Réservoir -Reservoir

Lake Osceola sur le campus de l' Université de Miami à Coral Gables, Floride , mai 2006

Un réservoir ( / ˈ r ɛ z ər v w ɑːr / ; du français réservoir [ʁezɛʁvwaʁ] ) est un lac agrandiderrière un barrage . Un tel barrage peut être soit artificiel, construit pour stocker de l'eau douce , soit être une formation naturelle.

Les réservoirs peuvent être créés de plusieurs façons, notamment en contrôlant un cours d'eau qui draine un plan d'eau existant, en interrompant un cours d'eau pour y former une baie , en creusant ou en construisant un certain nombre de murs de soutènement ou de digues .

Dans d'autres contextes, les « réservoirs » peuvent désigner des espaces de stockage pour divers fluides ; ils peuvent contenir des liquides ou des gaz, y compris des hydrocarbures . Les réservoirs de réservoir les stockent dans des réservoirs au niveau du sol, surélevés ou enterrés . Les réservoirs d'eau sont également appelés citernes . La plupart des réservoirs souterrains sont utilisés pour stocker des liquides, principalement de l'eau ou du pétrole .

Les types

Vallées endiguées

Réservoir du lac Vyrnwy . Le barrage enjambe la vallée de Vyrnwy et a été le premier grand barrage en pierre construit au Royaume-Uni.
Le réservoir East Branch , qui fait partie du système d'approvisionnement en eau de la ville de New York , est formé par la retenue de l' affluent oriental de la rivière Croton .
Réservoir Cherokee dans le Tennessee . Il a été formé après la mise en fourrière de la vallée de la rivière Holston par la Tennessee Valley Authority en 1941 dans le cadre des efforts du New Deal pour amener l'électricité dans la vallée du Tennessee.

Les réservoirs de barrage sont des lacs artificiels créés et contrôlés par un barrage construit à travers une vallée , et s'appuient sur la topographie naturelle pour fournir la majeure partie du bassin du réservoir. Ces réservoirs peuvent être soit des réservoirs en cours d'eau , qui sont situés sur le lit d' origine de la rivière en aval et sont remplis par des ruisseaux , des rivières ou des eaux de pluie qui s'écoulent des bassins versants forestiers environnants ; ou des réservoirs hors cours d'eau , qui reçoivent de l'eau détournée d'un cours d'eau ou d'un aqueduc à proximité / de l'eau canalisée à partir d'autres réservoirs en cours d'eau.

Les barrages sont généralement situés dans une partie étroite d'un aval d'un bassin naturel. Les flancs de la vallée agissent comme des murs naturels, le barrage étant situé au point pratique le plus étroit pour assurer la résistance et le coût de construction le plus bas. Dans de nombreux projets de construction de réservoirs, des personnes doivent être déplacées et relogées, des artefacts historiques déplacés ou des environnements rares déplacés. Les exemples incluent les temples d' Abou Simbel (qui ont été déplacés avant la construction du barrage d'Assouan pour créer le lac Nasser à partir du Nil en Égypte ), la relocalisation du village de Capel Celyn lors de la construction de Llyn Celyn et la relocalisation de Borgo San Pietro de Petrella Salto lors de la construction du lac Salto .

La construction d'un réservoir avec barrage nécessitera généralement que la rivière soit détournée pendant une partie de la construction, souvent par un tunnel temporaire ou un canal de dérivation.

Dans les régions vallonnées, les réservoirs sont souvent construits en agrandissant les lacs existants. Parfois, dans de tels réservoirs, le nouveau niveau d'eau supérieur dépasse la hauteur du bassin versant sur un ou plusieurs des cours d'eau d'alimentation, comme à Llyn Clywedog dans le centre du Pays de Galles . Dans de tels cas, des barrages latéraux supplémentaires sont nécessaires pour contenir le réservoir.

Lorsque la topographie est mal adaptée à un seul grand réservoir, un certain nombre de réservoirs plus petits peuvent être construits en chaîne, comme dans la vallée de la rivière Taff où les réservoirs Llwyn-on , Cantref et Beacons forment une chaîne dans la vallée.

Côtier

Les réservoirs côtiers sont des réservoirs de stockage d'eau douce situés sur la côte de la mer près de l' embouchure de la rivière pour stocker l'eau de crue d'une rivière. Comme la construction d'un réservoir terrestre entraîne une submersion substantielle des terres, le réservoir côtier est préféré économiquement et techniquement car il n'utilise pas de terres rares. De nombreux réservoirs côtiers ont été construits en Asie et en Europe. Saemanguem en Corée du Sud, Marina Barrage à Singapour, Qingcaosha en Chine et Plover Cove à Hong Kong sont quelques-uns des réservoirs côtiers existants.

Vue aérienne du réservoir côtier de Plover Cove.

Côté banque

Le réservoir Queen Mother dans le Berkshire , en Angleterre , est un exemple de réservoir au bord de la rive; son eau est pompée de la Tamise .

Lorsque l'eau est pompée ou siphonnée d'une rivière de qualité ou de taille variable, des réservoirs en bordure de rive peuvent être construits pour stocker l'eau. De tels réservoirs sont généralement formés en partie par excavation et en partie par la construction d'une digue ou d'un remblai d'encerclement complet , qui peut dépasser 6 km (4 miles) de circonférence. Le sol du réservoir et la digue doivent tous deux avoir un revêtement ou un noyau imperméable: au départ, ils étaient souvent en argile puddlée , mais cela a généralement été remplacé par l'utilisation moderne de l'argile roulée . L'eau stockée dans de tels réservoirs peut y rester pendant plusieurs mois, période pendant laquelle les processus biologiques normaux peuvent réduire considérablement de nombreux contaminants et éliminer presque toute turbidité . L'utilisation de réservoirs en rive permet également d'arrêter le prélèvement d'eau pendant un certain temps, lorsque la rivière est polluée de manière inacceptable ou lorsque les conditions d'écoulement sont très faibles en raison de la sécheresse . Le système d'adduction d'eau de Londres est un exemple d'utilisation du stockage en bord de berge : l'eau est puisée dans la Tamise et la rivière Lee ; plusieurs grands réservoirs du côté de la Tamise tels que le réservoir Queen Mary peuvent être vus le long de l'approche de l' aéroport de Londres Heathrow .

Service

Les réservoirs de service stockent l'eau potable entièrement traitée à proximité du point de distribution. De nombreux réservoirs de service sont construits comme des châteaux d'eau , souvent comme des structures surélevées sur des piliers en béton où le paysage est relativement plat. D'autres réservoirs de service peuvent être des piscines de stockage, des réservoirs d'eau ou parfois des citernes entièrement souterraines , en particulier dans les pays plus vallonnés ou montagneux. Au Royaume-Uni, Thames Water possède de nombreux réservoirs souterrains construits dans les années 1800, dont la plupart sont revêtus de briques. Un bon exemple est le Honor Oak Reservoir à Londres, construit entre 1901 et 1909. Lorsqu'il a été achevé, on disait qu'il s'agissait du plus grand réservoir souterrain construit en briques au monde et il est toujours l'un des plus grands d'Europe. Ce réservoir fait maintenant partie de l'extension sud du Thames Water Ring Main . Le sommet du réservoir a été recouvert d'herbe et est maintenant utilisé par l'Aquarius Golf Club.

Les réservoirs de service remplissent plusieurs fonctions, notamment assurer une charge d'eau suffisante dans le système de distribution d'eau et fournir une capacité d'eau pour égaliser la demande de pointe des consommateurs, permettant à la station d'épuration de fonctionner avec une efficacité optimale. De grands réservoirs de service peuvent également être gérés pour réduire le coût du pompage, en remplissant le réservoir à des moments de la journée où les coûts énergétiques sont faibles.

Histoire

Vers 3000 av. J.-C., les cratères des volcans éteints d' Arabie étaient utilisés comme réservoirs par les agriculteurs pour leur eau d'irrigation .

Le climat sec et la rareté de l'eau en Inde ont conduit au développement précoce des puits à degrés et des techniques de gestion des ressources en eau , y compris la construction d'un réservoir à Girnar en 3000 av. Des lacs artificiels datant du Ve siècle av. J.-C. ont été découverts dans la Grèce antique. Le lac artificiel Bhojsagar dans l'actuel État du Madhya Pradesh en Inde , construit au XIe siècle, couvrait 650 kilomètres carrés (250 milles carrés).

Kush a inventé le Hafir , qui est un type de réservoir, pendant la période méroïtique . 800 hafirs anciens et modernes ont été recensés dans la ville méroïtique de Butana . Les Hafirs captent l'eau pendant la saison des pluies afin d'assurer la disponibilité de l'eau pendant plusieurs mois pendant la saison sèche pour fournir de l'eau potable, irriguer les champs et abreuver le bétail. Le Grand Réservoir près du Temple du Lion à Musawwarat es-Sufra est un hafir remarquable à Kush.

Au Sri Lanka , de grands réservoirs ont été créés par les anciens rois cinghalais afin de conserver l'eau pour l'irrigation. Le célèbre roi sri-lankais Parākramabāhu I du Sri Lanka a dit "Ne laissez pas une goutte d'eau s'infiltrer dans l'océan sans profiter à l'humanité". Il a créé le réservoir nommé Parakrama Samudra (mer du roi Parakrama). De vastes réservoirs artificiels ont également été construits par divers royaumes antiques du Bengale, de l'Assam et du Cambodge.

Les usages

Approvisionnement direct en eau

De nombreux réservoirs fluviaux à barrage et la plupart des réservoirs en bordure de rive sont utilisés pour fournir l' alimentation en eau brute d'une usine de traitement de l'eau qui fournit de l'eau potable par le biais de conduites d'eau. Le réservoir ne se contente pas de retenir l'eau jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire : il peut également constituer la première partie du processus de traitement de l'eau . Le temps pendant lequel l'eau est retenue avant qu'elle ne soit libérée est appelé temps de rétention . Il s'agit d'une caractéristique de conception qui permet aux particules et aux limons de se déposer, ainsi que du temps pour un traitement biologique naturel à l'aide d'algues , de bactéries et de zooplancton qui vivent naturellement dans l'eau. Cependant, les processus limnologiques naturels dans les lacs à climat tempéré produisent une stratification de la température dans l'eau, ce qui tend à répartir certains éléments tels que le manganèse et le phosphore dans l'eau anoxique profonde et froide pendant les mois d'été. En automne et en hiver, le lac redevient complètement mélangé. Lors de conditions de sécheresse, il est parfois nécessaire de puiser l'eau froide du fond, et les niveaux élevés de manganèse en particulier peuvent causer des problèmes dans les stations d'épuration.

Hydroélectricité

Barrage hydroélectrique en coupe transversale.

En 2005, environ 25 % des 33 105 grands barrages du monde (plus de 15 mètres de hauteur) étaient utilisés pour l'hydroélectricité. Les États-Unis produisent 3 % de leur électricité à partir de 80 000 barrages de toutes tailles. Une initiative est en cours pour moderniser davantage de barrages en tant que bon usage de l'infrastructure existante pour fournir à de nombreuses petites communautés une source d'énergie fiable. Un réservoir produisant de l'hydroélectricité comprend des turbines reliées à la masse d'eau retenue par des conduites de grand diamètre. Ces groupes électrogènes peuvent être à la base du barrage ou à une certaine distance. Dans une vallée fluviale plate, un réservoir doit être suffisamment profond pour créer une charge d'eau au niveau des turbines ; et s'il y a des périodes de sécheresse, le réservoir doit contenir suffisamment d'eau pour faire la moyenne du débit de la rivière tout au long de l'année. L'hydroélectricité au fil de l'eau dans une vallée escarpée à débit constant n'a pas besoin de réservoir.

Certains réservoirs produisant de l'hydroélectricité utilisent la recharge par pompage : un réservoir de haut niveau est rempli d'eau à l'aide de pompes électriques à haut rendement aux moments où la demande d'électricité est faible, puis utilise cette eau stockée pour produire de l'électricité en rejetant l'eau stockée dans un réservoir de bas niveau. réservoir lorsque la demande d'électricité est élevée. De tels systèmes sont appelés schémas de pompage-stockage .

Maîtriser les sources d'eau

Lac de retenue récréatif de Kupferbach près d'Aix-la-Chapelle /Allemagne.

Les réservoirs peuvent être utilisés de plusieurs façons pour contrôler la façon dont l'eau s'écoule dans les cours d'eau en aval :

Approvisionnement en eau en aval - l'eau peut être libérée d'un réservoir en amont afin qu'elle puisse être prélevée pour l'eau potable plus bas dans le système, parfois à des centaines de kilomètres plus en aval.
Irrigation - l'eau d'un réservoir d'irrigation peut être rejetée dans des réseaux de canaux pour être utilisée dans les terres agricoles ou les systèmes d'eau secondaires. L'irrigation peut également être soutenue par des réservoirs qui maintiennent le débit de la rivière, permettant à l'eau d'être extraite pour l'irrigation plus bas dans la rivière.
Contrôle des inondations - également appelés réservoirs «d'atténuation» ou «d'équilibrage», les réservoirs de contrôle des inondations collectent l'eau lors de très fortes précipitations, puis la libèrent lentement au cours des semaines ou des mois suivants. Certains de ces réservoirs sont construits de l'autre côté de la rivière, le débit continu étant contrôlé par une plaque à orifice . Lorsque le débit de la rivière dépasse la capacité de la plaque à orifice, l'eau s'accumule derrière le barrage; mais dès que le débit diminue, l'eau derrière le barrage est lentement relâchée jusqu'à ce que le réservoir se vide à nouveau. Dans certains cas, ces réservoirs ne fonctionnent que quelques fois au cours d'une décennie, et le terrain derrière le réservoir peut être aménagé en terrain communautaire ou récréatif. Une nouvelle génération de barrages d'équilibrage est en cours de développement pour lutter contre les éventuelles conséquences du changement climatique . Ils sont appelés "réservoirs de rétention des inondations". Étant donné que ces réservoirs resteront secs pendant de longues périodes, il peut y avoir un risque d'assèchement du noyau argileux, réduisant sa stabilité structurelle. Les développements récents incluent l'utilisation d'un noyau de remplissage composite fabriqué à partir de matériaux recyclés comme alternative à l'argile.
Canaux - Lorsque l'eau d'un cours d'eau naturel n'est pas disponible pour être détournée dans un canal , un réservoir peut être construit pour garantir le niveau d'eau dans le canal: par exemple, lorsqu'un canal monte à travers des écluses pour traverser une chaîne de collines. Une autre utilisation consiste à réduire les coûts ou le temps de construction lorsque le canal doit être creusé dans la roche, comme utilisé sur le canal Rideau avec les écluses The Narrows divisant les deux Rideau et transformant essentiellement le Rideau supérieur en un réservoir agrandi, bien que seulement de deux ou trois pieds. .
Loisirs - l'eau peut être libérée d'un réservoir pour créer ou compléter les conditions d'eau vive pour le kayak et d'autres sports d'eau vive. Sur les rivières à salmonidés , des lâchers spéciaux (en Grande-Bretagne appelés crues ) sont effectués pour encourager les comportements de migration naturelle des poissons et pour offrir une variété de conditions de pêche aux pêcheurs.

Équilibrage des flux

Les réservoirs peuvent être utilisés pour équilibrer le débit dans les systèmes hautement gérés, en absorbant l'eau pendant les débits élevés et en la libérant à nouveau pendant les débits faibles. Pour que cela fonctionne sans pompage, il faut un contrôle minutieux des niveaux d'eau à l'aide de déversoirs . À l'approche d'une tempête majeure, les opérateurs du barrage calculent le volume d'eau que la tempête ajoutera au réservoir. Si les eaux pluviales prévues débordent le réservoir, l'eau est lentement évacuée du réservoir avant et pendant la tempête. Si cela est fait avec un délai suffisant, la tempête majeure ne remplira pas le réservoir et les zones en aval ne subiront pas de débits dommageables. Des prévisions météorologiques précises sont essentielles pour que les exploitants de barrages puissent planifier correctement les rabattements avant un épisode de fortes précipitations. Les exploitants de barrages ont imputé des prévisions météorologiques erronées aux inondations de 2010-2011 dans le Queensland . Des exemples de réservoirs hautement gérés sont le barrage de Burrendong en Australie et le lac Bala ( Llyn Tegid ) dans le nord du Pays de Galles . Le lac Bala est un lac naturel dont le niveau a été élevé par un barrage bas et dans lequel la rivière Dee coule ou se déverse en fonction des conditions d'écoulement, dans le cadre du système de régulation de la rivière Dee . Ce mode de fonctionnement est une forme de capacité hydraulique dans le système fluvial.

des loisirs

De nombreux réservoirs permettent souvent certaines utilisations récréatives , telles que la pêche et la navigation de plaisance . Des règles particulières peuvent s'appliquer pour la sécurité du public et pour protéger la qualité de l'eau et l'écologie des abords. De nombreux réservoirs soutiennent et encouragent désormais des loisirs moins formels et moins structurés tels que l'histoire naturelle , l'observation des oiseaux , la peinture de paysage , la marche et la randonnée , et fournissent souvent des panneaux d'information et du matériel d'interprétation pour encourager une utilisation responsable.

Opération

L'eau tombant sous forme de pluie en amont du réservoir, ainsi que toute eau souterraine émergeant sous forme de source, est stockée dans le réservoir. Tout excès d'eau peut être déversé via un déversoir spécialement conçu. L'eau stockée peut être canalisée par gravité pour être utilisée comme eau potable , pour produire de l'hydroélectricité ou pour maintenir le débit des rivières afin de soutenir les utilisations en aval. Parfois, les réservoirs peuvent être gérés pour retenir l'eau lors de fortes précipitations afin de prévenir ou de réduire les inondations en aval. Certains réservoirs supportent plusieurs usages, et les règles d'exploitation peuvent être complexes.

Déversoir du barrage Llyn Brianne au Pays de Galles .

La plupart des réservoirs modernes ont une tour de puisage spécialement conçue qui peut évacuer l'eau du réservoir à différents niveaux, à la fois pour accéder à l'eau lorsque le niveau de l'eau baisse, et pour permettre à l'eau d'une qualité spécifique d'être déversée dans la rivière en aval en tant que "compensation". l'eau » : les exploitants de nombreux réservoirs en amont ou en rivière ont l'obligation de déverser de l'eau dans la rivière en aval pour maintenir la qualité de la rivière, soutenir la pêche, maintenir les utilisations industrielles et récréatives en aval ou à diverses autres fins. Ces rejets sont connus sous le nom d'eau de compensation .

Terminologie

Marqueur de niveau d'eau dans un réservoir

Les unités utilisées pour mesurer les superficies et les volumes des réservoirs varient d'un pays à l'autre. Dans la majeure partie du monde, les superficies des réservoirs sont exprimées en kilomètres carrés ; aux États-Unis, les acres sont couramment utilisés. Pour le volume, les mètres cubes ou les kilomètres cubes sont largement utilisés, les acres-pieds étant utilisés aux États-Unis.

La capacité, le volume ou le stockage d'un réservoir est généralement divisé en zones distinctes. Le stockage mort ou inactif fait référence à l'eau dans un réservoir qui ne peut pas être drainée par gravité à travers les ouvrages de sortie d'un barrage , le déversoir ou la prise de la centrale électrique et qui ne peut être pompée. Le stockage mort permet aux sédiments de se déposer, ce qui améliore la qualité de l'eau et crée également une zone pour les poissons pendant les bas niveaux. Le stockage actif ou vivant est la partie du réservoir qui peut être utilisée pour le contrôle des crues, la production d'énergie, la navigation et les rejets en aval. De plus, la «capacité de contrôle des inondations» d'un réservoir est la quantité d'eau qu'il peut réguler pendant l'inondation. La "capacité de surcharge" est la capacité du réservoir au-dessus de la crête du déversoir qui ne peut pas être régulée.

Aux États-Unis, l'eau en dessous du niveau maximal normal d'un réservoir est appelée «conservation pool».

Au Royaume-Uni, le « niveau d'eau supérieur » décrit l'état plein du réservoir, tandis que « complètement tiré vers le bas » décrit le volume minimum retenu.

Modélisation de la gestion des réservoirs

Il existe une grande variété de logiciels pour modéliser les réservoirs, des outils spécialisés de gestion du programme de sécurité des barrages (DSPMT) au WAFLEX relativement simple , en passant par des modèles intégrés comme le système d'évaluation et de planification de l'eau (WEAP) qui placent les opérations de réservoir dans le contexte du système. -demandes et approvisionnements larges.

Sécurité

Dans de nombreux pays, les grands réservoirs sont étroitement réglementés pour tenter de prévenir ou de minimiser les défaillances de confinement.

Alors qu'une grande partie de l'effort est dirigée vers le barrage et ses structures associées en tant que partie la plus faible de la structure globale, le but de ces contrôles est d'empêcher une libération incontrôlée d'eau du réservoir. Les ruptures de réservoir peuvent générer d'énormes augmentations du débit dans une vallée fluviale, avec le potentiel d'emporter des villes et des villages et de causer des pertes humaines considérables, comme la dévastation suite à l'échec du confinement à Llyn Eigiau qui a tué 17 personnes. ( voir aussi Liste des ruptures de barrage )

Un cas notable de réservoirs utilisés comme instrument de guerre impliquait le raid des Dambusters de la Royal Air Force britannique sur l'Allemagne pendant la Seconde Guerre mondiale (nom de code " Operation Chastise "), au cours duquel trois barrages de réservoir allemands ont été sélectionnés pour être percés afin d'endommager l'Allemagne. les infrastructures et les capacités de fabrication et d'énergie provenant des rivières Ruhr et Eder . L'impact économique et social découlait des énormes volumes d'eau précédemment stockés qui ont dévalé les vallées, semant la destruction. Ce raid est devenu plus tard la base de plusieurs films.

Impact environnemental

Brushes Clough Reservoir, situé au-dessus de Shaw et Crompton , Angleterre.

Impact environnemental sur toute la vie

Tous les réservoirs feront l'objet d'une évaluation monétaire des coûts/avantages avant la construction pour voir si le projet vaut la peine d'être poursuivi. Cependant, une telle analyse peut souvent omettre les impacts environnementaux des barrages et des réservoirs qu'ils contiennent. Certains impacts, comme la production de gaz à effet de serre associée à la fabrication du béton, sont relativement faciles à estimer. D'autres impacts sur l'environnement naturel et les effets sociaux et culturels peuvent être plus difficiles à évaluer et à peser dans la balance, mais l'identification et la quantification de ces problèmes sont maintenant couramment requises dans les grands projets de construction dans le monde développé.

Changement climatique

Émissions de gaz à effet de serre du réservoir

Les lacs naturels reçoivent des sédiments organiques qui se décomposent dans un environnement anaérobie en libérant du méthane et du dioxyde de carbone . Le méthane libéré est environ 8 fois plus puissant comme gaz à effet de serre que le dioxyde de carbone.

Au fur et à mesure qu'un réservoir artificiel se remplit, les plantes existantes sont submergées et, au cours des années nécessaires à la décomposition de cette matière, émettront considérablement plus de gaz à effet de serre que les lacs. Un réservoir dans une vallée étroite ou un canyon peut couvrir relativement peu de végétation, tandis qu'un réservoir situé dans une plaine peut inonder une grande quantité de végétation. Le site peut d'abord être débarrassé de la végétation ou simplement inondé. Les inondations tropicales peuvent produire beaucoup plus de gaz à effet de serre que dans les régions tempérées.

Le tableau suivant indique les émissions des réservoirs en milligrammes par mètre carré par jour pour différents plans d'eau.

Emplacement Gaz carbonique Méthane
des lacs 700 9
Réservoirs tempérés 1500 20
Réservoirs tropicaux 3000 100

Hydroélectricité et changement climatique

Selon la superficie inondée par rapport à l'électricité produite, un réservoir construit pour la production d'hydroélectricité peut soit réduire, soit augmenter la production nette de gaz à effet de serre par rapport à d'autres sources d'énergie.

Une étude pour l'Institut national de recherche en Amazonie a révélé que les réservoirs hydroélectriques libèrent une grande impulsion de dioxyde de carbone à partir de la décomposition des arbres laissés debout dans les réservoirs, en particulier pendant la première décennie après l'inondation. Cela élève l'impact des barrages sur le réchauffement climatique à des niveaux beaucoup plus élevés que ce qui se produirait en générant la même énergie à partir de combustibles fossiles. Selon le rapport de la Commission mondiale sur les barrages (Dams And Development), lorsque le réservoir est relativement grand et qu'aucun défrichement préalable de la forêt dans la zone inondée n'a été entrepris, les émissions de gaz à effet de serre du réservoir pourraient être plus élevées que celles d'un réservoir à mazout conventionnel. centrale de production thermique. Par exemple, en 1990, la mise en eau derrière le barrage de Balbina au Brésil (inauguré en 1987) a eu plus de 20 fois plus d'impact sur le réchauffement climatique que la production de la même énergie à partir de combustibles fossiles, en raison de la grande surface inondée par unité d'électricité produite. Une autre étude publiée dans Global Biogeochemical Cycles a également révélé que les réservoirs nouvellement inondés libéraient plus de dioxyde de carbone et de méthane que le paysage pré-inondé, notant que les terres forestières, les zones humides et les plans d'eau préexistants libéraient tous des quantités différentes de dioxyde de carbone et de méthane avant l'inondation. - et post-inondation.

Le barrage de Tucuruí au Brésil (achevé en 1984) n'a eu que 0,4 fois plus d'impact sur le réchauffement climatique que la production de la même énergie à partir de combustibles fossiles.

Une étude de deux ans sur les rejets de dioxyde de carbone et de méthane au Canada a conclu que même si les réservoirs hydroélectriques émettent des gaz à effet de serre, c'est à une échelle beaucoup plus petite que les centrales thermiques de capacité similaire. L'hydroélectricité émet généralement 35 à 70 fois moins de gaz à effet de serre par TWh d'électricité que les centrales thermiques.

Une diminution de la pollution de l'air se produit lorsqu'un barrage est utilisé à la place de la production d'énergie thermique , puisque l'électricité produite à partir de la production hydroélectrique ne donne lieu à aucune émission de gaz de combustion provenant de la combustion de combustibles fossiles (y compris le dioxyde de soufre , l'oxyde nitrique et le monoxyde de carbone provenant du charbon ) .

La biologie

Un grand cormoran ( Phalacrocorax carbo ) perché sur une bouée au réservoir Farmoor , Oxfordshire . Comme les réservoirs peuvent contenir des stocks de poissons, de nombreuses espèces d'oiseaux aquatiques peuvent dépendre des réservoirs et former des habitats à proximité.

Les barrages peuvent produire un bloc pour les poissons migrateurs, les piégeant dans une zone, produisant de la nourriture et un habitat pour divers oiseaux aquatiques. Ils peuvent également inonder divers écosystèmes terrestres et provoquer des extinctions.

La création de réservoirs peut modifier le cycle biogéochimique naturel du mercure . Après la formation initiale d'un réservoir, il y a une forte augmentation de la production de méthylmercure toxique (MeHg) via la méthylation microbienne dans les sols inondés et la tourbe. On a également constaté que les niveaux de MeHg augmentaient dans le zooplancton et les poissons.

Impact humain

Les barrages peuvent réduire considérablement la quantité d'eau atteignant les pays en aval, provoquant un stress hydrique entre les pays, par exemple le Soudan et l'Égypte , ce qui nuit aux entreprises agricoles des pays en aval et réduit l'eau potable.

Les fermes et les villages, par exemple Ashopton , peuvent être inondés par la création de réservoirs, ruinant de nombreux moyens de subsistance. Pour cette raison même, 80 millions de personnes dans le monde (chiffre datant de 2009, tiré du manuel de géographie Edexcel GCSE) ont dû être déplacées de force en raison de la construction d'un barrage.

Limnologie

La limnologie des réservoirs présente de nombreuses similitudes avec celle des lacs de taille équivalente. Il existe cependant des différences importantes. De nombreux réservoirs connaissent des variations considérables de niveau produisant des zones importantes qui sont par intermittence sous l'eau ou asséchées. Cela limite fortement la productivité ou les marges d'eau et limite également le nombre d'espèces capables de survivre dans ces conditions.

Les réservoirs des hautes terres ont tendance à avoir un temps de séjour beaucoup plus court que les lacs naturels, ce qui peut entraîner un cycle plus rapide des nutriments dans le plan d'eau, de sorte qu'ils sont plus rapidement perdus dans le système. Cela peut être considéré comme un décalage entre la chimie de l'eau et la biologie de l'eau avec une tendance pour la composante biologique à être plus oligotrophe que ne le suggère la chimie.

À l'inverse, les réservoirs de plaine puisant l'eau de rivières riches en nutriments peuvent présenter des caractéristiques eutrophes exagérées car le temps de séjour dans le réservoir est beaucoup plus long que dans la rivière et les systèmes biologiques ont une bien plus grande possibilité d'utiliser les nutriments disponibles .

Des réservoirs profonds avec des tours de prélèvement à plusieurs niveaux peuvent décharger de l'eau froide profonde dans la rivière en aval, réduisant considérablement la taille de tout hypolimnion . Cela peut à son tour réduire les concentrations de phosphore libérées lors de tout événement de mélange annuel et peut donc réduire la productivité .

Les barrages devant les réservoirs agissent comme des points de jonction - l'énergie de l'eau qui en tombe diminue et le dépôt se produit sous les barrages.

Sismicité

Le remplissage (mise en eau) des réservoirs a souvent été attribué à la sismicité déclenchée par le réservoir (RTS), car des événements sismiques se sont produits près de grands barrages ou dans leurs réservoirs dans le passé. Ces événements peuvent avoir été déclenchés par le remplissage ou l'exploitation du réservoir et sont à petite échelle par rapport au nombre de réservoirs dans le monde. Parmi plus de 100 événements enregistrés, certains des premiers exemples incluent le barrage Marathon de 60 m (197 pieds) de haut en Grèce (1929), le barrage Hoover de 221 m (725 pieds) de haut aux États-Unis (1935). La plupart des événements impliquent de grands barrages et de petites quantités de sismicité. Les quatre seuls événements enregistrés au-dessus d'une magnitude de 6,0 (M w ) sont le barrage de Koyna de 103 m (338 pi) de haut en Inde et le barrage de Kremasta de 120 m (394 pi) en Grèce qui ont tous deux enregistré 6,3 M w , le 122 m (400 pieds) de haut Kariba Dam en Zambie à 6,25-M w et le barrage Xinfengjiang de 105 m (344 pieds) en Chine à 6,1-M w . Des différends ont eu lieu concernant le moment où le RTS s'est produit en raison d'un manque de connaissances hydrogéologiques au moment de l'événement. Il est admis, cependant, que l'infiltration d'eau dans les pores et le poids du réservoir contribuent aux schémas RTS. Pour que RTS se produise, il doit y avoir une structure sismique près du barrage ou de son réservoir et la structure sismique doit être proche de la rupture. De plus, l'eau doit pouvoir s'infiltrer dans la strate rocheuse profonde car le poids d'un réservoir de 100 m (328 pi) de profondeur aura peu d'impact par rapport au poids mort de la roche sur un champ de contraintes crustales , qui peut être situé à une profondeur de 10 km (6 milles) ou plus.

Liptovská Mara en Slovaquie (construit en 1975) - un exemple de lac artificiel qui a considérablement modifié le microclimat local.

Microclimat

Les réservoirs peuvent modifier le microclimat local en augmentant l'humidité et en réduisant les températures extrêmes, en particulier dans les zones sèches. De tels effets sont également revendiqués par certains établissements vinicoles d'Australie du Sud comme augmentant la qualité de la production de vin.

Liste des réservoirs

En 2005, il y avait 33 105 grands barrages (≥ 15 m de hauteur) répertoriés par la Commission internationale des grands barrages (CIGB).

Liste des réservoirs par zone

Le lac Volta depuis l'espace (avril 1993).
Les dix plus grands réservoirs du monde par superficie
Rang Nom Pays Superficie Remarques
km 2 milles carrés
1 Lac Volta Ghana 8 482 3 275
2 Réservoir Smallwood Canada 6 527 2 520
3 Réservoir Kuybyshev Russie 6 450 2 490
4 Lac Kariba Zimbabwé , Zambie 5 580 2 150
5 Réservoir de Boukhtarma Kazakhstan 5 490 2 120
6 Réservoir de Bratsk Russie 5 426 2 095
7 Lac Nasser Égypte , Soudan 5 248 2 026
8 Réservoir de Rybinsk Russie 4 580 1 770
9 Réservoir Caniapiscau Canada 4 318 1 667
dix Lac Gouri Venezuela 4 250 1 640

Liste des réservoirs par volume

Lac Kariba depuis l'espace.
Les dix plus grands réservoirs du monde en volume
Rang Nom Pays Volume Remarques
km 3 cu mi
1 Lac Kariba Zimbabwé , Zambie 180 43
2 Réservoir de Bratsk Russie 169 41
3 Lac Nasser Égypte , Soudan 157 38
4 Lac Volta Ghana 148 36
5 Réservoir Manicouagan Canada 142 34
6 Lac Gouri Venezuela 135 32
7 Lac Williston Canada 74 18
8 Réservoir de Krasnoïarsk Russie 73 18
9 Réservoir Zeya Russie 68 16

Voir également

Les références

Liens externes