JEI2015_5_ISL_CHAPUIS_Barrages de la vallée du Gier évolutions
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BARRAGES DE LA VALLEE DU GIER – EVOLUTIONS DE L’EXPLOITATION POUR S’ADAPTER AU CHANGEMENT CLIMATIQUE ET AUX CHANGEMENTS DES ATTENTES Présentation : Arnaud CHAPUIS Etude réalisée par Arnaud de BONVILLER, Chloé LESTREHAN, Benjamin PELTIE, Gwendal SENECHAL ISL INGENIERIE Journée du CFBR du samedi 10 octobre 2015 – Saint Chamond AVANT DE PASSER AU CONTEXTE DE L’ETUDE A quoi servent les barrages ? A subvenir à des besoins - Besoins pour l’AEI, - Besoins industriels, - Besoins pour l’AEP, - Besoins pour le développement économique : hydroélectricité Mais aussi : - la réduction des débits maximaux des crues : le laminage des crues - … et bien d’autres utilisation : incendies, élevage, activités touristiques,… …. Et souvent à but multiple …. Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 2 CONTEXTE DE L’ETUDE La vallée du Gier de tradition industrielle ancienne (gisements miniers) ayant profitée du reliefs du Pilat pour stocker la ressources hydrauliques (XIXième et début du XXième siècle) Une vallée actuellement fortement urbanisée et modelée pour cette urbanisation Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 3 CONTEXTE DE L’ETUDE 4 barrages présents sur le bassin versant du Gier : Soulages, La Rive, Le Dorlay et Couzon • • • • Couzon – 1811 : barrage en remblais avec noyau en maçonnerie, 34 m Rive - 1870 : barrage poids arqué en maçonnerie, membrane Carpi, 45 m Soulages - 1971: barrage multi-voûtes, 39 m Dorlay – 1972 : barrage en enrochements à masque amont en béton, 42 m Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 4 CONTEXTE DE L’ETUDE • BV : 420 km² • Des barrages interconnectés : - La Rive « peut » alimenter Soulages - Le Dorlay « peut » alimenter Couzon et les barrages de St Chamond Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 5 CONTEXTE DE L’ETUDE Aujourd’hui 4 barrages exclusivement consacrés à l’alimentation en eau potable (AEP) depuis la 2ième moitié du XXième siècle Demain (et déjà aujourd’hui) : de nouveaux enjeux pour les barrages • Changement climatique : la ressource en eau est-elle suffisante ? • Répétition des épisodes d’inondation (REX d’actualité : Nice, Cannes,…) • Soutien d’étiage pour les milieux naturels 45 communes Peut-on au moyen d’une gestion affinée concilier les différents enjeux? Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 6 MODELE HYDROLOGIQUE Modèle transformation pluie-débit GR4 (modèle CEMAGREF, avec notamment la capacité de prendre en compte la saturation du sol et donc la capacité de rétention) avec le logiciel de simulation hydrologique GESRESISL Architecture du modèle • Découpage du bassin versant du Gier en 52 sous-bassins • Barrages modélisés par leur loi HSV et leur loi de déversoir • Un modèle de besoins / un modèle crues – c’est l’objectif ! Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 7 MODELE DE BESOINS Etude de la qualité de l’eau des retenues pour la potabilisation : la qualité (composition physico-chimique) varie en fonction de la profondeur Détermination d’une cote d’abaissement admissible • Contrainte 1 : Conserver la stratification des retenues en été • Contrainte 2 : Continuer à prélever sous la tranche épilimnion Eté Hiver Température/ éclairement/agitation,… température oxygène surface profondeur épilimnion thermocline oxygène température profondeur surface hypolimnion fond sédiment fond Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 8 MODELE DE BESOINS Calage du modèle de besoins aux barrages • Modèle journalier • Calage sur la période 2000-2010 • Calage des paramètres du modèle et de la répartition des pluies Rive_RES 9 523 522 521 8 520 519 518 Débit m3/s 517 7 516 515 514 513 6 512 511 510 5 509 508 507 05/12/2001 05/12/2003 04/12/2005 Date débit E - débit S cote 04/12/2007 03/12/2009 03/12/2011 Cote observée • Prise en compte dans le modèle future de l’augmentation des besoins (évolution démographique / changement des habitudes (+12% env.) Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 9 MODELE DE BESOINS – LE FUTUR Changement climatique • Modèle français ARPEGE- DRIAS (Météo France), scénario intermédiaire ; Cohérent avec le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) : Globalement : diminution des pluies et augmentation de l’évaporation -> double peine pour les débits ruisselés • Information climatiques régionalisées devant être adaptées au contexte locale • Simulation régionale 1970-2000 • Simulation régionale base future 2030-2060 • Détermination des tendances à l’échelle mensuelle • Simulation locale sur la base 40 ans avec les nouvelles tendances mensuelles Octobre-janvier : débits futurs = 71% débits actuels de référence ; plus faible durée des « hautes eaux » et une variabilité plus importante Février-avril : débits futurs = 100% débits actuels de référence Mai-juin : débits futurs = 71% débits actuels de référence Juillet-septembre : débits futurs = 50% débits actuels de référence ; étiage plus sévère et de plus faible variabilité Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 10 MODELE DE CRUES Calage en débit à Givors (Station Rive de Gier de qualité non optimale) • Modèle infra-horaire • Deux événements de crues récents Type 2008 sur un sol humide (PQ=30 ans - PV= 20 ans – Qp = 338 m3/s) Type 2003 sur un sol sec (PQ=50 ans – PV=70 ans ; Qp = 402 m3/s) • Prise en compte de la saturation du sol 340 320 300 280 260 Débit m3/s 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 01/11/2008 02/11/2008 03/11/2008 Date débit en sortie Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 04/11/2008 05/11/2008 débit observé 11 SCENARIOS D’AMENAGEMENT 4 scénarios de gestion analysés • Scénario 0 : sans modification des barrages • Scénario 1 : barrages écrêteurs de crues (100% idéaliste) • Scénario 2 : courbe de gestion imposant un fort abaissement entre septembre-décembre • Scénario 3 : courbe de gestion annuelle stockage au printemps et en été déstockage à l’automne et en hiver Abaissement de quelques mètres Travaux d’aménagements sur les barrages • Scénarios 1 et 2 : pertuis de fond • Scénario 3 : pertuis de fond ou clapet/vanne de surface Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 12 RESULTATS OBTENUS Pertes sur les besoins en AEP • Occurrence des défaillances sur la chronique longue journalière Gain en écrêtement • Ecrêtement aux barrages • Débits atteints aux enjeux Cote basse « qualité » en été Cote de la prise en hiver Débit entrant Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 Débit sortant Cote 13 ANALYSE DES RESULTATS Alimentation en eau potable • Changement climatique • Augmentation des consommations • Fonction d’écrêtement Augmentation des défaillances en AEP : • Changements imposés : taux de défaillance x 10 • Utilisation en écrêtement : taux de défaillance x 1,5 Nécessité d’un soutien des bassins versants voisins Ecrêtement des crues • Écrêtement efficace aux barrages avec quelques mètres d’abaissement • Les débordements dans la vallée ne sont pas complètement évités pour les crues > 30 ans Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 14 CONCLUSION ET PERSPECTIVES Changement climatique • Fort impact sur la ressource • Horizon ? lointain ? 2030-2060 Nécessité d’un soutien des bassins versants voisins Gestion mixte • Les barrages destinés à l’AEP peuvent remplir la fonction d’écrêteur de crue mais cela augmente le taux de défaillance • Protection efficace à proximité mais seulement pour les petites crues en fond de vallée A associer à une démarche de Gestion Intégrée de la Ressource en Eau (GIRE) Les perspectives : Aménagements locaux au droit des enjeux pour réduire le risque crues Interconnexion avec d’autres BV pour les besoins AEP Hiérarchiser les enjeux Concertation approfondie de l’ensemble des acteurs Monétariser les biens et dommages et estimer les investissements Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 15 MERCI A votre disposition pour plus d’infos Barrages de la vallée du Gier – Journée CFBR | 10/2015 16
