Retours d'expérience d'Asie et Europe pour le développement de systèmes de transparence pour le transport solide dans des projets de barrage hydro-électrique

HydroAsia, Vietiane, LAO, 01-/03/2016 - 03/03/2016International audienceSediment trapping in reservoirs is a serious concern for dam operators as it usually induces a series of adverse impacts upstream, within and downstream impoundments. Many strategies can be applied in order to avoid sediment continuity disruption. Such challenge is all the more important in mountainous and tropical basins that sediment-laden flows are particularly intense there. Among possible strategies, drawdown routing aims at minimizing sediment deposition while drawdown flushing is favored to recover storage volume. However, those options require designing suitable gate arrangement and operation rules, so as to achieve in particular following objectives: (1) recover natural-like flow conditions in the reservoir as soon as high flows and flood events are experienced in the basin, (2) allow a wide range of sediments extending from silt to gravel to pass as much as possible through the dam and (3) regulate if necessary solid fluxes released from the reservoir according to eco-friendly flushing principles. Through several examples taken in Japan and France on the Mimikawa and Rhône River basins respectively, the purpose of this communication is to present a series of case studies for which such successful strategies have been applied either from the very beginning of the design stage of the project or after several years of operation in the frame of retrofitting operations. Experience shows that many factors have to be taken into account to design appropriate operation rules and optimize the vertical distribution of hydraulic facilities contributing to pass sediment-laden flows. Those are in particular the catchment size, the stream slope, the hydrological and sediment regimes of the river, the possible existence of upstream reservoirs, the relative importance of each sediment transportation process at reservoir inlet, the different issues at stake along the stream, the range of target-particles to be passed through the dam as well as the dam height. Concerning that latter criterion in particular, suggestions resulting from proved feedbacks are proposed so as to specify, according to the dam height, the possible needs for including bottom outlets, low level outlets and/or surface spillways

A one-dimensional process-based approach to study reservoir sediment dynamics during management operations

National audienceA comprehensive understanding of the dynamics of erosion and sedimentation in reservoirs under different management conditions is required to anticipate sedimentation issues and implement effective sediment management strategies. This paper describes a unique approach combining fluvial geomorphology tools and morphodynamic modeling for analyzing the sediment dynamics of an elongated hydropower reservoir subjected to management operations: the Génissiat Reservoir on the Rhône River. Functional sub-reaches representative of the reservoir morphodynamics were delineated by adapting natural river segmentation methods to elongated reservoirs. The segmentation revealed the link between the spatial and temporal reservoir changes and the variability of longitudinal flow conditions during reservoir management operations. An innovative modeling strategy, incorporating the reservoir segmentation into two sediment transport codes, was implemented to simulate the dynamics of erosion and sedimentation at the reach scale during historic events. One code used a bedload approach, based on the Exner equation with a transport capacity formula, and the other used a suspended load approach based on the advection-dispersion equation. This strategy provided a fair quantification of the dynamics of erosion and sedimentation at the reach scale during different management operations. This study showed that the reservoir morphodynamics is controlled by bedload transport in upper reaches, graded suspended load transport of sand in middle reaches and suspended load transport of fine sediments in lower reaches. Eventually, it allowed a better understanding of the impact of dam management on sediment dynamics

One-dimensional modelling of suspended sediment dynamics in dam reservoirs

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1D modelling of fine sediments dynamics in a dam reservoir during a flushing event

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Evolution morphologique à long-terme d'un réservoir de barrage soumis à des chasses régulières

International audienceAn analysis of the long term morphological evolution of the Génissiat reservoir (France) is provided. First, a methodology for bathymetric data processing and reservoir sediment volume budget calculation is described. An estimation of global uncertainties in volume calculation is proposed. The reservoir bathymetric budget for several dam flushing events and interflush periods is presented, showing the global decrease of deposited sediment volume with time. The spatial dynamics of the reservoir subreaches is highlighted and typical patterns in flush and interflush periods are identified

Apport de la modélisation 1D à l'étude d'une retenue de forme allongée : application à la retenue de Génissiat sur le Haut-Rhône français

International audienceL'étude de la dynamique sédimentaire dans les retenues de barrage reste complexe du fait de la combinaison entre les événements naturels et la gestion du barrage. Dans ce papier, nous montrons l'intérêt de la modélisation numérique pour compléter les études morphologiques basées sur l'analyse de mesures. Dans le cas d'une retenue de forme allongée, cette modélisation peut être réalisée avec des codes numériques unidimensionnels (1D). Les codes 1D RubarBE et AdisTS, développés Irstea Lyon, ont été appliqués sur la retenue de Génissiat sur le Haut-Rhône français. Ils ont permis de calculer des paramètres hydrauliques utiles au découpage du site d'étude en tronçons homogènes. De plus, les résultats de simulations ont aidé à mettre en évidence la dynamique sédimentaire des trois zones décrivant la retenue, i.e. le tronçon fluvial dominé par le charriage, la retenue amont par la suspension graduée de sables et la retenue aval par la suspension d'argile et de limons. Enfin, la modélisation numérique est utile pour la réalisation de scénarios prédictifs et le test de modes de gestion alternative

Sustainable management of sediment fluxes in reservoir by environmental friendly flushing: the case study of Genissiat dam on upper Rhone River (France)

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Suivi scientifique des opérations de chasses sur le Haut Rhône de juin 2012

Dans le cadre de l’Action 8, l’OSR a réalisé un suivi sédimentaire de la chasse du Haut-Rhône complémentaire des suivis réglementaires assurés par la CNR et le Grand Lyon. Les suivis décrits dans ce rapport ont eu pour objectif de quantifier et d'étudier la variabilité spatio-temporelle des flux de matières en suspension (MES) et de certains contaminants et paramètres d'intérêt associés, générés dans le Haut-Rhône par l'abaissement de la retenue de Génissiat (semaine 1) et par la chasse de la retenue de Verbois (semaine 2). Les opérations de chasse ont participé en deux semaines à la station de Jons à près de 30% du flux annuel de MES et près de 25% du flux annuel en polychlorobiphényles et mercure. Les flux de MES engendrés par les reprises de dépôts au cours des crues suivantes ont également été suivis dans le cadre de la surveillance des stations pérennes et du groupe d'intervention en crues

Suivi scientifique des opérations de chasses sur le Haut Rhône de juin 2012

Dans le cadre de l’Action 8, l’OSR a réalisé un suivi sédimentaire de la chasse du Haut-Rhône complémentaire des suivis réglementaires assurés par la CNR et le Grand Lyon. Les suivis décrits dans ce rapport ont eu pour objectif de quantifier et d'étudier la variabilité spatio-temporelle des flux de matières en suspension (MES) et de certains contaminants et paramètres d'intérêt associés, générés dans le Haut-Rhône par l'abaissement de la retenue de Génissiat (semaine 1) et par la chasse de la retenue de Verbois (semaine 2). Les opérations de chasse ont participé en deux semaines à la station de Jons à près de 30% du flux annuel de MES et près de 25% du flux annuel en polychlorobiphényles et mercure. Les flux de MES engendrés par les reprises de dépôts au cours des crues suivantes ont également été suivis dans le cadre de la surveillance des stations pérennes et du groupe d'intervention en crues