Chapitre 8. Evaluation de la meilleure solution et possible extension
8.4. Cas d'étude
Nous illustrons, dans le paragraphe suivant, les résultats de la solution de prise en compte des barrages-réservoirs A3R11 sur trois cas réels. Nous présentons à cet effet les variations de volumes sur la période simulée ainsi que les hydrogrammes mesuré et simulés avec le modèle sans prise en compte des barrages-réservoirs (en contrôle avec les paramètres de la solution A3R11) et avec la solution A3R11 (en contrôle).
Le Tableau 8.1 récapitule certaines caractéristiques des bassins versants et des barrages-réservoirs présentés. H1501010 France (Aube) 3590 Aube 1996-2001 904.2 325.5 690.9 A1462020 France (Haut-Rhin) 249 Thur 1999-2000 1757.7 834.2 703.5 11462500 Etats-Unis (Californie) 937 Russian River 1993-1997 1088.7 674.8 549.4
a) Caractéristiques des bassins versants H1501010 Aube 1989 1700 170 56 0.65 0.15 0.47 0.78 Crues/Etiages A1462020 Kruth-Wildenstein 1968 21 12 37 0.15 0.05 0.08 3.07 Crues/Etiages 11462500 Coyote Valley 1959 272 112 22 0.54 0.14 0.29 1.87 Crues/Etiages
b) Caractéristiques des barrages-réservoirs
Tableau 8.1 : Principales caractéristiques des bassins versants et des barrages-réservoirs présentés
Les bassins versants retenus sont influencés à des degrés différents (indices i1, i2, i3 et i4 du Tableau 8.1b). Ceci permet d'illustrer les performances de la solution A3R11 dans des cas où l'impact du barrage-réservoir sur les débits est net (bassin versant de l'Aube à Arcis-sur-Aube, H1501010, France) ainsi que dans des cas où cet impact est plus diffus (bassin versant de la Thur à Staffelfelden, A1462020, France).
Le bassin versant de la Russian River à Hopland (11462500, Etats-Unis) a un degré d'influence intermédiaire. Ce bassin versant fait partie de l'échantillon de bassins "douteux"
car il reçoit une importante quantité d'eau (237 mm/an par an en moyenne) depuis le bassin versant voisin de l'Eel River. Un tunnel relie l'Eel River à la Russian River en amont du
Nous terminons ce paragraphe en présentant une application du modèle de prise en compte des barrages-réservoirs sur un cas à la marge des cas qui ont servi à son développement. Il s'agit du bassin versant de la Truyère à Serverette (O7202510, Lozère). D'une superficie de 72 km², ce bassin versant n'est pas influencé par la présence d'un barrage-réservoir mais est alimenté par un apport d'eau régulier depuis le bassin voisin. Nous présentons donc les résultats de l'application de la méthode de prise en compte des barrages-réservoirs dans ce cas de transfert interbassin pur.
8.4.1. Cas 1 : bassin versant fortement influencé : l'Aube à Arcis-sur-Aube, France
Le barrage Aube a un double objectif d'écrêtement de crue et de soutien d'étiage. La comparaison des hydrogrammes permet de visualiser les améliorations significatives de la restitution des débits en période d'étiage apportées par la solution A3R11 par rapport au modèle sans prise en compte des barrages-réservoirs. La solution A3R11 rend mieux compte du soutien d'étiage que le modèle initial. Les progrès réalisés sont cependant moins importants pour la restitution des débits de crue. La comparaison de la Figure 8.5b et de la Figure 8.5c montrent que la surestimation de certains débits de crue par le modèle initial est diminuée lors de la prise en compte des données de remplissage. Ainsi la solution A3R11 rend légèrement mieux compte du rôle écrêteur du barrage que le modèle initial.
0
a) Hydrogrammes observé, simulés avec le modèle initial et la solution A3R11 – Contrôle
C2MQ C2MLQ
Débit simulé sans prise en compte des barrages-réservoirs
b) Comparaison entre débit observé et débit
Débit simulé avec prise en compte des barrages-réservoirs
c) Comparaison entre débit observé et débit simulé avec la solution A3R11 (m3/s)
Figure 8.5 : Hydrogrammes observé, simulés avec le modèle sans prise en compte des barrages-réservoirs et avec la solution A3R11 de prise en compte des ouvrages – L'Aube à
Arcis-sur-Aube – Contrôle
8.4.2. Cas 2 : impacts plus diffus : la Thur à Staffelfelden, France
a) Hydrogrammes observé, simulés avec le modèle initial et la solution A3R11 – Contrôle
C2MQ C2MLQ
Débit simulé sans prise en compte des barrages-réservoirs
b) Comparaison entre débit observé et débit
Débit simulé avec prise en compte des barrages-réservoirs
c) Comparaison entre débit observé et débit simulé avec la solution A3R11 (m3/s)
Figure 8.6 : Hydrogrammes observé, simulés avec le modèle sans prise en compte des barrages-réservoirs et avec la solution A3R11 de prise en compte des ouvrages – La Thur à
Staffelfelden – Contrôle
Dans le cas du bassin versant de la Thur à Staffelfelden, les indices descripteurs i1, i2 et i3 indiquent que le bassin versant est très peu influencé par le barrage-réservoir. La distance hydraulique séparant l'ouvrage et l'exutoire est importante (37 km, indice i1), le volume stocké est très faible par rapport au volume écoulé (indice i2) et enfin la superficie contrôlée ne représente que 8 % de la superficie totale. Les débits calculés avec le modèle initial sont proches des débits mesurés, ce qui confirme que le barrage-réservoir a un faible impact sur les débits. Sa prise en compte dans le modèle n'apporte logiquement pas de réelles améliorations mais ne détériore pas les simulations.
8.4.3. Cas 3 : Transferts interbassins importants : la Russian River à Hopland, Etats-Unis
La comparaison des débits observés et simulés avec les deux versions du modèle indique que les améliorations les plus significatives sont obtenues pour des débits observés compris entre environ 70 m3/s et 170 m3/s. Ces débits sous estimés par le modèle ne prenant pas en compte le barrage-réservoir sont mieux restitués par la solution A3R11 mais restent sous-estimés. Ceci peut être dû aux apports d'eau depuis le bassin versant voisin qui ne sont pas pris en compte par le modèle.
Il pourrait être envisagé de traiter ces transferts d'eau avec la solution de prise en compte des barrages-réservoirs développée durant la thèse. Cela suppose de faire l'hypothèse que les apports sont issus d'un barrage-réservoir fictif dont le niveau ne fait que diminuer et qui n'est jamais alimenté. Les quantités d'eau rejetées quotidiennement par ce réservoir sont égales aux apports journaliers observés. Il est donc nécessaire de disposer des chroniques journalières des apports au bassin versant.
Nous ne disposons pas des données sur les transferts vers le bassin versant de la Russian River pour tester les possibilités d'amélioration de la simulation des débits. Cependant, en guise de test préliminaire, nous avons appliqué la démarche précédente au bassin versant de la Truyère à Serverette qui est affecté par des apports depuis le bassin voisin.
0.1
a) Hydrogrammes observé, simulés avec le modèle initial et la solution A3R11 – Contrôle
C2MQ C2MLQ
Débit simulé sans prise en compte des barrages-réservoirs
b) Comparaison entre débit observé et débit
Débit simulé avec prise en compte des barrages-réservoirs
c) Comparaison entre débit observé et débit simulé avec la solution A3R11 (m3/s)
Figure 8.7 : Hydrogrammes observé, simulés avec le modèle sans prise en compte des barrages-réservoirs et avec la solution A3R11 de prise en compte des ouvrages – La Russian
River à Hopland – Contrôle
8.4.4. Cas 3 bis : transfert "pur" : La Truyère à Serverette
Le modèle sans prise en compte des apports sous-estime quasi systématiquement les débits observés. Les résultats de la Figure 8.8 montre les améliorations très nettes qu'apporte la prise en compte des apports d'eau dans le modèle.
Les résultats intéressants obtenus sur ce cas unique ne permettent bien sûr pas de conclure sur la possibilité d'étendre la méthode de prise en compte des barrages-réservoirs aux cas des transferts interbassins. Cela nécessiterait des tests sur un échantillon de bassins versants plus large avec des conditions différentes. L'exemple précédent fournit simplement une piste envisageable pour prendre en compte les transferts interbassins en modélisation pluie-débit globale.