HAL Id: hal-00461189https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00461189

Submitted on 3 Mar 2010

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.

Le vieillissement des petits barrages en remblaiD. Lautrin

To cite this version:D. Lautrin. Le vieillissement des petits barrages en remblai. Ingénieries eau-agriculture-territoires,Lavoisier ; IRSTEA ; CEMAGREF, 1998, p. 55 - p. 67. �hal-00461189�

Ingé

nier

ies

– EA

T –

N°

14ju

in

1998

–

p 55

à

68

55

Le vieillissementdes petits barrages en remblai

Danielle Lautrin

Danielle LautrinCemagref50, avenue deVerdunGazinet33612 CestasCedex

Cet article présente les résultats d’uneenquête réalisée en 1996 dans le dé-partement du Gers particulièrementconcerné par l’aménagement de pe-

tits barrages pour l’irrigation.

Le département étudié totalise, à lui seul, près de2 500 ouvrages appartenant à des collectivités ter-ritoriales, des associations syndicales autoriséesd’agriculteurs ou des propriétaires privés.

La petite hydraulique (retenues collinaires demoins de 100 000 m3 de capacité) y est largementmajoritaire. Elle représente 95 % des construc-tions du département et retient, à elle seule,52 hm3 ; 83 hm3 de ressources supplémentairessont stockés dans les 5 % d’ouvrages de capacitésupérieure à 100 000 m3, parmi lesquels oncompte 11 barrages de plus de 1 hm3 de capacitéunitaire et un grand barrage de 25 hm3 (ta-bleau 1).

Cette étude du vieillissement (encadré 1) des bar-rages prolonge l’état des lieux, confié au Cemagrefpar le ministère de l’Environnement en 1990, surles barrages intéressant la sécurité publique. Elleporte non pas sur la totalité des barrages cons-truits dans le département du Gers, ce qui auraitété matériellement impossible, mais sur les barra-ges en remblai de capacité supérieure à 100 000 m3

et de hauteur inférieure à 20 mètres qui repré-sentent, dans le département, 126 ouvrages. C’estparmi ceux-ci qu’ont été choisis de manière aléa-toire les 90 barrages servant à l’étude du vieillis-sement à partir d’un diagnostic visuel (figure 1).Les caractéristiques techniques des ouvrages et les

résultats des observations ont été mis en mémoiresur support informatique et traités à partir deslogiciels Excel et STATlab.

Sont ici résumés les principaux enseignements del’étude développés, par ailleurs, dans l'ouvrage deLautrin, 1997.

Encadré 1Vieillissement d’un barrage en remblai

Le terme vieillissement désigne toute dégradationdu remblai ou des ouvrages annexes en fonctiondu climat, des conditions d’exploitation, d’événe-ments particuliers ou d’un défaut introduit dès lestade de la conception, de la construction ou del’exploitation et qui tend à diminuer l’aptitude del’ouvrage à bien remplir sa fonction ou sa sécurité.

Maîtrise d’œuvre et choixdes options techniques

La maîtrise d’œuvre des barrages sur lesquels aporté l'enquête a été tantôt privée, tantôt publi-que.

La maîtrise d’œuvre privée locale a pris une parttrès importante dans l’aménagement des barra-ges de petites dimensions (plus du tiers des ouvra-ges à H2�V < 50)1. Elle n’intervient pratiquementplus sur les ouvrages de taille supérieure dont laréalisation est partagée entre la maîtrise d’œuvrepublique et la maîtrise d’œuvre semi-publique etprivée spécialisée. Ces dernières assurent majori-tairement la construction des ouvrages les plus im-portants du département (70 % des ouvrages àH2�V > 100) (figure 2).

Ingénieries – EAT

n° 14 - juin 1998Danielle Lautrin

56

Du point de vue technique, les barrages concer-nés par l’étude sont exclusivement des ouvragesen terre homogène. Leur structure est représen-tée schématiquement sur la figure 3 où l’on no-tera une variété des profils depuis le remblai clas-sique avec drain vertical et protections de la crêteet des talus (a), jusqu’au remblai très dépouillésans drain ni revêtements externes (d), en passantpar des structures simplifiées (b, c).

Les ouvrages hydrauliques présentent eux aussiune grande diversité d’options qui vont de l’éva-cuateur entièrement en béton posé sur le remblai,ou en rive, à l’ouvrage sommaire constitué par unsimple seuil en béton, en passant par le déversoiravec un seuil et un chenal d’écoulement en dur(béton, parpaings, buses) suivi d’un coursier ter-rassé dans le versant qui rejoint le ruisseau en lon-

geant le pied de digue ou en s’en écartant de plu-sieurs dizaines de mètres. Une représentation sché-matique des différents types de déversoirs est don-née sur la figure 4.

L’enquête a permis de constater que la taille desbarrages et la maîtrise d’œuvre jouaient un rôleévident sur les choix techniques. Les tableaux 2 et3 pages 59 et 60 résument ces choix.

Vieillissement des remblaiset des fondations

Réalisée en 1995-1996, l’enquête a mis en évidencel’existence d’un parc hétérogène de petits barragesavec des ouvrages conformes aux règles de l’art eten parfait état et des ouvrages franchement rusti-ques présentant des signes de vieillissement divers.

� Figure 1. –Les populationsenquêtées.

1. Le paramètreH2�V est utilisépour croiser hauteuret volume, avec H :hauteur du remblaiau-dessus du terrainnaturel en mètres ;V : volume de laretenue en hm3.

n = 90201816141210

86420

0,5

2,5

4,5

6,5

8,5

10

,5

12

,5

14

,5

16

,5

18

,5

Hauteur en m

Effe

ctif

Hauteur des ouvragesE

ffe

ctif

n = 8945

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Volume hm3

0,3

0,6

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

2,4

2,7 3

3,3

3,6

Volumes des retenues (sauf Astarac 10 hm )3

Effe

ctif

n = 86121110

98765432101960 1965 1970 1975 1980 1985 1990

Histogramme des âges

Ha

ute

ur

en

m

Η2 √ V25

20

15

10

5

0

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00

Log (V) en millions de m3

Répartition des ouvrages en fonction de H V2 √

10050

Le vieillissement des petits barrages en remblai

57

� Tableau 1. –Répartition desressources en eau.Total : 134 854 000 m3

Volumes stockés

Ouvrages < 100 000 m3 Ouvrages > 100 000 m3

52 000 000 m3

Particuliers Associations Barrage de la Gimone

8 668 900 m3 49 186 000 m3 25 000 000 m3

� Figure 2. –Maîtrise d'œuvre.

� Figure 3. – Profilstypes de remblais.

d3

1

21

c3

1

21

1 - Massif en terre2 - Filtre - drain vertical

2a - Collecteur2b - Drain aveugle

(Ø 50 à Ø 100 ou drain de sable)2c - Collecteur enterré vers exutoire général2d - Sortie individualisée

3 - Tapis drainant4 - Enrochements5 - Renforcement en crête6 - Massif de pied (enrochement 100.200 mm)7 - Revêtement en terre végétale8 - Fossé de pied

b

2a2c 2b2b 2d

213

1

1,5 m

0,40 m

(Ø 0,50 à Ø 0,63 mm)

a 2a

2b 2c 2b 2d

2 à 312,5 à 3,5

1 0,5-0,8 m

(Ø 0,50 à Ø 100 mm)

Ingénieries – EAT

n° 14 - juin 1998Danielle Lautrin

58

Phénomènes de vieillissementde surface

Fissuration et ravinement des remblaisFissuration et ravinement sont parmi les signesde vieillissement de surface les plus fréquemmentrencontrés : 35 % des barrages visités présentent,en crête et/ou sur les talus, une fissuration consti-tuée par des fissures de retrait, ou fissures mosaï-ques, et par des fissures structurales.

Les fissures de retrait sont les plus fréquentes. El-les représentent 98 % de la fissuration observée.

Ce type de fissuration n’est pas toujours anodincar les discontinuités, qui vont du millimètre jus-qu’à 2 à 3 centimètres d’ouverture et plusieurs dé-cimètres de profondeur, fragilisent la surface desouvrages par leur densité et permettent, après unépisode pluvieux, la saturation d’une frange su-perficielle du remblai qui peut perdre peu à peude sa résistance et devenir éventuellement insta-ble (glissement de peau).

L’enquête a montré que la fissuration de la crêtedes barrages était étroitement liée au type de re-vêtement. C’est ainsi que les crêtes renforcées parun revêtement bitumineux ou par un traitementen chemin rural vieillissent beaucoup mieux quecelles qui n’ont aucun revêtement. Seuls 4 % desouvrages ayant un traitement en crête présententdes fissures de retrait de type mosaïque. En re-vanche, on en compte 53 % dans le cas où la crêteest en terre battue à peine colonisée par une végé-tation clairsemée et 25 % dans le cas où elle estbien enherbée. Une pelouse dense apporte, cer-tes, une protection mais, a contrario, gêne l’ob-servation d’éventuels désordres.

Le ravinement des talus, notamment celui du ta-lus aval, résulte également d’une recherche d’éco-nomie de structure.

Sur l’ensemble des ouvrages visités, 19 % présen-tent un ravinement net du talus aval, avec des ri-goles de 10 à 20 centimètres de profondeur surcertains barrages.

� Figure 4. – Les différents types de déversoirs.De haut en bas : déversoir en béton ; deversoirssommaires (déversoir mixte, déversoir busé, simpleseuil en dur).

Le vieillissement des petits barrages en remblai

59

� Tableau 2. –Principales optionstechniques enfonction de la tailledes ouvrages (en %par rapport à lapopulation).

Ces observations confirment qu’il s’agit d’un dé-faut de jeunesse en relation avec l’absence de pro-tection des talus par de la terre végétale engazon-née. C’est ainsi que 38 % des barrages de moinsde 6 ans sont ravinés. Le chiffre n’est plus que de7 % pour les ouvrages plus anciens sur lesquels apoussé une couverture végétale.

Ces désordres restent, toutefois, plus inesthétiquesque dangereux sous nos climats.

Effets du batillageLes dégradations du talus amont par les vaguessont plus préoccupantes. Elles affectent globale-ment 64 % des ouvrages visités.

La marche créée par batillage à hauteur de la rete-nue normale, très sollicitée par la houle en pé-riode hivernale, oscille entre la simple ondulationde surface et une marche de plus de 1 mètre dehauteur.

L’enquête a permis de vérifier que les talus proté-gés par des enrochements (16 % du total) sont enbon état ou à peine marqués par quelques dépla-cements de blocs ou par des bourrelets anormaux.Ce sont naturellement les talus sans aucune pro-tection en dur qui sont les plus sensibles à l’éro-sion : 76 % d’entre eux sont dégradés avec uneimportance de la marche qui est fonction de leurorientation. Les talus enherbés (ensemencés en finde chantier ou recouverts par une végétation her-bacée ou arbustive spontanée) et protégés des ventsdominants par leur orientation nord ou sud sontpeu dégradés. Il n’en est pas de même pour lestalus orientés face aux vents d’ouest ou de nord-ouest (ensemble du département), ou face àl’Autan (zone nord-est du département), où lamarche formée par l’impact des vagues peut at-teindre des hauteurs supérieures à 0,50 mètre(17 % des ouvrages) et même 1 mètre (10 % desouvrages) (photos 1 et 2 page 61).

H2√V Reconnaissance Calcul de stabilité Drainage interne Déversoir bétonPopulation

≤50

50à

100

>100

H2√V % reconnaissances % structures calculées % drainages internes % déversoirs bétons

51

20

19

C14 %

F+E2 %

F56%

I4 %

N24 %

oui14 % I

4 %

non82 %

I24 %

non36 %oui

40 %

Bétons24 %

Autres76 %

Bétons35 %

5 %

Autres60 %

I20 %

I20 %

I20 %

oui80 %

non45 %

oui35 %

C35 %

F+E21 %

F10 %

F+E35 %

I5 %

C74 %

oui74 %

I5 %

I5 %

non21 %

oui95 %

Bétons79 %

Autres21 %

Reconnaissances I : inconnu ; N : aucune ; F : fouilles à la pelle ; F+E : fouilles à la pelle, essais d'identification ;C : fouilles à la pelle et/ou forages, essais d'identification, essais mécaniques

Ingénieries – EAT

n° 14 - juin 1998Danielle Lautrin

60

Un recul partiel de la crête a même été observésur l’un des ouvrages dont l’orientation est défa-vorable et dont la construction n’a fait l’objetd’aucun contrôle du compactage à la mise en placedes terres.

À ce propos, notre analyse révèle que les ouvragesréalisés sans études géotechniques préalables sontplus vulnérables à l’érosion par les vagues que ceuxqui en ont fait l’objet et pour lesquels une sur-veillance de chantier a été exercée.

Le pourcentage d’ouvrages dégradés par les va-gues (marche > 0,20 m) est de 50 % pour lesbarrages qui n’ont pas fait l’objet d’études de sol.Il n’est que de 23 % pour les autres.

On remarque, par ailleurs, que les consolidationsa posteriori ne sont réalisées que si les dégâts sonttrès importants. Seulement 5 % des talus dégra-dés par batillage ont été renforcés. Sur ce pour-

centage, un seul ouvrage a fait l’objet d’un revête-ment classique par des enrochements sur ungéotextile. Le plus souvent, le talus est renforcélocalement par un simple déversement de blocssur la pente sans aucun reprofilage préalable dutalus, ou est renforcé de manière artisanale et éco-nomique par des poteaux de béton posés à mêmele sol et maintenus par des fascines. Cette der-nière solution, qui casse la force des vagues, n’estpas totalement efficace car les vides qui subsis-tent entre les poteaux permettent à l’eau de péné-trer et d’éroder le sol du remblai en se retirantlors du marnage (photo 3).

Phénomènes de vieillissement interne

Déformations excessives des remblais et perco-lations anormales à travers les ouvrages ou les fon-dations sont les dysfonctionnements internes lesplus fréquemment rencontrés.

� Tableau 3. –Principales optionstechniques enfonction de lamaîtrise d'œuvre (en% par rapport à lapopulation).

Maîtrised'œuvre

Semipublique

Publique

Privéelocale

Inconnu

34

30

24

2

Reconnaissance Calcul de stabilité Drainage interne Déversoir bétonPopulation

I15 %

I15 %

I12 %

I3 %

F12 %

C73 %

oui7 %

non93 %

non9 %

I10 %

non20 %

non12 %

oui70 %

oui10 %

oui73 %

oui88 %

oui88 %

non90 %

C10 %

E+F40 %

F50 %

non50 %

F46 %

I4 %

I4 %

non96 %

I38 %

oui8 %

non54 %

busé4 %

oui17 %

non79 %

Le vieillissement des petits barrages en remblai

61

Tassements des remblaisL’enquête a montré que ce type de désordre affec-tait 8/90 barrages, soit près de 9 % des barragesvisités. Dans la majorité des cas (7/8), le tasse-ment a conduit à un fléchissement visible de lacrête dans la partie centrale du barrage sans aucunecassure aggravante et sans autre conséquencequ’une diminution locale de la revanche qui ré-duit la sécurité du barrage vis-à-vis d’une surverse.

Le scénario extrême n’a été atteint que sur un bar-rage où la consolidation des sols de fondation aentraîné un tassement excessif, suivi de cassuresavec rejet en crête et, finalement, d’un cisaillementgénéral du remblai 10 ans après sa construction.

Ces comportements pathologiques, qui tiennentà l’absence ou à l’insuffisance des études de siteou des sols, n’ont conduit à un événement gravesur l'ensembles des barrages étudiés que dans 1 %des cas en plus de 30 ans. La hauteur modéréedes ouvrages qui limite l’importance des tasse-ments est probablement l’une des explications dece faible taux de désordre grave.

Percolations incontrôlées, perte de résistancedes matériaux, sous- pressionsLes percolations anormales à travers les ouvragessont la principale cause de pathologie des barra-ges visités. Elles affectent globalement 27 % del'ensemble, ce qui est un chiffre très élevé et inat-tendu.

21 % des barrages observés présentent une hu-midité en pied aval. Elle prend la forme de sour-ces ponctuelles ou de suintements diffus sur toutou partie du pied aval du barrage qui se trans-forme, parfois, en marécage (eau stagnanterouillée, joncs, faible portance du terrain).

L’enquête montre que 31 % des ouvrages cons-truits sans aucune reconnaissance préalable et33 % des ouvrages ayant fait l’objet d’une étudesommaire (fouilles à la pelle à l’ouverture du chan-tier) présentent des résurgences à l’aval, contre 5 %lorsque les barrages ont fait l’objet d’une étude desite réfléchie et disposent, du moins peut-on lesupposer, d’un traitement de la fondation mieuxadapté aux conditions géologiques locales : tran-chée d’ancrage profonde, parafouille ancré ausubstratum étanche ou déplacement de l’axe dubarrage.

� Photo 1. – Barrage de Lussan. Talus amont marqué par le batillage.

� Photo 2. – Barrage de Castillon-Debats. Forte dégradation dutalus amont par les vagues.

� Photo 3. – Barrage de Manadé. Un exemple de confortementrustique sur un talus très dégradé par les vagues.

D. La

utrin

D. La

utrin

D. La

utrin

Ingénieries – EAT

n° 14 - juin 1998Danielle Lautrin

62

Parmi ceux-ci, on a noté deux grands glissementsrotationnels du talus amont en fin de vidange dela retenue et cinq glissements de peau sur le talusaval, soit sept glissements de talus. Ceci représente8 % d’accidents pour l’effectif des barrages sou-mis à l’enquête, dont 2 % ont intéressé toute lahauteur des remblais.

Actuellement, l’instabilité des talus affecte encore5 % des ouvrages.

Les ruptures de barrage par érosion interne (en-cadré 2) représentent 2 % d’accidents. Lecompactage médiocre des terres du remblai quifavorise les circulations anarchiques et éventuel-lement concentrées de l’eau à travers le massif, etla rupture d’une conduite de vidange sont à l’ori-gine des deux accidents recensés.

On peut penser qu’à l’avenir, ce chiffre pourraitêtre beaucoup plus important eu égard aux fortspourcentages d’humidité signalés ci-dessus, l’éro-sion interne étant, généralement, un phénomènedifféré.

Il en résulte tout de même six fois plus d’échecspour les barrages n'ayant pas fait l’objet d’uneétude de site appropriée, ce qui est considérable.

11 % des ouvrages visités présentent une humi-dité anormale sur le talus aval (l’humidité est quel-quefois présente en pied et en talus).

Ici encore, les résultats de l’enquête montrentqu’une étude géotechnique des sols d’emprunt,qui permet de fixer les modalités de mise en placedes matériaux sur chantier, conduit, par la suite,à un meilleur comportement des ouvrages puis-que le taux d’humidité à l’aval passe de 18,5 %pour les remblais réalisés sans références Proctor2,à 5 % pour les remblais compactés avec référen-ces Proctor.

Mais, paradoxalement, on peut constater que lasaturation du talus aval intéresse aussi bien desremblais non drainés que des remblais drainés, cecidans des proportions respectives de 16 et de 7,5 %.

S’il est facile de comprendre que le talus aval d’unbarrage non drainé se sature, la présence d’humi-dité sur le talus aval des ouvrages drainés est plussurprenante. Elle implique nécessairement demauvais choix techniques au niveau du drainageou des négligences de construction : compactagemédiocre des sols du remblai, forte anisotropiede perméabilité permettant à la ligne phréatiqued’échapper à tout rabattement par le drain de piedhorizontal, obstruction des exutoires de 60 et100 mm de diamètre par pincement des drains àla construction, dépôts minéraux ou organiquesà l’intérieur des conduits.

L’enquête montre que les grands barrages(H2�V > 100) qui sont réalisés avec soin (étudesde terrain, essais préalables, contrôles de chantier)se comportent bien. Cela laisse entendre que lescomportements pathologiques rencontrés seraienteffectivement liés à des négligences de chantierou à des erreurs de conception.

Phénomènes de glissement et d’érosioninterneCes phénomènes sont la suite logique despercolations anormales à travers le remblai ou lafondation.

Sur les 90 barrages de l'enquête, 7 ont subi ousubissent encore des phénomènes de glissementde talus par perte de résistance mécanique des ma-tériaux ou par sous-pressions.

2. Essai decompactagenormalisé.

Encadré 2L’érosion interne est l’entraînement vers l’aval desparticules de sol du remblai ou de la fondation sousl’action d’un écoulement d’eau provenant de la re-tenue ou de la nappe.

Vieillissement des évacuateurs

Les évacuateurs ne sont pas épargnés par le vieillis-sement. On constate, naturellement, que les dé-versoirs en béton armé, qui représentent 38 % desouvrages déversants, se comportent beaucoupmieux que les autres.

L’enquête fait apparaître que certains d'entre euxprésentent néanmoins des signes de vieillisse-ment : indices de sous-pression, fissures, ouver-ture de joints, basculement des murs.

La microfissuration liée au vieillissement du bé-ton n’a pas nécessairement un caractère de gra-vité. Les fissures d’origine pathologique sont pluspréoccupantes. Elles sont généralement liées à desphénomènes de gonflement des terres à l’arrièredes murs qui s’accompagnent du basculement desbajoyers vers l’intérieur de l’ouvrage et de l’ouver-ture des joints (photo 4).

Le vieillissement des petits barrages en remblai

63

Sur l’ensemble des ouvrages possédant un déver-soir en béton, 70 % sont en bon état et 30 % pré-sentent des désordres divers. Quatre ouvrages surdix cumulent fissures de vieillissement et fissurespathologiques avec ouverture des joints etbasculement des murs. Ces dégradations ne fontgénéralement pas l’objet de réparations en tempsutile. Lors de l’enquête, un seul déversoir avaitbénéficié de la mise en place de poutres pourmaintenir l’écartement des murs à l’entonnementde l’ouvrage et dans le coursier.

Les déversoirs sommaires (figure 4), qui sontbeaucoup plus vulnérables que les ouvrages enbéton, sont aussi plus dégradés qu'eux. La fissu-ration des parties en dur touche 19 % d’entre eux,mais ce sont les dégradations des parties en terre,par affouillement, ravinement ou glissement, quisont les plus spectaculaires (photos 5 et 6).

L’érosion débute souvent à la première crue, lesdégâts ne sont pas réparés aussitôt et la crue sui-vante aggrave la situation.

Photo 4. – Barrage de Giscaro. Ouverture impor-tante de joint à l'entrée du chenal. �

� Photo 5. –Barrage deCastillon-Debats. Unexemple d'érosiondu coursier en terre.

� Photo 6. –Barrage de Ricourt.Marmite d'érosiondans le coursier.

Sur l’un des ouvrages, les affouillements à la sor-tie du chenal en dur ont creusé en 2 ans une fossede 2,5 mètres de profondeur sur 5 à 6 mètres delargeur en plafond qui a sous-cavé partiellementle radier du chenal et contraint le maître d’ouvrageà abaisser le plan d’eau juste avant que ne débutela saison d’irrigation.

Le renforcement de ces ouvrages est réalisé au couppar coup avec des solutions, encore une fois, les pluséconomiques possibles. C’est ainsi que les sectionsravinées sont renforcées par des enrochements oupar des blocs de béton déversés en vrac dans le cour-sier, ou confortées par des moyens encore plus arti-sanaux (poteaux de béton) sans aucune extensionpréventive des traitements au reste de l’ouvrage. Dansle « meilleur » des cas, la restauration est faite par lamise en place de demi-buses de béton de gros dia-mètre (de 600 à 1000 mm) sur l’ensemble du cour-sier. Les observations révèlent que de nombreux cour-siers dégradés sont laissés en l’état. Le développe-ment de la végétation ne tarde pas à les envahir, as-surant, ainsi, un frein aux écoulements et à l'usure…mais en diminuant leur capacité d’évacuation.

Phot

os D

. Lau

trin

Ingénieries – EAT

n° 14 - juin 1998Danielle Lautrin

64

D’après l’enquête, les dégradations toucheraient,avec une gravité variable, plus de 90 % des déver-soirs sommaires. Ce chiffre disqualifie totalementce type d’ouvrage choisi par certains maîtresd’œuvre ou maîtres d’ouvrages pour des raisonséconomiques à court terme au détriment de lalongévité des structures.

Les déversoirs sommaires sont indiscutablementun des points faibles des retenues collinaires. Larehausse du seuil déversant en est un deuxième :51 % des seuils déversants des évacuateurs de cruesont, en effet, rehaussés de manière artisanale. Oncompte 44 % de rehausse dans les ouvrages enbéton, 56 % dans les déversoirs sommaires, alorsque le dispositif est strictement interdit et enfreintla loi sur l’eau et ses décrets d’application.

La rehausse peut être constituée par un disposi-tif amovible de type madrier, maintenu par desfers en H fixés aux deux bajoyers du déversoirou par un mur de parpaings ou de béton dans lecas d’une rehausse fixe, ou encore par un seuilen dur et une planche, ou bien une grille qui

arrête les branchages et les feuillages et finit parse comporter, elle aussi, comme une rehaussepleine (photos 7 et 8).

La hauteur des rehausses varie entre 0,10 et 1 mè-tre. Le cas le plus fréquent est une rehausse de 20à 50 centimètres (53 % des cas). Les surélévationsdu plan d’eau de 0,5 à 1 mètre représentent 33 %des cas, ce qui est loin d’être négligeable.

À noter que 60 % des rehausses ne sont pas cons-tituées par un dispositif amovible mais par un muren dur, au mépris de l’interdiction qui en est faitepar le service chargé de la police des eaux et aumépris de la sécurité des barrages en cas de crueexceptionnelle. La dénivellation crête-plan d’eauest ainsi réduite de plus de 50 % pour 34 % desouvrages déversants possédant une rehausse. C’estconsidérable et très dangereux. Une analyse som-maire du risque de submersion des barrages amontré, en effet, que s’il y avait coïncidence entreune crue exceptionnelle et un vent de tempête, lerisque de submersion toucherait 50 % des ouvra-ges. Parmi ceux-ci, 93 % possèdent une rehausse.7 % seulement des risques de surverse touchentdes barrages sans rehausse. Si l’on fait abstractiondes rehausses dans les déversoirs, le risque desurverse des barrages en cas de crue et de ventfort ne serait plus que de 15,5 %. Pour des con-ditions hydrologiques et climatiques moins sévè-res où la crue exceptionnelle ne serait pas accom-pagnée par un vent de tempête, et vice versa, lescalculs indiquent que le risque de surverse des bar-rages serait de l’ordre de 10 %.

Ces chiffres permettent de conclure que ledimensionnement de la revanche et le calcul de lacrue de projet des petits barrages ne seraient pasvraiment critiquables. En revanche, toute intro-duction de rehausse sur le seuil déversant, réali-sée, le plus souvent, par le maître d’ouvrage sansen référer au maître d’œuvre, modifie totalementle fonctionnement du déversoir et joue un rôletrès négatif sur la sécurité du barrage. Les rehaus-ses sur les seuils déversants sont donc à proscrireabsolument.

Ceci étant, l’enquête a révélé que le pourcentaged’ouvrages ayant été submergés ne serait que de l’or-dre de 3,5 % (4/90). Ce chiffre est probablementsous-estimé car les maîtres d’ouvrages en infractionavec la loi sur l’eau sont très réticents à signaler unesurverse. Aucune des submersions mentionnées n’acependant entraîné de rupture de barrage.

Photo 7. – Barragede Saint-Maur.Rehausse du seuildéversant par unepoutre en béton.Remarquer les fersen H fixés auxbajoyers et destinésà la mise en placed'une rehausseamovible supplémen-taire. �

Photo 8. –Barrage de Urdens.Rehausse du seuildéversant pardeux rangéesde parpaings. �

Phot

os D

. Lau

trin

Le vieillissement des petits barrages en remblai

65

Manque d’entretien et de suivides barrages collinaires

Il convient de préciser qu’un petit barrage est gé-néralement négligé par le maître d’ouvrage aprèssa construction.

Les ouvrages récents ou ayant moins de 5 ans (ilsreprésentent 27 % de l’effectif de l'enquête) ontun bon aspect ou un assez bon aspect dans 75 %des cas. Les talus sont seulement enherbés ou encours de colonisation par une végétation herba-cée spontanée entrecoupée par de rares touffesd’arbrisseaux. Ceci tient essentiellement à la len-teur du développement de la végétation sur lesremblais argilo-calcaires non revêtus par de la terrevégétale plutôt qu'à l'entretien des talus.

Au-delà de 5 ans, on constate que les arbrisseaux(genêts et joncs) s’installent par touffes serrées surles parements, sur la crête et au pied aval des ouvra-ges qui prennent un aspect négligé. Les arbustes(saules, aulnes et frênes) prospèrent tout parti-culièrement dans le fossé de pied à l’aval du bar-rage où ils dissimulent souvent les sorties du draininterne.

Les barrages de 5 à 15 ans présentent 44 %d’ouvrages négligés ou très négligés.

Au-delà de 15 ans, les barrages qui ont été régu-lièrement entretenus continuent de l’être, alorsque les autres sont laissés dans un abandon totalet se recouvrent d’une végétation arbustive endé-mique qui finit, parfois, par dissimuler totalementla silhouette du remblai.

Les évacuateurs de crue ne sont guère mieux en-tretenus. Une végétation herbacée s’installe trèssouvent dans le bassin de dissipation des ouvra-ges en béton où elle n’est pas toujours régulière-ment faucardée. Quelquefois, des arbustes pros-pèrent au niveau des joints ou à la limite terre-béton, en provoquant des désordres sur les murs.

Pour ce qui est des déversoirs sommaires, l’entre-tien est le plus souvent inexistant. Les plantes vi-vaces et les arbustes s’installent rapidement dansles coursiers où ils freinent les écoulements versl’aval.

Ceci étant, l’enquête a montré que la conduite devidange, les vannes et les organes hydrauliquesdont la station de pompage est équipée font l’ob-jet d’une attention particulière.

D’une manière générale, on peut dire que les bar-rages les mieux entretenus sont les plus grands enhauteur ou en volume, les ouvrages gérés par desmaîtres d’ouvrage ou par des exploitants avisés,ou encore les ouvrages à vocation touristique. Lespetits barrages, dont la gestion est assurée par desparticuliers, sont plus négligés à quelques excep-tions près.

De très gros efforts d’entretien doivent être faitspar de nombreux maîtres d’ouvrages.

Bien évidemment, dans un tel contexte, on nepeut s’attendre à une surveillance formalisée despetits barrages et encore moins à une ausculta-tion de ceux-ci.

Pour les barrages drainés, qui représentent 60 %de l’effectif étudié, seul le débit de fuite à traversle remblai pourrait être suivi si les exutoires dudrain interne étaient visibles et permettaient le jau-geage des fuites au pied aval. Or, ceci est rare-ment le cas, soit parce que les exutoires des drainsne sont pas accessibles (sorties masquées par lavégétation, obturées par des éboulements de terre,ou au ras du sol, absence de repérage précis dessorties, manque de dispositif de jaugeage, mesu-res acrobatiques dans le bassin de dissipation), soitparce que les mesures de débit ne sont pas pro-grammées et que les maîtres d’ouvrages non spé-cialisés n’en voient pas l’intérêt. C’est ainsi que63 % des barrages drainés ont des sorties de draintotalement ou partiellement dissimulées et 31 %seulement des sorties correctes.

Sur la totalité des barrages visités, le jaugeage desfuites à l’aval n’a été possible que dans 15 % descas. Mais, à notre connaissance, aucun barrage nefait l’objet de mesures régulières du débit de fuite ;tout au plus, les écoulements sont-ils contrôlésvisuellement par les maîtres d’ouvrages avisés.

Ces chiffres soulignent de graves insuffisances dansle suivi actuel des petits barrages par les maîtresd’ouvrages ou les exploitants.

Conclusion

L’enquête confirme que les petits barrages du Gerssouffrent, dans l’ensemble, d’un vieillissementprématuré.

Les indices de vieillissement ne sont pas tous pré-occupants. Certains sont cycliques (fissures de re-trait) ou temporaires (ravines) et disparaîtront le

Ingénieries – EAT

n° 14 - juin 1998Danielle Lautrin

66

plus souvent avec la consolidation des sols et avecl'extension d’une couverture végétale herbacée enlaissant, éventuellement, des cicatrices plus ines-thétiques que dangereuses. D’autres s’aggraverontavec le temps. C’est le cas, par exemple, de lamarche de batillage qui peut conduire à une atta-que de la crête, de la fissuration irréversible desbétons, de la destruction progressive des coursiersdes déversoirs sommaires qui perturbe les écoule-ments vers l’aval ou des percolations anormales àtravers le remblai ou la fondation qui peuventconduire à des accidents graves.

Les accidents graves survenus entre 1960 et 1995sur les barrages étudiés se résument comme suit :– 1 % de rupture par tassement différentiel ;– 8 % de rupture d’ouvrage par glissement destalus, dont 2 % ont été très graves ;– 2 % de rupture de barrage par érosion interne.

Ces chiffres sont supérieurs aux pourcentages derupture des grands barrages3 dans le monde (tou-tes causes confondues) évalués par le CIGB à2,2 % pour les barrages construits avant 1951(ouvrages chinois exclus) et à 0,5 % pour lesouvrages construits de 1951 à 1990 (CIGB, 1995a et b).

Cela tient à trois raisons essentielles.La première est liée aux insuffisances dans les étu-des préalables des sites et des sols qui entraînentparfois une mauvaise adaptation de l’ouvrage àson environnement. La deuxième tient aux sim-plifications de structure souvent adoptées par les

maîtres d’œuvre pour diminuer le coût de la cons-truction. Or, le compactage des sols, le drainagedu remblai et la construction d’un déversoir pé-renne sont à considérer comme des contraintestechniques indispensables à la construction d’unouvrage sûr. Les économies de structure ne peu-vent être réalisées que sur des options secondairestelles que les revêtements protecteurs des talus etle traitement de la crête, qui seront facilementréajustables si le besoin s’en faisait sentir. D’unemanière générale, un retour à un plus grand res-pect des règles de l’art nous paraît d’autant plusnécessaire aujourd’hui que certaines des optionssimplificatrices dénoncées ci-dessus semblent êtredevenues des règles de construction pour certainsmaîtres d’œuvre.

La troisième raison du vieillissement prématurédes retenues collinaires tient incontestablementau laxisme des propriétaires et au manque d’en-tretien et de suivi des ouvrages. Dans ce domaine,les professionnels et les pouvoirs publics ont en-core beaucoup à faire pour convaincre les pro-priétaires des petits barrages que l’entretien va au-delà du simple souci d’esthétique puisqu’il per-met d’exercer une surveillance du barrage qui seragarante de sa sécurité à long terme.

L’enquête sur le vieillissement des petits barragesdu Gers est aujourd’hui élargie à plusieurs dépar-tements du sud-ouest de la France avec le soutiende l’Agence de bassin Adour-Garonne. Le soucide tous est de mieux connaître les barragesexistants pour aider à leur réhabilitation. □

3. Barrages de plusde 15 mètres dehauteur au dessusdes fondations.

Résumé

Cet article présente les résultats d’une enquête sur le vieillissement des petits barrages en terre. Il s’appuiesur l’inspection visuelle de près d’une centaine de barrages du département du Gers. La dénonciation desdésordres et de leurs causes a pour objectif de mieux connaître les ouvrages et de mettre en garde lesmaîtres d’œuvre et les maîtres d’ouvrages sur le fait que les économies de structure n’excusent pas toutes lessimplifications. La sécurité des petits barrages sur le long terme ne peut être assurée que si les optionsretenues lors de la construction ne sont pas très éloignées de celles qui ont fait leurs preuves sur des barragesplus importants.

Abstract

The article presents the results of a survey on the aging of small earth dams. It is based on the visualinspection of almost a hundred dams in the Gers department. The goal of the emphasis put on the problemsand on their causes is to better understand these works and to warn prime contractors about economies ofstructures, which do not justify all simplifications. The security of small dams on the long term can only beensured if the options selected during construction are not too far from the options that have been tested forlarger dams.

Le vieillissement des petits barrages en remblai

67

Bibliographie

CIGB, 1995a. Rupture de barrages. Analyse statistique, Bulletin 99, 73 p.

CIGB, 1995b. Vieillissement des barrages et des ouvrages annexes, Bulletin 93, 237 p.

DEGOUTTE, G., (coord.), 1992. Guide pour le diagnostic rapide des barrages anciens, Cemagref, Antony, coll.Études, n° 13, 99 p.

DEGOUTTE, G., (coord.), 1997. Petits barrages : recommandations pour la conception, la réalisation et le suivi,CFGB, Cemagref-ENGREF, Antony, 173 p.

LAUTRIN, D., 1990. Géologie des barrages et des retenues de petites dimensions, Cemagref, Antony, coll. Étudesn° 7, 144 p.

LAUTRIN, D., 1997. Vieillissement et pathologie des barrages en remblai dans le Gers, Cemagref, Bordeaux,141 p.

ROYET, P., 1994. La surveillance et l’entretien des petits barrages, Cemagref, Antony, série Guides pratiques, 92 p.

ROYET, P., et al., 1995. Évolution de la sécurité des barrages autorisés, Ingéniéries–EAT n° 3, p. 37-44.