Generalites Barrages

Barrages Généralités

BARRAGES BARRAGESET ET OUVRAGES OUVRAGES ANNEXES ANNEXES

Contra, Tessin, 220 m Hydrauliques Laboratoire de Constructions

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Barrages Généralités

Les pyramides utiles

Zayandehroud, Laboratoire de Constructions Hydrauliques

Iran, 100 m ÉC O LE PO L Y TEC H N IQ U E FÉ DÉRA LE D E LA USAN NE

Barrages Solis, Grison, 61 m Généralités

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

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Barrages Généralités

Hoover Dam, USA, 221 m

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Barrages Généralités

Définition Définitionde dela lanotion notion"barrage" "barrage"

Barrages = ouvrages hydrauliques qui barrent, sur toute la largeur, une section d'une vallée et qui créent ainsi une dépression topographique artificielle étanche à l'eau

niveau d'eau lors des crues

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Barrages Généralités

Effet Effetdes desbarrages barrages La retenue crée par le barrage peut stocker un part important des apports d’eau

Le barrage surélève le plan d’eau amont

niveau d'eau lors des crues

But: Influencer le bilan hydrologique dans un bassin versant Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

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Barrages Généralités

Karun III, Iran, 205 m

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Barrages Généralités

Karun III, Iran, 205 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barrages--des desouvrages ouvragessinguliers singuliers Structures complexes qu'il faut traiter comme systèmes  il n'existe pas de procédures bien définies pour trouver la meilleure solution  démarche pragmatique, évolutive, systématique et récursive  grand nombre d'hypothèses

Le comportement d'un barrage durant son cycle de vie est complexe  influence par plusieurs facteurs et phénomènes plus ou moins bien connus - caractéristiques de matériaux (vieillissement) - comportement de la fondation - les effets chimiques de l'eau - sollicitation sismique - risque hydrologique - mode d'exploitation

Les exigences quant à la sécurité sont extrêmes z conception z réalisation z exploitation  règle institutionnelle pour la surveillance des ouvrages par une auscultation permanente

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Barrages Généralités

Evolution Evolutiondes desbarrages barrages

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Barrages Généralités

La Lavallée valléedu duNil Nil--Barrage Barragede de"Sadd-el-Kafara" "Sadd-el-Kafara"

View of Kafara dam side from the left bank; US= upstream, DS = downstream

Upstream face of Kafara dam

Cross section of Kafara dam

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Barrages Généralités

Barrages Barragesd'irrigation d'irrigationau auYémen Yémen Barrage de Marib Î Marib - capitale de la reine Saba, située à 120 km à l'est de Sanaa Î Prospérité pendant plus d'un millénaire, basée sur l'irrigation et l'exportation d'encens et de myrte Î Premiers barrages sur la rivière Danah datent de 1500 avant J.C. Î Construction d'un grand barrage commencée en 519 avant J.C. z barrage en remblai de 700 m de longueur et de 20 m de hauteur z impressionnants ouvrages de vidange en maçonnerie z volume retenue de 30 mio m3 (15% du débit moyen annuel) z rupture finale après 1300 ans de service au 7ème siècle après J.C. Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Ancien Ancienbarrage barragede deMarib, Marib,Yémen Yémen

Plan of the Marib dam in its final configuration Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Situation Situation actuelle actuelle dans le monde et en Suisse

Digue en enrochements Atatürk, Turquie (173 m) Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Nombre Nombrede debarrages barrages

Monde sans sans Chine Chine Monde

20'000 20'000

15'000 15'000

23'034 23'034

Nombre 15mm Nombre de de barrages barrages>>15 Etat Etat1998: 1998:

Monde Mondesans sansChine: Chine: 23'034 23'034 Monde Mondeavec avecChine: Chine: 44'645 44'645

17'744 17'744 16'601 16'601 153 153 144 144 128 128

10'000 10'000

200 200

150 150

100 100

50 50

5'000 5'000

00 1'800 1'800

250 250

Suisse Suisse

25'000 25'000

1'850 1'850

1'900 1'900

An An

00 60 70 80 90 60 70 80 90 1'950 2'000 1'950 2'000

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Bennet 183

Trinity 164 Copperton III 177

Swift 156

Anderson Ranch 139

Mud Mountain 130

Chambon 136

Owyhee 127

Diablo 119

Schräh 112

Chicoasén 261

Mica 242

Oroville 230

Nurek 300

Vajont 262 Grande-Dixenc

Mauvoisin 237

Hoover 221

Barrages en béton

San Gabriel 123

Salt Springs 96

Dix River 87

Arrowrock 107

Buffalo Bill 99

Cheeseman 72 New Croton 91 Stillwater 82

Kurit 64 (1850) San Leandro 47 (1892)

Barrages Généralités

Rétrospective Rétrospectivesur sur l’évolution l’évolutionde dela lahauteur hauteurmaximale maximaledes desbarrages barrages

Digues

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Barrages Généralités

Evolution Evolutionde dela lahauteur hauteurmaximale maximale des desbarrages barragesen enbéton bétonen enSuisse Suisse 320 m

237 / 250 m

55 m

1889 La tour Eiffel

285 m

83 m

1920 1948 Montsalvens Rossens

1957/91 Mauvoisin

1962 Grande Dixence

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Barrages Généralités

Evolution Evolutionde dela lahauteur hauteurmaximale maximale des desbarrages barragesen enbéton bétonen enSuisse Suisse

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Barrages Généralités

Nombre Nombrede debarrages barragesen enconstruction construction(2006) (2006) Hauteur Hauteur >> 60 60 mm 1.1. Chine Chine 2. 2. Turquie Turquie 3. Iran 3. Iran 4. 4. Japon Japon 5. Vietnam 5. Vietnam 6. 6. Inde Inde Espagne Espagne 8. Myanmar 8. Myanmar 9. 9. Italie Italie Arabie ArabieSaoudite Saoudite 11. Brésil 11. Brésil Russie Russie 13. 13. Corée Coréedu duSud Sud Maroc Maroc Roumanie Roumanie Grèce Grèce 17. Autres 17. Autrespays pays

Total Totalmonde monde

95 95 51 51 48 48 40 40 18 18 10 10 10 10 77 66 66 55 55 44 44 44 44 47 47

Hauteur Hauteur >> 150 150 m m 1.1. 2. 2. 3. 3. 4. 4. 5. 5.

Chine 19 Chine 19 Iran 66 Iran Turquie 55 Turquie Brésil 33 Brésil Inde 22 Inde Laos 22 Laos 7. 7. Argentine, Argentine, Colombie, Colombie, Equateur, Equateur, Ethiopie, Ethiopie, Georgie, Georgie, Grèce, Grèce, Islande, Islande, Japon, Japon, Malaisie, Malaisie, Mexique, Mexique, Pakistan, Pakistan, Russie, Russie, Ouzbékistan Ouzbékistan == 13x1 13 13x1 13

Total Total monde monde

50 50

364 364 Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Nombre Nombrede debarrages barragesen enconstruction constructiondepuis depuis1997 1997 Nombre

400 366 350 300

361 335

319

335 345

369 368 364

289

250 > 60m >150m

200 150 100 50 41 35 35 35 33 36 42 43 43 50 0 1997199819992000200120022003200420052006

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Barrages Généralités

Distribution Distributiondes desbarrages barrages>>15 15m mpar parcontinents continentset etpays pays Amérique du Nord

16.6% Europe

10.9%

51.5%

7% 6.2%

4%

Asie australe

Afrique

Asie Japon Amérique du Sud

Classement par pays 1. Chine 2. Etats-Unis 3. Japon 4. Inde 5. Espagne 6. Corée 7. Canada 8. Grande Bretagne 9. Brésil 10. Mexique (Suisse

51,5% 14,9% 6.1% 3,1% 2,0% 1,9% 1,7% 1,5% 1,4% 1,4% 0,4%)

(100 % = nombre total de barrages dans le monde) Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

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Barrages Généralités

Energie Energiehydroélectrique hydroélectriqueet etbarrages barragesen enChine Chine Demande en puissance supplémentaire: 15 000 MW/an Augmentation prévue de la puissance avec nouvelles centrales hydroélectriques entre 2000 et 2010 : 125 000 MW

Barrage des Trois Gorges en construction Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Energie Energiehydroélectrique hydroélectriqueet etbarrages barragesen en Iran Iran Aménagements hydroélectriques en construction : 7 500 MW Augmentation du potentiel utilisé de 15 % à 80 % en 2020

Barrage Shahid Abbaspour (Karun I)

Barrage Dez Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Perspectives Perspectivesdans dansle ledomaine domainedes desbarrages barrages Tâches, défis

Suisse

Monde

Conservation des ouvrages existants

***

**

**

*

*

**

*

***

Extension des ouvrages existants (surélévations) Reconstruction Renouvellement Nouvelles réalisations

*

peu important

** important

***

très important

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Barrages Généralités

Perspectives Perspectivesdans dansle ledomaine domainedes desbarrages barrages Surélévations Luzzone de 208 m à 225 m Mauvoisin de 237 m à 250 m

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Barrages Généralités Buts Butsdes desbarrages barrages Création d'une retenue

Production d’énergie Approvisionnement en eau potable et industrielle

Compensation entre les apports et les besoins en eau

Irrigation Protection contre les crues Loisirs et tourisme

Création d ’une chute additionnelle par l’augmentation du plan d’eau ª ª ª ª

Navigation Pêche - Pisciculture

Réservoir énergétique Réservoir d’alimentation Réservoir de maîtrise des crues Réservoir régulateur Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Affectations Affectationsprincipales principalesdes desréservoirs réservoirs Production Productiond'énergie d'énergieélectrique électrique Approvisionnement Approvisionnementen eneau eau potable potableet etindustrielle industrielle Irrigation Irrigation Protection Protectioncontre contreles lescrues crues Soutien Soutiend'étiage d'étiage Pêche, Pêche,pisciculture pisciculture

Réservoir Réservoirénergétique énergétique

Réservoir Réservoird'alimentation d'alimentation Réservoir Réservoirde demaîtrise maîtrise des descrues crues Réservoir Réservoirrégulateur régulateur

Navigation Navigationfluviale fluviale Loisirs, Loisirs,tourisme tourisme

Réservoir Réservoirààbuts buts multiples multiples Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Quelques Quelquesexemples exemplesde dela larépartition répartitiondes desprécipitations précipitations (grandes (grandesvariations variationsen enlieu lieuet ettemps) temps)

Précipitations en mm Mois le plus humide

Mois le plus sec

Somme annuelle

Marrakech (Maroc)

40

5

253

Beyrouth (Liban)

190

0

893

Zanzibar (Tanzanie)

335

35

1486

Calicat (Inde de sud)

830

10

3085

Cherrapanji (Inde de nord)

2560

10

10824

Lieu / Pays

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Barrages Généralités

Volume dès t = 0

Dimensionnement Dimensionnementààl’aide l’aidedes descourbes courbesdes desdébits débitscumulés cumulés

Ve αe αs

Vs

Jnéc = Dmax + Dmin

Volume du réservoir

Période T

Jnéc

Temps

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Barrages Généralités

Dimensionnement Dimensionnementdd’un ’unréservoir réservoir

Volumes dès t = 0

Vs Ve

Tous Tousles lesdébits débits entrants entrants (apports) (apports)sont sont transformés transformésen en débits débitssortants sortants

Jnéc

temps

T=1 année

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Barrages Généralités

Rôle Rôleimportant importantdes desréservoirs réservoirsartificiels artificiels

Volume total stocké dans les réservoirs dans le monde: 6'000 km3 dont 3'600 km3 pour la régulation des apports (45'000 barrages > 15 m)

Volume global stocké dans tous les cours d'eau: Satisfaire les besoins en énergie, eau/nourriture et transport

1000 - 2000 km3

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Barrages Généralités

Possibilités Possibilitésd'exploitation d'exploitationdes desréservoirs réservoirs Réservoirs Protection

Production

Excédent

Pénurie

Crues

Eau potable

Hydroélectricité (énergie)

Inondations

Agronomie

Irrigation (alimentation)

Erosions

Microclimat

Navigation (transport) Loisirs, tourisme, pisciculture

Conséquences à éviter ! Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Effets Effetsnuisibles nuisiblesdes desbarrages barrages Inondations

ª Pertes de paysages, de flore et de faune.

Relogement

ª Débit: tronçons avec débit restitué, intumescences à l’aval. ª Transport de sédiment: alluvionnement du réservoir, creusement du lit à l’aval, rétention des sédiments fins et matières en suspension .

Modification du régime du cours d’eau Réchauffement de l’eau Migration des poissons Maladies d’origine hydrique

ª Stratification thermique, accélération de l’eutrophisation, ª réduction de la teneur en oxygène, accroissement du ª niveau trophique et augmentation de l’évaporation. ª Aggravation de la malaria et de la bilharziose

Séismes induits Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barrages et et déplacement déplacement des des populations populations Name Three Gorges Sanmenxia Danjankou Xianjiang Dongpinghu Pong Zhaxi Bargi Aswan Hirakud Mangla Kaptai Srisailam

Country China China China China China India China India Egypt India Pakistan Bangladesh India

No. of resettled people 1,300,000 410,000 383,000 306,000 278,000 150,000 141,000 114,000 113,000 110,000 110,000 100,000 100,000

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Barrages Généralités Effets Effetsnuisibles nuisiblesdes desbarrages barrages Inondations

ª Pertes de paysages, de flore et de faune.

Relogement

ª Débit: tronçons avec débit restitué, intumescences à l’aval. ª Transport de sédiment: alluvionnement du réservoir, creusement du lit à l’aval, rétention des sédiments fins et matières en suspension .

Modification du régime du cours d’eau Réchauffement de l’eau Migration des poissons Maladies d’origine hydrique

ª Stratification thermique, accélération de l’eutrophisation, ª réduction de la teneur en oxygène, accroissement du ª niveau trophique et augmentation de l’évaporation. ª Aggravation de la malaria et de la bilharziose

Séismes induits Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

Barrages Généralités

Rhone, Branson (A.Peter)

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UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

Barrages Généralités

Rhone, Raron (T.Meile)

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UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

Barrages Généralités

• Mean daily discharge

Pardé-Coefficients PK (seasonal shift)

1905 to 2003

Flow-Duration curves

• Daily hydrographs

Daily discharge fluctuations; HP1 Intensity and frequency of flow change; HP2

1907 and 1998 to 2003

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Barrages Généralités

- PKmonth = Qmean month/Qmean annual >> 16 annual flow regime types 3.0 Period 1905-1950 2.5 Pardé-Coefficients [-]

UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

Pardé-Coefficients:

Porte du Scex

Period 1951-1975

• until 1950: alpine glacier snowmelt type

Period 1976-2003

2.0

• since 1976: subalpine snowmelt-rain type

1.5 1.0 0.5 0.0 1

2

3

4

5

6 7 Month [-]

8

9

10

11

12

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Barrages Généralités 700

700 Averaged duration curve, Period 1951-1975

600

600

Averaged duration curve, Period 1976-2003

500

500

Difference from period 1905-1950 to period 1976-2003 Relative In-/Decrease between 1905-1950 and 1976-2003

400

400

300

300

200

200

100

100 Decrease Increase

0 0

50

100

150 200 Number of days [-]

0

250

300

In-/decrease [%]

3

Mean daily discharge [m /s]

UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

Averaged duration curve, Period 1905-1950

350

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14 .1 0. ,0 0 14 .1 0. ,1 2 15 .1 0. ,0 0 15 .1 0. ,1 2 16 .1 0. ,0 0 16 .1 0. ,1 2 17 .1 0. ,0 0 17 .1 0. ,1 2 18 .1 0. ,0 0 18 .1 0. ,1 2 19 .1 0. ,0 0 19 .1 0. ,1 2 20 .1 0. ,0 0 20 .1 0. ,1 2 21 .1 0. ,0 0 00 14 .1 0. ,1 2 15 .1 0. ,0 0 15 .1 0. ,1 2 16 .1 0. ,0 0 16 .1 0. ,1 2 17 .1 0. ,0 0 17 .1 0. ,1 2 18 .1 0. ,0 0 18 .1 0. ,1 2 19 .1 0. ,0 0 19 .1 0. ,1 2 20 .1 0. ,0 0 20 .1 0. ,1 2 21 .1 0. ,0 0

Flow change rates [m /s/min] 14 .1 0. ,

3

Discharge [m /s]

3

UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

Barrages Généralités

350

300

1

-1 Upper-Rhone in Porte du Scex

50

Upper-Rhone in Porte du Scex

Discharge October 1907

250 Discharge October 2003

200

150

100

Saturday

Saturday

Sunday

0

2

Flow change rates October 1907 Flow change rates October 2003

0

Sunday

-2

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Barrages Généralités HP1j = (Qmax j – Qmin j) / Qmean j >>> daily values or averages values (per month)

1.25 1

(Q - Qmin [-] (Qmax minj)/Q j)/Q meanj j[-] max jj-Q mean

UPPER-RHONE-RIVER FLOW REGIME

1.5 1.25

1907

2003 1907

2003

2002

2002

2001 2000

1999

1998

2000

1999

2001

1998 1 0.75

0.75 0.5

0.5 0.25 0.25

0 0 April May June July Aug. Sept. Oct. Jan. April May June July Aug. Oct. Nov. Nov. Dec. Dec. 1Jan. Feb. 2Feb. March 3Mar. avr 4 12 janv févr mars mai5 juin 6 juil 7 août 8 sept 9 oct 10 nov 11déc

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Barrages Généralités Effets Effetsnuisibles nuisiblesdes desbarrages barrages Inondations

ª Pertes de paysages, de flore et de faune.

Relogement

ª Débit: tronçons avec débit restitué, intumescences à l’aval. ª Transport de sédiment: alluvionnement du réservoir, creusement du lit à l’aval, rétention des sédiments fins et matières en suspension .

Modification du régime du cours d’eau Réchauffement de l’eau Migration des poissons Maladies d’origine hydrique

ª Stratification thermique, accélération de l’eutrophisation, ª réduction de la teneur en oxygène, accroissement du ª niveau trophique et augmentation de l’évaporation. ª Aggravation de la malaria et de la bilharziose

Séismes induits Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Emosson, Valais, 180 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Variation Variationtemporelle temporelledu duniveau niveaude del’eau l’eaude dequatre quatrelacs lacsartificiels artificielslors lorsde deleur leur remplissage remplissageinitial. initial.Indication Indicationdu dumoment momentoù oùest estsurvenu survenuun untremblement tremblementde deterre terre local localet etmagnitude magnitudeobservée observée

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enbéton béton Barrage-poids

Barrage à contreforts

Barrage-voûte

Barrage-poids massif

Barrage à contreforts à tête élargie

Barrage-voûte épais

Barrage à contreforts à dalles planes

Barrage-voûte mince

Barrage-poids à joints évidés Barrage-poids voûte Barrage-poids incurvé

Barrage en béton compacté au rouleau (BCR)

Barrage-voûte/ dômes multiples Barrage évidé

Barrage-voûte cylindrique

Barrage-voûte à double courbure

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Barrages Généralités

Barrage Barragepoids poids

(Grande (GrandeDixence, Dixence,Suisse) Suisse)

Le plus haut: du monde

de la Suisse

Nom:

Grande Dixence

Grande Dixence

Hauteur:

285 m

285 m

Volume béton:

6000 ·103m3

6000 ·103m3

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Grande Dixence: (Barrage poids) ƒ Hauteur 285 m ƒ Volume de la retenue: 400 Mio m3 ƒ Mise en service 1961

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Panix, Grison, 40 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Panix, Grison, 40 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Panix, Grison, 40 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques Schräh, Glaris,

112 m

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Barrages Généralités

Schräh, Glaris, 112 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Gries, Valais, 60 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Gries: (Barrage poids) ƒ Hauteur 60 m ƒ Volume de la retenue: 18 Mio m3 ƒ Mise en service 1965

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Revelstoke, Laboratoire de Constructions Hydrauliques

Canada

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Barrages Généralités

Shasta, Redding, Californie, 180 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Mataro, Perou

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enbéton béton Barrage-poids

Barrage à contreforts

Barrage-voûte

Barrage-poids massif

Barrage à contreforts à tête élargie

Barrage-voûte épais

Barrage à contreforts à dalles planes

Barrage-voûte mince

Barrage-poids à joints évidés Barrage-poids voûte Barrage-poids incurvé

Barrage en béton compacté au rouleau (BCR)

Barrage-voûte/ dômes multiples Barrage évidé

Barrage-voûte cylindrique

Barrage-voûte à double courbure

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrage Barrageààcontreforts contreforts (Manantali, (Manantali,Mali) Mali)

Le plus haut:

Nom:

du monde

de la Suisse

José Maria Oriol

Lucendro

(Alcantara II, Espagne)

Hauteur:

130 m

73 m

Volume béton:

956 ·103m3

154 ·103m3

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Lucendro, Tessin, 73 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Lucendro, Tessin, 73 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Dispositions Dispositionsgénérales généralesd’un d’unbarrage barrageààcontreforts contreforts

1-1

20÷40%

60÷80% âme

tête gousset

âme

1 2-2

contrefort

1

évidement

2

2

0.95 ÷ 1.0 H

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

évidement

tête amont âme

masque aval

gousset

masque amont

1:0

0.9 .6 ÷

.1÷ 0

1:0

.4

Dispositions Dispositionsgénérales généralesd’un d’unbarrage barrageévidé évidé

âme tête aval

0.95 ÷ 1.0 H

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Cleuson: ƒ Hauteur 87 m ƒ Volume de la retenue: 20 Mio m3 ƒ Mise en service 1950

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Latiyan, Iran, proche de Téhéran Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Al Massira, Maroc

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Al Massira, Maroc

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Minab, Iran

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enbéton béton Barrage-poids

Barrage à contreforts

Barrage-voûte

Barrage-poids massif

Barrage à contreforts à tête élargie

Barrage-voûte épais

Barrage à contreforts à dalles planes

Barrage-voûte mince

Barrage-poids à joints évidés Barrage-poids voûte Barrage-poids incurvé

Barrage en béton compacté au rouleau (BCR)

Barrage-voûte/ dômes multiples Barrage évidé

Barrage-voûte cylindrique

Barrage-voûte à double courbure

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesààvoûtes voûtesmultiples multiples Le plus haut: du monde

de la Suisse

Nom:

Daniel Johnson (Manic 5-Québec)

Les Marécottes

Hauteur:

130 m

19 m

Volume béton:

956 ·103m3

154 ·103m3

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Ksob, Algérie

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Meffrouche, Algérie

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Meffrouche, Algérie

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesààvoûtes voûtesmultiples multiples

Les Marécottes: Hauteur: 19 m, Volume du béton: 154 ·103m3 Mise en service 1925

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enbéton béton Barrage-poids

Barrage à contreforts

Barrage-voûte

Barrage-poids massif

Barrage à contreforts à tête élargie

Barrage-voûte épais

Barrage à contreforts à dalles planes

Barrage-voûte mince

Barrage-poids à joints évidés Barrage-poids voûte Barrage-poids incurvé

Barrage en béton compacté au rouleau (BCR)

Barrage-voûte/ dômes multiples Barrage évidé

Barrage-voûte cylindrique

Barrage-voûte à double courbure

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Roselend, France

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Moiry, Valais, 148 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Premiers Premiersbarrages-voûtes barrages-voûtes Ö Barrages de Pathfinder et Buffalo (Etats Unis): premiers barrages-voûtes (cylindriques) dimensionnés selon la méthode des ajustements (arcs-consoles)

Ö Hubert Vischer / Luther Wagoner (1847-1922) développement de la méthode des ajustements

Ö Lars R. Jorgensen (1876-1938) premier barrage-voûte avec arcs à rayons variables: barrage de Salmon Creek (1914)

Ö Heinrich E. Gruner (1873-1947) premier barrage-voûte à rayons variables: barrage de Montsalvens (1920)

Ö Hugo F.L. Ritter (1883-1956) analyse des barrages-voûtes

Ö Henri Gicot (1897-1982), Alfred Stucky (1892-1969) amélioration des méthodes d'analyse des barrages-voûtes Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages-voûtes Barrages-voûtesmodernes modernes Ö Grande popularité des barrages-voûtes en Californie jusqu'à la 2ème guerre mondiale. Ö Partiellement en Italie, premier barrage-voûte à double courbure: barrage d'Osiglietta (1939), joint périmétrique; beaucoup de barrages conçus par Carlo Semenza (1893-1961).

Ö Développement des barrages-voûtes en France par André Coyne (1891-1960). Après la rupture du barrage de Malpasset (58 m) en 1959, la construction des barrages-voûtes a fortement diminuée.

Ö Après la 2ème guerre mondiale, la construction de nombreux barrages-voûtes en Suisse, avec le barrage le plus haut de Mauvoisin (237 m, surélevé en 1990 à 250 m), achevé en 1957 et conçu par Alfred Stucky.

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Barrages Généralités

Barrage-voûte Barrage-voûte

(Mauvoisin, (Mauvoisin,Suisse) Suisse)

Le plus haut: du monde

de la Suisse

Nom:

Enguri (Géorgie)

Mauvoisin

Hauteur:

282 m

250 m

Volume béton:

3960 ·103m3

2030 ·103m3

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Enguri, Géorgie, 282 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m Barrage de Mauvoisin: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 250 m ƒ Volume de la retenue: 210 Mio m3 ƒ Mise en service 1957 ƒ Surélévation 1990

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Emosson: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 180 m ƒ Volume de la retenue: 225 Mio m3 ƒ Mise en service 1974

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Emosson, Valais, 180 m

Barrages Généralités

Emosson, Valais, 180 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Emosson, Valais, 180 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Zeuzier: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 156 m ƒ Volume de la retenue: 50 Mio m3 ƒ Mise en service 1957

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Moiry: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 148 m ƒ Volume de la retenue: 77 Mio m3 ƒ Mise en service 1958

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Punt dal Gall, Grison, 130 m, 1968 Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Emosson, Valais, 180 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Les Toules: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 86 m ƒ Volume de la retenue: 20 Mio m3 ƒ Mise en service 1963

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Z’Mutt: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 74 m ƒ Volume de la retenue: 0.77 Mio m3 ƒ Mise en service 1970

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Ferden: (barrage-voûte) ƒ Hauteur 67 m ƒ Volume de la retenue: 1.72 Mio m3 ƒ Mise en service 1975

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Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Hongrin, Vaud, 125 m / 90 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Karun III, Iran, 205 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Karun IV, Iran, 230 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Karakaya, Turquie, 230 m

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Barrages Spitallamm, Berne, 114 m Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enbéton béton Barrage-poids

Barrage à contreforts

Barrage-voûte

Barrage-poids massif

Barrage à contreforts à tête élargie

Barrage-voûte épais

Barrage à contreforts à dalles planes

Barrage-voûte mince

Barrage-poids à joints évidés Barrage-poids voûte Barrage-poids incurvé

Barrage en béton compacté au rouleau (BCR)

Barrage-voûte/ dômes multiples Barrage évidé

Barrage-voûte cylindrique

Barrage-voûte à double courbure

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrage Barrageen enbéton béton compacté compactéau aurouleau rouleau (Monskville, (Monskville,USA) USA)

Le plus haut: du monde

de la Suisse

Nom:

Tamagawa (Japon)

Aucun

Hauteur:

100 m

Volume béton:

1154 ·103m3 dont 750 ·103m3 en RCC

Volume béton:

90 kg CP + 39 kg cendres volantes par m3 de BCR

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrage Barrageen enbéton bétoncompacté compactéau aurouleau rouleau Rialb, Espagne

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Rialb, Espagne, 101 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Rialb, Espagne, 101 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Rialb, Espagne, 101 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enremblai remblai((digues) digues) Barrage en terre

Barrage en enrochement

Barrage en terre homogène

Barrage en enrochement à noyau d’argile

Barrage en terre zonée Barrage en terre à noyau d’argile Barrage en terre à masque amont (béton ou bitume)

Barrage en enrochement à masque amont (en béton ou bitume) Barrage en enrochement à écran interne d’étanchéité (membrane) en béton bitumineux

Barrage en terre à membrane interne en béton bitumineux

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Digue Diguehomogène homogène (Ludington, (Ludington,USA) USA) La plus haute: du monde

de la Suisse

Nom:

Medeo (Kazakhstan)

Aucune

Hauteur:

144 m

Volume béton:

8.5 ·103m3

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Barrages Généralités

Digue Digueàànoyau noyau (Göscheneralp, (Göscheneralp,Suisse) Suisse) La plus haute: du monde

de la Suisse

Nom:

Nurek (Tadjikistan)

Goescheneralp

Hauteur:

300 m

155 m

Volume béton:

58 ·103m3

9.3 ·103m3

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Goescheneralp, Uri, 155 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Goescheneralp, Uri, 155 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Barrages Barragesau auValais Valaisavec avecune une hauteur hauteurplus plusgrande grandeque que60 60m m

Barrage de Mattmark: ƒ Hauteur 120 m ƒ Volume de la retenue: 100 Mio m3 ƒ Mise en service 1967

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Barrages Généralités

Mattmark, Valais, , 120 m, 1967 Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Marmorera, Grison, 91 m, 1954

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Polyphyton, Grèce, 100 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

El Makhazine, Maroc, 100 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

El Makhazine, Maroc, 100 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Maison, France Laboratoire de ConstructionsGrand Hydrauliques

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Barrages Généralités

Maison, France Laboratoire de ConstructionsGrand Hydrauliques

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Barrages Généralités

Chivor, Colombie, 237 m

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Barrages Généralités Karkeh, Iran, 127 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enremblai remblai((digues) digues) Barrage en terre

Barrage en enrochement

Barrage en terre homogène

Barrage en enrochement à noyau d’argile

Barrage en terre zonée Barrage en terre à noyau d’argile Barrage en terre à masque amont (béton ou bitume)

Barrage en enrochement à masque amont (en béton ou bitume) Barrage en enrochement à écran interne d’étanchéité (membrane) en béton bitumineux

Barrage en terre à membrane interne en béton bitumineux

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Digue Digueààmasque masqueamont amont (Foz (Fozdo doAreia, Areia,Brésil) Brésil) La plus haute: Nom:

du monde

de la Suisse

Foz do Areia

Godey

(Brésil)

Hauteur:

160 m

35 m

Volume béton:

13 ·103m3

0.3 ·103m3

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Barrages Généralités

Grand Maison, Verney, France

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

New Spicer Meadow, USA, 70 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

New Spicer Meadow, USA, 70 m

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

New Spicer Meadow, USA, 70 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Barrages Barragesen enremblai remblai((digues) digues) Barrage en terre

Barrage en enrochement

Barrage en terre homogène

Barrage en enrochement à noyau d’argile

Barrage en terre zonée Barrage en terre à noyau d’argile Barrage en terre à masque amont (béton ou bitume)

Barrage en enrochement à masque amont (en béton ou bitume) Barrage en enrochement à écran interne d’étanchéité (membrane) en béton bitumineux

Barrage en terre à membrane interne en béton bitumineux

Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Finstertal, Autriche, 100 m Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités Finstertal, Autriche, 100 m

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Barrages Finstertal, Autriche, 100 m Généralités

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Barrages Généralités

Finstertal, Autriche, 100 m

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Barrages Généralités

Situation Situationdes desbarrages barragesen enSuisse Suisse

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Barrages Généralités

Barrages Barragesen enSuisse Suisseavec avecune unehauteur hauteurplus plusgrande grandeque que150 150m m

Grande Dixence (285m)

Contra (220m)

Göscheneralp (155m)

Mauvoisin (250m)

Luzzone (225m)

Emosson (180m)

Zeuzier (156m)

Curnera (155m)

Zervreila (151m)

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Barrages Généralités

Choix Choixdu dutype typede debarrage barrage

Critères • • • • • •

forme de la vallée risque sismique géologie et géotechnique matériaux de construction conditions climatiques crues à maîtriser

Economie Economie

Sécurité Sécurité

Type Typede de barrage barrage

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Barrages Généralités

Reconnaissances Reconnaissancesgéologiques géologiques MOYENS

RESULTATS

Photos satellites Photos aériennes

morphologie tectonique

Reconnaissance de la surface

morphologie, carte de la géologie de surface

Méthodes géophysiques

coupes géologiques (résistivité, vitesse des ondes)

Forages Puits Tranchées Galeries

lithologie stratigraphie tectonique Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Géotechnique Géotechnique(sol (solet etroche) roche) RENSEIGNEMENTS REQUIS FONDATIONS Tassements (sol Déformations (roche) Perméabilité Sécurité à la rupture Altération

MATERIAUX DE CONSTRUCTION Granulométrie Teneur en eau naturelle Comportement au compactage Perméabilité Tassements/consolidations Stabilité Durabilité Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Choix Choixdu dutype typede debarrage barrage Matériaux de construction Ö Granulats de béton Ö

Ö Ö Ö Ö

: graviers d'alluvions, sans matériaux organiques, granulats roulés; év. granulats concassés Matériaux des corps d'appui : alluvions, moraines (si la fraction de fines n'est pas trop importante) pour les digues en terre: rocher concassé de carrière pour les barrages en enrochements Matériaux de filtre : alluvions, év. matériaux de carrière (lavage) Rip-Rap (protection de surface) : blocs de rocher résistant à l'altération Matériaux de noyau : matériaux argileux, moraines, argiles Ciment : non disponible sur le site, transport! Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Avantages Avantageset etinconvénients inconvénientsde dedivers diverstypes typesde debarrages barrages Barrage-poids Barrage-poids Avantages: Ö Faibles contraintes dans le béton. Ö Faibles contraintes transmises par la fondation au rocher. Ö Les variations de températures ne produisent que de faibles variations de contraintes. Ö L'évacuateur de crue peut facilement combiner avec le barrage (diriger les crues directement par dessous). Ö Le gradient des sous-pressions à travers la fondation est faible.

Inconvénients: Ö Les sous-pressions sont importantes dans la fondation. Ö Moyen risque de tassement. Ö Le volume du béton est important (pour le barrage-poids évidé, il est plus faible). Ö Le volume d’excavation de la fouille est important. Ö Fragilité au séisme (si les joints entre les blocs ne sont pas faits par injections). Ö L'échauffement du béton par la prise du ciment est assez problématique.

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Barrages Généralités

Avantages Avantageset etinconvénients inconvénientsde dedivers diverstypes typesde debarrages barrages Barrages Barrages àà contrefort contrefort Avantages: Ö Les contraintes transmises par la fondation au rocher sont moyennes. Ö Les sous-pressions au niveau de la fondation sont faibles. Ö Le volume du béton est faible. L’échauffement du béton est faible. Ö Les risques de tassements sont moyens.

Inconvénients: Ö Très susceptible au séisme. La résistance à l'accélération latérale est presque nonexistante. Ö La fouille est importante. Ö Le gradient des sous-pressions au niveau de la fondation est localement très élevé. Ö Les contraintes dues au gradient de température peuvent devenir importantes à la tête du contrefort.

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Barrages Généralités

Avantages Avantageset etinconvénients inconvénientsde dedivers diverstypes typesde debarrages barrages Barrage Barrage àà voûtes voûtes multiples multiples Avantages: Ö Le volume du béton est faible. Ö La fouille est assez petite. Ö Les sous-pressions au niveau de la fondation sont faibles. Ö L'échauffement du béton est très faible pendant la construction.

Inconvénients: Ö Les contraintes sont importantes dans les voûtes. Ö Grand risque de tassements. Les contraintes de température peuvent être très grandes. Ö Très susceptible au séisme. Ö La combinaison du barrage avec l'évacuateur de crue est difficile. Ö Les sous-pressions dans les fissures du rocher peuvent provoquer des glissements d’appuis. Ö La structure est très vulnérable (attentats, guerre). Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Avantages Avantageset etinconvénients inconvénientsde dedivers diverstypes typesde debarrages barrages Barrage Barrage àà voûtes voûtes Avantages: Le volume du béton est faible. Ö La fouille est assez petite. Ö La résistance au séisme est haute. Ö Les sous-pressions au niveau de la fondation sont faibles (la surface de la fondation est petite).

Inconvénients: Ö Les contraintes sont importantes dans le béton et dans le rocher. Ö Les forces sont transmises obliquement dans les appuis. Ö Moyen risque de tassements. Ö L'échauffement du béton par la prise du ciment est à considérer. Ö L'intégration de l’évacuateur de crues (grands débits) dans le barrage est difficile. Ö Le gradient des sous-pressions au niveau de la fondation est très grand. Ö Les sous-pressions dans les fissures du rocher peuvent provoquer des glissements d ’appuis. Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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Barrages Généralités

Avantages Avantageset etinconvénients inconvénientsde dedivers diverstypes typesde debarrages barrages Digue Digue en en terre/ terre/ Enrochement Enrochement àà noyau noyau Avantages: Ö Le corps du barrage est très flexible et adaptable aux conditions du terrain. Ö Peu susceptible aux tassements et aux séismes. Ö Petite à moyenne fouille. La digue n'est pas forcement fondée sur un rocher sain. Ö La compression du sol est faible. Ö Le gradient des sous-pressions au niveau de la fondation ou du noyau est faible.

Inconvénients: Ö Mise en place de grands volumes de matériaux. Ö Le remblai du noyau en argile est influencé par les conditions atmosphériques (climat pluie).

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Barrages Généralités

Avantages Avantageset etinconvénients inconvénientsde dedivers diverstypes typesde debarrages barrages Digue Digue àà masque masque amont amont (( béton béton ou ou bitumineux) bitumineux) Avantages: Ö Le corps du barrage est très flexible et adaptable aux conditions du terrain. Ö Les tassements limités sont tolérables. Ö Pas très susceptible au séisme. Au dessous du masque, un système de drainage performant est nécessaire à cause de la fissuration. Ö Le volume des déblais est moyen. Ö Le masque doit être connecté au rocher (directement ou par une parafouille). Ö La compression du sol est faible.

Inconvénients: Ö Mise en place de grands volumes de matériaux. Ö Le gradient est très élevé près de la connexion entre le masque et le rocher (plinthe).

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Barrages Généralités

Particularités Particularitésde dela laréalisation réalisationdes desbarrages barrages Ö Etudes importantes et coûteuses Š Reconnaissances: topographie, géologie, géotechnique et impact sur l’environnement Ö Réalisation = problème de logistique Š Accès, alimentation du chantier Š Installations fixes Š Equipements Š Main d’œuvre Š Durée du chantier ( plusieurs années) Ö Mise en place de grandes quantités de matériaux Š La durée du chantier est influencée par les méthodes de construction Ö Exigences de la sécurité Š Contrôles, surveillances et auscultations Laboratoire de Constructions Hydrauliques

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