Comment cet étonnant barrage s’est adapté aux phénomènes climatiques extrêmes

Il y a près de 20 ans, une inspection a confirmé que le barrage du lac Isabella (Californie) ne résisterait pas à un épisode de pluie extrême. Les ingénieurs ont trouvé une solution pour l’adapter aux phénomènes climatiques à venir. Un déversoir en forme de labyrinthe.

Les énergies renouvelables. Nous comptons beaucoup sur elles pour nous sortir de la crise climatique que nous vivons. Le solaire. L’éolien. Mais parmi les énergies renouvelables, celle qui reste la première, c’est l’hydroélectricité. Elle produit même toujours plus que toutes les autres énergies renouvelables additionnées. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) estime ainsi qu’en 2020, l’hydroélectricité a fourni 17 % de l’électricité mondiale. Et dans le scénario zéro émission nette pour 2050, les experts projettent une augmentation des capacités de production d’au moins 4 % par an jusqu’en 2030.

L’ennui, c’est que le réchauffement climatique affecte la production hydroélectrique — comme les autres d’ailleurs. En 2022, la France a ainsi atteint son plus bas niveau depuis 1976. En cause : la chaleur et la sécheresse. Presque dans le même temps, les États-Unis et la Californie tout particulièrement ont eu à affronter une situation un peu différente. Des trombes d’eau se sont abattues sur la région après trois années de sécheresse. Or les barrages existants n’ont pas été conçus pour faire face à ce type de conditions météorologiques changeantes.

Les ingénieurs au chevet du barrage du lac Isabella

Mais les chercheurs ont plus d’un tour dans leur sac. Pour permettre l’adaptation des barrages hydroélectriques au réchauffement climatique, ils ont développé un modèle unique de déversoir en forme de labyrinthe. L’un d’entre eux vient d’être installé du côté du lac Isabella, en Californie. Ce barrage — ou plus exactement ces barrages puisqu’il y en a deux — a été construit au début des années 1950. Ils protègent Bakersfield et sa région des inondations, constituent une importante source d’eau pour les populations locales et alimentent une centrale hydroélectrique de près de 12 MW.

À gauche : la maquette du déversoir conçue par l’Utah Water Research Laboratory. À droite : le chantier de construction du nouveau déversoir du barrage Isabella / Images : UWRL, CMAA.

Rappelons avant de poursuivre que les crues constituent l’un des risques principaux affectant la sécurité des barrages. Pour éviter les catastrophes, les ingénieurs ont rapidement conçu l’idée de ce qu’ils appellent des évacuateurs de crue. Ou, des déversoirs. Ils permettent de dériver l’eau à un débit contrôlé pour garantir que le niveau dans la retenue reste inférieur aux côtes, assurant la stabilité du barrage. Toutefois, avec la multiplication des extrêmes météorologiques dans le contexte de réchauffement climatique, lesdits ingénieurs se montrent préoccupés par les capacités des déversoirs historiques à contrôler les débits records.

Le déversoir de l’Isabella Dam, justement, a été diagnostiqué dès 2005. Il est capable d’éliminer environ 3 400 m³ d’eau par seconde. Mais pour faire face à un événement de pluie extrême, il aurait besoin de dériver plus de 14 000 m³/s.

Un « labyrinthe » pour déverser l’eau en excès

Comme le débit d’un déversoir est proportionnel à sa longueur, les chercheurs se sont posé la question suivante : comment maximiser la longueur d’une ligne qui rentre dans un espace confiné ? Il est possible de plier la ligne en zigzag. Ou de la courber. Ou mieux, de faire les deux, répondent les chercheurs. Leur étude publiée en 2012 validait le concept. Et des tests à l’échelle 1/45 ^e ont ensuite confirmé qu’une telle conception en labyrinthe permettait non seulement des débits sans précédent, mais aussi des économies de coûts liés à une empreinte globale de l’excavation presque divisée par trois.

Du côté du barrage du lac Isabella, c’est donc non seulement un nouveau déversoir d’urgence qui a été construit, mais aussi un mur en zigzag de près de 10 mètres de haut pour atténuer les risques d’inondation en ralentissant et en contrôlant l’eau en amont de l’évacuateur de crues. En parallèle, les deux barrages ont aussi été surélevés de 5 mètres environ. De quoi, assurent les ingénieurs, protéger désormais à nouveau efficacement la région de Bakersfield.