Barrage de Serre-Ponçon

Le barrage de Serre-Ponçon est un barrage en remblai établi sur le cours de la Durance à un peu moins de deux kilomètres à l'aval de sa confluence avec l'Ubaye, dans le département des Hautes-Alpes. Il est construit en 1959 et forme un imposant lac de retenue, le lac de Serre-Ponçon. L'aménagement hydraulique est complété par le lac d'Espinasses situé au pied du barrage de Serre-Ponçon, qui alimente le canal EDF de la Durance.

Achevé en 1959, l'aménagement hydraulique permet de réguler les crues de la Durance et d'irriguer plusieurs dizaines de milliers d'hectares de terres cultivées situées en Provence. Le canal alimente plusieurs barrages au fil de l'eau en aval et fournit en eau potable la ville de Marseille. Le lac de Serre-Ponçon est par ailleurs devenu un lieu touristique important pour l'économie de la région.

L'établissement du plan d'eau nécessite le déplacement de plus de mille habitants et la destruction de plus de quatre-cents bâtiments. Un village disparaît sous les eaux, Ubaye, qui n'est pas reconstruit. La partie la plus basse du village de Savines disparaît également mais un nouveau village est créé au bord du lac. Pour la première fois en France, les pouvoirs publics prennent des dispositions permettant d'indemniser les expropriés pour le préjudice subi et non seulement au titre de la valeur du bien exproprié. Le réseau de communication est également fortement affecté et cela entraîne la construction de nouvelles routes et voies ferrées.

Historique Premières études

Dès le , notamment après les crues dévastatrices de 1843 et 1856, la construction d'un barrage est envisagée. Le service des Ponts et Chaussées de l'époque étudie deux sites, l'un à l'amont d'Embrun, l'autre dans le défilé de Serre-Ponçon.. Le site de Serre-Ponçon présente deux avantages : le lit majeur de la Durance y est rétréci à environ de largeur et il se trouve à l'aval du confluent de l'Ubaye, rivière aux crues violentes dont il serait ainsi possible de reprendre les eaux. Toutefois, les sondages entrepris à Serre-Ponçon révèlent la présence d'une importante couverture d'alluvions, où l'établissement d'un barrage maçonné est inenvisageable, puisqu'il est impossible d'atteindre la roche dure sous les alluvions pour y fonder un ouvrageBertin 1960, 652..

Les sécheresses de 1895 et 1896 font à nouveau ressentir la nécessité d'un aménagement hydraulique. Dès 1897, de nouveaux sondages sont réalisés, qui ne permettent toujours pas de trouver une assise rocheuse à travers le défilé. Ivan Wilhelm, ingénieur du corps des ponts et chaussées d'origine alsacienneHistoire du barrage, sur le site du muséoscope de Serre-Ponçon., propose la construction d’un barrage-poids et à partir de 1909, il en présente plusieurs variantes, enrochement, maçonnerie, béton. La même année une demande de concession est déposée par la Société pour la régularisation de la Durance, en vue de créer un barrage au lieu-dit Serre-Ponçon. Mais le projet est rapidement abandonné en raison de ses difficultés techniques, la mauvaise qualité apparente du rocher des versants, un calcaire en petits bancs diaclasés, séparés par des lits marneux, plus ou moins fracturés notamment en rive gauche, et l’épaisseur des alluvions garnissant le fond de la vallée, estimée à cent dix mètres. En 1912, un puits et une galerie d’étude sont forés dans le rocher en rive droite ; le percement de la galerie doit être arrêté en raison d'une grosse venue d’eaux thermominérales à et l’étude est interrompue. En 1912 toujours, l'ingénieur Wilhelm publie un ouvrage sur l'intérêt du barrage. Douze nouvelles campagnes de sondages sont menées jusqu'en 1927, et concluent à l'impossibilité de construire le barrage en l'état des techniques et moyens de l’époque. Ces sondages sont menés sous la direction d'une commission géologique présidée par l'ingénieur des mines Pierre Termier. Cet acharnement, malgré les éléments défavorables révélés par les études, est justifié par l'intérêt du site : c'est la zone la plus étroite de la vallée et l'ouvrage ne serait donc pas démesuré, la zone où le lac serait établi est peu habitée et donc peu coûteuse à maîtriser, et enfin le site se trouve juste à aval de la confluence avec l'Ubaye, cours d'eau déterminant pour disposer d'un apport d'eau suffisant, alors que s'impose l'idée d'utiliser le barrage pour produire de l'électricité, et pas seulement pour maîtriser le régime des eaux et permettre d'irriguer la basse vallée.

Quoi qu'il en soit, s'il avait été réalisé, le barrage envisagé à cette époque aurait eu de bien moindres conséquences pour la vallée de la Durance que l'ouvrage actuel : avec un barrage de cinquante mètres de hauteur soit deux fois et demie moins haut que l'ouvrage actuel, le lac n'aurait même pas touché l'ancien village de Savines, aujourd'hui noyé.

Progrès techniques et nouveau projet

Aux États-Unis, les études de Karl von Terzaghi sur les grands barrages en terre longtemps jugés dangereux – une trentaine de ruines en une centaine d’années – avaient permis la construction rationnelle et sûre de ces ouvrages ; en France, la possibilité d’un aménagement hydroélectrique du site a relancé les études en 1946, par EDF maître d'ouvrage et le bureau d'étude maître d'œuvre.

Ainsi, le barrage projeté aurait trois fonctions principales, écrêtement des crues, production hydroélectrique et irrigation agricole, ce qui justifiait largement sa construction ; il a eu ensuite une fonction accessoire devenue importante, l’aménagement touristique de sa retenue.

En 1950, EDF organise un concours d'idées qui débouche sur les principes d'aménagement suivants Bertin 1960, 654-655. : l'importante épaisseur de la couche d'alluvions interdit la construction d'un barrage en béton ; cette couverture perméable peut être rendue étanche au moyen d'injections de ciment ; le barrage peut être réalisé en terre ; les équipements techniques peuvent être installés dans des cavités creusées dans le rocher des rives.

Des compléments d’étude géotechnique ont permis de tracer le profil en travers du verrou, montrant que la profondeur maximum du rocher est de . Un grand barrage « en terre » était envisageable, mais il fallait tout d'abord injecter sous le barrage un large et profond rideau d’étanchéité dans les alluvions sablo-graveleuses et les éboulis de pente ; compte-tenu des dimensions du barrage, ce rideau devait être entièrement et définitivement réalisé avant la construction du barrage puisqu'il ne serait plus possible ensuite de le compléter et/ou de le renforcer, la moindre fuite étant susceptible de compromettre la sûreté de l'ouvrage. Le succès au lac Noir du procédé des forages d’injection équipés de tubes à manchettesUn tube à manchettes est mis en place dans un forage d'injection traversant une formation perméable, le plus souvent aquifère ; il est crépiné à intervalles réguliers et chaque crépine est masquée par un manchon en caoutchouc, la « manchette », qui fonctionne comme un clapet de non-retour permettant le passage du coulis vers le matériau à injecter et empêchant son reflux ; le coulis peut être du ciment, du sable, de l'argile purifiée à comportement colloïdal, un mélange, un gel de silicate… ; l’injection se fait crépine par crépine au moyen d’un double obturateur ; l’intérieur du tube demeure ainsi libre durant toute l’opération et on peut le réutiliser au besoin pour compléter l’injection d’une zone douteuse, révélée par des sondages de contrôle au cours desquels on réalise des essais de perméabilité et on prélève des échantillons ; une forêt de tubes à manchettes selon une maille de plus en plus serrée peut être mise en place et éventuellement complétée à la demande selon les résultats de ces contrôles. garantissait que le contrôle rigoureux du rideau serait possible au fur et à mesure de son avancement.

upright=4|centre|vignette|Le barrage de Serre-Ponçon sur la Durance - Vue générale - Profils en travers et en long - Tube à manchettes.

Réalisation

Déclaration d'utilité publique

Le barrage est déclaré d'utilité publique par une loi du , dans le cadre de l'aménagement de la Durance.. Les aménagements de la Durance, dont le barrage de Serre-Ponçon, sont concédés à EDF par un décret du .. Le cahier des charges de la concession est approuvé par un décret le ..

Construction

Construit d’ à , le barrage est un massif zoné en terre haut de , long de en pied et de en crête, et large de à la base dans le sens du lit, d’un volume total de quatorze millions de mètres cubesBertin 1960, 656. ; pour l’adapter à une irrégularité morphologique et structurale du versant gauche – courbe d’ancien méandre encaissé –, sa crête est concave vers l’amont. Le massif est constitué de grave sableuse prélevée en aval dans la plaine alluviale d’Espinasses ; ses talus à pentes d’environ 20° à l’amont et 25° à l’aval sont protégés par une couche superficielle d’enrochements épaisse d’environ un mètre ; le noyau étanche est constitué d’argiles prises sur place et préalablement épurées ; il comporte sur chaque face un écran filtre anticontaminant et sur la face aval, un écran drainant prolongé jusqu’au pied aval ; le rideau parafouille injecté d'argile colloïdale selon le procédé des tubes à manchette, prolonge le noyau jusqu’au substratum à de profondeur.

Le cœur du barrage est constitué par son noyau étanche : c'est lui, en continuité avec les voiles d'injection dans le fond du lit de la rivière et dans les rives, qui assure véritablement la retenue des eaux. Le volume du noyau n'est que de deux millions de mètres cubes. Les douze autres millions de mètres cubes constituent les épaulements à l'aval et à l'amont du noyau, qui n'ont pour fonction que d'étayer celui-ci.

Le voile étanche dans le substrat est réalisé après divers essais, en injectant verticalement un mélange d'argiles d'Apt et de coulis de ciment. Les essais d’injection ont débuté en 1951 ; le rideau a été achevé et contrôlé en 1955. La perméabilité obtenue est dix mille fois plus faible qu'auparavant (sous la charge maximale du plan d'eau, le volume de fuite attendu n'est que de vingt-cinq litres par seconde) et la cohésion des matériaux ainsi traités est telle que le forage de galeries a ensuite nécessité l'emploi d'outils pneumatiquesBertin 1960, 655.. Cette coupure étanche est prolongée par précaution dans les versants rocheux des rives, pour offrir un raccordement homogène avec tout le développement du noyau étanche du barrage. Le voile étanche nécessite l’utilisation de de ciment et de d'argile pour étancher d'alluvions.

Les matériaux sont prélevés sur place par mesure d'économie, leurs caractéristiques géotechniques étant bien connues grâce aux nombreuses études préalables. Le noyau est réalisé avec des matériaux à forte composante argileuse prélevés dans les pentes et dans le cône de déjection du torrent des Lionnets en rive droite de la Durance, à l'amont immédiat du site du barrage. Les autres matériaux sont prélevés juste à l'aval du barrage, ce qui offre l'avantage supplémentaire de permettre de creuser le bassin de compensation de l'usine hydroélectrique (d'un volume de six millions de mètres cubes), destiné à laminer les débits de pointe en sortie de celle-ci. Les matériaux sont mis en œuvre par couches de cinquante à soixante centimètres avant compactage, qui font l'objet d'un hersage pour supprimer les petits blocs, lesquels sont réemployés pour réaliser un matelas de protection contre l'érosion météorique en parement avalBertin 1960, 657..