vignette|Le lac d’Alqueva au Portugal est la plus grande retenue d’eau artificielle en Europe avec 25 000 hectares.
vignette|gauche|Vue satellitaire du réservoir d'Alqueva au Portugal.
Un lac de barrage, lac de retenue ou réservoir est un plan d'eau dont le niveau est contrôlé par un ou plusieurs ouvrages d'art et qui est utilisé à des fins utilitaires.. Un lac de barrage est alimenté par le ruissellement des eaux et la confluence de cours d'eau situés en amont.
Les réservoirs ont divers usages qui peuvent être conjoints, notamment fournir de l'eau brute à un système d'assainissement des eaux/système de potabilisation et de distribution d'eau potable, ou à un système d'irrigation, réguler le débit des cours d'eau aval, alimenter des canaux, alimenter les turbines d'une centrale hydroélectrique.
alt=|vignette| Le lac de Kardjali en Bulgarie est un réservoir dans les Rhodopes.
Lac de barrage et réservoirs
Un réservoir est un emplacement naturel ou artificiel (de réalisation humaine partielle ou totale.) utilisé pour le stockage, la régularisation et le contrôle des ressources en eau.. Terme polysémique « réservoir », peut aussi se définir comme un espace de stockage de fluides, de gaz, lubrifiants ou hydrocarbures. Les réservoirs d'eau au niveau du sol, élevé ou enterrés sont également appelés citernes. La plupart des citernes souterraines sont utilisées pour stocker des liquides, principalement de l'eau ou du pétrole. Sont appelés « réservoir » également les étangs, lac ou bassin, naturel ou artificiel, pour l'emmagasinement, la régulation et la maîtrise de l'eau..
Un bassin artificiel ou agrandi, un lac artificiel est créé pour le stockage des eaux, ou pour créer un plan d'eau, via une digue en travers d'une vallée, ou un barrage, ou via une écluse. Les bassins artificiels, peuvent aussi être créés par excavation ou en construisant un certain nombre de murs de soutènement.
Types
Vallées endiguées vignette| Réservoir du lac Vyrnwy. Le barrage qui enjambe la vallée de Vyrnwy fut le premier grand barrage en pierre construit au Royaume-Uni. vignette| East Branch Reservoir, 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. vignette| Lac Cherokee au Tennessee. Il a été formé après l'endiguement 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. Un barrage construit dans une vallée s'appuie sur la topographie naturelle pour fournir la majeure partie du bassin du réservoir. Les barrages sont généralement situés dans une partie étroite d'une vallée, en 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 fournir de la solidité et un coût de construction le plus bas possible. Dans de nombreux projets de construction de lacs de barrage, des personnes doivent être déplacées et relogées, des artefacts historiques ou des environnements rares déplacés. Abou Simbel, déplacés avant la construction du barrage d'Assouan pour créer le lac Nasser à partir du Nil en Égypte, ou Borgo San Pietro du Petrella Salto pendant la construction du Lago del Salto sont des exemples de déplacement d'infrastructures.
La construction d'un réservoir dans une vallée nécessitera généralement que la rivière soit détournée pendant une partie de la construction, souvent à travers un tunnel temporaire ou un canal de dérivationConstruction of Hoover Dam: a historic account prepared in cooperation with the Department of the Interior. KC Publications. 1976. ..
Dans les régions vallonnées, les lacs de barrage 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 en Galles centrales.. 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 au pays de Galles où les réservoirs Llwyn-on, Cantref et Beacons forment une chaîne.
Réservoir côtier Les réservoirs côtiers sont des réservoirs de stockage d'eau douce situés sur la côte près de l'embouchure de la rivière et qui stockent l'eau de crue d'un cours d'eau.. Comme la construction du réservoir terrestre est consommatrice importante de terres, le réservoir côtier est préféré économiquement et techniquement car il n'empiète pas sur les terres. De nombreux réservoirs côtiers furent 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 exemples de réservoirs côtiers existants. vignette| Vue aérienne du réservoir côtier de Plover Cove.
Stockage sur les berges Lorsque l'eau est pompée ou siphonnée d'une rivière de qualité ou de taille variable, des réservoirs peuvent être construits sur les berges pour stocker l'eau. Ces réservoirs sont généralement formés en partie par excavation et en partie en construisant une digue de ceinture ou berge encerclante complète, qui peut dépasser de circonférence. Le fond du réservoir et la digue doivent avoir un revêtement ou un noyau imperméable: au départ, ils étaient souvent en argile (béton de terre, ), mais ce système a généralement été remplacé par l'utilisation moderne noyau central en argile compactée (). L'eau stockée dans de tels réservoirs peut y rester plusieurs mois, période pendant laquelle les processus biologiques normaux peuvent réduire considérablement de nombreux contaminants et éliminer presque toute turbidité. L'utilisation de réservoirs sur les berges permet également d'arrêter le captage d'eau pendant un certain temps, lorsque la rivière est polluée de manière inacceptable ou lorsque les conditions de débit sont très faibles en raison de la sécheresse. Le système d'approvisionnement en eau de Londres est un exemple d'utilisation du stockage sur les berges: l'eau provient de la Tamise et de la rivière Lee; plusieurs grands réservoirs de berge de la Tamise tels que le réservoir Queen Mary peuvent être vus à l'approche de l'aéroport de Londres Heathrow.
Réservoir de 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, des structures surélevées sur des piliers en béton là où le paysage est relativement plat. D'autres réservoirs de service peuvent être presque entièrement souterrains, en particulier dans les contrées vallonnées ou montagneuses. Au Royaume-Uni, Thames Water possède de nombreux réservoirs souterrains (parfois également appelés cistern) construits dans les années 1800, dont la plupart sont revêtus en briques. Le réservoir Honor Oak à Londres par exemple, construit entre 1901 et 1909, quand il fut achevé, le plus grand réservoir souterrain construit en brique au monde, demeure toujours l'un des plus grands d'Europe...
Les réservoirs de service remplissent plusieurs fonctions, notamment d'assurer une hauteur d'eau suffisante dans le système de distribution d'eau et fournir une capacité en eau pour égaliser la demande de pointe des consommateurs, permettant à la station de traitement de fonctionner avec une efficacité optimale. Les 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
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.
Utilisations
Approvisionnement direct en eau vignette|Gibson Reservoir, Montana De nombreux réservoirs fluviaux endigués et la plupart des réservoirs de rive sont utilisés pour alimenter en eau brute une usine de traitement des eaux qui fournit de l'eau potable par un réseau de distribution. Le réservoir ne retient pas simplement l'eau jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire: il peut également être la première partie du processus de traitement de l'eau. Le temps de rétention de l'eau avant sa libération est appelé durée 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 de l'eau anoxique profonde et froide, pendant les mois d'été. En automne et en hiver, le lac redevient totalement mélangé. En période de sécheresse, il est parfois nécessaire de puiser les eaux froides du fond du réservoir, et les niveaux élevés de manganèse en particulier peuvent causer des problèmes dans les usines de traitement des eaux.
Hydroélectricité