Contexte ´energ´etico-´economique

Selon le Minist`ere des Ressources Naturelles et de la Faune (2004), l’hydro´electricit´e repr´esente 97% de l’ensemble de l’´energie produite au Qu´ebec, o`u la soci´et´e d’ ´Etat HYDRO-

QUEBEC´ (en situation de quasi-monopole) est responsable de la production, du transport et de la distribution de l’´electricit´e. L’unit´e qui nous concerne, relative `a la production, se nomme “Pr´evision et Qualit´e des donn´ees Hydro´electriques”. Elle est charg´ee de produire les pr´evisions d’apports d’eau pour plus de 90 bassins au Qu´ebec, qui s’´etendent sur un vaste territoire d’environ 550 000 km2.

Ces pr´evisions influencent significativement l’efficacit´e de la gestion des centrales hydro-´electriques, ce qui n’est pas n´egligeable d`es lors que l’eau repr´esente 95% de la puissance de production d’HYDRO-QUEBEC´ . De plus, la production, si g´er´ee ad´equatement,

peut g´en´erer un surplus d’´electricit´e qu’HYDRO-QUEBEC´ peut ensuite vendre aux provinces

environnantes et aux ´Etats-Unis. Rappelons que, selon Audet et al. (2008c), les transactions g´en´er´ees par la vente de seulement 5% de son ´electricit´e aux ´Etats-Unis repr´esentent 25% des profits de la compagnie.

3.1.1

L’estimation du manteau nival

Par ailleurs, la neige repr´esente environ 30% de la variation des d´ebits sur l’ensemble du territoire, et cette valeur valeur atteint 40% si l’on se limite aux r´egions nordiques. On entrevoit ici l’importance d’effectuer une estimation pr´ecise du manteau nival. De plus, selon Alarie et Garnier (2009), durant la fonte printani`ere, dans les r´eservoirs les plus larges, la plupart de l’eau requise pour la production annuelle d’´energie est rec¸ue en deux `a trois semaines. Si un r´eservoir n’est pas dimensionn´e de fac¸on apropri´ee, il peut y avoir de graves inondations, pouvant entraˆıner des dommages environnementaux et des gaspillages ´energ´etiques colossaux, engendrant ultimement des pertes ´economiques substantielles (cf. Environnement Canada (2009) pour des donn´ees chiffr´ees). Finalement, la capacit´e des centrales au cours de l’eau peut ˆetre exc´ed´ee si celles-ci ne sont pas g´er´ees convenablement, entraˆınant pertes et risques suppl´ementaires.

Pour ´eviter tout probl`eme, nous devons r´epondre `a deux questions ind´ependantes : “o`u la neige fond-elle ?”et “quelle est la quantit´e de neige qui fond ?”. L’estimation de

l’´equivalent eau-neige concerne cette derni`ere interrogation et nous fournit une indication pr´ecieuse sur les flux d’eau r´esultant de la fonte des neiges.

3.1.2

Les r´eseaux de mesure actuels

Pour parvenir aux pr´evisions d’apports d’eau, HYDRO-QUEBEC´ dispose de plusieurs m´ethodes de collecte (voir Fig. 3.1). Cependant, le r´eseau des observations hydrom´et´eoro- logiquesest actuellement lacunaire et le demeurera vraisemblablement, en raison de la tr`es grande taille du territoire `a couvrir et du coˆut ´elev´e de l’installation d’appareils. En outre, l’actuel r´eseau des mesures in situ est bas´e sur le pr´el`evement manuel et ponctuel de carottes de glace, ce qui ne permet pas d’effectuer des mesures de mani`ere compl`ete et r´eguli`ere sur l’ensemble du territoire. Enfin, combiner ces r´eseaux `a des m´ethodes g´eostatistiques ne

suffit pas `a atteindre une pr´ecision satisfaisante (HYDRO-QUEBEC´ souhaite obtenir une

erreur inf´erieure `a 20%).

FIGURE3.1 Chaˆıne de gestion des pr´evisions hydriques au sein d’HYDRO-QUEBEC´ .

Pour corriger cela, d’autres initiatives ont ´et´e test´ees ou sont actuellement d´eploy´ees, notamment bas´ees sur la t´el´ed´etection, le rayonnement cosmique ou encore les ´emissions gamma. Si, `a l’heure actuelle, aucune de ces m´ethodes (prises individuellement) n’est `a la fois satisfaisante et capable de couvrir l’ensemble du territoire (pour des raisons pra- tiques, technologiques ou financi`eres), la combinaison de plusieurs technologies pourraient permettre de surmonter ces difficult´es.

3.1.3

Les GMON

La mesure du rayonnement gamma in situ est effectu´ee grˆace au d´eploiement de balises, nomm´ees GMONpour “Gamma MONitoring” (Fig. 3.2), sur le territoire qu´ebecois. Plus

pr´ecis´ement, l’intensit´e du rayonnement gamma terrestre perc¸u par le panneau recepteur de la balise, att´enu´ee par la pr´esence d’eau entre le sol et la balise, permet d’en mesurer la quantit´e (tout ´etat confondu) localement.

FIGURE 3.2 Une balise GMON destin´ee `a affiner l’estimation de l’´equivalent eau-neige.

Issu de Alarie et Garnier (2009).

La t´el´ed´etection, quant `a elle, permet de d´eterminer entre autres l’´etat (liquide, solide) de l’eau. Les informations recueillies peuvent alors ˆetre recoup´ees et compl´et´ees par les stations m´et´eorologiques et les sonars d´ej`a en place. Ces derniers permettent entre autres de mesurer l’´epaisseur du manteau nival. Enfin, une m´ethode de krigeage avec d´erive externe, propos´ee par Tapsoba et al. (2005), permet l’interpolation des mesures locales sur l’ensemble du territoire.

Ainsi, l’estimation globale de l’´equivalent eau-neige passe par la connaissance locale de la hauteur, l’´etat et la quantit´e d’eau du manteau nival : il est alors possible de d´eduire la densit´e, ce qui permet d’avoir une id´ee pr´ecise du ph´enom`ene de fonte (lieu, vitesse, quan- tit´e), et plus particuli`erement de pr´evoir la crue, partie majeure de la fonte se d´eroulant sur seulement une dizaine de jour. Une am´elioration de la pr´ecision conduirait `a de meilleures connaissances de l’apport hydrique `a venir en p´eriode de fonte, `a un suivi efficace du stock

d’´energie, ainsi qu’`a une gestion plus fine des ouvrages hydro´electriques, ce qui serait `a terme b´en´efique aux niveaux s´ecuritaire et ´economique.

Or, la localisation des balises GMON, dont les coˆuts de d´eplacements ne sont pas

n´egligeables, influence de mani`ere pr´epond´erante la pr´ecision de l’estimation de l’´equivalent eau-neige, dont la qualit´e des pr´evisions d´epend largement : les positions des balises GMON

sont donc `a choisir avec soin.