Stratégie de lâchers de barrage

Définition

Le processus de lâcher d’eau pour le soutien d’étiage est à différencier du processus de lâcher pour hydroélectricité (non implémenté dans MAELIA). Par ailleurs, pour comprendre comment se décide le moment où on fait un lâcher, se reporter également au processus sur l’édiction des arrêtés de restriction.

Cette âge décrit la façon dont est calculé la quantité d’eau lâchée, par quel(s) barrage(s) et pendant combien de temps.

Image impact barrage
Schéma montrant l’impact direct d’un lâché d’eau sur toutes les BVe en avales. Le BVe grise est celui qui contient le lac d’Oo

Résolution

Spatiale

Il est calculé par les gestionnaires de barrages pour les barrages.

Temporelle

Il est calculé chaque jour.

Interface entités

Les entités intervenant dans ce processus sont :

Description

Première phase : Calcul du débit à lâcher

Dès que le débit moyen sur les trois derniers jours descend en dessous du seuil DOE, les gestionnaires d’étiage vont demander un lâcher qui prend en compte les besoins agricoles :

(1)   \begin{equation*} Q_{demande} = (DOE - Q_{jourCourant})+ Q_{besoinsAgricoles} \end{equation*}

Estimation des besoins agricoles

Les gestionnaires de barrages n’ont qu’une connaissance partielle des besoins agricoles sur la semaine à venir. On va approximer les besoins en irrigation en se basant sur une estimation des surfaces de cultures irriguées au 15 juin. On considère une dose moyenne de 4mm /jour soit une dose 28 mm sur un tour d’eau de 7 jours.

Les besoins agricoles ne sont considérés que sur une plage temporelle, considérée comme représentative de la période principale d’irrigation. Cette plage commence à une date comprise entre le 15 mai et le 30 juin et se finit au 15 septembre.

On considère que la période d’irrigation commence quand les prélèvements observés atteignent 25% de l’estimation des besoins.

A noter qu’avant le 15 juin, on utilise l’estimation des surfaces irriguées de l’année précédente.

Cas particulier des étiages précoces

Dans le cas de soutien d’étiage avant le 15 mai, le seuil d’alerte (QA) est considéré au lieu du DOE (gestion permettant d’économiser de l’eau en vue d’une campagne difficile).

TODO : rendre ce comportement optionnel ?

Sortie d’étiage

Dans le cas où l’on lâche de l’eau et où le QMJ3 est supérieur au DOE alors on remplace l’estimation des besoins agricoles par les débits des lâchers précédents.

Deuxième phase : Détermination de l’ordre de lâcher

Description simplifiée

On peut schématiquement considérer que l’algorithme contient deux règles :

  • Celles pour la détermination du ou des barrages devant effectuer un lâcher : pour cela, on parcourt les barrages ayant encore suffisamment d’eau par ordre de priorité. Si nécessaire on couvre la demande à l’aide de plusieurs barrages.
  • Si le débit de lâcher est supérieur au débit maximum (ou au débit critique) alors :
    • on ne lâche que le débit maximal (ou critique) à l’aide de ce barrage
    • on va chercher le barrage suivant en terme de priorité pour compléter la demande

    On considère le débit critique si le volume du barrage (ou le quota restant pour le soutien d’étiage) est en dessous du volume critique.

Algorithme de principe

Le schéma suivant donne l’algorithme utilisé dans MAELIA.

Image algo barrage
Schéma de l’algorithme des lâchers de barrage

A l’entrée de la « boucle », l’agent gestionnaire de barrage (qui gère en fait tous les barrages) a un débit à lâcher le jour courant Q­e et un débit Qrestant = 0.

Le gestionnaire de barrage parcourt tous les barrages par ordre de priorité pour voir quel(s) barrages(s) va prendre en charge le lâcher. Au premier passage dans la « boucle », on sollicite toujours le barrage le plus prioritaire. Il y a alors 2 étapes :

  • Détermination de la valeur du débit de lâcher du barrage Qb
  • Mise en application du lâcher et mise à jour du volume restant Vb

Suite à ces 2 étapes, il est possible qu’un débit résiduel Qrestant n’ait pas pu être pris en charge par le barrage. Dans ce cas on retourne au début de l’algorithme en prenant le barrage de priorité inférieure à celui venant d’être sollicité.

Après un parcourt entier de tous les barrages, il est possible qu’il reste encore du débit non affecté Qrestant. Dans ce cas on revient sur le barrage le plus prioritaire et on relâche les conditions (c’est à dire que le débit critique ou le volume critique pourront être dépassé si ça n’était pas déjà le cas).

Éléments de modélisation complémentaires

Pour tenir compte du remplissage au cours du temps et des conséquences des débits réservés, on modélise à la fois le volume du barrage et le quota (pour soutien d’étiage) consommé.

Prise en compte du débit réservé (Q­réserve)

D’une manière générale, les gestionnaire d’étiage demandent plus d’eau que ce qu’ils pensent réellement avoir besoin afin justement de prendre en compte le débit réservé. Cependant, les gestionnaires de barrage ne font pas de manière systématique un ajout de ce débit si le débit demandé est supérieur. Ainsi, le débit réservé correspond à un débit minimal pour le barrage. Par exemple, il est tout à fait possible que sur un débit demandé de 500 L/s seuls 500 L/s soient lâcher alors que le débit réservé est de 10 L/s. Dans ce cas il y aura un déficit de 10 L/s par rapport à ce qui a été demandé.

Pour des raisons de simplification, nous avons donc modélisé d’un côté un débit réservé sortant du barrage tous les jours et de l’autre des lâchers pour soutien d’étiage qui soient bien équivalents au volume demandé.

Prise en compte de l’efficience

En plus d’augmenter la demande pour pallier le déficit du débit réservé, les gestionnaires d’étiage prennent en compte l’efficience (la perte d’eau entre la sortie du barrage et l’arrivée sur la zone sécheresse concernée). Ainsi, le débit demandé est souvent augmenté de 25% (valeur exprimée à dire d’expert). Dans MAELIA cette efficience se traduit en deux variables :

  • une efficience d’entrée sur le territoire simulée, par exemple 75% de l’eau lâché d’un barrage (hors zone) va réellement entrer dans le territoire
  • un efficience de gestion, qui est le facteur correctif utilisé par les gestionnaires de barrage pour passer du volume lâcher au volume devant réellement atteindre le point DOE. Ainsi le volume réellement demandé au barrages est Q_{demande} /{Efficience\ De\ Gestion}.

Prise en compte du délai de transfert

Chaque barrage a un temps de transfert propre, pouvant aller jusqu’à 4 jours. Ce délai (minimum 1 jour) est le temps entre le lâcher de l’eau et son entrée sur le territoire.

Moment de prise de décision des lâchers

D’une manière générale, augmenter ou diminuer un lâcher est coûteux. Les gestionnaires d’étiage évitent donc au maximum de faire varier trop souvent le débit. La décision de lâcher est donc prise une fois par semaine (souvent le vendredi). Cependant, il peut arriver qu’il faille augmenter ou diminuer le lâcher au coup par coup (en cas d’urgence).
MAELIA permet de préciser quels sont le ou les jours de la semaine de prise de décision de lâcher.

Fonctionnalités optionnelles envisagées

Prise en compte de la pluie

Prendre en compte la pluie à venir (sur 3 jours) avant de prendre une décision de lâcher. Exemple si Pcumul à venir > 15mm, on lâche que 50% du débit nécessaire.

Assouplissement des déclenchement d’une demande de lâcher

En théorie, dés lors que le débit moyen sur les 3 derniers jours (QMJ3) passe au dessous du DOE, une demande de lâcher est faite. En pratique, la tendance sur 2 jours consécutifs est également prise en compte. Ainsi, il se peut que le QMJ3 passe sous le seuil du DOE sans pour autant qu’un lâcher soit demandé car le débit augmente (Q­(j-1) < Q­(j)). Pour aller plus loin, les gestionnaires de barrage prennent même en compte la tendance inter-journalière pour prendre leur décision.

Priorité entre barrages d’un même axe

Selon différents critères, il est possible d’établir un ordre de priorité entre barrages. Cet ordre est dynamique au cours de la période d’étiage car dépend de paramètres qui évoluent. Ainsi le(s) barrage(s) sollicité(s) sera(ont) déterminé(s) selon :

  1. L’axe déficitaire (dans le cas où le, ou les barrages agissent sur plusieurs axes)
  2. Le volume restant (qui diminue généralement, mais peut également augmenter en cours d’étiage)
  3. Le coût de l’eau
  4. Le délai de transfert

Dans la mesure du possible, les gestionnaires d’étiage évitent de solliciter un seul barrage si plusieurs barrages remplissent les conditions pour réaliser le lâcher sur le même axe déficitaire. Ils appliquent alors un pourcentage aux barrages.

Paramètres calibrés

Références