Barrage de Grand Coulee

Le 16 juillet 1933, 3 000 personnes assistent aux premiers coups de pioche sur le site du barrage. Les forages commencent en septembre et le Bureau of Reclamation accélère ses études du design du barrage[19]. Le barrage bas permet un contrôle des crues, une irrigation et la production d'électricité mais son réservoir n'est pas assez haut pour pouvoir irriguer le plateau autour de la Grand Coulee. Cependant, la conception permet un rehaussement ultérieur de la structure[15].

Photographie du batardeau est après que la base ouest ait été achevée

Avant même le début de la construction, les ouvriers et les ingénieurs connaissent plusieurs problèmes. Les contrats de construction des différentes parties du barrage étaient difficiles à attribuer car peu d'entreprises étaient capables de les mener à bien. De plus, il fallait déplacer des tombes amérindiennes et construire des échelles à poisson temporaires. Durant la construction, le chantier connut plusieurs glissements de terrain et il fallut protéger le béton tout juste posé contre le gel[14]. La construction du Grand Coulee Bridge en aval commence en mai 1934 et les grands travaux de terrassement en août. Les fondations du barrage nécessitent l'excavation de 17 000 000 m³ de roche et de terre[20]. Pour faciliter l'évacuation des gravats et limiter le nombre de camions, une bande transporteuse de 3,2 km est construite[21]. Pour renforcer les fondations, les ouvriers forent des trous de 270 m dans le soubassement en granit et comblent les fissures avec du béton[22]. Pour lutter contre les nombreux glissements de terrain, des tubes de 76 mm de diamètre sont insérés dans le sol et remplis d'un liquide réfrigérant permettant ainsi de geler le sol et d'assurer sa stabilité[23].

L'appel d'offre final commence le 18 juin 1934 à Spokane et quatre propositions sont reçues. L'une d'entre elles émane d'un avocat sans appui financier et une autre de l'actrice Mae West, consistant en un poème promettant de dévier la rivière[24]. L'une des deux offres sérieuses est faite par un consortium de trois entreprises : Silas Mason Co. de Louisville, dans le Kentucky, Walsh Construction Co. de Davenport dans l'Iowa et New York and Atkinson-Kier Company de San Francisco et San Diego en Californie. Le consortium est connu sous le nom de MWAK et son offre est de 29 339 301 $, 15 % de moins que les 34,5 millions de dollars soumis par Six Companies, Inc., la société qui construisait le barrage Hoover[25].

Deux larges batardeaux furent construits pour le barrage mais ils étaient parallèles à la rivière au lieu de la couper, ainsi des forages dans les parois du canyon n'étaient pas nécessaires. À la fin de l'année 1935, 1 200 ouvriers travaillaient à la construction des batardeaux est et ouest. Celui à l'ouest mesurait 610 m de long, 15 de haut et était construit 34 m au-dessus du soubassement rocheux[26]. Les batardeaux permettaient aux ouvriers d'assécher des portions du lit de la rivière pour commencer la construction du barrage tout en permettant à l'eau de continuer de couler au centre du fleuve[27]. Une fois que les fondations ouest avaient été terminées, des parties du batardeau furent retirées permettant à l'eau de traverser les fondations du nouveau barrage. En février 1936, MWAK avait commencé la construction de batardeaux au milieu de la rivière et en décembre, la totalité de la Columbia était déviée à travers les fondations ouest et est ce qui attira de nombreux curieux[28].

Fondations du barrage en 1938

Le 4 aout 1936, le président Franklin Delano Roosevelt visita le site de construction et fut impressionné par le projet et ses objectifs[29]. Il prononça un discours se terminant par "Je repars aujourd'hui avec le sentiment que ce travail est bien mené, que nous allons de l'avant avec un projet utile que nous allons réussir pour le bénéfice de notre nation"[30]. Peu après sa visite, le Bureau fut autorisé à lancer la construction d'un barrage haut mais la transition fut délicate tout comme les négociations avec MWAK. En juin 1935, MWAK et Six Companies Inc. se regroupèrent pour former Consolidated Builders Inc. et reçurent 7 millions de dollars supplémentaires pour achever la construction du barrage haut. Six Companies venaient tout juste d'achever le barrage Hoover et les travaux du barrage de Parker approchaient de la fin. Le nouveau design conçu par le Bureau of Reclamation à Denver comportait de nombreuses améliorations telles que l'installation de pompes destinées à l'irrigation[29].

Roosevelt imagina que le barrage pourrait servir son projet de New Deal sous le contrôle de la Public Works Administration en créant des emplois et des opportunités dans l'agriculture. De plus, Roosevelt voulait conserver le prix de l'électricité à un faible niveau en limitant le contrôle des services publics par des organismes privés[15]. De nombreux partisans du barrage s'opposèrent à la prise de contrôle du projet par l'état fédéral mais Washington manquait de ressources pour mener à bien le projet uniquement sur des fonds publics[31]^,[32]. En aout 1935, une décision de la Cour Suprême autorise l'acquisition des territoires indiens et le Congrès accorde des fonds pour la construction du barrage haut sous l'égide du River and Harbors Act[33]. Le principal obstacle législatif à la construction était retiré[34].

« C'est dans le but de contrôler les inondations, d'améliorer la navigation, de réguler le débit des cours d'eau des États-Unis, d'assurer le stockage et la livraison des eaux stockées, de mettre en valeur les terres publiques et les réserves indiennes et d'autres utilisations bénéfiques, et la production d'énergie électrique comme moyen d'aider financièrement cette entreprise que les projets connus sous le nom de "Parker Dam" sur le fleuve Colorado et "Grand Coulee Dam" sur le fleuve Columbia sont autorisés et adoptés.
—1935 Rivers and Harbors Act Section 2, 30 aout 1935, [H.R. 6250] [Public, No. 409][34] »

Le barrage une fois terminé et l'eau dépassant le niveau du déversoir

Le 6 décembre 1935, le gouverneur Clarence Martin présida à la cérémonie de la première coulée de béton[35]. Au cours de la construction, le béton grossier était acheminé sur le site par wagons avant d'être traité par huit grandes bétonnières. Le béton était ensuite versé dans des colonnes de 4,6 m² à l'aide de seaux de huit tonnes transportés par grues[36]. Pour refroidir le béton et réduire la durée de séchage, 3 200 km de canalisations furent installées dans la masse de béton. L'eau froide de la rivière était pompée dans ces tuyaux et réduisait la température de 41 à 7 °C. Ce refroidissement provoqua une contraction du barrage de 24 cm suivant sa largeur. Les vides créés et les canalisations devenues inutiles furent remplis de béton[27].

Jusqu'au commencement du projet de barrage, la portion de la rivière Columbia où l'ouvrage devait être construit ne possédait aucun pont, ce qui rendait difficile le transfert des ouvriers et du matériel d'une rive à l'autre[37]. En janvier 1936, le Grand Coulee Bridge (un pont permanent autoroutier) fut ouvert après de nombreux retards liés aux crues ; Trois ponts supplémentaires et temporaires furent construits en aval pour déplacer les ouvriers et les véhicules ainsi que le sable et le gravier nécessaire à la fabrication de béton[23]^,[38]. En mars 1938, MWAK termina la construction du barrage bas et Consolidated Builders Inc. entama celle du barrage haut. La centrale électrique occidentale fut achevée en décembre 1939 et environ 5 500 ouvriers travaillaient sur le site cette année. Entre 1940 et 1941, les onze vannes du barrage furent installées sur le déversoir et la production d'électricité commença en janvier 1941. Le réservoir fut rempli et l'eau commença à déborder sur le déversoir le 1^er juin 1942 tandis que les travaux furent officiellement achevés le 31 janvier 1943[39]^,[40]. Le dernier des 18 générateurs originaux ne fut pas opérationnel avant 1950[41].

Le dernier arbre se trouvant dans la zone du réservoir est abattu en juillet 1941

En 1933, le Bureau of Reclamation commença à acheter des terres jusqu'à 243 km en amont du barrage pour implanter le futur réservoir. Ce dernier, connu ultérieurement sous le nom de lac Roosevelt devait inonder 285 km² et le Bureau acheta 47 km² de terres autour du futur littoral. Dans la zone, on trouvait onze villes, deux voies ferrées, trois autoroutes, plus de 250 km de routes plus petites, quatre scieries, 14 ponts, quatre systèmes de téléphone et de télégraphe et plusieurs lignes électriques et cimetières. Toutes ces installations devaient être acquises ou déplacées, ainsi 3 000 résidents furent relogés[42]. Le Anti-Speculation Act de 1937 limitait le prix des terrains appartenant à des propriétaires terriens pour éviter une inflation des prix[12]. Le gouvernement fit des estimations des terrains et offrit aux résidents de les acheter. Beaucoup refusèrent cette offre et le Bureau dut entamer des procédures juridiques[43]. Les membres des tribus amérindiennes Colville et Spokane qui possédaient des implantations dans la zone du réservoir furent également relogés. Le Acquisition of Indian Lands for Grand Coulee Dam Act du 29 juin 1940 autorisait le Secrétaire à l'intérieur à acquérir des terres sur les réserves Colville et Spokane, ces acquisitions représentaient 85 km²[44]. En 1942, tous les terrains avaient été achetés au prix du marché pour un total de 10,5 millions de dollars qui incluait le transfert des fermes, des ponts, des autoroutes et des voies ferrées. Aucune indemnisation n'était offerte aux propriétaires terriens pour ce déplacement, cela était courant jusqu'à l'évolution des lois américaines en 1958[43].

À la fin 1938, la Public Works Administration commença à déboiser la zone du réservoir sur une surface de 220 km². Le bois coupé était vendu au plus offrant, la Lincoln Lumber Company, qui payait 2,25 $ pour une centaine de planches[45]. Le rythme de défrichement s'accéléra en avril 1941 lorsque le barrage fut déclaré indispensable à la sécurité nationale. Le dernier arbre fut abattu le 19 juillet 1941 après une cérémonie par le superviseur du Bureau Frank A. Banks et le représentant local de la Public Works Administration Carl W. Smith[46]. Un total de 2 626 personnes travaillèrent sur ce projet et habitaient dans cinq camps le long de la rivière Columbia. Cette préparation du réservoir couta 4,9 millions de dollars[47].

Installation d'une section de conduite forcée

Les ouvriers travaillant sur le barrage recevaient en moyenne 80 cents par heure, ce qui était important pour l'époque. Les travailleurs venaient principalement des comtés de Grant, de Lincoln, de Douglas et d'Okanogan et les femmes étaient autorisées à travailler uniquement dans les dortoirs et les cuisines de chantier[48]. Environ 8 000 personnes travaillaient sur le site et Frank A. Banks était l'ingénieur responsable de la construction, Bert A. Hall était l'inspecteur en chef et Orin G. Patch était le responsable du béton[14]^,[49]^,[50]. Les conditions de travail étaient dangereuses et 77 ouvriers furent tués[19].

Les logements des ouvriers furent construits en aval du site du barrage ainsi que quatre ponts dont le Grand Coulee Bridge qui existe encore aujourd'hui. Le Bureau implanta son bâtiment administratif et des logements à Engineer's Town (ville des ingénieurs) sur la rive ouest en aval du barrage[23]. Sur la rive opposée, MWAK construisit Mason City en 1934 qui comprenait un hôpital, un bureau de poste, l'électricité et d'autres équipements pour une population de 3 000 personnes. Les maisons avec trois chambres dans la ville étaient louées pour 32 $ par mois. Cependant Engineer's Town était considérée comme mieux aménagée[51]. Plusieurs autres zones habitées se formèrent autour du site dans une zone connue sous le nom de Shack Town (ville de cabanes) qui ne disposait pas d'un accès à l'électricité et aux équipements disponibles dans les autres villes[52]. Achevée en 1935, la ville de Grand Coulee se trouvait juste à l'ouest du site du barrage sur le plateau[53]. MWAK revendit Mason City au Bureau en 1937 et en 1956, ce dernier regroupa Mason City et Engineer's Town pour former la ville de Coulee Dam[51].

Avec le commencement de la Seconde Guerre mondiale, la production d'énergie devint plus importante que l'irrigation. En 1943, le Congrès approuva le Columbia Basin Project et le Bureau of Reclamation commença la construction des équipements d'irrigation en 1948. Directement à l'ouest du barrage de Grand Coulee, le barrage North fut construit. Ce dernier avec le barrage de Dry Falls au sud créèrent le lac Banks s'étendant sur 43 km le long de la Grand Coulee. D'autres barrages comme les barrages Pinto et O'Sullivan furent construits et permirent la création d'un vaste réseau d'irrigation. L'irrigation commença entre 1951 et 1953 lorsque six des douze pompes furent installées sur le lac Banks[54].

Le premier ministre canadien John Diefenbaker (à gauche) et le président américain Dwight Eisenhower lors de la signature du Traité du fleuve Columbia, 1961

Après la Seconde Guerre mondiale, la demande croissante en électricité déclencha l'intérêt pour la construction d'une nouvelle centrale électrique au sein du Grand Coulee Dam[55]. L'un des obstacles à cet agrandissement était la grande variation du débit de la rivière Columbia suivant la période de l'année. Actuellement, le débit est précisément régulé et cette variation n'existe presque plus. Historiquement, 75 % du débit annuel de la rivière se produisait entre avril et septembre[56]. Durant l'étiage, le débit était d'environ 2 000 m³/s tandis que durant le maximum du printemps, il pouvait atteindre 14 000 m³/s. Seules neuf des 18 turbines du barrage pouvaient fonctionner tout au long de l'année. Les neuf autres ne tournaient que durant moins de six mois par an[57]. En 1952, le Congrès débloqua 125 000 $ pour permettre au Bureau of Reclamation d'effectuer des études de faisabilité pour la construction d'une troisième centrale électrique qui fut achevée en 1953 et proposait deux emplacements. Neuf générateurs identiques de 108 MW étaient recommandés mais le problème restait inchangé car ils ne pourraient opérer que durant les périodes de hautes-eaux[55].

Une nouvelle régulation du débit de la Columbia était donc nécessaire pour rendre la nouvelle centrale intéressante. Un stockage de l'eau et des projets de régulation au Canada étaient indispensables tout comme un traité résolvant les nombreux différends économiques et politiques créés par cette situation. Le Bureau et le Corps des ingénieurs de l'Armée explorèrent différentes alternatives qui ne dépendraient pas d'un accord avec le Canada comme le rehaussement du niveau des lacs Flathead ou Pend Oreille mais les deux propositions rencontrèrent une forte opposition locale[55]. Le Traité du fleuve Columbia, qui était en discussion entre les États-Unis et le Canada depuis 1944 était vu comme la solution. Les efforts pour construire une nouvelle centrale hydroélectrique furent également influencés par la compétition avec l'Union soviétique qui avait construit des centrales sur la Volga qui était plus large que la Grand Coulee[58].

Installation de l'une des nouvelles turbines de la troisième centrale hydroélectrique

Après une controverse légale au Canada, le traité est ratifié le 16 septembre 1964 et le Canada s'engage à construire les barrages Duncan, Keenleyside et Mica permettant de réguler le débit de la Columbia[59]. Peu après, le sénateur de l'état de Washington Henry M. Jackson, fervent partisan de la nouvelle centrale, annonça que le Bureau allait présenter le projet devant le Congrès pour obtenir des financements[60]. Pour soutenir la compétition avec l'Union soviétique et accroitre la production d'énergie, il fut proposé d'augmenter la puissance des turbines. Avec la possibilité pour des compagnies étrangères de participer à l'appel d'offre, les Soviétiques qui venaient d'installer un générateur de 500 MW sur l'Ienisseï montrèrent leur intérêt. Afin d'éviter l'embarras qui suivrait la construction d'une centrale électrique par le grand adversaire, le Département de l'intérieur rejeta l'appel d'offre international. La troisième centrale fut approuvée par la président Lyndon Johnson le 14 juin 1966[61].

Entre 1967 et 1974, le barrage fut agrandi pour recevoir la troisième centrale. Commencés en juillet 1967, les travaux impliquaient la destruction de la partie nord-est du barrage et la construction d'une extension en aval. L'excavation de 16 820 207 m³ de terre et de roche devait être réalisée avant de pouvoir construire la nouvelle section de 526 m de long. Cette extension fit que le barrage atteignait presque un mile de longueur (1 609 m). La conception initiale de la centrale prévoyaient 12 unités de petite taille mais fut modifiée pour incorporer six des plus puissants générateurs disponibles. Pour les alimenter en eau, six conduites forcées d'un diamètre de 12 m furent construits[62]. Sur les nouvelles turbines, trois unités de 600 MW étaient construites par Westinghouse et les trois autres par General Electric. Le premier générateur fut inauguré en 1975 et le dernier en 1980[41]. Les trois unités de 700 MW furent par la suite transformées par Siemens pour atteindre 805 MW[63].

Section de la centrale de pompage-turbinage

Après les pénuries d'énergie dans le nord-ouest durant les années 1960, il fut décidé que les six pompes prévues soient remplacées par des unités de pompage-turbinage. Lorsque la demande d'électricité est forte, celles-ci peuvent fournir de l'énergie avec l'eau issue du lac Banks acheminée par un canal situé à un niveau supérieur à celui du barrage[64]. Les trois premières unités sont installées en 1973 puis deux autres en 1983 et la dernière en 1984. Ces six nouveaux générateurs ajoutent 314 MW à la production totale du barrage[65]. En mai 2009, la centrale de pompage-turbinage est officiellement renommée centrale John W. Keys III d'après le directeur du Bureau of Reclamation de 2001 à 2006[66].

Une importante modernisation de la troisième centrale qui abrite les générateurs G19 à G24 commença en mars 2009 et se poursuit encore aujourd'hui. Parmi les équipements à moderniser avant que les générateurs eux-mêmes ne soient améliorés figurent le remplacement de câbles de 500 kV pour les générateurs G19, G20 et G21 et de nouveaux transformateurs pour G19 et G20[67]. La modernisation des générateurs de 805 MW, G22, G23 et G24 est prévue pour commencer en 2011 et devrait durer jusqu'en 2017. L'amélioration des générateurs G19, G20 et G21 n'était pas planifiée en 2010[68].

La centrale de pompage-turbinage et le lac Roosevelt se trouvent en bas et le canal reliant le lac Banks est visible en haut

L'eau était pompée via la centrale de pompage-turbinage à travers des canalisations de 3 m de diamètre depuis le lac Franklin D. Roosevelt jusqu'à un canal de 2,6 km. À partir de ce canal, l'eau était transférée jusqu'au lac Banks qui possède une capacité active de stockage de 882 000 000 m³. Les douze pompes de 70 000 chevaux peuvent transférer jusqu'à 45 m³ d'eau par seconde dans le lac. Actuellement, le Columbia Basin Project permet l'irrigation de 2 700 km² de terres cultivables avec un potentiel de 5 000 km²[64]. Plus de 60 cultures différentes sont réalisées et sont distribuées dans tous les États-Unis[54].

Le barrage de Grand Coulee abrite quatre centrales électriques comprenant un total de 33 générateurs hydroélectriques. Les centrales originales Gauche et Droite possèdent 18 groupes turbines-alternateurs et la Gauche possède trois groupes supplémentaires pour alimenter les installations du barrage. Le premier générateur fut installé en 1941 et les 18 furent complétés en 1950. La troisième centrale abrite six turbines d'une puissance totale de 4 215 MW. Les groupes G19, G20 et G21 ont une puissance installée de 600 MW mais peuvent opérer à une puissance maximale de 690 MW ce qui porte la production maximale du barrage à 7 079 MW. La centrale de pompage-turbinage contient six unités de pompage-turbinage d'une capacité de 314 MW. Le pompage de l'eau dans le lac Banks consomme 600 MW. Chaque générateur est alimenté en eau par l'intermédiaire d'une conduite forcée individuelle. La plus grande qui fournit la troisième centrale mesure 12 m de diamètre et peut acheminer 990 m³/s. Ainsi, si la puissance installée initiale n'était que de 1 974 MW, elle est actuellement de 6 809 MW.

La production électrique du barrage de Grand Coulee est annoncée à 21 TWh/an en moyenne[72], soit une production instantanée moyenne avoisinant 2 300 MW[73].

En 2019, la production s'est élevée à seulement 16,63 TWh, soit 25,1% de la production hydroélectrique de l'État de Washington et 6,1% de celle des États-Unis[74].

Le déversoir du barrage de Grand Coulee mesure 500 m de long et permet le débordement du réservoir à l'aide de portes rotatives. Sa capacité maximale est de 28 000 m³/s[65]. Une crue record en mai/juin 1948 inonda les basses terres en contrebas du barrage et mit en évidence ses capacités limitées de contrôle des crues[76] lorsque le déversoir et les turbines évacuèrent jusqu'à 18 000 m³ d'eau par seconde[64]. Les inondations endommagèrent les rives en aval et la façade du barrage[77]. La crue motiva le Traité de la Rivière Columbia et la construction de barrages en amont au Canada pour réguler le débit de la Columbia[78].

Le Bureau of Reclamation estima en 1932 le coût de construction du barrage (sans la troisième centrale) à 168 millions de dollars ; Son coût réel fut de 163 millions (1,85 milliard de dollars de 1998). Les dépenses pour achever les installations électriques et réparer les défauts de conception au cours des années 1940 et 1950 ajoutèrent 107 millions de dollars[79]. Le coût de la troisième centrale fut estimé à 390 millions en 1967 mais le niveau élevé des couts de construction et les rivalités économiques firent déraper le budget à 730 millions de dollars en 1973 (2,93 milliards de dollars de 1998). Malgré ces dépassements, le barrage devint un succès économique en particulier avec la troisième centrale qui affiche un ratio bénéfice/coût de 2 pour 1[59]. Bien que le Bureau n'ait irrigué que la moitié de la surface initialement annoncée, la valeur brute de la production (en dollars constants) a doublé entre 1962 et 1992 grâce à l'amélioration des techniques agricoles[33].