Dragage de réservoir

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Gestion des sédiments

Avec des ordinateurs sophistiqués et des équipements de système de positionnement global, nous sommes en mesure de positionner la drague et de retirer les sédiments sans perturber le fond du réservoir d'origine.

De nombreux réservoirs ont été conçus pour une certaine sédimentation, mais c'est l'âge des réservoirs qui pose problème. La plupart sont d'âge moyen et se dirigent vers les années crépusculaires.

La boue de dragage d'eau et de sédiments est pompée à travers un pipeline temporaire vers le bassin de décantation.

Les opérateurs de réservoirs pour aider à la mise en œuvre et à l'exécution des plans d'élimination des résidus accumulés. Ceci est souvent accompli soit par dragage hydraulique, soit par dragage mécanique conventionnel, ou les deux.

Dragage de réservoir

Restaurer les réservoirs vieillissants

La grande majorité des réservoirs de stockage d'eau du pays ont été construits il y a des décennies et, depuis leur construction, ils ont piégé les sédiments (argile, limon, sable et gravier) érodés de la surface terrestre du bassin versant en amont et transportés en aval par le débit de la rivière. . Le transport en aval des sédiments par l'écoulement fluvial est particulièrement évident lors des crues, lorsque les eaux sont troubles avec un sol érodé. Dans la plupart des réservoirs, les sédiments qui s'accumulent sont des particules d'argile, de limon, de sable et de gravier. 

Sans gestion active, l'accumulation continue de sédiments déplace progressivement le volume de stockage dans un réservoir, ce qui risque à terme de rendre le réservoir inutilisable pour capturer et stocker l'eau. De plus, bien avant que le réservoir ne perde sa capacité de stockage d'eau, de nombreux impacts problématiques de sédimentation peuvent survenir, notamment une réduction de la fiabilité de l'approvisionnement en eau, l'enfouissement des sorties de barrage et des prises pour l'approvisionnement en eau et la production d'électricité, des dommages à l'hydroélectricité et aux équipements de pompage, enfouissement des rampes de mise à l'eau ou des marinas, altération de la navigation, réduction de la superficie réservée aux loisirs du lac, augmentation des niveaux d'inondation en amont, dégradation du chenal en aval et autres
impacts environnementaux. 

La perte ou la dégradation des infrastructures hydrauliques existantes imposera des charges financières et environnementales importantes aux générations futures, aggravées par le fait que les sites de remplacement de la plupart des barrages et réservoirs ne sont pas facilement disponibles. Les sites de barrage les plus appropriés ont déjà été utilisés et perdent leur capacité de stockage. L'enlèvement et le stockage de grands volumes de sédiments sur terre, bien que techniquement réalisables, peuvent être coûteux, et il n'y a généralement pas de place pour stocker durablement les sédiments entrants.

 

Planification de la gestion durable des sédiments

Le dragage fait partie d'un processus de planification de la gestion durable des sédiments

Celles-ci comprennent la réduction du rendement sédimentaire du bassin versant en amont, l'acheminement des sédiments entrants à travers ou autour du réservoir, l'élimination de la sédimentation par Le dragage du réservoir ou redistribuer les sédiments à l'intérieur du réservoir, et des stratégies adaptatives pour mieux faire face à la sédimentation du réservoir. Les stratégies adaptatives peuvent utiliser une combinaison des méthodes susmentionnées et des opérations de réservoir alternatives pour gérer la sédimentation.

L'accumulation de sédiments dans les réservoirs du pays est un problème permanent et souvent négligé qui dégrade régulièrement notre capacité à réguler l'approvisionnement en eau et à réduire les risques d'inondation, deux éléments essentiels pour soutenir notre société et les activités économiques du pays. Alors que les générations passées ont entrepris la tâche de construire et de financer les infrastructures nécessaires pour assurer l'approvisionnement en eau et la réduction des risques d'inondation, les générations présentes et futures doivent relever le défi de maintenir la viabilité des réservoirs contre l'afflux incessant de sédiment. Étant donné que les réservoirs d'aujourd'hui étaient rarement conçus pour gérer la sédimentation, de nouvelles stratégies de gestion actives et vigoureuses sont nécessaires pour assurer la durabilité des réservoirs. Ce livre blanc décrit le problème de la sédimentation des réservoirs, ses origines, ses implications actuelles et futures, et les mesures pour gérer ce problème pour maintenir les avantages de l'approvisionnement en eau et de la réduction des risques d'inondation dans un avenir indéfini.

Interférence de sédimentation avec la structure de sortie du barrage

Durée de vie de conception des sédiments du réservoir

Le réservoir Paonia a atteint la fin de sa durée de vie de conception des sédiments après 50 ans, lorsque l'exutoire s'est obstrué par des sédiments et des débris ligneux. Les ouvrages de décharge ont été construits en 1961, à 70 pieds au-dessus du fond du réservoir (en haut à gauche). En 2014, une longue portée pelle a été utilisé pour nettoyer le bois et les sédiments (en haut à droite). Le niveau des sédiments à
le barrage était 3 pieds plus haut que les ouvrages de sortie (en bas à gauche et à droite).

Les barrages et les réservoirs du pays vieillissent et perdent leur capacité à fournir leurs avantages de conception, mais notre société continuera à avoir besoin de l'approvisionnement en eau, de l'hydroélectricité, de la réduction des risques d'inondation, des loisirs et d'autres avantages que les réservoirs fournissent dans un avenir indéfini. Pour atténuer ces impacts, des méthodes de gestion active de la sédimentation sont nécessaires pour prolonger la durée de vie de nos réservoirs, en les convertissant de ressources non durables en ressources durables. Cela nécessitera une variété d'interventions sur notre infrastructure hydraulique existante et vieillissante, pour obtenir une ressource naturelle durable.

La gestion durable des réservoirs pour préserver la capacité à long terme représente un changement fondamental par rapport à l'approche traditionnelle de la durée de vie de conception où les réservoirs continuent simplement à se remplir de sédiments jusqu'à abandon. Une nouvelle approche d'utilisation durable est à la fois nécessaire et faisable et est en cours d'élaboration et de mise en œuvre dans un nombre croissant de réservoirs dans le monde. Pour parvenir à une utilisation durable des ressources en eau du pays, il faudra de meilleures données de surveillance, des changements dans l'exploitation des réservoirs, des modifications structurelles des barrages et des modifications du cadre réglementaire environnemental.

Dépôt de sédiments dans les réservoirs

Les relevés de sédiments peuvent fournir une estimation rétrospective significative du rendement en sédiments d'un bassin versant à condition que l'efficacité du piège du réservoir et le volume et la densité des sédiments déposés puissent être évalués avec précision. Il existe essentiellement quatre façons d'estimer le flux de sédiments (taux de transport des sédiments) dans les lacs et les réservoirs. La méthode la plus ancienne était basée sur les anciennes méthodologies du NRCS présentées dans la section 3, chapitre 5 du Manuel national d'ingénierie et consiste à diviser le réservoir en segments le long desquels les levés sont effectués. Aux points situés le long des lignes de levé ou de distance, la profondeur des sédiments est notée à l'aide d'un «spud bar» ou en insérant physiquement une sonde pour estimer la profondeur avant la mise en eau. Une fois toutes les lignes de distance terminées, le volume de sédiments est estimé par la méthode des courbes de niveau ou par la méthode des plages.

La deuxième méthode consiste à étudier le réservoir avec un simple appareil sonar de profondeur (détecteur de poissons) et à noter la position en
soit des techniques d'arpentage, soit plus récemment le GPS. L'enquête enregistre la profondeur jusqu'au fond de l'eau. Les relevés sont ensuite répétés plusieurs années plus tard sur les mêmes points généraux et la différence est considérée comme le flux sédimentaire.

La troisième méthode, développée par Dunbar et al. (1999) implique l'utilisation d'un appareil de sondage acoustique plus sophistiqué, capable de représenter à la fois le haut et le bas des couches de sédiments dans le réservoir tout en enregistrant simultanément la position GPS. Lors de l'arpentage du réservoir avec un interligne de 100 à 500 mètres, les données sont téléchargées, interprétées et les volumes calculés donnant un flux à partir de la date de mise en eau du réservoir. Le carottage à certains sites du réservoir permet de déterminer la densité des sédiments et de vérifier les interprétations de la profondeur des sédiments.

La méthode finale, qui peut être utilisée avec n'importe laquelle des méthodes ci-dessus, est basée sur des techniques de datation au césium 137. Collecte, analyse et datation de l'âge des sédiments du réservoir. Selon la profondeur de pénétration de la carotte, le césium 137 peut fournir un ou plusieurs marqueurs de date dans la carotte de sédiments. Les retombées mondiales dues aux essais nucléaires hors sol ont commencé en 1951 et ont augmenté avec des essais beaucoup plus importants en 1952. Les retombées maximales ont eu lieu aux États-Unis en 1957-58, suivies d'un moratoire de 1958 à 1961. Enfin, la reprise des essais atmosphériques en 1961 a été suivie en 1963 avec la fin des essais et du Traité d'interdiction limitée des essais. Van Meter a daté la première occurrence de césium dans le cœur en 1953 et le pic de retombées en 1964. Ainsi, il est possible d'obtenir trois âges de sédiments dans les lacs plus anciens; un pour la date de la mise en eau 2-10, un pour le début du dépôt de césium en 1953 et un au pic de dépôt.

Dragage

Le dragage est une pratique courante utilisée pour maintenir le système de navigation intérieure le long des côtes de l'Atlantique et du Golfe et dans les nombreuses rivières navigables des États-Unis. En règle générale, le dragage est effectué à l'aide d'une forme de dragage mécanique ou hydraulique. Le dragage est une méthode viable et efficace pour éliminer la sédimentation qui a affecté les réservoirs d'approvisionnement en eau. La question est de savoir si le dragage est une méthode économiquement efficace par rapport aux programmes de contrôle des sédiments ou à la construction de nouvelles réserves d'eau. Un autre point de vue est que si le dragage devait être considéré comme économiquement viable, il serait très avantageux d'endiguer la quantité de sédiments arrivant du bassin versant dans toute la mesure du possible grâce à la mise en œuvre de pratiques de gestion améliorées ou optimales dans tout le bassin versant afin pour préserver l'espace nouvellement restauré le plus longtemps possible.

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