Ø Exemple d’un barrage voute : le barrage de Tignes
Ce barrage, situé en Savoie près d’Albertville, est le plus grand d'Europe en altitude. Construit de 1948 à 1952, sa voûte mesure 180m de hauteur, pour une longueur de 295m et une épaisseur de 43m, et il possède un volume de retenue de 230 hm3. Ce barrage a été réalisé en béton, comme tous les barrages récent à voûte, poids ou contreforts.
La hauteur maximale de l'eau du barrage se situe à 1790m d'altitude et le lac occupe 270 hectares. L'eau, turbinée vers les usines des Bréviaires Malgovert et du Chevril, chute par une conduite forcée et produit 805 gigawattheures d'électricité par an.
Ce barrage énorme doit résister à des contraintes impressionnantes qu’il est important de connaître pour pouvoir comprendre son fonctionnement.
Tout d’abord, le barrage de Tignes, comme tous les autres barrages, est soumis des pressions, dont la plus importante est la pression hydrostatique, force horizontale exercée par l’eau sur sa surface immergée. On en tire l’expression suivante :
P= ρ * g * h
P est la pression en Pa, ρ la masse volumique de l’eau en kg.m? ³, g la gravitation en m.s?², h la hauteur d’eau au dessus du point considéré en m.
On constate que la pression dépend de la hauteur d’eau et non de la largeur du barrage. Etant donné que c’est la hauteur d’eau qui est responsable de la pression hydrostatique, on peut calculer facilement celle du barrage de Tignes, en considérant une hauteur d’eau égale à 150m. Ainsi :
P = 1000 * 10*150= 1 500 000 Pa, c'est-à-dire 15 bars.
Le barrage est soumis en outre à des charges extérieurs, à savoir la poussée des sédiments, la poussée de la glace a la surface de l’eau, les forces d’inertie et variation de poussée dues aux séismes, et est aussi soumis a des charges internes comme le retrait ou gonflement du béton.
Les barrages voute sont les barrages les plus présents en montagne, car ils nécessitent un socle rocheux très solide sur les cotés : en effet, le béton ne travaille qu'en compression, il résiste à la pression de l'eau avec l'effet voûte, c'est-à-dire en s'acourbant sur les flans de la vallée par sa courbure horizontale.
C’est pourquoi on utilise la voute dans ces cas la. Nous allons voir les avantages de la voute pour ces types de barrages.
Nous constatons que, dans le cas du mur droit, les parois rocheuses devrons produire 2 réactions parallèles à la force rouge et valant chacune la moitié de cette dernière. Par contre la voute permet d'obtenir deux réactions qui possèdent également une composante verticale mais aussi une composante horizontale
Les forces de résistance sont donc divisées grâce à la voute. Cependant, une force supplémentaire est alors créée sur la voute, une des résultantes horizontales (flèches vertes), qui va créer une force de compression sur la voute.
Mais cela n’a pas grande importance, parce que le béton a une bien meilleure résistance en compression qu’en traction.
Les barrages semblent donc être conçus pour résister à tout, et semblent être irréprochable quant à l’environnement : en effet, on a vu qu’ils utilisaient l’eau pour produire l’énergie, et qu’il n’y avait apparemment aucun déchets mis en jeu…
Cependant, un barrage présente des risques pour l’environnement, que vous allez voir dans notre seconde partie : L’impact des barrages sur l’environnement.