Aménagements hydroélectriques fluviaux à buts multiples : résolution du marnage artificiel et conséquences sur les objectifs écologique, énergétique et social

Multipurpose run-of-river hydroelectric power plants: hydropeaking mitigation and consequences on ecological, energetic and social objectives

¹ Associé – directeur, e-dric.ch Eau Energie Environnement Ingénieurs Conseils Sàrl Chemin du Rionzi 54, CH – 1052, Le Mont-sur-Lausanne, Suisse
e-mail : philippe.heller@e-dric.ch
² Directeur, Laboratoire de Constructions Hydrauliques, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne Station 18, CH – 1015, Lausanne, Suisse
e-mail : anton.schleiss@epfl.ch

Résumé

D’importants travaux sont actuellement entrepris dans le contexte de la gestion des crues et de la renaturation des cours d’eau alpins. Pour bénéficier totalement du potentiel de revitalisation, l’hydrologie doit redevenir aussi naturelle que possible. Dans le cadre de la production d’énergie de pointe des aménagements hydroélectriques à haute chute, la génération du marnage artificiel doit impérativement être réduite. Un aménagement de rétention sur le cours d’eau aval permet de répondre à cette problématique sans renoncer à la production de pointe. L’adjonction d’objectifs supplémentaires pour cet aménagement permet d’augmenter son degré d’acceptabilité. Ces objectifs additionnels sont la production d’énergie, le développement d’activités de loisirs aquatiques, le laminage des crues et l’intégration paysagère. Ainsi devenu un aménagement à buts multiples, sa complexité est accrue et requiert de nouvelles approches. Après une étude qualitative de la compréhension du système et de son environnement, le présent article développe les outils de gestion, de simulation et d’optimisation nécessaires au développement des solutions optimales. Les solutions trouvées pour le cas d’étude sur le Rhône suisse alpin supérieur génèrent plus de 50 GWh/an d’énergie tout en supprimant le marnage artificiel et en offrant un volume de rétention pour le laminage des crues. Le réservoir présente également un potentiel pour plus de 50’000 visites annuelles pour des loisirs aquatiques.

Abstract

Flood protection and ecological rehabilitation of alpine river need significant river training works. In order to develop their highest ecological potential, such restoration works necessitate a near natural flow regime. Therefore, artificial hydropeaking due to peak energy production should be reduced drastically. A retention basin, directly built on the downstream river could restore a near natural regime without any constraint on the upstream peak energy production. Designed as a multipurpose reservoir project, such a basin could meet a high degree of public acceptation. Beside hydropeaking mitigation, the various purposes of the project are local renewable energy production, aquatic leisure activities, flood routing and landscape integration. Since the assessment of a multi-purpose project induces a high degree of complexity, new approaches are required to maximize the synergies between the different project purposes. This article presents the quantitative simulation and optimisation tools of the complex system formed by such a project and its environment. For the considered case study on the Upper Swiss Rhone River, the obtained configuration of the multipurpose reservoir can produce 50 GWh/yr and simultaneously restore downstream a near-natural flow regime. The reservoir also allows attracting more than 50’000 visits per year for leisure activities.