vignette|Le bassin de Champagney est une retenue d'eau crée par un barrage en France et servent de tampon au canal de la Haute-Saône.
Une retenue d’eau ou réservoir d'eau est une surface en eau lentique, d'origine anthropique, et, par extension, toute installation ou ouvrage permettant de stocker de l'eau captée dans le milieu naturel avant sa distribution dans un réseau. Les citernes, châteaux d'eau, bassins de rétention, bassins d'orage, plans d'eau, étangs, retenues collinaires, retenue de substitution et lacs de barrage sont des retenues d'eau.
Les différents impacts potentiels de l’implantation d'une retenue ou d'un ensemble de retenues sont de trois ordres : quantitatifs (modifications de l'hydrologie et des débits des cours d’eau ainsi que du bilan hydrique pouvant amener une augmentation des sécheresses), qualitatifs (modifications hydromorphologiques, impacts physico‐chimiques et biologiques) et économiques et sociétaux (conflits d'usage, guerre de l'eau). Des pistes de solution existent néanmoins pour limiter leur impact, voire pour avoir une approche différente de la gestion quantitative et qualitative de la ressource en eau.
Histoire vignette|La , retenue d'eau en pierre (pushkarini ou tank) du , Karnataka, Inde. vignette|redresse|Exemple de trop-plein de réservoir captant l'eau de surface et la réoxygénant.
Depuis l'Antiquité, on a cherché à stocker l'eau, notamment pour l'irrigation, en construisant des barrages sur les cours d'eau. Ces retenues ont souvent aussi joué un rôle de vivier et depuis le de nombreux grands réservoirs ont fait l'objet d'aménagement ou de gestion piscicoles (dont en zone tropicaleLessent, P. (1980). L’aménagement piscicole des retenues artificielles en Afrique Occidentale. Revue Bois et Forêts des Tropiques, 193(57), n0.). Cette activité connexe a parfois contribué à l'introduction et à la dispersion d'espèces envahissantes. Lors des vidanges de réservoirs des opérations de récupération du poisson sont parfois organisées.
Vers 3000 av. J.-C., les cratères de volcans éteints en Arabie étaient utilisés comme réservoirs par les agriculteurs pour l'irrigationSmith, S. et al. (2006) Water: the vital resource, 2nd edition, Milton Keynes, The Open University.
Le climat sec et la conduisirent au développement précoce de puits étagés (Bâoli) et de techniques de gestion des ressources en eau, compris la construction d'un réservoir à Girnar en 3000 av. J.-C.. Des lacs artificiels datant du ont été découverts dans la Grèce antiqueWilson & Wilson (2005). Encyclopedia of Ancient Greece. Routledge. . pp. 8. Le lac artificiel Bhojsagar dans l'actuel État indien du Madhya Pradesh, construit au , couvrait de surface.
Le royaume de Koush inventa le Hafir, un type de réservoir, pendant la période méroïtique. 800 hafirs anciens et modernes sont enregistrés dans la ville méroïtique de ButanaFritz Hintze, Kush XI; pp.222-224.. Les Hafirs captent l'eau pendant la saison des pluies afin de s'assurer que l'eau est disponible 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 notable à KushClaudia Näser; The Great Hafir at Musawwarat as-Sufra. Fieldwork of the Archaeological Mission of Humboldt University Berlin in 2005 and 2006. On: Between the Cataracts. Proceedings of the 11th Conference of Nubian Studies. Warsaw University, 27 August - 2 September 2006; In: Polish Centre of Mediterranean Aerchaeology University of Warsaw. PAM Supplement Series 2.2./1-2..
Au Sri Lanka, de grands réservoirs furent créés par les anciens rois cinghalais afin d'économiser l'eau pour l'irrigation. Le célèbre roi sri-lankais Parākramabāhu I du Sri Lanka déclara qu'il ne fallait laisser aucune goutte d'eau s'infiltrer dans l'océan sans qu'elle profite à l'humanité. Il créa le réservoir Parakrama Samudra (mer du roi Parakrama). De vastes réservoirs artificiels furent également construits par divers royaumes anciens du Bengale, de l'Assam et du Cambodge.
Typologie selon alimentation et usages
Au-delà de ces cinq principaux modes d'alimentation issus de l'expertise scientifique collective animée par l'Office français de la biodiversité, il est apparu, en décembre 2016, postérieurement à la parution du premier rapport, nécessaire de prendre en compte d’autres modes d'alimentation (drainage, eaux usées épurées, pompage en canal…). Ceci conduit à un panel de de retenues.
Typologie selon le mode de restitution au milieu aquatique On peut notamment distinguer les retenues selon, : La restitution ou non d’un débit minimum ; Le dispositif de restitution au milieu : vanne de fond, surverse, moine, tour de prise d’eau étagée ; La périodicité de la vidange totale ou son absence. Certains équipements peuvent venir nuancer l'influence que peut avoir la retenue : zone de décantation à l’amont, bassin de tranquillisation à l’aval, dispositif d’oxygénation de l’eau restituée au milieu.
Typologie selon les usages Consommation ou pas d'eauUsagesInfluence sur les cours d'eau ou milieux aquatiquesNe consomment pas d’eau.Usages de loisirs (attrait paysager, baignade, loisirs nautiques, pêche, mares de chasse) - piscicultureLes apports en eau sont restitués tout au long de l'année .Ne consomment pas d'eau à l’échelle annuelle mais influencent les débits. HydroélectricitéLe régime des débits des cours d'eau peut significativement être influencé par le stockage et le déstockage des flux entrants.Consomment effectivement de l'eau. Eau potable, irrigation, réalimentation / restitution, abreuvement du bétail, neige de culture. L'eau n'est pas restituée directement au cours d'eau.
Grandes retenues
Les lacs de barrage sont alimentés par le ruissellement des eaux et la confluence de cours d'eau situés en amont. Ils peuvent être répartis selon le volume des eaux maintenues et donc selon la classe de taille du barrage qui retient les eaux, selon leur usage ou selon le type de construction du barrage.
Grands barrages vignette|Le lac de Vouglans est une retenue d'eau crée par un barrage hydroélectrique en France.
Selon la commission internationale des grands barrages (CIGB), est considéré comme grand barrage tout barrage d’une hauteur supérieure à , des fondations les plus basses à la crête, ou tout barrage dont la hauteur est comprise entre 5 et et qui retient plus de de mètres cubes d’eau.
Typologie selon les usages Sur les barrages enregistrés dans la base mondiale de la CIGB en avril 2020, une ou plusieurs fonctions ont pu être affectées à 39 110 d’entre eux. 49 % avaient une fonction unique, 17,6 % étaient des barrages polyvalents. Les barrages avec une fonction unique se décomposaient comme suit : Irrigation () - 49,7 % Hydroélectricité () - 22,4 % Approvisionnement en eau () - 12,4 % Contrôle des crues () - 9,3 % Loisirs () - 5 % Pisciculture/navigation/stériles () - 0,9 % Navigation (96) - 0,4 %
Typologie selon le mode de construction du barrage Le type d'ouvrage le plus répandu dans le monde entier est le barrage en terre ou en enrochements à noyau en terre, qui représentaient 78 p. 100 des grands barrages recensés en 2020. Leur champ d'application est immense, car ils s'adaptent facilement à l'utilisation des matériaux et des moyens locaux, ainsi qu'à une grande diversité de fondations. C'est le type d'ouvrages le plus ancien et on en trouve des traces dans les civilisations les plus reculées.
Grands lacs de barrage Les cinq plus grandes retenues d'eau de types lacs de barrage, en termes de superficie, sont les suivantes : + Nom Pays Superficie (km²) Volume (millions de m³) Cours d'eau Mise en serviceDébut du remplissage 1 Lac Volta Volta 1966 2 Réservoir de Kouïbychev Volga 1955 3 Réservoir Smallwood Fleuve Churchill 1971 4 Lac Kariba Zambèze 1959 5 Réservoir Boukhtarmal Irtych 1959
Les cinq plus grandes retenues en termes de volumes sont les suivantes : + Nom Pays Superficie (km²) Volume (millions de m³) Cours d'eau Mise en service 1 Lac Kariba Zambèze 1959 2 Réservoir de Bratsk Angara 1960 3 Lac Nasser Nil 1964 4 Lac Volta Volta 1966 5 Réservoir Manicouagan Rivière Manicouagan 1970
Moyennes et petites retenues
Il existe une grande variété des types de moyennes et petites retenues. Si on extrait les citernes, châteaux d'eau et autres bassins, les retenues collinaires et les réserves de substitution sont les principales, selon le « rapport préliminaire en vue de l'expertise collective sur l'impact cumulé des retenues », publié par l’IRSTEA et lONEMA en . Type de retenueSource d'alimentationPériode d'alimentationRetenue de substitutionCours d'eau ou nappe alluvialeHors période d'étiagePompage dans une nappeRetenue collinaireEaux de ruissellement uniquementToute l'année
Cadre législatif et réglementaire Réglementation liée à l'environnement Le cadre législatif environnemental des retenues s’inscrit dans celui plus général de l’eau et est supra-national. En Europe, la Directive-cadre sur l'eau, adoptée le , constitue la pièce législative centrale dans laquelle sont regroupées les principales obligations concernant la gestion de l’eau de l’Union européenne. Elle marque une évolution conceptuelle importante des textes européens : le passage d’une approche orientée « usages » à une approche axée sur la préservation des milieux. L’objectif initial était d’atteindre, à l’horizon 2015, un bon état de toutes ces eaux, ce qui signifie un bon état écologique et un bon état chimique des eaux de surface, ainsi qu’un bon état qualitatif et quantitatif des eaux souterraines. Elle a ensuite été complétée par diverses autres directives et l'échéance de 2015 a été repoussée.
Ces directives européennes sont déclinées dans chaque État membre notamment au travers lois transposant les directives et de dispositifs réglementaires spécifiques. En France, la Directive-cadre a été transposée en 2004. Un nouveau cadre règlementaire pour la gestion de l'eau a ainsi été mis en place en 2021 pour prendre en compte les changements climatiques. Le décret du 23 juin 2021 sur la gestion quantitative de la ressource en eau vise à mieux organiser la gestion des crises liées à la sécheresse. Il renforce notamment le cadre des projets territoriaux de gestion de l’eau (PTGE), actuellement au nombre de 43 (100 prévus d'ici à 2027). Ces derniers incluent notamment les économies d'eau, les pratiques agricoles ou encore le stockage de l'eau dans des retenues.
Réglementation liée à la sécurité des retenues Les retenues d’eau servent à retenir temporairement une quantité plus ou moins grande d’eau pour différents usages et accumulent donc des quantités importantes, voire considérables d’énergie. La libération fortuite de cette énergie par rupture soit du barrage pour un lac de barrage, soit de la digue périphérique ou de la paroi extérieure pour toute autre retenue, est une source de risques importants. Chaque pays définit une classification des ouvrages en fonction de l’importance des risques et des enjeux, qui impose certaiunes actions de surveillance ou d'auscultations périodiques pour chque classe.
En France, un décret de 2007 prévoyait quatre classes de barrages, de A (pour les ouvrages les plus importants) à D. Il est remplacé par un décret de 2015 qui prévoit désormais trois classes de barrages, de A (pour les ouvrages les plus importants) à C.
Au Canada, la loi sur la sécurité des barrages, modifiée en 2022, définit les obligations de maintenir les barrages dans un état de fonctionnement tel qu’ils ne soient pas susceptibles de compromettre la sécurité des personnes ou des biens. Elle différencie trois types de barrages : à faible, moyenne et forte contenance.
Impacts sur les ressources en eau et les milieux aquatiques