont à prendre.

  • Faire rapidement une déclaration de catastrophe naturelle et contacter son assureur sans tarder afin qu'il constate les dégâts et engage les indemnisations.
  • S’informer auprès de sa mairie pour connaître la marche à suivre concernant le possible retour à son habitation ;
  • Veiller aux personnes en difficulté comme les personnes âgées, les personnes à mobilité réduite.
  • Faire appel à des professionnels pour la remise en état de son habitation tels la bonne remise en route de ses réseaux gaz, chauffage et électricité.
  • Ne pas réutiliser les appareils électriques mouillés.
  • Etre prudent lors du nettoyage. L’habitation peut être devenue insalubre, c’est pourquoi il est nécessaire de se protéger avec des gants, bottes…
  • Il faut également désinfecter son habitation car l’eau du barrage à stagné dans la retenue et peut contenir des organismes indésirables.
  • Afin d'assurer le séchage de l'habitation il faut chauffer les lieux très doucement.
  • Prendre ses précautions alimentaires. Jeter tous les aliments qui sont restés dans l’eau ou dans un réfrigérateur ou un congélateur hors service.

 

 

Le signal corne de brume  http://www.iffo-rme.fr/le-risque-majeur
Le signal corne de brume http://www.iffo-rme.fr/le-risque-majeur

 

En cas d’incident grave au barrage comme une rupture par exemple, une des priorités est de prévenir les populations.

Pour ce faire, dans le cas d’une rupture de barrage, le signal diffusé est une corne de brume (vous pouvez l’écoutez ici) Il se compose de signaux sonores de 2 secondes, séparés par des intervalles de 3 secondes et durent au minimum 2 minutes.

 

Le Signal National d’Alerte   http://www.iffo-rme.fr/le-risque-majeur
Le Signal National d’Alerte http://www.iffo-rme.fr/le-risque-majeur

Egalement, le Signal National d'Alerte ordonne le confinement. Il est diffusé par le réseau de sirènes de la protection civile.

L’ordre de confinement peut aussi être donné par le micro des véhicules comme ceux des sapeurs-pompiers.

 

Ces signaux peuvent être écoutés et téléchargés ici. 

 

 

Les dommages

Inondation du barrage de la Rouvière en 2002 orig.cg-gard.fr
Inondation du barrage de la Rouvière en 2002 orig.cg-gard.fr

 

L’onde de submersion ainsi que l’inondation et les matériaux transportés, issus du barrage et de l’érosion intense de la vallée, peuvent occasionner des dommages considérables sur :

-  les hommes : comme des noyades, ensevelissement, maladies dues aux eaux stagnantes…

les biens : destructions et détériorations aux habitations, aux entreprises, aux ouvrages comme les ponts ou les route, au bétail, paralysie des services publics.

l’environnement : destruction de la flore et de la faune, disparition du sol cultivable, pollutions diverses, boues, débris…

 

 

Les causes de l'accident

Les causes d’une rupture sont diverses selon la nature du barrage. Elles peuvent être liées à :
des problèmes techniques : Il peut s’agir de vice de conception, de construction, d’entretien ou des matériaux. Il peut aussi s’agir d’un défaut de fonctionnement des évacuateurs de crues. Le vieillissement peut aussi être en cause.

des causes naturelles  Les crues, séismes, glissements de terrain dans la retenue d’eau peuvent entraîner des conséquences en aval. Pour limiter ces risques, les barrages sont dimensionnés de sorte à supporter des crues exceptionnelles en particulier grâce aux ouvrages évacuateurs de crue. Le dimensionnement de l’ouvrage tient également compte de la sismicité de la zone dans laquelle il est implanté. Enfin pour limiter les risques liés aux glissements de terrain, des études géologiques poussées sont obligatoires avant construction de l’ouvrage tout comme des avis d’expert.
des causes humaines Des erreurs d’exploitation, surveillance insuffisante, attentats sont autant de risques. Ce type de facteur est largement pris en compte, notamment pour les risques liés au terrorisme par une surveillance particulière de ces ouvrages dans le cadre du plan Vigipirate.

 

La prévention

Un des risques principaux des barrages sont les tremblements de terres

Les séismes sont des vibrations de l'écorce terrestre qu'on ne peut pas prévoir. Ils provoquent des dégâts plus ou moins importants. Ces vibrations sont provoquées par un mouvement brutal d'une ancienne fracture de roche en profondeur.

 


Rupture sur le barrage de Schyrkang à Taiwan lors d'un séisme le 21 septembre 1999 (magnitude 7.6, 2500 morts) (photo S. Lallemand)
Rupture sur le barrage de Schyrkang à Taiwan lors d'un séisme le 21 septembre 1999 (magnitude 7.6, 2500 morts) (photo S. Lallemand)

Pour parer au risque encourus par un futur barrage, des études historiques et collecte de données sur la sismicité d’une région sont effectué. En effet la probabilité que dans une région qui a connu par la passé de nombreuses secousses se reproduisent des séismes est beaucoup plus élevée que dans d’autre région.

Il faut impérativement effectuer des visites de contrôles de l’ouvrage après un séisme et ce dans le but de constater les éventuelles dégâts et de les réparer. 

 

Ce tableau représente les visites à effectuer lorsque :

 

De nouvelles visites sont à effecteur 2 à 3 semaines après l’incident et ce pour rechercher des incident pouvant s’être aggravé et n’étant pas visible au départ.

 

Lors du remplissage de la retenue, l’activité sismique de la zone est accrue. Les plus grands séismes furent associés à une retenue importante.

La modification apportée à la retenue comme le remplissage ou la vidange accroissent l’instabilité.

La plus grande instabilité se trouve au-dessous de la retenue, de plus elle augmente au fil du temps en profondeur.

 

Le barrage de Zipingpu qui serait mis en cause
Le barrage de Zipingpu qui serait mis en cause

Selon l'article du Figaro, le barrage de Zipingpu serait à l'origine d'un tremeblement de terre.

 

Les inspections

Dans le cadre des enquêtes de pré-construction et dans le but de détecter une acticité sismique de la zone de construction d’un potentiel ouvrage, on installe au minimum 2 ans avant les travaux des capteurs. Il faut faire de même au moins dans les 2 années suivant le remplissage du réservoir et ce dans le but de comparer l’activité sismique avant et après la construction du barrage.

 

Visite d’inspection d’un barrage grâce au fil à plomb   émission C’est pas sorcier.
Visite d’inspection d’un barrage grâce au fil à plomb émission C’est pas sorcier.

Pour détecter les variations comme des secousses, les techniciens utilisent une ‘’table’’ avec un fil à plomb.

 

Fil à plomb  mesmateriaux.com
Fil à plomb mesmateriaux.com

Le fil à plomb utilise tout simplement le principe de la gravité et indique constamment la direction de la gravité.      

Il assure que les surfaces verticales forment une angulation de 90° par rapport à l'horizontale.

 

Image tirée du livre : l’entretient et la surveillance des petits barrages par Paul Royet.
Image tirée du livre : l’entretient et la surveillance des petits barrages par Paul Royet.

Les fils à plomb sont relié à toutes une batterie de capteur, le simple oscillement aussi léger soit-il déclencherais la panique dans tout le département entrainant les déclanchement des plans d’évacuation et du Plan Particulier d’Intervention concernant l’ouvrage.

Fil à plomb dans la galerie d’un barrage  lanouvellerepublique.fr
Fil à plomb dans la galerie d’un barrage lanouvellerepublique.fr

 

La prévention du risque va de sa connaissance aux protections et parades, en passant par la surveillance.

Pour parer aux risques relatifs aux barrages, la surveillance des ouvrages hydro-électrique est à la charge de l’exploitante. Ce dernier doit effectuer régulièrement des visites et des mesures d’auscultations tout en prenant les mesures conséquentes telles les réparations des anomalies. 

 

L'Etat assure le contrôle de cette surveillance, sous l'autorité des préfets, par l'intermédiaire des services tels que la DDE (Direction Départementale de l'Equipement), la DDAF (Direction Départementale de l'Agriculture et de la Forêt), les services spécialisés de la navigation et la DRIRE (Direction Régionale de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement).


De ce fait et grâce à tous ces moyens mis en œuvre, l'hypothèse d'une rupture de barrage brusque et inopinée peut être considérée comme très faible.

L'organisations des secours: les PPI

Pour se préparer à un incident dans l’ouvrage, les moyens de secours mettent en place des Plan Particulier d’Intervention (PPI). Ces derniers sont obligatoires afin de mieux protéger les populations vivant en aval des grands barrages (plus de 20 m de hauteur et capacité supérieure à 15 millions de m3)

Ce PPI organise et prévoit les mesures à prendre ainsi que les moyens de secours à mettre en œuvre pour l'alerte et l'évacuation des populations concernées.

 

Les PPI permettant de mobiliser une trentaine de services dont les préfectures, mairies, sapeurs-pompiers, médecins, services de police, de gendarmerie et de secours, société d’autoroute, SNCF, direction départementale de l’équipement, direction départementale des affaires sanitaires et sociales…

Les PPI comprennent aussi l’alerte des populations (voir plu haut)

 

En plus du PPI, le préfet peut aussi mettre en place les plans ORSEC (Organisation de la Réponse de la SECurité Civile) ,, NoVi (NOmbreuse VIctime)  …

 

 

 

Le dispositif d'alerte mis en œuvre conjointement par EDF et la préfecture comporte quatre phases :

 

*La 1ère phase est atteinte: il y a une vigilance renforcée de la part de l’exploitant qui exerce une vigilance renforcée qui reste en liaison avec les autorités.


* La 2ème phase est atteinte : s’il y a des préoccupations sérieuses comme l’atteinte de la cote maximale, des faits anormaux qui compromettent la sécurité.

Dans cette situation, l’exploitant alerte les autorités désigné par le PPI ? Ces dernières doivent être en mesures d’organier le déclanchement du plan de secours.


* La 3ème phase est atteinte :s’il y a un danger immédiat. Dans cette situation l’évacuation est immédiate. En même temps qu’il alerte les autorités, l’exploitant alerte les populations au moyen des sirènes et cornes de brumes.


* 4ème phase : rupture constatée


 

Selon le niveau de préoccupation de rupture du barrage, différentes modalités d’intervention des secours sont prévues dans les PPI (Plan Particulier d’Intervention).

L'état de fin d'alerte est prononcé lorsque les conditions de préoccupations sérieuses ou de danger imminent ont cessé. La fin d'alerte n'entraîne pas nécessairement la fin de la vigilance renforcée.

 

 


Les environs du barrage sont découpés en zone suivant l’intensité de leur menace.

Les environs du barrage sont découpés en zone suivant l’intensité de leur menace.

Il y a la zone de proximité immédiate, cette dernière peut être submergé dans un délai très court, cela ne permet qu’une alerte directe. De ce fait la population doit évacuer immédiatement.

 

La Zone d’inondation spécifique, la dite zone sera en cas d’anomalie totalement submergé.

 

La dernière zone est la zone d’inondation, ce dernier risque aussi d’être submergé mais de façon moins importante.

 

 

Le barrage de Vinça http://images.lindependant.fr
Le barrage de Vinça http://images.lindependant.fr

Prenons maintenant pour exemple le barrage de Vinça dans les Pyrénées-Orientales.

D'une hauteur de 55 mètres, d'une longeur de crêtes de 192 mètres son réservoir à une capacité de 24.5 millioms de m3.

Carte de propagation en cas de rupture  http://images.lindependant.fr
Carte de propagation en cas de rupture http://images.lindependant.fr

Si le barrage venait à rompre voici ce qui se retrouverai sous les eaux.