Élaboration d’un système de prévision hydrologique d’ensemble pour la gestion en temps réel des barrages sur la rivière Shipshaw

Plusieurs sociétés propriétaires de centrales hydroélectriques basent la gestion de leurs barrages sur le jugement expert. C’est le cas pour Produits Forestiers Résolu (PFR), qui est un producteur de pâtes et de papiers, propriétaire de quatre centrales hydro-électriques sur la rivière Shipshaw (Québec, Canada). Ces centrales répondent autant que possible aux besoins énergétiques de leurs deux usines voisines (Alma et Kénogami). Dans le cadre de cette étude, un système de prévision d’ensemble du débit pour la rivière Shipshaw a été développé et couplé à un modèle de réservoirs. La performance de ce système pour la gestion des opérations sur les barrages a ensuite été comparée à la gestion des réservoirs basée sur le jugement expert, sur la base d’événements passés. L’étude présentée ici vise à vérifier l’hypothèse selon laquelle cet outil d’aide à la prise de décision (correspondant aux deux modèles couplés) permettrait de mieux satisfaire les règles de gestion des réservoirs qu’un mode de décision basé uniquement sur le jugement expert. Le modèle hydrologique HEC-HMS et le modèle de réservoirs HEC-ResSim, tous deux développés par l’USACE (United State Army Corps of Engineers), ont été utilisés car ils répondent aux besoins de PFR : ils possèdent des interfaces graphiques, ils sont gratuits et simples. La difficulté principale de cette étude est qu’aucune mesure de débit naturel (sans barrages) n’existe pour la rivière Shipshaw. Dans un premier temps, les débits ont donc été renaturalisés à l’aide de l’équation de continuité appliquée aux niveaux des réservoirs et aux débits turbinés. Cependant, les résultats ont été jugés non satisfaisants. Pour cette raison, une des innovations de cette étude est l’utilisation de la méthode de régionalisation basée sur la similitude physique entre les sous-bassins de la rivière Shipshaw et des bassins versants jaugés dans un contexte où HEC-HMS fait partie d’un système d’aide à la prise de décision. Une fois le modèle hydrologique calibré à l’aide des bassins versants donneurs, il a été alimenté par des prévisions météorologiques d’ensemble d’Environnement et Changement climatique Canada (ECCC). Ces prévisions sont constituées de 20 membres, avec un horizon de 10 jours et un pas de temps de 6 heures. Les prévisions de débits ont ensuite été utilisées comme entrées du modèle de réservoir afin de produire des scénarios de gestion. La seconde innovation de cette étude est la comparaison des résultats obtenus avec les opérations réelles effectuées. En effet, pour les trois périodes analysées (automne 2010, printemps 2013 et été 2015), cette comparaison démontre la supériorité du système formel mis en place. Ces résultats valident l’hypothèse de départ : l’utilisation de cet outil aurait pu aider à éviter des inondations passées et même augmenter la production énergétique. Plus généralement, cet outil peut permettre au gestionnaire l’anticipation d’événements à une plus grande échelle que lorsque la gestion est uniquement appuyée sur l’expérience. Enfin, la simplicité et la flexibilité de ces deux modèles les rend facilement transférables à d’autres contextes opérationnels où les prévisions sont nécessaires pour compléter la connaissance des experts.

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