Bader, Jean-Claude

Horizon / Pleins textes

Evaluation des possibilités de soutien de crue dans le fleuve 
Sénégal en 2007, au vu du stock disponible à Manantali au 
31  juillet  et  des  prévisions  pluviométriques  saisonnières 
éditées le 2 août pour les mois de septembre et octobre.
Jean-Claude Bader. IRD, Montpellier, le 3 Août 2007 
Résumé et conclusion
Après une faible hydraulicité en 2006 et des turbinages importants effectués dans un contexte 
de cherté des produits pétroliers, le niveau de plan d’eau dans le réservoir de Manantali s’élève 
à seulement 192,28 m au 31 juillet 2007. Il faut remonter à 1997, lors de la dernière phase de 
remplissage du barrage, pour observer un niveau plus bas à cette période de l’année. Dans ces 
conditions, la productivité énergétique de l’eau est environ 18% plus faible qu’avec un niveau 
de 200 m.
Les prévisions pluviométriques saisonnières fournies le 2 Août par Météo France pour les mois 
de septembre et octobre 2007 sur l’Afrique de l’Ouest,  permettent d’espérer une hydraulicité 
excédentaire sur cette période pour le bassin du fleuve Sénégal. Le débit naturel de septembre-
octobre prévu à Bakel s’élève ainsi à 1748 m3/s, valeur dépassée entre une année sur six et une 
année sur sept seulement depuis 1979.
Cette prévision optimiste d’hydraulicité doit cependant être considérée avec prudence, car elle 
est  obtenue  à  l’aide  d’une  nouvelle  adaptation  statistique  des  résultats  d’Arpege,  rendue 
nécessaire  par l’utilisation  d’une nouvelle  version de ce modèle.  Cette  nouvelle  adaptation 
s’avère moins précise que la précédente, qui avait permis de prévoir assez correctement la faible 
crue de 2006.
Si la prévision d’hydraulicité excédentaire se vérifie, on peut s’attendre à obtenir, compte 
tenu du niveau actuel  et  dans l’hypothèse  d’un objectif  de production  de 75 Mw,  un 
niveau de 204,70 m dans le réservoir au 31 octobre après soutien de crue. En tout état de 
cause, ce niveau a 80% de chances de se situer entre 198,91 m et 207,49 m, compte tenu de 
l’imprécision du modèle de prévision. Dans le cas d’une hydraulicité médiane, ce niveau 
ne s’élèverait qu’à 200,05 m.
Ces différents résultats obtenus dans l’hypothèse d’une hydraulicité médiane prévalant jusqu’au 
20 août, devront être modulés vers la fin du mois d’août en fonction de la valeur effective du 
niveau dans le réservoir, au moment où sera prise la décision de soutenir ou non la crue de 
2007.
Données concernant le barrage de Manantali.
Le niveau amont observé à Manantali au 31/07/2007 s’élève à 192,28 m. Cette valeur très basse 
est consécutive aux faibles apports en eau de la mousson de 2006 et aux turbinages importants 
qui  ont  été  effectués  depuis,  dans  un  contexte  de  coût  élevé  des  produits  pétroliers  qui 
handicape  fortement  les  moyens  de  production  thermique.  Cette  situation  abaisse 
malheureusement de façon sensible la productivité de l’eau, puisqu’un turbinage de 100 m3/s 
produit actuellement une puissance de 33,98 Mw alors que ce celle-ci s’élèverait par exemple à 
41,37 Mw avec un niveau de 200 m, ce qui représente une perte de 17,9%.
La puissance moyenne produite estimée pour juillet 2007 dans l’hypothèse d’un rendement de 
0,9 à partir des données de niveau amont, de débit lâché et de l’étalonnage aval s’élève à  75 
Mw
Prévisions pluviométriques saisonnières
Les  résultats  publiés  en  2006  par  l’IRD  et  Météo  France  dans  le  Journal  des  Sciences 
Hydrologiques  on  montré  qu’il  était  possible  d’utiliser  les  prévisions  pluviométriques  du 
modèle Arpege 3 calculées fin juillet pour les mois de septembre et octobre sur l’Afrique de 
l’Ouest, pour prévoir approximativement le volume naturel de crue de septembre-octobre dans 
le fleuve Sénégal à Bakel. Ce modèle de prévision de volume, calé sur la période 1979-2000 et 
validé sur la période 2001-2005 a permis de prévoir assez correctement la faible crue de 2006.
La version 4.6 du modèle Arpege est désormais utilisée par Météo France pour le calcul des 
prévisions saisonnières. Cette nouvelle version donne des résultats assez différents de ceux de la 
version 3 et il n’est de ce fait plus possible de prévoir le volume de crue à l’aide du modèle 
utilisé jusque l’an passé.
En conservant la même méthode, un nouveau modèle a donc été calé pour prévoir le volume 
naturel de crue à partir des résultats d’Arpege 4.6. Le caractère prédictif de ces nouveaux index 
vis-à-vis du volume s’exprime sur une zone géographique beaucoup plus restreinte qu’avec les 
anciens.  Le  nouveau modèle  obtenu,  s’il  montre  d’aussi  bons  résultats  que  l’ancien  sur  la 
période de validation, est toutefois moins précis sur la période de calage (erreur type = 407 
m3/s). Ses résultats doivent donc être considérés avec prudence.
A partir des index transmis le 2 août par Météo France, le nouveau modèle donne 1748 m3/s 
pour le débit naturel prévu à Bakel sur la période septembre-octobre 2007. Sur l’ensemble des 
valeurs prévues par le modèle sur la période 1979-2007,  ce débit  a une probabilité de non 
dépassement  de  0,845.  En  référence  à  la  période  1979-2007,  le  modèle  prévoit  donc  une 
hydraulicité excédentaire correspondant à une fréquence comprise entre une année sur six 
et une année sur sept.
Le large intervalle de confiance du modèle indique que le débit a 80% de chances de se situer 
entre 1226 et 2270 m3/s (soit 1.282 fois l’erreur type, de part et d’autre de la valeur prévue 
nominale). Ces valeurs ont des probabilités de non dépassement s’élevant respectivement à 
0,397 et 0,983 sur la période 1979-2007.
Evolution probable du stock de Manantali en cas de soutien de 
crue.
Dans le cadre du POGR, l’IRD a montré que le stockage net dans le réservoir de Manantali 
entre le  20 août et le 31 octobre, en cas de soutien de crue, était très étroitement lié au volume 
naturel de crue du fleuve Sénégal à Bakel sur la période septembre-octobre. Connaissant le 
niveau 192,28 m au 31 juillet et la probabilité 0,845 de non dépassement du volume naturel de 
crue prévu pour septembre-octobre, on peut donc estimer le niveau prévu dans le réservoir au 
31 octobre en suivant la démarche décrite ci-dessous.
Evaluation du niveau probable dans le réservoir au 20 août
La gestion de Manantali  est simulée avec le logiciel  Simulsen sur la période 1979-2006 en 
faisant l’hypothèse d’un objectif de puissance de 75 Mw, identique à la production estimée sur 
le  mois  de  juillet  qui  vient  de  se  terminer.  Dans  cette  simulation  (voir  description  des 
hypothèses en annexe 1), le niveau du réservoir est imposé à la cote 192,28 m au 31 juillet de 
chaque année. Il suffit alors d’analyser l’évolution statistique du niveau dans le réservoir entre 
le 31 juillet et le 20 août (fig. 2) pour estimer le niveau probable au 20 août. Faute de prévision 
d’hydraulicité sur la période, on retient la valeur médiane qui s’élève à 194,80 m.
Evaluation du niveau probable dans le réservoir au 31 octobre
La gestion  de  Manantali  est  simulée  sur  la  période  1979-2006  en  conservant  l’objectif  de 
puissance produite de 75 Mw, auquel on ajoute le soutien de crue systématique visant une 
superficie de cultures de décrue de 50000 hectares. Dans cette simulation (voir description des 
hypothèses en annexe 2), le niveau du réservoir est imposée à 194,80 m au 20 août de chaque 
année, valeur probable pour 2007 déterminée plus haut. Il suffit ensuite d’analyser l’évolution 
statistique du niveau dans le réservoir entre le 20 août et le 31 octobre (fig. 3) pour estimer le 
niveau  probable  au  31  octobre.  Compte  tenu de  la  relation  mentionnée  plus  haut  entre  le 
stockage net sur la période et le volume naturel de crue de septembre-octobre du fleuve à Bakel, 
on peut admettre en première approximation que la valeur nominale à retenir correspond à la 
fréquence  de  non  dépassement  0,845  déterminée  plus  haut  pour  ce  volume  à  partir  des 
prévisions saisonnières. Ainsi, le niveau le plus probable dans le réservoir au 31 octobre 2007 
après soutien de crue peut être estimé, au vu des éléments disponibles au 2 août, à 204,70 m. En 
pratique, l’obtention d’un hydrogramme de crue permettant 50000 ha de cultures de décrue 
nécessitera probablement très peu de lâchures spécifiques si l’hydraulicité s’avère excédentaire 
comme prévu. Cela devrait permettre alors de reconstituer un stock assez intéressant malgré le 
très faible niveau actuel.
Les bornes d’intervalle de confiance de la prévision saisonnière (1226 et 2270 m3/s, fréquence 
0,397 et 0,983)  permettent de dire que le niveau au  31 octobre a 80% de chances de se situer 
entre 198,91 m et 207,49 m.
Enfin, une hydraulicité médiane en septembre-octobre conduirait  après soutien de crue à un 
niveau probable de  seulement 200.05 m. au 31 octobre dans le réservoir.
0500
1000
1500
2000
2500
3000
500 1000 1500 2000 2500 3000
intervalle de confiance à 80%
intervalle de confiance à 90%
calage : 1979-2000
validation : 2001-2006
R² = 0.4874
Qo (m3s-1)
Q : débit naturel prévu (m3/s)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Qo : débit naturel réel
Q : débit naturel prévu
m3/s
année
période de validationpériode de calage
figure  1 :  comparaison  des  valeurs  observées  (Qo)  et  modélisées  (Q)  du  débit  naturel  de 
septembre octobre  (m3/s)  du  Sénégal  à  Bakel.  Résultats  Q obtenus  à  partir  des  prévisions 
pluviométriques saisonnières établies fin juillet par Arpege 4.6  pour les mois de septembre et 
octobre sur l’Afrique de l’Ouest.
192
193
194
195
196
197
31-juil 07-août 14-août
29 années sur 30
19 années sur 20
9 années sur 10
4 années sur 5
1 année sur 2
1 année sur 5
1 année sur 10
1 année sur 20
1 année sur 30
(m) fréquence de non dépassement :
figure 2 : évolution probable du niveau à Manantali entre le 31 juillet et le 20 août 2007
185
190
195
200
205
210
20-août 30-août 09-sept 19-sept 29-sept 09-oct 19-oct 29-oct
0.967
0.950
0.900
0.800
0.500
0.200
0.100
0.050
0.033
fréquence de non 
dépassement :
(m)
figure 3 : évolution probable du niveau à Manantali entre le 20 août et le 31 octobre 2007
 ANNEXE 1 : description synthétique de la simulation effectuée 
pour estimer le niveau probable du réservoir au 20 août
SIMULATION CHRONOLOGIQUE DE GESTION DE BARRAGE  (  38)
le  2-8-2007 a  11H38mn9'14''
Nom du scénario simulé : irrigation (besoins actuels) P 75 Mw, 192.28 m  imposé 31/07
Rang du jeu de paramètres décrivant le barrage et la retenue : 6
Nom : Mf Manantali, pertes de charge en conduite, reste id. Me  (10/02/05)
Rang du réseau de stations retenu pour les calculs : 2
Nom : M4 Manan.HBakel - AISH08.03 - Model10.01 - Etal ManuelFinal 31/03/04
REGLES ENVISAGEES, PAR ORDRE DE PRIORITE DECROISSANTE
( 1) O : débit lâché entre Qmin et Qmax liés au barrage (contraintes physiques)
( 3) B1: niveau de retenue inférieur à Hmax fixe (sécurité)
  Hmax égal à la cote maximale de sécurité ( 210.50 m)
( 8) D1: niveau de retenue supérieur à Hmin fixe (sécurité, norme, ...)
  Valeur de Hmin :  187.00 m
( 6) C2: débit supérieur à Qmin variable (besoins sommables)
  scénarios enregistrés retenus pour les différents types de besoins :
  (  0) IRRIGATION        : besoin non pris en compte
  (  1) AUTRE BESOIN 1    : Irrigation.2002 + AEP.4m3s-1 AISH0803 .. (31/03/04)
  (  2) AUTRE BESOIN 2    : Pertes lit mineur Bakel-Rosso + Diama .. (31/03/04)
  Débit objectif localisé à : Q Bakel artif.
(10) E : puissance supérieure à Pmin (hydroélectricité)
  Pmin = au moins la puissance demandée si H supérieur à S1 ( 188.00 m)
       = maximum productible si H > S2 ( 206.00 m) entre le 01.08 et le 31.10
       = maximum productible si le barrage déverse
  Puissance demandée constante =  75.00 mw
  Option : Qmini=Q2=Q3 (donnant Pmax) si Puiss. demandée impossible à obtenir
  Option : pas de limitation superieure systematique du debit total lache
  Débit lâché = minimum déterminé par contraintes et consignes
  période de calcul = 1979-2006 ;    cote initiale du lac =  208.05 m
  cote annuelle imposée le 31.07 dans la retenue :  192.28 m
ANNEXE 2 : description synthétique de la simulation effectuée pour 
estimer le niveau probable du réservoir au 31 octobre après soutien 
de crue
SIMULATION CHRONOLOGIQUE DE GESTION DE BARRAGE  (  39)
le  2-8-2007 a  12H15mn19'50''
Nom du scénario simulé : irrigation (besoins actuels) P 75 Mw, crue 50000 ha systématique, 
194.80 m  imposé 20/08
Rang du jeu de paramètres décrivant le barrage et la retenue : 6
Nom : Mf Manantali, pertes de charge en conduite, reste id. Me  (10/02/05)
Rang du réseau de stations retenu pour les calculs : 2
Nom : M4 Manan.HBakel - AISH08.03 - Model10.01 - Etal ManuelFinal 31/03/04
REGLES ENVISAGEES, PAR ORDRE DE PRIORITE DECROISSANTE
( 1) O : débit lâché entre Qmin et Qmax liés au barrage (contraintes physiques)
( 3) B1: niveau de retenue inférieur à Hmax fixe (sécurité)
  Hmax égal à la cote maximale de sécurité ( 210.50 m)
( 8) D1: niveau de retenue supérieur à Hmin fixe (sécurité, norme, ...)
  Valeur de Hmin :  187.00 m
( 6) C2: débit supérieur à Qmin variable (besoins sommables)
  scénarios enregistrés retenus pour les différents types de besoins :
  (  0) IRRIGATION        : besoin non pris en compte
  (  1) AUTRE BESOIN 1    : Irrigation.2002 + AEP.4m3s-1 AISH0803 .. (31/03/04)
  (  2) AUTRE BESOIN 2    : Pertes lit mineur Bakel-Rosso + Diama .. (31/03/04)
  Débit objectif localisé à : Q Bakel artif.
( 9) D2: niveau de retenue supérieur à Hmin variable (stock pour besoin en eau)
  La chronique Hmin (scénario n° 1) correspond au cas suivant :
  1XIrrig2002 + AEP4 + PertBakelDiama, 1950-2000, recurrence 25 ans
(10) E : puissance supérieure à Pmin (hydroélectricité)
  Pmin = au moins la puissance demandée si H supérieur à S1 ( 188.00 m)
       = maximum productible si H > S2 ( 206.00 m) entre le 01.08 et le 31.10
       = maximum productible si le barrage déverse
  Puissance demandée constante =  75.00 mw
  Option : Qmini=Q2=Q3 (donnant Pmax) si Puiss. demandée impossible à obtenir
  Option : pas de limitation superieure systematique du debit total lache
( 7) C3: débit supérieur à Qmin variable (besoins non sommables)
  scénarios enregistrés retenus pour les différents types de besoins :
  ( 13) CRUE SOUTENUE     : 50000 ha median cult. decrue, subm. 25j  (31/03/04)
  (  0) NAVIGATION        : besoin non pris en compte
  Débit objectif localisé à : Q Bakel artif.
  Débit lâché = minimum déterminé par contraintes et consignes
  période de calcul = 1979-2006 ;    cote initiale du lac =  208.05 m
  cote annuelle imposée le 20.08 dans la retenue :  194.80 m


Evaluation des possibilités de soutien de crue dans le fleuve Sénégal en 2007, au vu du stock disponible à Manantali au 31 juillet et des prévisions pluviométriques saisonnières éditées le 2 août pour les mois de septembre et octobre

Evaluation des possibilités de soutien de crue dans le fleuve Sénégal en 2007, au vu du stock disponible à Manantali au 31 juillet et des prévisions pluviométriques saisonnières éditées le 2 août pour les mois de septembre et octobre

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Horizon / Pleins textes