Chaque année, des tonnes de terre, de limon et de roches se déversent dans les réservoirs des États-Unis et y restent coincées, créant une « bombe à retardement » qui menace des vies et des moyens de subsistance. Selon une nouvelle étude, environ un cinquième des réservoirs de la planète risquent actuellement de se remplir de sédiments et, d’ici 2060, la moitié pourraient devenir inutilisables.
Le sédiment prend de l’espace destiné à l’eauce qui exerce une pression supplémentaire sur les structures qui n’ont pas été construites pour contenir de grandes quantités de sable et de boues. À mesure que le réservoir se remplit de matériaux au lieu d’eau, les réservoirs remplis de sédiments constituent une menace sérieuse pour la sécurité de l’eau et la sécurité des personnes vivant à proximité ou en aval – et à mesure que le climat change, les scientifiques s’attendent à ce que le problème s’aggrave.
« Nous perdons de l’espace de stockage dans nos réservoirs plus rapidement à cause de l’accumulation de sédiments que nous n’en gagnons grâce à la construction de nouveaux barrages », Amy Estgéologue à l’US Geological Survey, a déclaré à Live Science.
Qu’est-ce que la sédimentation des barrages ?
La sédimentation des barrages n’est pas un problème propre aux États-Unis. La pluie entraîne les sédiments des pentes vers les cours d’eau. Normalement, ce sédiment serait voyager à travers le système fluvialfaçonnant le débit de l’eau, créant des habitats et fortifiant les zones humides côtières et les estuaires contre l’érosion. Dans de nombreuses régions du monde, ces sédiments constituent également un élément vital engrais naturel pour les cultures. Mais après la construction d’un barrage sur une rivière, ces sédiments peuvent s’accumuler dans le réservoir.
Une étude de 2023 publiée dans la revue Science ont découvert que l’accumulation de sédiments constituait la plus grande menace pour le stockage mondial de l’eau dans les réservoirs existants – encore plus que la sécheresse.
De nouvelles recherches, portant sur des réservoirs plus petits, ont offert une image plus nuancée et préoccupante. Dans l’étude, publiée le 5 juin dans la revue Durabilité de la natureles chercheurs ont évalué l’état de la sédimentation des réservoirs à l’échelle mondiale. Ils ont examiné plus de 550 000 réservoirs, dont la plupart s’étendaient sur moins de 0,4 miles carrés (1 kilomètre carré). Ils ont constaté que près d’un réservoir sur cinq dans le monde court un risque élevé de se remplir de sédiments.
Les chercheurs ont découvert que la sédimentation ronge la capacité mondiale de stockage des réservoirs à raison d’environ 7,3 % tous les dix ans. Il existe 16 points chauds dans le monde qui courent un risque élevé de sédimentation des réservoirs, menaçant l’approvisionnement en eau de plus de 2 milliards de personnes et affectant plus d’un quart des terres irriguées mondiales. L’un de ces points chauds comprend l’ouest des États-Unis
Les auteurs ont constaté que le risque de sédimentation était particulièrement prononcé dans les régions dotées de réseaux denses de petits réservoirs soutenant des systèmes de culture clés.
« Sans intervention, nous prévoyons que d’ici 2060, plus de la moitié de tous les réservoirs pourraient devenir fonctionnellement inutilisables », écrivent les auteurs. Cela comprend plus de la moitié de tous les petits réservoirs et plus d’un tiers des grands réservoirs dans le monde.
Où est-ce un problème aux États-Unis ?
L’Amérique du Nord possède le deuxième plus grand nombre de réservoirs, après l’Asie, selon l’enquête mondiale. Et à 7,8 %, son taux de sédimentation est supérieur à la moyenne mondiale, le plaçant au troisième rang après l’Océanie (9,9 %) et l’Amérique du Sud (8,1 %).
Les États-Unis abritent de nombreux petits barrages, a déclaré Matthias Kondolfgéomorphologue à l’Université de Californie à Berkeley, qui n’a pas participé à l’étude. « L’accent a tendance à être mis sur les grands barrages, et ces nombreux petits barrages ont été négligés », a-t-il déclaré à Live Science.
Des années 1940 aux années 1970, il y avait une forte pression du gouvernement américain pour construire des « étangs agricoles »« , a-t-il déclaré. Dans l’ouest de l’Oklahoma, par exemple, « tous ces barrages se remplissent désormais de sédiments, et il n’y a rien en place pour évaluer la sécurité de ces éléments, qui sont désormais devenus des menaces ».
Certains de ces barrages ont déjà échouéà la suite de fortes tempêtes, les barrages vieillissants n’étant pas en mesure de faire face au volume d’eau. Une étude de 2018 a révélé que depuis 1980, il y a eu en moyenne 24 ruptures de barrage par an aux États-Unis.
Les réservoirs de certaines régions sont plus menacés que d’autres. L’ouest des États-Unis est un point chaud naturel car il a une topographie plus abrupte, ce qui signifie que davantage de sédiments se retrouvent naturellement dans les bassins versants, a déclaré East, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche.
Et dans les zones où les activités humaines comme l’agriculture ou l’exploitation forestière perturbent le paysage, les précipitations sont susceptibles d’entraîner encore plus de sédiments dans les réservoirs, a déclaré East. « Ces types d’utilisation des terres peuvent créer des points chauds producteurs de sédiments presque partout. »
En Californie, par exemple, plus de la moitié des petits réservoirs situés dans les zones de culture du maïs se remplissent de sédiments à un rythme supérieur à 10 % par an, ce qui menace la production locale de maïs.
La menace pour la sécurité de l’eau sera particulièrement grave dans les régions aux prises avec des incendies de forêt, comme dans l’ouest des États-Unis. Après les incendies, la pluie entraîne les débris et les sédiments dans les bassins versants. UN Etude 2024 en Californie, ont constaté que la majeure partie de cette érosion des sédiments après un incendie se produisait en amont des réservoirs, plutôt que dans des endroits où les sédiments se déplaceraient directement en aval vers l’océan.
La situation des barrages en matière de sédimentation risque de s’aggraver à mesure que le climat change, ont indiqué les chercheurs. À mesure que le climat change, les phénomènes météorologiques extrêmes, tels que les sécheresses et les incendies de forêt, se multiplieront, ajoutant davantage de sédiments aux bassins versants. Les barrages sont conçus pour faire face à la pression de l’eau, et non aux sédiments qui exercent plus de force sur les parois du barrage. De plus, dans les zones sismiquement actives, les sédiments vibrent à une fréquence différente de celle du béton du barrage, ce qui crée un impact supplémentaire contre la structure. De plus, les barrages vieillissent.
« Que ferons-nous dans 50 ou 100 ans quand nous aurons tous ces réservoirs à travers le paysage remplis de sédiments, là comme des bombes à retardement ? » » dit Kondolf.
Que peut-on y faire ?
Pour qu’un réservoir soit durable à long terme, la quantité de sédiments qui y entre et qui en sort doit être la même.
« Une grande partie de la prévention des problèmes de sédimentation des réservoirs passe par la conservation des sols en amont dans le bassin versant », a déclaré East. Les interventions consistent notamment à garantir que l’utilisation des terres, comme l’agriculture ou la récolte du bois, suit les meilleures pratiques pour réduire la quantité de sédiments emportés par les eaux des paysages.
Si des sédiments sont déjà présents dans le barrage, cela peut être difficile à gérer et coûteux à assainir, a déclaré Kondolf. Certains barrages, comme Barrage de Fall Creek dans l’Oregondisposent de mécanismes permettant aux ingénieurs de libérer les sédiments. Mais dans le passé, les réservoirs n’étaient pas conçus pour gérer les sédiments et on ne réfléchissait guère à la manière de les mettre hors service.
« C’est l’une de ces questions qui restent entre les différentes agences et responsabilités », a déclaré Kondolf. Certaines installations plus grandes relèvent de la compétence du gouvernement fédéral. D’autres barrages relèvent des gouvernements des États. La Californie, par exemple, a récemment lancé un programme parrainé par l’État pour pérenniser les barrages de l’État.
Mais les petits barrages sont souvent négligés, a déclaré Kondolf.
Une option consiste à supprimer entièrement les barrages. Par exemple, les préoccupations liées aux sédiments ont contribué à la décision de retirer le Barrages d’Elwha et de Glines Canyon à Washington. Le La rivière Elwha a ensuite transporté la plupart des sédiments jusqu’à son embouchure.
Pour les petits barrages avec une quantité relativement faible de sédiments, « il suffit de faire sauter le barrage et de laisser les sédiments se frayer un chemin vers l’aval », a expliqué Kondolf.
Il existe d’autres solutions technologiques, mais elles sont coûteuses, comme la modernisation des barrages pour leur permettre de laisser passer les sédiments ; créer une voie de contournement pour acheminer les eaux riches en sédiments autour du barrage ; et dragage mécanique.
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Une autre option consiste à vider le réservoir d’eau et à laisser la rivière creuser un canal à travers les sédiments, a expliqué Kondolf.
Cependant, les sédiments rejetés par les barrages comportent leurs propres risques. S’ils ne sont pas gérés avec soin, les sédiments peuvent inonder le système fluvial et perturber les écosystèmes en aval.
« Les aspects économiques de la gestion à long terme des sédiments des réservoirs n’étaient généralement pas intégrés dans la conception et la planification des barrages au siècle dernier, lorsque de nombreux projets hydrauliques dans l’ouest des États-Unis ont commencé », a déclaré East. Cela a « fait peser le fardeau des coûts sur les générations futures ».
Mais la réalité est que les réservoirs de tout le pays se remplissent de sédiments. Cela réduit leur capacité à stocker l’eau et met potentiellement en danger les communautés vivant en aval – et si aucune solution n’est apportée, le problème ne fera qu’empirer.
