E7 - La construction de petits barrages de surface


1) De quoi s'agit'il ? Les barrages sont des dispositifs installés dans la vallée d'une rivière permettant de retenir un certain volume d'eau en (...)

 1) De quoi s’agit’il ?

Les barrages sont des dispositifs installés dans la vallée d’une rivière permettant de retenir un certain volume d’eau en faisant obstacle à l’écoulement naturel de l’eau de la rivière. Il existe deux grandes familles de barrages, ceux construits en béton et ceux construits en terre ou en enrochements. Seuls ces derniers barrages, appelée aussi barrages en remblais, sont décrits dans cette fiche, les barrages en béton étant moins répandus et concernant surtout les retenues de très grande capacité.
Les barrages en remblais sont constitués d’un matériau meuble, qu’il soit très fin (argile) ou très grossier (enrochements). Cette famille regroupe cependant plusieurs catégories. Les différences proviennent des types de matériaux utilisés, et de la méthode employée pour assurer l’étanchéité.
- Le barrage homogène est un barrage en remblai construit avec un matériau suffisamment étanche (argile, limon). C’est la technique la plus ancienne des barrages en remblai.
- Le barrage à noyau argileux comporte un noyau central en argile (qui assure l’étanchéité), épaulé par des recharges constituées de matériaux plus perméables. Cette technique possède au moins deux avantages sur le barrage homogène : 
les matériaux de recharge sont plus résistants que les matériaux argileux, on peut donc construire des talus plus raides et on contrôle mieux les écoulements qui percolent dans le corps du barrage.
- Les barrages à masque amont ont leur étanchéité assurée par un "masque", construit sur le parement amont du barrage. Ce masque peut être en béton armé, en béton bitumineux, ou constitué d’une membrane mince (les plus fréquentes : membranes PVC, membranes bitumineuses).

 2) Qui utilise ou recommande ce moyen et depuis quand ?

Il est depuis très longtemps très répandu dans le monde, la population ayant toujours eu besoin de disposer de réserve d’eau pour ses besoins domestiques et agricoles. Les barrages de petite taille peuvent être réalisés par les communes elles-mêmes avec l’aide de services techniques, d’ONG ou d’autres organismes dont certains comme l’OIEau et le Réseau RéFEA qui ont réalisé dans ce but des fiches pratiques intéressantes sur les techniques de construction des petits barrages en terre ( lien d’accès en fin de fiche).
Ces barrages peuvent d’ailleurs avoir de multiples usages et favoriser le développement de petits revenus.
L’association « Action humanitaire SOS Enfants en Haïti  » a par exemple réalisé pour l’irrigation et l’alimentation des bassins de pisciculture d’un village la construction d’un barrage, mais difficilement et à 3 reprises faute d’utilisation de la technique la mieux adaptée, en amont d’un canal qui ne conduisait l’eau qu’ à un étang saumâtre ; ceci de manière à dériver l’eau de l’ancien canal et de l’amener par un nouveau aux bassins de pisciculture et dans des champs à irriguer. (lien d’accès au reportage correspondant en fin de fiche)

Schéma du dispositif

 3) Pourquoi ?

On voit dans l’exemple précédent que la construction du barrage permet de créer des réservoirs d’eau de meilleure qualité que celle provenant de rétentions souvent saumâtres et sales. Il y a une meilleure prise en compte de la qualité de l’eau et une meilleure surveillance des stocks ainsi constitués. D’une manière plus générale, les barrages permettent de stocker l’eau apportée par les rivières lors des périodes pluvieuses et ainsi de disposer d’une réserve d’eau pendant les périodes d’étiage.

 4) Qui est surtout concerné ?

Ce sont tous les habitants proches d’un endroit encaissé qui ont besoin de se constituer des réserves d’eau à usage essentiellement agricole (agriculture irriguée, abreuvage des animaux), mais aussi domestique. Les grands barrages servent aussi parfois pour alimenter des centrales hydroélectriques.

 5) En quoi consiste ce procédé ? Comment est-il mis en oeuvre ?

a) Première étape : le choix du site et études préalables


Construction d’un barrage au Mali - Photo HSF

Les principaux facteurs intervenant dans le choix d’un site de construction d’un barrage sont les suivants :
- les réservoirs doivent être construits sur des sites qui peuvent correspondre à un ratio profondeur-surface de captage relativement élevé afin de minimiser les pertes par évaporation ;
- les surfaces de la roche ne doivent pas avoir de fractures ou de fissures qui pourraient entraîner la fuite de l’eau vers des zones plus profondes ou au-dessous du barrage ;
- la localisation doit être convenable pour les groupes d’utilisateurs
- l’inexistence de risque d’érosion dans la zone de captage Construction d’un barrage au Mali (photo HSF)

Le meilleur emplacement est un endroit où la vallée se rétrécit. En amont du rétrécissement, la vallée doit être plus évasée et de faible pente pour permettre d’emmagasiner le plus grand volume. La digue est ainsi plus petite et donc moins coûteuse.
En raison du risque de rupture du barrage et des conséquences catastrophiques que cela pourrait entraîner, des études préalables sérieuses doivent obligatoirement être menées de façon complète et rigoureuse. Ces études concernent la topographie, la géologie, la géotechnique, l’hydrologie et l’impact sur l’environnement.
Quelques règles non exhaustives : 
- Les barrages doivent être construits sur des affleurements de roche
- La roche au-dessus de la dépression doit être de préférence large et former un entonnoir allant vers la dépression afin que l’eau puisse s’y drainer.
- Des gouttières simples en pierre et en mortier peuvent être prolongées depuis les extrémités du barrage, s’élevant au-dessus et en travers de la roche afin de canaliser l’écoulement provenant d’une zone plus large et le faire descendre vers le barrage.
- Le site du barrage et le fond du réservoir ne doivent pas avoir de fissure ou de fracture rocheuse qui risquerait de drainer l’eau loin du site.
- Les barrages doivent être situés le long des bordures des dépressions ou directement sur les parties les plus basses des grandes plaines, dans la roche.

b) Deuxième étape : Calcul du volume de stockage

Le volume de la retenue doit être égal à la somme des besoins en eau et des pertes. IL convient donc d’évaluer les besoins à satisfaire (domestiques, agricoles ou autres), les apports (volume d’eau s’écoulant dans le cours d’eau) ainsi que les pertes.
Les apports dépendent de plusieurs facteurs :
- le bassin versant : sa surface, sa forme, la végétation, le type de sol 
- la pluviométrie : quantité annuelle, fréquence, intensité et durée des pluies 
Les pertes sont dues à :
- l’évaporation à la surface du plan d’eau : elle peut atteindre 2 à 2.5 m dans les zones arides
- l’infiltration à travers la fondation du barrage : elle peut être importante dans les sols perméables
- l’infiltration à travers la digue, le long des bajoyers et des ouvrages enterrés : elle peut être négligée si le barrage est bien construit
- l’envasement de la retenue par les sédiments apportés par les eaux : il peut être important et rapide si le bassin versant est soumis à une érosion importante
La capacité de la retenue est déterminée à partir des courbes de niveau tracées à partir des relevés topographiques préliminaires.

c) Troisième étape : la construction


Barrage en terre compactée, homogène

1) Implantation
Le site étant choisi, on repère l’axe avec des bornes en béton installées à chaque extrémité. Ces bornes serviront de repères pendant les travaux et ne doivent pas être déplacés. Dans l’alignement des repères, on plante des piquets à intervalles réguliers. Sur la base de ce relevé, on peut déterminer la hauteur des remblais en chaque point et la largeur de la digue à la base et le volume des remblais.
2) Mise en place d’un batardeau
Le batardeau est un barrage provisoire construit à l’amont du site pour protéger la zone des travaux contre les inondations. Si les travaux se réalisent entièrement pendant une saison sèche, le batardeau n’est pas nécessaire. L’eau stockée par le batardeau peut être utilisée pour les travaux (compactage) et éventuellement le gâchage du béton.
3) Préparation des fondations
Pour les fondations rocheuses, la surface de contact entre la roche et le remblai doit être aussi imperméable que le reste des remblais. Il faut éviter les surfaces lisses et les fissures non colmatées. La terre végétale et le rocher altéré doivent être enlevés à la pelle, à la pioche ou à la barre à mine et évacués hors du chantier. Pour les fondations meubles, l’axe de la digue est décapé jusqu’à l’obtention d’une surface propre dépourvue de matières végétales. Si les fondations sont perméables, un écran d’étanchéité est réalisé jusqu’au rocher (ou jusqu’au sol imperméable).
4) Construction des ouvrages
Les matériaux sont transportés, déposés et répandus pour atteindre l’épaisseur requise. Si le matériau naturel n’a pas la teneur en eau requise pour un bon compactage, on procède à son humidification, soit au banc d’emprunt, soit après épandage à l’aide d’une citerne munie d’une rampe distributrice. Le compactage se fait à l’aide d’engins de compactage. L’épaisseur des couches et le nombre de passes de l’engin sont déterminés par une planche d’essais réalisée sur le chantier. La digue est construite avec une largeur de 20 à 40 cm qui permet un bon compactage des talus, lesquels sont ensuite découpés à la pente requise.
5) Autres travaux Tolérance de tassement :
Quand le remblai de la digue est terminé, on lui ajoute une hauteur de remblai, d’environ 5% de la hauteur du barrage, pour couvrir les tassements futurs.

 6) Difficultés particulières et remèdes et/ou précautions éventuelles à prendre

Voici quelques principes à respecter pour maintenir la digue et la qualité de l’eau :
 - l’érosion doit être maîtrisée dans la zone de captage
 - des pièges à boues doivent être utilisés dans le canal d’amenée d’eau
 - la contamination bactériologique et chimique de la zone de captage doit être empêchée
 - la digue et les déversoirs doivent être protégés par une haie pour éloigner les hommes et les animaux
 - le tuyau et la vanne doivent être entretenus
 - l’entretien du talus et du déversoir doit se faire à l’aide d’un examen régulier des fractures, affaissements et glissements
 - les fractures doivent être bouchées immédiatement avec de l’argile compactée et il faut remédier à l’érosion sur les talus en plantant des arbres et en bouchant les petits ruisseaux.

 7) Principaux avantages et inconvénients

Les barrages sont des infrastructures indispensables pour permettre aux populations de vivre et d’échapper à l’exode rural.
Une fois le bassin rempli d’eau, le barrage peut servir directement à l’irrigation des terres grâce à des dispositifs de vidange partielle simples.
Les barrages permettent aussi l’amélioration de l’infiltration de l’eau dans les nappes phréatiques.
Leur construction suscite souvent la réalisation à proximité de nombreux petits programmes de développement.
Ces systèmes nécessitent la mise en place d’une organisation collective de gestion publique ou communautaire pour garantir à tous un accès à l’eau équitable et éviter les conflits.

L’inconvénient majeur reste la perte d’eau plus ou forte par évaporation et infiltration, ce qui peut conduire dans certains cas à préférer la construction de barrages souterrains (Voir la fiche E 8 : La construction de petits barrages souterrains).

Autre inconvénient parfois très important : si les études préalables de faisabilité ne sont pas bien faites ou ne tiennent pas suffisamment compte des effets secondaires éventuels importants sur les populations riveraines, sur l’environnement, sur la diminution de la qualité des terrains agricoles ou des possibilités de pêche en aval du barrage, le résultat peur s’avérer désastreux pour les populations locales, notamment par exemple dans le cas de certains grands barrages dont elles ne profitent en plus pratiquement pas, ce qui a contribué à entraîner de vives polémiques sur l’intérêt de la construction de barrages.

 8) Coût

Les petits barrages en terre, dont les digues en terre semi-circulaires ou courbées ne dépassent souvent pas 3 mètres de haut et 60 m de long, sont généralement construits à la main et avec l’aide de la traction animale. Ils peuvent généralement être entretenus et réparés par la communauté qui les utilise. Le coût est donc faible mais dépend évidemment de la configuration et de la nature des emplacements, des dimensions et du coût des matériaux.

Les grands barrages en terre nécessitent le plus souvent des équipements puissants de terrassement et des investissements considérables.

 9) Exemple de réalisation : Le Barrage du TAGANT en Mauritanie

Zone de transition entre le Sahara et le Sahel, le Tagant, situé au sud de la Mauritanie, est une zone d’oasis. Le projet d’aménagement rural en zone pluviale (PARP), financé par la coopération européenne, à concurrence de 6,2 millions d’euros, était destiné à favoriser la maîtrise de l’eau en construisant des barrages permettant l’exploitation agricole des terres inondées et ce, afin de lutter contre la dégradation des conditions de vie des agriculteurs et des éleveurs et de fixer les populations ou leur permettre de rentrer dans leur région d’origine.
Ces chantiers de grande ampleur étaient accompagnés d’une multitude d’actions plus ciblées en faveur des habitants. C’est ainsi que sont nés les programmes d’amélioration de la production agricole en cuvette ; de distribution de butane en remplacement du bois de chauffe et du charbon ; d’appui aux coopératives maraîchères par la vulgarisation des techniques ou l’installation d’infrastructures d’irrigation ; de développement de banques céréalières ; d’installation de panneaux solaires pour le pompage de l’eau ; de construction de moulins, de puits, de classes scolaires…
Progressivement, les effets combinés des barrages et des multiples microprojets ayant vu le jour ont redonné vie aux zones rurales du pays. Le désenclavement de ces dernières reste cependant un frein important à leur développement. Patiemment, les habitants attendent maintenant les routes et les pistes dont les financements sont d’ores et déjà prévus.

 10) Où trouver davantage d’informations ?

a) Sites Web

OIE (Office international de l’eau). Ce site permet d’accéder à celui du Réseau RéFEA (Centre télématique francophone sur l’eau) où vous trouverez plusieurs petites fiches pratiques intéressantes : 
 Pour les barrages en surface : http://www.oieau.org/ReFEA/module3....
 puis chacune des 7 fiches correspondantes, énumérées dans la rubrique « Captage des eaux de surface »

 - SOS Enfants en Haïti, association humanitaire : Reportage illustré intéressant sur la construction par la population en Haïti (citée au début de cette fiche) de petits barrages –et sur les difficultés rencontrées – en vue de développer les revenus des villageois par l’essor de la pisciculture. Disponible, en ligne, sur : http://marc.oberle.pagesperso-orang...

b) Vidéos

- The Water Channel (vidéos en anglais) : 
 - «  Kitui Sand dams »,Video d’Arena films de 15’, sous-titrée en anglais, montrant la construction, avec la participation très active de la population, de barrages de sable (programme de 450 barrages de l’ONG SASOL au KENYA pour un prix moyen de 30 €/personne).
 http://www.thewaterchannel.tv/index...-

 Autre vidéo similaire de 8’ : « Sand dams » sur la construction de barrages de sable avec l’appui de Communautés. Disponible, en ligne, sur : http://www.thewaterchannel.tv/index...

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