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Crise du barrage d'Oroville de 2017

La crise du barrage d'Oroville de 2017, en Californie du nord est une crise associant le risque d’effondrement de tout ou partie du déversoir principal (voire de la digue) du plus haut barrage des États-Unis, le barrage d'Oroville, avec mise en péril des vies et les biens situés dans la zone aval du barrage dans le nord de la Californie.

Déversoir principal endommagé par un trou qui le 10 février atteignait 91 m de large pour 152 m de long et 14 m de profondeur[1]. Photo prise le 11 février 2017 (Le flux d'eau a creusé le sol à droite du déversoir destiné à évacuer les crues vers l'aval)
Vue partielle et ancienne de la structure dégradée du déversoir de service principal (à droite sous la digue du barrage d'Oroville, le déversoir d'urgence étant situé à gauche) (photo 2008)

Ce barrage est situĂ© dans le comtĂ© de Butte Ă  environ 110 km (70 miles) au nord de Sacramento.

Avec 235 m de hauteur, il est le plus haut des États-Unis et était le barrage le plus grand au monde au moment de sa construction qui a coûté un demi milliard de dollars de l’époque[2]. Il a été prévu selon ses concepteurs pour affronter les tremblements de terre[3] - [4]ainsi qu’une crue cincentennale[5] et a fait l’objet d’études de stress géomécanique[6] - [7]. Il est alimenté par la rivière Feather dont il doit contrôler et réguler le débit.

Début février 2017 des pluies de tempêtes ont causé des dégâts importants au déversoir du barrage, ce qui empêche le gestionnaire de faire fonctionner le déversoir à plein régime pour évacuer les eaux de crue, ce qui menacerait l'intégrité structurelle du déversoir.

En raison de la menace d'inondation catastrophique (une vague de 9 Ă  10 mètres de haut pourrait dĂ©ferler en cas de rupture brutale), plus de 180 000 personnes vivant le long de la rivière Feather ont Ă©tĂ© Ă©vacuĂ©es.

Contexte
Élévation du lac du barrage d'Oroville sur 15 ans
DĂ©bit entrant du lac du barrage d'Oroville sur 15 ans
DĂ©bit sortant du lac du barrage d'Oroville sur 15 ans

Alors que l’anthropisation et l’imperméabilisation des paysages tendait à accélérer les flux d’eau et à accélérer et augmenter les débits de pointe lors des crues[8], ce barrage a modifié de manière majeure les flux d’eau en Californie[9], et il était supposé pouvoir contribuer à un ajustement de la gestion de la ressource en eau face au dérèglement climatique[10].

La Californie est une région potentiellement vulnérable au risque sismique d’une part (des structures périphériques au barrage ont été endommagées par un tremblement de terre en 1975, mais pas le barrage lui-même[11] - [12]; ce tremblement de terre était de magnitude 5,7 et son épicentre était situé à 11 km au sud-sud-ouest[13] - [14]) et au changement climatique d’autre part, notamment concernant sa pluviométrie et son hydrologie. Dès la fin des années 1980[15], puis plus fermement encore en 2003, les modélisateurs prévoyaient déjà des étés plus secs et des risques d’inondation accrus en hiver[16].

Le système de la gestion des flux et des déversoirs

Il y a quatre itinéraires prévus pour décharger le barrage de son eau avec par ordre de capacité volumique :

  • les conduites alimentant les gĂ©nĂ©rateurs hydroĂ©lectriques (dĂ©bit maximal : 480 mÂł/s[17]) ;
  • une sortie en dĂ©rivation (capacitĂ© : 150 mÂł/s)[18]. Cette sortie a Ă©tĂ© endommagĂ©e lors d'un accident en 2009 et non rĂ©utilisĂ©e depuis[19] ;
  • le dĂ©versoir principal dont le dĂ©bit de fuite est contrĂ´lable et qui dĂ©charge le barrage en cas de trop-plein pour les gĂ©nĂ©rateurs. (capacitĂ© : 4 200 mÂł/s) [18] ;
  • le dĂ©versoir auxiliaire (d'urgence) non-amĂ©nagĂ©, construit plusieurs pieds sous la hauteur du barrage principal. Si le niveau du lac atteint 275 m, le trop-plein s'Ă©coule naturellement par le dĂ©versoir auxiliaire[18].

Historique de la crise
Élévation du lac du barrage d'Oroville en février 2017
Débit entrant du lac du barrage d'Oroville en février 2017
Débit sortant du lac du barrage d'Oroville en février 2017

De fortes pluies d’hiver ont conduit le 7 fĂ©vrier 2017 Ă  un dĂ©versement continu d'environ 1 400 m3/s pour la première fois en 15 ans. Un cratère est apparu dans le dĂ©versoir principal du barrage[20].

Le 10 février, le trou dans le déversoir atteignait 91 m de large pour 152 m de long et 14 m de profondeur[1].

Les débris emportés par la crue ont endommagé l'écloserie piscicole située en aval sur la rivière Feather (en raison d’une hausse très forte de la turbidité)[21]. Le personnel mobilisé par l'État a commencé à évacuer les poissons et œufs de l'écloserie pour tenter d'atténuer les dommages[22] - [23].

L’exploitant escomptait sur le dĂ©versoir pour Ă©vacuer assez d’eau et Ă©viter d’avoir Ă  utiliser le dĂ©versoir auxiliaire[24], mais il fut forcĂ© de rĂ©duire le dĂ©bit de 1 800 m3/s Ă  1 600 m3/s pour protĂ©ger les systèmes Ă©lectriques[25] - [26].

En outre, un grand volume de débris issus de la dégradation du déversoir principal endommagé a obstrué le chenal de la rivière Feather en aval du barrage, empêchant la libération d'eau via la centrale hydroélectrique, ce qui a aggravé la situation.

Déversement d'urgence et évacuation du bassin aval de la rivière Feather
Débordement sur le déversoir auxiliaire (à l’arrière-plan) le 11 février 2017

Des mesures ont rapidement été prises pour préparer le déversoir d'urgence — officiellement dénommé « déversoir auxiliaire » qui n’avait jamais été utilisé depuis la construction du barrage en 1968. Le 10 février 2017, des lignes électriques ont été tirées jusque là et les travailleurs ont commencé à défricher des arbres à flanc de coteau sous le déversoir auxiliaire [27]

Peu après 8 heures le 11 février 2017, l’eau a commencé à franchir le déversoir auxiliaire [28]. Comme cette structure est distincte du barrage, les autorités ont d’abord considéré et déclaré qu'il n'y avait pas de danger que le remblai principal soit entamé, estimant que l'évacuation d'Oroville elle-même n'était pas à ce moment justifiée. Des responsables ont déclaré qu'il n'y avait pas à ce stade de menace pour la sécurité publique.

Le niveau du lac a cependant continuĂ© Ă  ĂŞtre alimentĂ© par le bassin versant et après qu’il a atteint le niveau du dĂ©versoir auxiliaire, un dĂ©bordement a commencĂ© avec un dĂ©bit de 360 m3/s[29]. L’eau s'Ă©coulait alors directement sur le versant de terre situĂ© en aval de la crĂŞte en bĂ©ton du dĂ©versoir auxiliaire.

Le 12 février 2017, l'évacuation a été ordonnée pour ceux dans les zones basses le long du bassin de la rivière Feather dans les comtés de Butte, Yuba et Sutter, en raison de l'anticipation d'une rupture du déversoir auxiliaire. En effet, l'érosion régressive de la colline a commencé à former une sape passant sous la lèvre en béton du déversoir auxiliaire, amenant la crainte qu'elle puisse s'effondrer. Une défaillance de la partie supérieure en béton du déversoir auxiliaire pourrait provoquer une vague déferlante incontrôlable de jusqu'à 9 mètres (30 pieds) de haut[29].

Le dĂ©bit sur le dĂ©versoir principal a Ă©tĂ© portĂ© Ă  2 800 m3/s pour tenter de ralentir l'Ă©rosion du dĂ©versoir auxiliaire[30] tout en se prĂ©parant Ă  faire face Ă  de nouvelles intempĂ©ries. Le soir du 12 fĂ©vrier, Ă  8 heures, le niveau de l'eau s’abaissait enfin sous le niveau de trop-plein du dĂ©versoir auxiliaire, stoppant le dĂ©bordement Ă  cet endroit. L'arrĂŞt du dĂ©bit d'eau sur cette zone du barrage a permis d'inspecter Ă  la hâte le degrĂ© d'Ă©rosion sous-jacent et de stabiliser le substratum avec des rochers[31].

Mais les ordres d'évacuation n'ont pas été annulés. Les ingénieurs redoutaient que des dommages sur le déversoir principal soient encore accrus, ce qui non seulement rendrait les réparations futures plus coûteuses, mais pourrait aussi aggraver la situation au point de menacer les déversoirs. L'ampleur des dommages au déversoir principal était alors inconnue, cachée par le nuage d’eau pulvérisée ou l'obscurité; la situation devait être évaluée le 13 au matin[31].

Le 13 février, des hélicoptères ont commencé à déposer des sacs de sable et de blocs d'enrochement dans la zone du déversoir auxiliaire, alors à sec, afin de protéger sa base contre l'érosion régressive[32]

Au 13 fĂ©vrier, 188 000 personnes vivant en aval du barrage dans des zones vulnĂ©rables ont Ă©tĂ© Ă©vacuĂ©es[33]. Environ 23 000 gardes nationaux ont reçu l'ordre d'ĂŞtre prĂŞts Ă  « se dĂ©ployer immĂ©diatement si le dĂ©versoir du barrage devait s’effondrer » pour aider Ă  l'Ă©vacuation et aux secours[34].

La dégradation du déversoir principal redoutée fut heureusement limitée malgré le flux transféré du déversoir auxiliaire au principal.

Le 15 fĂ©vrier, les 188 000 personnes ont pu rentrer chez elles mais restent toujours en Ă©tat d'alerte via la police du comtĂ© de Butte[35]. Le dĂ©bit du dĂ©versoir principal a pu ĂŞtre diminuĂ© Ă  1 700 m3/s malgrĂ© les intempĂ©ries qui ont causĂ© Ă  nouveau jusqu'Ă  2 120 m3/s de dĂ©bits entrants exceptionnels.

Le 27 février, le niveau en amont du barrage s'était suffisamment abaissé pour permettre d'interrompre temporairement le débit du déversoir principal pour une inspection de ses dommages et pour commencer l'enlèvement des débris obstruant le chenal d'évacuation de l'usine électrique, en vue de la remise en service de celle-ci[36].

Notes et références
  1. Graff, Amy (February 10, 2017). "Gaping hole in Oroville Dam spillway is growing, officials warn". SFGate. Retrieved February 10, 2017
  2. DeHaven, J. C., & Hirshleifer, J. (1957). Feather river water for southern California. Land Economics, 33(3), 198-209
  3. Golze, A. R., Seed, H. B., & Gordon, B. B. (1967). Earthquake resistant design of Oroville dam. Proc. 9th Int. Cong. Large Dams, 79
  4. Roberts, G. T., Cole, B. A., & Barnett, R. H. W. (1975). Engineering geology of Scotts Peak Dam and adjacent reservoir watertightness. In Annual Engineering Conference 1975: Papers (p. 152). Institution of Engineers, Australia.
  5. Williams P (1998) Inviting trouble downstream. Civil Engineering, 68(2), 50.
  6. Kulhawy, F. H., & Duncan, J. M. (1972). Stresses and movements in Oroville dam. Journal of Soil Mechanics & Foundations Div, 98(sm7).
  7. Skermer, N. A. (1973). STRESSES AND MOVEMENTS IN OROVILLE DAM. Journal of Soil Mechanics & Foundations Div, 99(sm4).
  8. Boore D.M (1980). On the attenuation of peak velocity. In Proc. Seventh World Conf. on Earthquake Engineering (Istanbul) Septembre (pp. 577-584)
  9. Singer, M. B. (2007). The influence of major dams on hydrology through the drainage network of the Sacramento River basin, California. River Research and Applications, 23(1), 55-72
  10. Riebsame W.E (1988). Adjusting water resources management to climate change. Climatic Change, 13(1), 69-97
  11. Jackson J (2012) Earthquake Hazards and Large Dams in Western China. Probe International, April.
  12. Lahr, K. M., Lahr, J. C., Lindh, A. G., Bufe, C. G., & Lester, F. W. (1976). The August 1975 Oroville earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 66(4), 1085-1099
  13. Beck, J. L. (1976). Weight-induced stresses and the recent seismicity at Lake Oroville, California. Bulletin of the Seismological Society of America, 66(4), 1121-1131
  14. Bufe, C. G., LESTER, F. W., Lahr, K. M., Lahr, J. C., Seekins, L. C., & Hanks, T. C. (1976). Oroville earthquakes: normal faulting in the Sierra Nevada foothills. Science, 192(4234), 72-74 (résumé)
  15. « Il y aurait un risque accru de défaillances de digues dans le delta (…). les écoulements d'orage auraient tendance à produire des déversements plus fréquents au niveau des réservoirs plus petits et des barrages de dérivation (...) Une augmentation du ruissellement d'hiver au barrage d'Oroville devrait être nécessaire pour le contrôle des inondations. » in Roos, M. (1989, September). “Possible climate change and its impact on water supply in California”. In OCEANS'89. Proceedings (Vol. 1, pp. 247-249). IEEE.
  16. Miller, N. L., Bashford, K. E., & Strem, E. (2003). https://www.researchgate.net/profile/Norman_Miller3/publication/227513768_Potential_Impact_of_Climate_Change_on_California_Hydrology/links/00b7d529cfcb95d152000000.pdf Potential impacts of climate change on California hydrology]. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 39(4), 771-784
  17. "Hyatt Powerplant". California Department of Water Resources, consulté 2017-02-13.
  18. "Oroville Facilities (FERC Project No. 2100)" (PDF). California Department of Water Resources. Jan 2005. consulté 2017-02-13 (PDF)
  19. "2016 Annual Review of the construction and operation of the State Water Project " (PDF). California Water Commission. Retrieved 2017-02-13.
  20. Kasler, Dale; Sabalow, Ryan; Reese, Phillip. "Crater in Oroville Dam spillway will continue to grow, officials warn, as reservoir levels climb". Sacramento Bee. consulté 9 février 2017
  21. "Fish evacuated from Feather River Hatchery". KRCR. February 11, 2017. Retrieved February 13, 2017.
  22. "The Latest: California lake damage may near $100 million". NewsOK.com. 10 février 2017. consulté le 11 février 2017
  23. "'Amazing engineering feat' saves millions of fish at Feather River Fish Hatchery ". ChicoER. Retrieved February 13, 2017.
  24. "[ Sacrificing California spillway may avoid emergency releases]". consulté 1 février 1, 2017
  25. "Use of untested emergency spillway yet again a possibility at crippled Oroville Dam". Sacramento Bee. Retrieved February 12, 2017.
  26. CA DWR (10 fév 2017). "Lake Oroville Releases Slowed to Avoid Erosion" (PDF). Retrieved February 12, 2017.
  27. "In Historic First, Lake Oroville Flows Over Dam's Emergency Spillway". KQED News. February 11, 2017. Retrieved February 11, 2017.
  28. Associated Press (February 10, 2017). "The Latest: Emergency Spillway Use Likely at Oroville Dam". ABC News. consulté 10 février 2017
  29. (en) « Water flowing out of Lake Oroville emergency spillway », SF Gate,‎ (lire en ligne, consulté le )
  30. CA_DWR, « Flows down the auxiliary spillway peaked last night at 1 a.m. at 12,600 cfs. Lake elevation levels are trending down.@CALFIRE_ButteCo », sur Twitter,
  31. Reese, Phillip; Sabalow, Ryan (12 February 2017). "Experts: State left with few options while trying to avert disaster at Oroville Dam". Sacramento Bee.
  32. (en) « Tons Of Rocks Bolster Failing Oroville Dam Spillway », CBS Bay Area,‎ (lire en ligne, consulté le )
  33. Schmidt, Samantha and Hawkins, Dave (February 13, 2017). "'https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2017/02/13/not-a-drill-thousands-evacuated-in-calif-as-oroville-dam-threatens-to-flood/ NOT a drill': 188,000 evacuated, emergency declared, as Calif's massive Oroville Dam threatens floods]". Washington Post. Retrieved 13 February 2017.
  34. "Tons Of Rocks Bolster Failing Oroville Dam Spillway". CBS Bay Area. 2017-02-13. consulté 2017-02-13.
  35. « Barrage d'Oroville: près de 200 000 Californiens évacués rentrent chez eux », LExpress.fr,‎ (lire en ligne, consulté le )
  36. (en) Sabalow, Ryan, « Oroville Dam’s power plant may be operational by Thursday », Sacramento Bee,‎ (lire en ligne, consulté le )

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie
  • Bureau G.J (1979) Critères d'analyse sismique des grands barrages. In Third Canadian Conference, earthquake engineering (Vol. 1, p. 147).
  • Gordon B.B & Miller R.K (1966) Control of Earth and Rockhill for Oroville Dam. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 92(3), 1-24 (rĂ©sumĂ©).
  • Kiremidjian A.S & Shah H.C (1978) Seismic Risk Analysis for California State Water Project (No. 33). John A. Blume Earthquake Engineering Center, Department of Civil Engineering, Stanford University.
  • Raphael J.M (1960) Structural model investigations for Oroville Dam.
  • Roos M (1989, Sept). Possible climate change and its impact on water supply in California. In OCEANS'89. Proceedings (Vol. 1, pp. 247-249). IEEE.
  • Willis A.D, Lund J.R, Townsley ES & Faber B.A (2011) Climate change and flood operations in the Sacramento Basin, California. San Francisco Estuary and Watershed Science, 9(2).
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