Influence des ouvrages d'accumulation sur les cours … · Dr. Georges Darbre, Chargé de la...

C:\PROJETS 2006_2007\OFEN\Rapport\Rapport OFEN_v3.doc

AquaVision engineering SrlDes ign and consultingin hydraulic , geotechnic and environmental engineering

AquaVision engineering SrlDes ign and consultingin hydraulic , geotechnic and environmental engineering

INTEMPRIES D'AOT 2005

Influence des ouvrages d'accumulation sur les cours d'eau de la Sarine, l'Aare, la Reuss et la Linth

Rapport final

Prpar par AquaVision Engineering Srl Conception et dimensionnement en ingnierie hydraulique, gotechnique et environnementale

Chemin des Champs-Courbes 1 CH-1024 ECUBLENS Natel: +41 79 775 17 61 Web: www.aquavision-eng.ch

Lac de Gruyre (Rossens)

Schiffenen

Lac Hongrin

Lac du Vernex (Rossinire)

Broc

Fribourg

Laupen

Lac de Snin(Sanetsch)

Arnen

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

a) Sarine


Schiffenen

Lac Hongrin


Broc

Fribourg

Laupen


Arnen

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

a) Sarine


Schiffenen

Lac Hongrin


Broc

Fribourg

Laupen


Arnen

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

a) Sarine


Schiffenen

Lac Hongrin


Broc

Fribourg

Laupen


Arnen

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

a) Sarine

Brienzwiller

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

GelmerseeHandeck

Oberaarsee

GrimselseeRterichsbodensee

Steinsee

Mattenalpsee

b) Aare

Brienzwiller

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

GelmerseeHandeck

Oberaarsee


Steinsee

Mattenalpsee

b) Aare

Brienzwiller

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

GelmerseeHandeck

Oberaarsee


Steinsee

Mattenalpsee

b) Aare

Brienzwiller

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

GelmerseeHandeck

Oberaarsee


Steinsee

Mattenalpsee

b) Aare

c) ReussLac des quatre cantons

Arnisee(Arniboden)

Andermatt

Lucendro

Gscheneralp

Schni

Waldnacht

TobelSeedorf

Plaffensprung

GschenSchni


Arnisee(Arniboden)

Andermatt

Lucendro

Gscheneralp

Schni

Waldnacht

TobelSeedorf

Plaffensprung

GschenSchni


Arnisee(Arniboden)

Andermatt

Lucendro

Gscheneralp

Schni

Waldnacht

TobelSeedorf

Plaffensprung

GschenSchni


Arnisee(Arniboden)

Andermatt

Lucendro

Gscheneralp

Schni

Waldnacht

TobelSeedorf

Plaffensprung

GschenSchni

d) Linth

Klntalersee(Rhodannenberg)

Limmernboden

Muttsee

Linthal

Tierfehd

Garichte

Betriebw.Linthal

Mollis

d) Linth


Limmernboden

Muttsee

Linthal

Tierfehd

Garichte

Betriebw.Linthal

Mollis

d) Linth


Limmernboden

Muttsee

Linthal

Tierfehd

Garichte

Betriebw.Linthal

Mollis

d) Linth


Limmernboden

Muttsee

Linthal

Tierfehd

Garichte

Betriebw.Linthal

Mollis

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C:\PROJETS 2006_2007\OFEN\Rapport\Rapport OFEN_v3.doc

Impressum: Date: Mars 2007 Mandant: Office fdral de lnergie, Section Barrages, 3003 Berne Tl. +41 31 322 56 11, Fax +41 31 323 25 00 Mandataire: AquaVision Engineering Srl, Ecublens Auteurs: Dr. Erik Bollaert Dr. Stphanie Andr (avec la collaboration de Mr P. Schmocker, bhc Projektplanung) Accompagnement: Dr. Georges Darbre, Charg de la scurit des barrages, Office fdral de lnergie Les auteurs sont seuls responsables du contenu et des conclusions de ce rapport.

AquaVision Engineering Srl Influence des ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005

- 3 -

TABLE DES MATIERES I Prambule 4 I.1 Mandat 4 I.2 Objectifs 4 I.3 Mthodologie 4

II Donnes de base 6 II.1 Inventaires des ouvrages daccumulation 6 II.2 Base de donnes pour la modlisation numrique 8 II.2.1 Inventaire des donnes ncessaires aux calculs numriques 8 II.2.2 Bilan des donnes disponibles pour la modlisation numrique 9 II.2.3 Problmes rencontrs dans la rcolte des donnes et hypothses de calcul 12

II.3 Traitement de donnes 13 II.3.1 Donnes mesures 13 II.3.2 Donnes calcules 14

III Modlisation numrique des quatre rseaux hydrographiques avec ouvrages daccumulation 17 III.1 La Sarine 17 III.1.1 Calage du modle numrique avec ouvrages 17 III.1.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005 22

III.2 LAare 22 III.2.1 Calage du modle numrique avec ouvrages 22 III.2.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005 26 III.2.3 Influence des lacs de Grimsel et Raeterichsboden en exploitation normale 26

III.3 La Reuss 31 III.3.1 Calage du modle numrique 31 III.3.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005 33

III.4 La Linth 34 III.4.1 Calage du modle numrique 34 III.4.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005 36

IV Modlisation numrique des quatre rseaux hydrographiques sans ouvrages daccumulation 38 IV.1 Suppression des ouvrages daccumulation 38 IV.2 Reconstitution des bassins versants naturels 38

V Influence des ouvrages daccumulation sur la crue daot 2005 42 V.1 Rduction de la pointe de la crue par les ouvrages daccumulation 42 V.1.1 La Sarine 42 V.1.2 LAare 45 V.1.3 La Reuss 48 V.1.4 La Linth 50

V.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation 52 V.2.1 La Sarine 52 V.2.2 LAare 53 V.2.3 La Reuss 55 V.2.4 La Linth 55

V.3 Rcapitulatif 56 VI Conclusions 57 Rfrences 58 Annexes 59 Annexe 1 - LA SARINE 60 Annexe 2 - LAARE 63 Annexe 3 - LA REUSS 66 Annexe 4 - LA LINTH 68


- 4 -

I Prambule

I.1 Mandat La prsente tude fait suite la demande faite par Mr Darbre de lOffice Fdral de lEnergie (OFEN), Section Barrages, et loffre AquaVision Engineering Srl datant du 2 mars 2006. Elle est conforme au contrat dtude entre OFEN et AquaVision Engineering Srl datant du 28 avril 2006.

I.2 Objectifs Cette tude a pour objectif destimer linfluence des ouvrages daccumulation lors des intempries daot 2005 sur (voir Figure 1) :

- La Sarine sur un tronon denviron 82 km, jusqu Laupen en aval du lac de Schiffenen, - LAare sur un tronon denviron 31 km, jusqu Brienzwiler, en amont du lac de Brienz, - La Reuss sur un tronon denviron 40 km, jusqu Seedorf, en amont du lac des quatre

cantons,

- La Linth sur un tronon de 25 km, jusqu Mollis, en amont du lac de Walen. La modlisation numrique du fonctionnement des ouvrages daccumulation sur ces quatre rseaux hydrographiques a pour but de montrer leffet de la prsence de ces ouvrages sur les caractristiques de propagation, le volume et le dbit de pointe de la crue daot 2005.

I.3 Mthodologie Dans ce cadre, une premire tape a consist modliser numriquement les quatre tronons de cours deau et leurs ouvrages daccumulation. Loutil de simulation utilis, le logiciel Routing System , [1], rpond de manire simple et efficace la problmatique. En effet, il permet la formation, le transfert et le laminage de crues travers des rseaux hydrauliques complexes en intgrant le fonctionnement douvrages hydrolectriques et de retenues. Les donnes intgres dans le modle pour caractriser les cours deau, les bassins versants et les ouvrages daccumulations ont t fournies :

- par les exploitants pour les niveaux des retenues, les dbits capts, turbins, vacus, les lois hauteur-volume (loi H-V) caractrisant la retenue,

- par lOffice Fdral de lEnvironnement (OFEV) pour les hydrogrammes mesurs diffrents points du rseau tudi ainsi que pour les caractristiques des cours deau.

Le modle numrique a t cal localement pour chaque ouvrage, bas sur les mesures des exploitants, et globalement sur le tronon tudi grce aux mesures de dbit des cours deau par les stations OFEV. Les calculs du routage de la crue daot 2005 avec ouvrages ont permis de dterminer :

- les dbits naturels entrants des retenues et non-mesurs, - les dbits naturels des affluents des cours deau tudies par routage inverse partir des

hydrogrammes mesurs,

- les volumes stocks dans les retenues pendant la crue daot 2005. Dans une seconde tape, les quatre rseaux hydrographiques ont t modliss sans ouvrages daccumulation. Cela a consist :

- supprimer les retenues et les remplacer par un tronon de routage, - supprimer les dbits turbins, pomps, capts, de dotation et ne conserver que les dbits

naturels mesurs ou non mesurs,


- 5 -

- reconstituer les bassins versants naturels et restituer aux cours deau et aux affluents les dbits capts par les prises deau.

Finalement, la comparaison entre les hydrogrammes sans ouvrages et les hydrogrammes avec ouvrages conduit lestimation de linfluence des ouvrages sur le laminage de la pointe de la crue et sur le volume de crue stock durant cette priode daot 2005.


Schiffenen

Lac Hongrin


Broc

Fribourg

Laupen


Arnen

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

a) Sarine

Brienzwiller

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

GelmerseeHandeck

Oberaarsee


Steinsee

Mattenalpsee

b) Aare


Schiffenen

Lac Hongrin


Broc

Fribourg

Laupen


Arnen

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

a) Sarine

Brienzwiller

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

GelmerseeHandeck

Oberaarsee


Steinsee

Mattenalpsee

b) Aare

c) Reuss d) LinthLac des quatre cantons

Arnisee(Arniboden)

Andermatt

Lucendro

Gscheneralp

Schni

Waldnacht

TobelSeedorf

Plaffensprung

Gschen


Limmernboden

Muttsee

Linthal

Tierfehd

Garichte

Betriebw.Linthal

Mollis

Schni

c) Reuss d) LinthLac des quatre cantons

Arnisee(Arniboden)

Andermatt

Lucendro

Gscheneralp

Schni

Waldnacht

TobelSeedorf

Plaffensprung

Gschen


Limmernboden

Muttsee

Linthal

Tierfehd

Garichte

Betriebw.Linthal

Mollis

Schni

Figure 1 : Localisation de la zone dtude pour les quatre cours deau a) Sarine, b) Aare, c) Reuss, d)

Linth. Les endroits indiqus en rouge disposent dune station de mesure OFEV.


- 6 -

II Donnes de base

II.1 Inventaires des ouvrages daccumulation La premire tape de rcolte des donnes a consist faire linventaire des principaux ouvrages daccumulation sur les quatre tronons de cours deau tudis. Leurs principales caractristiques sont rsumes du Tableau 1 au Tableau 4. La Sarine

Barrage Canton Type Hauteur

(m) Evacuateur

Volume lac (Mio. m3)

Exploitant

Sanetsch Valais Barrage poids 42 Dversoir libre 2.7 KW Sanetsch

Arnen Bern Digue en terre 17 Dversoir libre 11 Romande

Hongrin Nord Vaud Barrage vote 125 Dversoir libre 52 FM Hongrin

Hongrin Sud Vaud Barrage vote 90 Dversoir libre 52 FM Hongrin

Rossinire Vaud Barrage poids 30 Libre et vann 2.9 EEF

Lessoc Vaud Contreforts 32.5 Dversoir vann 1.5 EEF

Montsalvens Fribourg Barrage vote 52 Dversoir vann 9.5 EEF

Rossens Fribourg Barrage vote 83 Dversoir vann 200 EEF

Maigrauge Fribourg Barrage poids 24 Dversoir vann 0.36 EEF

Schiffenen Fribourg Barrage vote 47 Dversoir vann 66 EEF

Tableau 1 : Inventaire des principaux ouvrages daccumulation sur le tronon dtude de la Sarine LAare Dans le cas particulier de lAare, les ouvrages daccumulation sont lis les uns aux autres travers les usines hydrolectriques et les bassins de compensation du complexe dOberhasli (exploitant : KWO). Ils sont reprsents la Figure 2.

Barrage Canton Type Hauteur (m)

Evacuateur Volume lac (Mio. m3)

Exploitant

Oberaar Bern Barrage poids 100 Dversoir libre 61 KWO

Grimsel Spitallam

Bern Barrage vote 114 Dversoir libre 101 KWO

Grimsel - Seeuferegg

Bern Barrage poids 42 Dversoir libre 101 KWO

Raeterichsboden Bern Barrage poids 94 Dversoir libre 27 KWO

Mattenalp Bern Barrage

poids/en terre 27 Dversoir libre 2.1 KWO

Gelmer Bern Barrage poids 35 Dversoir libre 14 KWO

Tableau 2 : Inventaire des principaux ouvrages daccumulation sur le tronon dtude de lAare


- 7 -

Oberaar

Grimsel

Raeterichsboden

MattenalpGelmer

Handeck

Teuflaui

FuhrenLeimboden

Hopflauenen

Trift

Grimsel 1

Grimsel 2

Handeck 1Handeck 2, 3

Fuhren

Innertkirchen 1

Engstlensee

HopflauenenInnertkirchen 2Aare

Retenue

Bassin de compensation

Centrale hydrolectriqueOberaar

Grimsel

Raeterichsboden

MattenalpGelmer

Handeck

Teuflaui

FuhrenLeimboden

Hopflauenen

Trift

Grimsel 1

Grimsel 2

Handeck 1Handeck 2, 3

Fuhren

Innertkirchen 1

Engstlensee

HopflauenenInnertkirchen 2Aare

Retenue


Centrale hydrolectrique

Retenue


Centrale hydrolectrique

Figure 2 : Schmatisation du complexe Oberhasli (KWO) La Reuss

Barrage Canton Type Hauteur (m)

Evacuateur Volume lac (Mio. m3)

Exploitant

Lucendro Tessin Contreforts 73 Dversoir libre 25 Aare-Tessin AG

Gscheneralp Uri Digue en

enrochement 155 Libre et vann 76 KW Gschenen

Gschenerreuss Uri Barrage poids 36 Dversoir vann 0.1 KW Wassen

Pfaffensprung Uri Barrage vote 32 Libre et vann 0.15 Schweizer

Bundesbahnen

Arniboden Sud Uri Digue en terre 15 - 0.24 EW Altdorf

Tobel Uri Barrage vote 30 Dversoir libre 0.1 Baudirektion

des Kantons Uri, Altdorf

Isenthal Uri Barrage poids 20 Dversoir vann 0.025 EW Altdorf

Schni-Oberalpreuss

Uri Barrage poids 17 Dversoir libre 0.02 Elektrizittswerk

Urseren, Andermatt

Waldnacht Uri Digue en terre 10 Dversoir libre 0.03 GWE

Tableau 3 : Inventaire des principaux ouvrages daccumulation sur le tronon dtude de la Reuss


- 8 -

La Linth

Barrage Canton Type Hauteur

(m) Evacuateur

Volume lac (Mio. m3)

Exploitant

Limmern Glaris Barrage vote 146 Dversoir libre 93 Linth-Limmern (KLL-NOK)

Garichte Hauptmauer

Glaris Barrage poids 42 Dversoir vann 3.29 KW Sernf-Nied.

Garichte Nebenmauer

Glaris Barrage poids 18 Dversoir vann 3.29 KW Sernf-Nied.

Rhodannenberg Glaris Digue en terre 30 Dversoir libre 56 NOK

Tableau 4 : Inventaire des principaux ouvrages daccumulation sur le tronon dtude de la Linth

Les exploitants ont t sollicits pour fournir toutes les donnes disponibles caractrisant le fonctionnement des ouvrages lors des intempries daot 2005.

II.2 Base de donnes pour la modlisation numrique Dans la zone tudie, la pointe de la crue est arrive le 22 aot 2005, en fin daprs-midi. Pour lencadrer, la priode retenue pour ltude de linfluence des ouvrages daccumulation stend du 15 aot au 31 aot 2005.

II.2.1 Inventaire des donnes ncessaires aux calculs numriques Pour modliser les 4 rseaux hydrographiques de la Sarine, lAare, la Reuss et la Linth dans Routing System, trois types de donnes sont ncessaires comme indiqu la Figure 3:

- Les donnes hydrauliques relatives aux ouvrages daccumulation, fournies par les exploitants : Dbits artificiels : dbits turbins, pomps, capts dans les prises deau, vacus

(dversement, vidange de fond),

Dbits naturels entrants mesurs, Lois dexploitation : Loi Hauteur Volume (loi H-V) de la retenue, loi Hauteur Dbit

des organes dvacuation. Ces donnes permettent de modliser le fonctionnement des ouvrages pendant la crue, de dterminer le bilan des volumes entrant et sortant dans chaque retenue et den dduire les dbits entrant et sortant non mesurs telles que la pluie directe, des petits affluents, des rejets.

- Les donnes hydrauliques des cours deau fournies par lOFEV :

Hydrogrammes mesurs en diffrentes stations OFEV dans les quatre cours deau. Les hydrogrammes mesurs reprsentent des points de calage prcieux pour les quatre modles numriques.

- Les donnes morphologiques sur les cours deau

Les profils types et la largeur moyenne du lit des tronons de cours deau entre chaque ouvrage fournies par lOFEV,

La longueur et pente moyennes dtermines partir des cartes nationales au 1:25000

La rugosit moyenne des cours deau


- 9 -

Ces donnes influent directement sur le routage de la crue au travers du rseau.

Loi H-VNiveau initial

Qturbin(t)Qpomp (t)

Qaffluent(t)Qnon mesur (t)

Loi H-Qdevers

LongueurPente bergeLargeurPente trononRugositQinitial

Hydrogramme calcul

Loi H-VNiveau initial

Qturbin(t)Qpomp (t)

Qaffluent(t)Qnon mesur (t)

Loi H-Qdevers

LongueurPente bergeLargeurPente trononRugositQinitial

Hydrogramme calcul

Figure 3 : Schmatisation des donnes ncessaires pour la modlisation dans Routing System

II.2.2 Bilan des donnes disponibles pour la modlisation numrique La Figure 4 et la Figure 5 illustrent les donnes disponibles ou manquantes pour la modlisation numrique des quatre cours deau.

AquaV

ision Engineering S

rl Influence des ouvrages daccum

ulation lors de la crue daot 2005

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a) La Sarine

Oberaarsee

H-VH(t)Qd(t)=0Qv(t)=0

Grimselsee


Grimsel 2

Grimsel 1


Raeterichsbodensee


Gelmersee

Mattenalpsee H-VH(t)Qd(t)Qv(t)

Handeck 2

Handeck 3

Handeck 1

Innertkirchen 1

Innertkirchen 2Hopflauenen

Fuhren

Engstlensee

H-VH(t)Qd(t)Qv(t)

Qp(t)

Steinsee

AARE

Qe(t)Truebtensee

Qt(t)

Qe(t)

Qt(t)

Qe(t)=QBchlisboden + QTruebtensee+QTotensee

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

nuit

Qt=0

Qe(t)Bchlisboden

Handchflusch

Si ouvert

Qe(t)GrubenbachAerlenbach

Si saturation

Stockage

Trift

Gadmerwasser

AARE

Qe(t)Leimboden

Stockage

Qt(t)

Gentalwasser

Qe(t)

Qs(t)

Oberaarsee


Grimselsee


Grimsel 2

Grimsel 1


Raeterichsbodensee


Gelmersee


Handeck 2

Handeck 3

Handeck 1

Innertkirchen 1


Fuhren

Engstlensee

H-VH(t)Qd(t)Qv(t)

Qp(t)

Steinsee

AARE

Qe(t)Truebtensee

Qt(t)

Qe(t)

Qt(t)


Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

nuit

Qt=0

Qe(t)Bchlisboden

Handchflusch

Si ouvert


Si saturation

Stockage

Trift

Gadmerwasser

AARE

Qe(t)Leimboden

Stockage

Qt(t)

Gentalwasser

Qe(t)

Qs(t)

Retenue et barrage

Turbinage

Pompage

Rivire

Affluent

Station de mesures OFEN

H-V: Loi hauteur volume de la retenue

H(t): volution temporelle du niveau de la retenue

Qt(t): volution temporelle du dbit turbin

Qp(t): volution temporelle du dbit pomp

Qd(t): volution temporelle du dbit dvers

Qv(t): volution temporelle du dbit vacu par les vidanges de fond

Qe(t): volution temporelle du dbit entrant

Qs(t): volution temporelle du dbit sortant

H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

Donnes disponibles du 15/08/2005 au 31/08/2005Donnes incompltes, problmes lors des mesuresDonnes non disponiblesParamtres calculs

Retenue et barrage

Turbinage

Pompage

Rivire

Affluent












Lgende

b) LAareH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t): Ouverte

La Grine

Laupen (2215)

Qs(t)

Lacde Gruyre

H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t): Ferme

Maigrauge

H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t): Ouverte

Schiffenensee

Sense

Rossens

La GlneQe(t)

Qe(t)Schiffenen

Fin du modleSARINE

Qe(t)

Fribourg (2119)

Qs(t)

Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)


La Grine

Laupen (2215)

Qs(t)

Lacde Gruyre


Maigrauge


Schiffenensee

Sense

Rossens

La GlneQe(t)

Qe(t)Schiffenen

Fin du modleSARINE

Qe(t)

Fribourg (2119)

Qs(t)

Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qs(t) Qe(t)


LHongrin

HongrinH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

La Trme

Broc (2160)

Qe(t)

Lac de Snin

Sanetsch

Innergsteig

Qe(t)

H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)=0

Arnensee

Arnen

Tscherzisbach


Lacdu Vernex

Rossinire

H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t) Ouverte

Lessoc

La Jogne

MontsalvensH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qt(t)

Vers Lman

Qs(t)

Qt(t)

Ouverte:

Qs(t) Qe(t)


Hongrin

HongrinH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)=0

La Trme

Broc (2160)

Qe(t)

Lac de Snin

Sanetsch

Innergsteig

Qe(t)


Arnensee

Arnen

Tscherzisbach


Lacdu Vernex

Rossinire


Lessoc

La Jogne


Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qt(t)

Vers Lman

Qs(t)

Qt(t)

Ouverte:

Qe (t)

a) La Sarine

Oberaarsee


Grimselsee


Grimsel 2

Grimsel 1


Raeterichsbodensee


Gelmersee


Handeck 2

Handeck 3

Handeck 1

Innertkirchen 1


Fuhren

Engstlensee

H-VH(t)Qd(t)Qv(t)

Qp(t)

Steinsee

AARE

Qe(t)Truebtensee

Qt(t)

Qe(t)

Qt(t)


Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

nuit

Qt=0

Qe(t)Bchlisboden

Handchflusch

Si ouvert


Si saturation

Stockage

Trift

Gadmerwasser

AARE

Qe(t)Leimboden

Stockage

Qt(t)

Gentalwasser

Qe(t)

Qs(t)

Oberaarsee


Grimselsee


Grimsel 2

Grimsel 1


Raeterichsbodensee


Gelmersee


Handeck 2

Handeck 3

Handeck 1

Innertkirchen 1


Fuhren

Engstlensee

H-VH(t)Qd(t)Qv(t)

Qp(t)

Steinsee

AARE

Qe(t)Truebtensee

Qt(t)

Qe(t)

Qt(t)


Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

Qt(t)

nuit

Qt=0

Qe(t)Bchlisboden

Handchflusch

Si ouvert


Si saturation

Stockage

Trift

Gadmerwasser

AARE

Qe(t)Leimboden

Stockage

Qt(t)

Gentalwasser

Qe(t)

Qs(t)

Retenue et barrage

Turbinage

Pompage

Rivire

Affluent












Retenue et barrage

Turbinage

Pompage

Rivire

Affluent












Lgende

b) LAareH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t): Ouverte

La Grine

Laupen (2215)

Qs(t)

Lacde Gruyre


Maigrauge


Schiffenensee

Sense

Rossens

La GlneQe(t)

Qe(t)Schiffenen

Fin du modleSARINE

Qe(t)

Fribourg (2119)

Qs(t)

Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)


La Grine

Laupen (2215)

Qs(t)

Lacde Gruyre


Maigrauge


Schiffenensee

Sense

Rossens

La GlneQe(t)

Qe(t)Schiffenen

Fin du modleSARINE

Qe(t)

Fribourg (2119)

Qs(t)

Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qs(t) Qe(t)


LHongrin

HongrinH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

La Trme

Broc (2160)

Qe(t)

Lac de Snin

Sanetsch

Innergsteig

Qe(t)


Arnensee

Arnen

Tscherzisbach


Lacdu Vernex

Rossinire


Lessoc

La Jogne


Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qt(t)

Vers Lman

Qs(t)

Qt(t)

Ouverte:

Qs(t) Qe(t)


Hongrin

HongrinH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)=0

La Trme

Broc (2160)

Qe(t)

Lac de Snin

Sanetsch

Innergsteig

Qe(t)


Arnensee

Arnen

Tscherzisbach


Lacdu Vernex

Rossinire


Lessoc

La Jogne


Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qe(t)

Qt(t)

Vers Lman

Qs(t)

Qt(t)

Ouverte:

Qe (t)

Figure 4 : B

ilan des donnes mesures disponibles (en vert), des donnes m

anquantes (en rouge) et des donnes calcules (en jaune) pour la S

arine et lAare

AquaV

ision Engineering S

rl Influence des ouvrages daccum

ulation lors de la crue daot 2005

- 11 -

REUSS

Andermatt (2087)


Lucendro

Furkareuss


Gscheneralp

Gschenerreuss

Qe(t)

Gschenerreuss

Qe(t)

Meienreuss

Pfaffensprung


Qe(t)


Arniboden S

ArniseeArnibach

Krstelenbach

Qe(t)

Schni H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Rohrbach

Oberalpreuss

Qe(t)

WF Unberloch(dviation)

Ferme:

REUSS

Andermatt (2087)


Lucendro

Furkareuss


Gscheneralp

Gschenerreuss

Qe(t)

Gschenerreuss

Qe(t)

Meienreuss

Pfaffensprung


Qe(t)


Arniboden S

ArniseeArnibach

Krstelenbach

Qe(t)


Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Rohrbach

Oberalpreuss

Qe(t)


Ferme:

Waldnacht H-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

Isenthal (2276)

Seedorf (2056)Qs(t)


Tobel


Isenthal

Isenthal

Schchenbach

Lac des 4 cantons Qe(t)

Burglen (2491)

Qs(t)

PallangenbachQe(t)

Fin du modle

Qe(t)


Isenthal (2276)

Seedorf (2056)Qs(t)


Tobel


Isenthal

Isenthal

Schchenbach


Burglen (2491)

Qs(t)

PallangenbachQe(t)

Fin du modle

Qe(t)

c) La Reuss d) La Linth

H-V H(t)Qt(t) Qd(t) Qv(t)=0

MuttenseeH-VH(t)Qt(t)Qd(t)Qv(t)

Tierfehd

LinthalLimmernsee


H-VH(t)Qt(t)

Hintersand

Sernf

Garichte


Niederenbach

LntschKlntalersee

Ftschbach

LINTH

Rhodannenberg

Limmern

Betriebw.(2353)

Mollis (2372)

Linthal (352) Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qp=0

Qp(t)

Qe(t)

Qs(t)

Fin du modle

Qs(t)

Qe(t)

Dbut du modle

Qt(t)

Qp(t)=0

Qe(t)

Qt(t)Qt(t) H-V

H-V

Qt(t)



Tierfehd

LinthalLimmernsee


H-VH(t)Qt(t)

Hintersand

Sernf

Garichte


Niederenbach

LntschKlntalersee

Ftschbach

LINTH

Rhodannenberg

Limmern

Betriebw.(2353)

Mollis (2372)

Linthal (352) Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qp=0

Qp(t)

Qe(t)

Qs(t)

Fin du modle

Qs(t)

Qe(t)

Dbut du modle

Qt(t)

Qp(t)=0

Qe(t)

Qt(t)Qt(t) H-V

H-V

Qt(t)

REUSS

Andermatt (2087)


Lucendro

Furkareuss


Gscheneralp

Gschenerreuss

Qe(t)

Gschenerreuss

Qe(t)

Meienreuss

Pfaffensprung


Qe(t)


Arniboden S

ArniseeArnibach

Krstelenbach

Qe(t)


Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Rohrbach

Oberalpreuss

Qe(t)


Ferme:

REUSS

Andermatt (2087)


Lucendro

Furkareuss


Gscheneralp

Gschenerreuss

Qe(t)

Gschenerreuss

Qe(t)

Meienreuss

Pfaffensprung


Qe(t)


Arniboden S

ArniseeArnibach

Krstelenbach

Qe(t)


Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Rohrbach

Oberalpreuss

Qe(t)


Ferme:


Isenthal (2276)

Seedorf (2056)Qs(t)


Tobel


Isenthal

Isenthal

Schchenbach


Burglen (2491)

Qs(t)

PallangenbachQe(t)

Fin du modle

Qe(t)


Isenthal (2276)

Seedorf (2056)Qs(t)


Tobel


Isenthal

Isenthal

Schchenbach


Burglen (2491)

Qs(t)

PallangenbachQe(t)

Fin du modle

Qe(t)

REUSS

Andermatt (2087)


Lucendro

Furkareuss


Gscheneralp

Gschenerreuss

Qe(t)

Gschenerreuss

Qe(t)

Meienreuss

Pfaffensprung


Qe(t)


Arniboden S

ArniseeArnibach

Krstelenbach

Qe(t)


Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Rohrbach

Oberalpreuss

Qe(t)


Ferme:

REUSS

Andermatt (2087)


Lucendro

Furkareuss


Gscheneralp

Gschenerreuss

Qe(t)

Gschenerreuss

Qe(t)

Meienreuss

Pfaffensprung


Qe(t)


Arniboden S

ArniseeArnibach

Krstelenbach

Qe(t)


Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Rohrbach

Oberalpreuss

Qe(t)


Ferme:


Isenthal (2276)

Seedorf (2056)Qs(t)


Tobel


Isenthal

Isenthal

Schchenbach


Burglen (2491)

Qs(t)

PallangenbachQe(t)

Fin du modle

Qe(t)


Isenthal (2276)

Seedorf (2056)Qs(t)


Tobel


Isenthal

Isenthal

Schchenbach


Burglen (2491)

Qs(t)

PallangenbachQe(t)

Fin du modle

Qe(t)

c) La Reuss d) La Linth



Tierfehd

LinthalLimmernsee


H-VH(t)Qt(t)

Hintersand

Sernf

Garichte


Niederenbach

LntschKlntalersee

Ftschbach

LINTH

Rhodannenberg

Limmern

Betriebw.(2353)

Mollis (2372)

Linthal (352) Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qp=0

Qp(t)

Qe(t)

Qs(t)

Fin du modle

Qs(t)

Qe(t)

Dbut du modle

Qt(t)

Qp(t)=0

Qe(t)

Qt(t)Qt(t) H-V

H-V

Qt(t)



Tierfehd

LinthalLimmernsee


H-VH(t)Qt(t)

Hintersand

Sernf

Garichte


Niederenbach

LntschKlntalersee

Ftschbach

LINTH

Rhodannenberg

Limmern

Betriebw.(2353)

Mollis (2372)

Linthal (352) Qe(t)

Qs(t)

Qs(t)

Qe(t)

Qp=0

Qp(t)

Qe(t)

Qs(t)

Fin du modle

Qs(t)

Qe(t)

Dbut du modle

Qt(t)

Qp(t)=0

Qe(t)

Qt(t)Qt(t) H-V

H-V

Qt(t)

Figure 5 : B

ilan des donnes mesures disponibles (en vert), des donnes m

anquantes (en rouge) et des donnes calcules (en jaune) pour la R

euss et la Linth


- 12 -

II.2.3 Problmes rencontrs dans la rcolte des donnes et hypothses de calcul La modlisation numrique a connue quelques insuffisances de donnes. Cela a impliqu des hypothses de calculs pour estimer les ordres de grandeur des donnes manquantes. Les principaux problmes rencontrs sont :

1) Des donnes avec des pas de temps trop grossiers, i.e. journalier au lieu dhoraire. Cest le cas pour :

- la retenue de Snin sur la Sarine, - la retenue de Mattenalp sur lUrbachwasser dans le bassin versant de lAare, - la retenue de Lucendro sur la Reuss

Un pas de temps journalier ne permet pas de calculer avec prcision le bilan des volumes entrants et sortants dans la retenue ni de reprsenter fidlement les fluctuations du niveau de la retenue pendant la crue. Pour ces retenues, lestimation des dbits entrants et sortants non mesurs reste grossire.

2) Des lois Hauteur-Volume (H-V) peu prcises Ce problme de prcision a t rencontr pour de petites retenues comme :

- lac de Rossinire, de Lessoc, de la Maigrauge sur la Sarine, - lac de Pfaffensprung sur la Reuss

Avec des lois H-V peu prcises, le niveau du lac calcul suit les mmes tendances que le niveau mesur mais ne reproduit pas fidlement les petites amplitudes de fluctuation.

3) Absence de donnes sur la rpartition des dbits capts par diffrentes prises deau Trois principaux ouvrages captent des eaux dans diffrentes cours deau :

- le barrage de lHongrin sur lHongrin dans le bassin versant de la Sarine, - les barrages Gscheneralp-Goschenen et Pfaffensprung sur la Reuss, - le complexe Linth-Limmern dans le bassin versant de la Linth.

Dans le cas du barrage de lHongrin, un dbit est capt par huit prises deau dont deux seulement sont sur deux affluents de la Sarine, lune sur la Torneresse lamont de lEtivaz et lautre sur lEau Froide, affluent de la Torneresse [2]. Les autres prises deau ne concernent pas le bassin versant de la Sarine. Le dbit total capt pendant la crue daot 2005 na pas t mesur. Cependant, les dbits turbins et pomps ainsi que la variation du volume du lac pendant la crue sont connus. Le dbit total qui entre dans la retenue peut alors tre estim daprs le bilan des volumes entrants et sortants (voir II.3.2). Par hypothse, ce dbit total entrant calcul est rparti par prise deau et par affluent naturel du lac de lHongrin proportionnellement aux surfaces des sous-bassins versants correspondants. Pour les autres barrages, le dbit total capt par ouvrage est connu pour la priode du 15 au 31 aot 2005 ainsi que les dbits maximum de captage par prise deau. Par hypothse, pour estimer le dbit capt par prise deau, le dbit capt total est alors rparti par prise deau proportionnellement la surface du sous-bassin versant correspondant. Le dbit maximal par prise deau tant connu, cela a permis de vrifier la fiabilit du dbit capt ainsi calcul.

4) Absence de donnes Les donnes hydrauliques ne sont pas disponibles pour trois ouvrages dans le bassin versant de la Reuss : les barrages de Schni, Waldnacht et Tobel. Cependant, daprs les exploitants, ces ouvrages nont pas stock de volume deau pendant la crue daot 2005. Nayant pas dinfluence pendant ces intempries, ces trois retenues ne sont pas prises en compte dans le modle numrique.

5) Cas particulier du problme de fonctionnement du barrage de la Maigrauge sur la Sarine Pendant la crue daot 2005, le barrage de la Maigrauge a connu quelques incidents. Daprs les donnes des EEF et le rapport dexpertise [3], pendant la crue, lvacuateur en rive droite, dune capacit de 212 m3/s et qui tait en rvision, na pu tre utilis. Cela a provoqu une accumulation de


- 13 -

corps flottants devant la prise deau et par la suite un arrt du turbinage. En rive gauche, une des vannes dvacuation na pu tre momentanment totalement leve cause de limportante quantit des bois flottants. De plus, lcoulement en aval des 3 vannes en rive gauche (capacit 720 m3/s) a provoqu des dgts importants en rive droite (voir Figure 6) et sur la route daccs. La Sarine a en effet dbord sur cette rive, provoquant une forte rosion. Comme dcrit en dtail dans [3], une des fondations de la passerelle du chemin Ritter sest alors rompue, dtruisant la passerelle. Par consquence, la mesure des dbits vacus na pas t possible pendant la crue et la mesure du niveau du lac semble peu fiable. De ce fait, pour modliser la retenue de la Maigrauge, un calcul de routage inverse bas sur lhydrogramme mesur la station de Fribourg en aval immdiat de la Maigrauge a permis destimer le dbit vacu lors de la crue (voir Figure 8, III.1.1).

Vannes rive gauche

Passerelle du chemin RitterEcoulement orient vers la

rive droite

Vannes rive gauche

Passerelle du chemin RitterEcoulement orient vers la

rive droite

Figure 6 : Photographie depuis laval du barrage de la Maigrauge le 22 aot 2005 [4]

6) Dbordement la station de mesure de Brienzwiler Lors de la pointe de la crue, lAare est sortie de son lit localement au niveau de la station de mesure de Brienzwiler. Dans le cadre de ltude [5] et partir danalyse de photos pendant la crue, il a t estim que le dbit de pointe de la crue daot 2005 mesur Brienzwiler est sous estime denviron 76 m3/s. Etant donn que cette imprcision du dbit de pointe laval du modle na a priori pas dinfluence sur le calcul des volumes stocks par les retenues, lhydrogramme mesur Brienzwiler est conserv sans modification pour les calculs numriques.

7) Absence de donnes sur les dbits des affluents Les stations de lOFEV fonctionnelles lors de la crue daot 2005 ne concernent que les quatre cours deau. Aucune donne concernant les affluents nest disponible. Les dbits seront alors estims par routage inverse comme indiqu au paragraphe II.3.2 suivant.

II.3 Traitement de donnes

II.3.1 Donnes mesures Les donnes ont t fournies soit par fichiers informatiques soit sur format papier. Le traitement des donnes a donc consist :

- Numriser les donnes papier . - Mettre au format et synchroniser lensemble des donnes. Pour modliser le routage de la

crue daot 2005 travers les 4 rseaux sans erreur de dphasage, il est impratif que la totalit des fichiers de donnes hydrauliques dmarre au mme instant, ici fix au 15 aot 2005 0h.


- 14 -

- Dtecter les valeurs aberrantes. En effet, pendant la pointe de la crue, quelques appareils de mesures perturbs nont pu mesurer avec fiabilit les paramtres hydrauliques ou ntaient pas calibrs pour de telles valeurs.

La prcision des donnes varie dun ouvrage lautre. De manire gnrale, le cumul des incertitudes sur la mesure des niveaux deau (prcision de lordre du centimtre), des dbits (prcision de lordre de 20 50 l/s), des hydrogrammes (prcision de lordre de 10% pour les stations de mesure les plus performantes), des donnes gomtriques des rivires (prcision de lordre de 50 m pour la longueur des tronons et du demi-mtre pour les largeurs) conduit une prcision sur les rsultats numriques (volumes stocks, dbits de pointe sans ouvrages) de lordre de 10-15 %.

II.3.2 Donnes calcules Dbits entrant et sortant des retenues non mesurs Pour la majeure partie des retenues, le dbit naturel entrant (affluent, apport direct des prcipitations) dans la retenue nest que partiellement ou pas mesur. De plus, pour certaines retenues, les organes de vidange de fond ont fonctionn pendant la crue mais les donnes ntaient pas disponibles. Ces dbits non mesurs sont alors calculs analytiquement bas sur le bilan des volumes des retenues. A chaque pas de temps, la variation totale du volume de la retenue, dVtotal, scrit : dVtotal=Ventrant total Vsortant total Ventrant total = Ventrant mesur + Ventrant non mesur et Vsortant total = Vsortant mesur + Vsortant non mesur La variation totale de volume dVtotal est dtermine daprs les donnes des exploitants : le niveau du lac mesur et la loi H-V correspondante. La variation du volume mesure est calcule partir des volumes entrant et sortant mesurs par les exploitants : dVmesur = Ventrant mesur Vsortant mesur La variation du volume non mesur dVnon mesur, est alors dduite par : dVnon mesur= dVtotal - dVmesur Par hypothse :

- si dVnon mesur est ngatif et que la vidange de fond a fonctionn pendant la crue, le volume non mesur est sortant,

- si dVnon mesur est positif et que la vidange de fond tait ferme pendant la crue, le volume non mesur est entrant.

Dans le cas o dVnon mesur est alternativement positif et ngatif et que la vidange de fond tait fonctionnelle, cest le bilan global dVnon mesur qui est intgr dans le calcul hydraulique avec ouvrages, sans distinction de la partie entrante et sortante. Par contre, pour le calcul hydraulique sans ouvrages, seul le volume positif non mesur sera retenu et pris en compte comme volume entrant naturel. Affluents non mesurs Les hydrogrammes mesurs aux stations OFEV rsultent des hydrogrammes calculs ou mesurs sortant des diffrentes retenues et des hydrogrammes non mesurs transports par les diffrents affluents. Les dbits des affluents sont alors estims par routage inverse. Par hypothse, lhydrogramme de crue mesur moins les dbits turbins ou vacus est rparti proportionnellement la surface des sous-bassins versants des affluents.


- 15 -

Cette mthode destimation est dcrite par tape pour lexemple de lAare. Pour ce cas, les donnes connues sont :

- lhydrogramme Brienzwiler, les dbits sortant Innertkirchen I et II et le dbit sortant de la retenue dEngstlensee dans la Gentalwasser (Figure 7),

- la surface des bassins versants des affluents mesurs sur la carte au 1:25000. Etape 1) Afin de constituer lhydrogramme naturel Brienzwiler, les dbits sortant des retenues sont dduits de lhydrogramme mesur. Etape 2) Lhydrogramme naturel rsultant est distribu chaque affluent proportionnellement la surface de son bassin versant. Ces hydrogrammes sont intgrs dans le modle numrique en amont de chaque affluent. A laval du modle, il rsulte un hydrogramme calcul Brienzwiler de mme volume que celui mesur mais dphas dans le temps, comme le montre la courbe verte, Figure 7 : cette tape du calcul, le routage travers les cours deau nest pas pris en compte dans les hydrogrammes amont des affluents. Etape 3) Par itration dans le modle numrique, les hydrogrammes amont des affluents sont cals dans le temps pour prendre en compte leur routage. Les dphasages obtenus entre les hydrogrammes amont des affluents et lhydrogramme mesur Brienzwiler atteint jusqu 3h45min pour lArlenbach et le Loibbach. Lhydrogramme Brienzwiler rsultant de ces itrations est reprsent en rouge sur la Figure 7. Cette mthodologie est applique pour les quatre cours deau tudis.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Mesures

Routing System - Sans affluents

Routing System - Avec affluents, sans routage

Routing system - Avec affluents et routage

Brienzwiler

Q Innertkirchen I

Q Innertkirchen II

Q Engstlensee

Q Affluents

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Mesures

Routing System - Sans affluents

Routing System - Avec affluents, sans routage

Routing system - Avec affluents et routage

Brienzwiler

Q Innertkirchen I

Q Innertkirchen II

Q Engstlensee

Q Affluents

Figure 7 : Hydrogramme calcul avec Routing System Brienzwiler (Aare)


- 16 -

Dbits capts dans les prises deau Pour lensemble des ouvrages except le barrage de lHongrin, le dbit total capt par les prises deau par barrage est mesur. De manire analogue, par hypothse, le dbit total capt est distribu par prise deau proportionnellement la surface du bassin versant concern. De plus, le dbit maximal capt par prise deau est connu. Cette donne permet de contrler si lhydrogramme calcul proportionnellement au bassin versant respecte bien cette valeur maximale. Lors des calculs numriques sans ouvrages, chaque hydrogramme capt est restitu au cours deau ou laffluent au niveau de la prise deau pour tre transport travers le rseau hydrographique.


- 17 -

III Modlisation numrique des quatre rseaux hydrographiques avec ouvrages daccumulation

III.1 La Sarine

III.1.1 Calage du modle numrique avec ouvrages Les neufs ouvrages daccumulation prsents dans le Tableau 1 sont modliss dans Routing System. Ce tronon denviron 82 km est tay tout le long dhydrogrammes mesurs comme le montre la Figure 8. Ces points de mesures permettent de caler lensemble du rseau hydrographique. De plus, le niveau de la retenue a t mesur pendant la crue pour tous les ouvrages, permettant ainsi dtablir le bilan des volumes entrant et sortant lac par lac. Les dbits des affluents sont dtermins par routage inverse bass sur les stations de Laupen, Fribourg et Broc. Le rseau pris en compte dans le modle numrique et les points de calage sont reprsents la Figure 8.

La S

onna

z

La Sio

nge

La T

rm

e

La Jogne

La G

lne

La Grine

Sen

seLac de Gruyre(Rossens)

Schiffenensee

Lac Hongrin

LHongrin

Lac du Vernex(Rossinire)

Broc (2160)

Fribourg (2119)

Laupen (2215)

Lac de Snin

Arnensee

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc

Station de mesures OFEV(Hydrogrammes)Donnes exploitants(Niveaux, volumes des retenues)Donnes exploitants(Hydrogramme)

La S

onna

z

La Sio

nge

La T

rm

e

La Jogne

La G

lne

La Grine

Sen

seLac de Gruyre(Rossens)

Schiffenensee

Lac Hongrin

LHongrin

Lac du Vernex(Rossinire)

Broc (2160)

Fribourg (2119)

Laupen (2215)

Lac de Snin

Arnensee

Lac de Montsalvens

Maigrauge

Lac du Lessoc



Figure 8 : Rseau hydrographique de la Sarine modlis dans Routing System Localisation des points de calage


- 18 -

Calage du niveau des retenues Pour valider le fonctionnement de chaque ouvrage pendant la crue, les niveaux deau des retenues calculs avec Routing System sont compars aux niveaux deau mesurs en Annexe 1. Dans une premire tape, seuls les dbits mesurs, les niveaux initiaux des retenues et les lois H-V correspondantes sont intgrs dans le modle numrique. Pour chaque retenue, ce premier calcul conduit la variation temporelle du niveau des lacs calculs. Ces niveaux calculs sont alors compars aux niveaux des retenues mesurs fournis par les exploitants. Il en rsulte que globalement, les niveaux des lacs calculs suivent la mme variation que les niveaux mesurs. Cependant, de diffrences ont t dtectes pour certaines retenues, comme illustr la Figure 9 pour le lac de Gruyre. Elles peuvent sexpliquer par lexistence de dbits entrant et/ou sortant non mesurs. Par consquent, dans une deuxime tape, afin de caler les niveaux des retenues, des dbits sortants non mesurs, raisonnablement attribus louverture des vidanges de fond pendant le passage de la crue, ont t ajouts au bilan des volumes pour les ouvrages de Rossinire, Montsalvens, Rossens et Schiffenen. De plus, le calage a conduit galement la prise en compte de dbits entrants naturels non mesurs dans les retenues tels que les affluents. Ces dbits non mesurs ont t estims analytiquement comme dcrit au II.3.2.

Lac de Gruyre (Rossens)675.8

675.9

676.0

676.1

676.2

676.3

676.4

676.5

676.6

676.7

676.8

676.9

677.0

677.1

677.2

677.3

677.4

8/15/05 0:00 8/17/05 0:00 8/19/05 0:00 8/21/05 0:00 8/23/05 0:00 8/25/05 0:00 8/27/05 0:00 8/29/05 0:00 8/31/05 0:00

Temps

Niv

eau

(m

sm)

Niveau mesurNiveau calcul - Etape 1 (dbits non mesurs non pris en compte)Niveau calcul - Etape 2 (dbits non mesurs pris en compte)

Figure 9 : Calage du niveau de la retenue de Rossens (lac de Gruyre) Dbit de vidange de fond non

pris en compte (courbe bleu) Finalement, aprs cette seconde tape de modlisation, lexception de la retenue de la Maigrauge, les niveaux des retenues calculs reprsentent ralistement les niveaux mesurs pendant la crue daot 2005 comme il peut tre observ en Annexe 1.


- 19 -

Remarques : Dans le cas de la digue dArnon, les mesures ont t fournies avec un pas de temps journalier. Le bilan des volumes de la retenue ne peut donc pas tre cal avec prcision comme le montre le graphe correspondant en Annexe 1. Lerreur maximale sur le niveau deau est de 13 cm. Pour la petite retenue de Vernex, le niveau deau calcul suit les mmes fluctuations que les mesures mais avec des amplitudes diffrentes en priode de dcrue (erreur maximale de 50 cm). Cette erreur peut provenir de limprcision de la loi H-V de la retenue, de labsence de donnes sur le dbit de la vidange de fond. Cependant, ce dcalage na pas deffet significatif sur le bilan du dbit stock Rossinire pendant la crue. En effet, le volume journalier stock calcul avec le modle pendant la crue est compar au volume estim dans ltude [6]. Les rsultats, Tableau 5, montrent que les ordres de grandeur sont comparables, la diffrence tant infrieure la marge de prcision des mesures.

Date Etude [6]

ttansorentrantstock QQQ = (m3/s) Rsultats Routing System

ttansorentrantstock QQQ = (m3/s) 21/08/2005 14 10.7 22/08/2005 19 18.2 23/08/2005 0 0.2 24/08/2005 0 -1.3 Pointe du stockage

Le 22 entre 1h45 et 2h

maxQ =36 m3/s Le 22 2h

Qmax=42.2 m3/s

Tableau 5 : Dbits calculs stocks dans la retenue de Rossinire du 21 au 24 aot 2005 Comparaison des rsultats de la modlisation dans Routing System et de ltude [6]

Dans le cas de la retenue de la Maigrauge, les donnes disposition nont pas permis de reproduire la fluctuation du niveau du lac. Pour caler ce niveau, les dbits non mesurs qui devraient tre pris en compte dans le modle sont aberrants. Ce problme peut sexpliquer par la concordance de diffrentes erreurs :

- Le dbit dvers na pas t mesur. Dans le modle numrique, le dbit total vacu a t

estim par routage inverse bas sur lhydrogramme mesur Fribourg en aval proche de la Maigrauge (voir Figure 8). Cependant ltude [3] a montr que les mesures du dbit Fribourg pendant la crue ont t surestimes (courbe de jaugeage niveau dbit de la station errone pour des dbits suprieurs 450 m3/s). La pointe de crue calcule et corrige dans [3] est en effet de lordre de 650-660 m3/s au lieu de 748.7 m3/s mesur. Cette erreur du dbit de pointe Fribourg est donc reporte sur le dbit vacu calcul dans Routing System.


- 20 -

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)Dbit calcul entrant dans la Maigrauge

Dbit calcul vacu de la Maigrauge

21/08/2005 25/08/2005

Figure 10 : Retenue de la Maigrauge - Dbit entrant calcul daprs le routage amont du

modle et dbit vacu calcul bas sur lhydrogramme de Fribourg

- Un volume deau significatif a t retenu sur la rive droite inonde pendant la crue. Ce nest

qu la dcrue que ce volume a t restitu la Sarine. Ce volume, estim 1 Mio. de m3 [3], na pas t pris en compte dans le bilan des volumes de la Maigrauge.

Quoiquil en soit, comme le montre la variation du volume de la retenue, la Maigrauge na pas stock pendant la crue daot 2005. Ce problme rencontr na donc a priori pas dinfluence sur lestimation du volume stock par les ouvrages daccumulation. Calage des hydrogrammes aux stations OFEV Le calage des hydrogrammes de Broc et de Laupen ont permis de dterminer les dbits des affluents principaux de la Sarine par distribution proportionnelle aux surfaces des sous-bassins versants et par routage inverse ( II.3.2). Le calage de lhydrogramme de Fribourg a permis destimer le dbit vacu par le barrage de la Maigrauge comme dcrit ci-dessus. Les hydrogrammes calculs sont reprsents la Figure 11 pour la station de Broc et Figure 12 pour la station de Laupen. Lerreur sur la pointe de crue est infrieure 1%.


- 21 -

Station Sarine - Broc

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)MesurCalcul - Sans affluentsCalcul - Avec affluents

Pointe mesure: 320.1 m3/sPointe calcule: 318.9 m3/s

21/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

25/0

8/20

05


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /




0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /



21/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Figure 11 : Hydrogramme mesur (en noir) et calcul (en rouge) la station de Broc sur la Sarine

Station Sarine - Laupen

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Mesur

Calcul

21/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

25/0

8/20

05


Station Sarine - Laupen

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Mesur

Calcul

21/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

25/0

8/20

05


Figure 12 : Hydrogramme mesur (en noir) et calcul (en rouge) la station de Laupen, sur la Sarine


- 22 -

III.1.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005 Le modle numrique tant cal, le bilan du volume entrant dans la retenue, naturel, capt et/ou pomp, et du volume sortant de la retenue, permet de dterminer le volume stock par chaque ouvrage lors de la crue daot 2005. Ces volumes stocks par retenue du 21 aot 2005 (0h) au 24 aot 2005 (24h) sont donns dans le Tableau 6 ainsi que la part de contribution des ouvrages par rapport au volume totale stock sur le tronon dtude.

Retenue Volume stock (Mio. de m3)

% du stockage total

Snin 0.20 1.0

Arnon 0.71 3.6

Vernex 0.82 4.2

(Hongrin*) (5.27) (26.8)

Lessoc 0.42 2.1

Montsalvens 2.30 11.7

Gruyre 8.35 42.5

Maigrauge Pas de stockage 0

Schiffenen 1.60 8.1

Total 19.67 100 Tableau 6 : Volumes stocks par les ouvrages daccumulation sur la Sarine du 21 aot 2005 (0h)

au 24 aot 2005 (24h) *Cas particulier de la retenue de lHongrin : Contrairement aux autres ouvrages de la Sarine jusqu Schiffenen, le barrage de lHongrin dvie les eaux accumules vers le lac Lman et non dans la Sarine. Ces eaux stockes dans le barrage proviennent seulement en partie du bassin versant de la Sarine (environ 17%) et du bassin versant du lac lui-mme (environ 53 %). Une autre partie provient dautres bassins versants, soit par pompage des eaux du Lman depuis lusine de Veytaux, soit par captage par des prises deau. Toutes ces eaux sont turbines la centrale de Veytaux et restitues au lac Lman. Cest dans le seul cas dun dversement quune partie significative du volume stock pourrait tre transfre vers la Sarine. Lors de la crue daot 2005, la cote maximale de la retenue tait 1254.70 msm, soit environ 2 m en dessous de la cote de dversement. Le volume stock na donc pas t transfr la Sarine. Ce sont donc les retenues de Gruyre, de lHongrin, de Montsalvens et de Schiffenen qui contribuent principalement au stockage de la crue. A lexception de la digue dArnon, tous les ouvrages daccumulation ont dvers pendant le passage de la crue.

III.2 LAare

III.2.1 Calage du modle numrique avec ouvrages Le rseau complexe de KWO, schmatis la Figure 2, est caractris par six ouvrages daccumulation relis par des conduites forces, des usines hydrolectriques avec turbinage et pompage, et des bassins de compensation. Lensemble a t modlis dans Routing System ainsi que le tronon de 31 km de lAare. Comme reprsent la Figure 13, seul lhydrogramme de Brienzwiler en aval du tronon tudi permet de caler lhydrogramme calcul dans le modle numrique. Cependant, ce tronon de lAare a dj fait lobjet de diffrentes tudes. Notamment, dans le cadre de ltude [5], la pointe de la crue aux divers points de lAare (localiss la Figure 13) a t estime partir danalyse de photos pendant la crue et de la capacit thorique de lAare. Ces informations servent aussi de calage au modle numrique.


- 23 -

Le rseau pris en compte dans le modle numrique et les points de calage sont reprsents la Figure 13.

Meringen

Guttanen

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

Teuflaui

GelmerseeHandeck

Totensee

Oberaarsee

Trbtensee

Grimselsee

Rterichsbodensee

Steinsee

Gadmerwa

sserGe

ntalw

asse

r

Urb

achw

asse

r

Ryc

henb

ach

Rotla

uibac

h

rlenbach

Alpba

ch

Mattenalpsee

Station de mesures OFEV(Hydrogrammes)Donnes exploitants(Niveaux, volumes des retenues)Donnes [5](Pointes de crue)

Brienzwiler (2019)

Meringen

Guttanen

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

Teuflaui

GelmerseeHandeck

Totensee

Oberaarsee

Trbtensee

Grimselsee

Rterichsbodensee

Steinsee

Gadmerwa

sserGe

ntalw

asse

r

Urb

achw

asse

r

Ryc

henb

ach

Rotla

uibac

h

rlenbach

Alpba

ch

Mattenalpsee


Meringen

Guttanen

Hopflauenen

Furhen

Engstlensee

Teuflaui

GelmerseeHandeck

Totensee

Oberaarsee

Trbtensee

Grimselsee

Rterichsbodensee

Steinsee

Gadmerwa

sserGe

ntalw

asse

r

Urb

achw

asse

r

Ryc

henb

ach

Rotla

uibac

h

rlenbach

Alpba

ch

Mattenalpsee



Brienzwiler (2019)

Figure 13 : Rseau hydrographique de lAare modlis dans Routing System Localisation des points de calage

Calage du niveau des retenues Les niveaux deau calculs et cals sont reprsents en Annexe 2 avec les niveaux deau mesurs dans les retenues. Except pour le lac de Mattenalp o le niveau calcul est dphas avec le niveau mesur pendant le passage de la crue, les niveaux des lacs calculs correspondent aux niveaux mesurs. Ce calage par retenue a conduit la dtermination des dbits entrants naturels non mesurs dans les retenues. Pour les quatre principaux ouvrages, Oberaar, Grimsel, Raeterichsboden et Gelmer, le bilan des dbits entrants et sortants turbins, pomps ou naturels est compar avec le dbit stock estim dans le cadre de ltude [6]. Les rsultats, Figure 14 et Tableau 8, montrent que le calcul numrique dans Routing System conduit aux mmes ordres de grandeur. Pour Mattenalpsee, tant donn que les mesures hydrauliques ont un pas de temps journalier, le calage ne peut tre plus prcis. Cependant, pendant la crue, le volume stock calcul reste dans le mme ordre de grandeur que le volume stock estim par lexploitant 1.8 % prs.


- 24 -

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

220.00

8/21/05 0:00 8/21/05 12:00 8/22/05 0:00 8/22/05 12:00 8/23/05 0:00 8/23/05 12:00 8/24/05 0:00 8/24/05 12:00 8/25/05 0:00

Date

Db

it (

m3 /

s)

Qe Tu, PP et naturels

Qs Tu, pp, naturel

Qstock= Qe - Qs

Moyenne Qe

Moyenne Qs

Moyenne Qstock

Figure 14 : Comparaison du bilan des dbits stocks dans les retenues dOberaar, Grimsel, Raeterichsboden et Gelmer calcul dans le modle Routing System et selon ltude [6]

(avec Qe : dbit entrant, Qs : dbit sortant, Tu : turbin, pp : pomp)

Date Etude [6]

ttansorentrantstock QQQ = (m3/s) Rsultats Routing System

ttansorentrantstock QQQ = (m3/s) 21/08/2005 30 30.0 22/08/2005 35 40 34.3

23/08/2005 100 105 106.8

24/08/2005 40 45 43.5

Pointe du stockage

le 22 entre 19h30 et 20h

maxQ =125 130 m3/s le 22 19h45 Qmax=128.5 m3/s

Tableau 7 : Dbits calculs stocks dans les retenues dOberaar, Grimsel, Raeterichsboden

et Gelmer du 21 au 24 aot 2005 Comparaison des rsultats de la modlisation dans Routing System et de ltude [6]

Calage des hydrogrammes aux stations OFEV Le calage de lhydrogramme la station de Brienzwiler a permis de dterminer les hydrogrammes des affluents de lAare dans ce tronon comme dcrit au II.3.2. Lhydrogramme Brienzwiler calcul (en rouge) est compar lhydrogramme mesur (en noir) sur la Figure 15. La diffrence relative du dbit de pointe est de lordre de 1.1 %.


- 25 -

Station Brienzwiler

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

MesurCalcul

21/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

25/0

8/20

05


Station Brienzwiler

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

380

400

420

440

460

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

MesurCalcul

21/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

25/0

8/20

05


Figure 15 : Hydrogramme mesur (en noir) et calcul (en rouge) la station de Brienzwiler, sur lAare

Dbits de pointe travers le rseau Les pointes de crue calcules dans le modle numrique sont compares aux pointes de crue estimes dans [5], au Tableau 8. Les ordres de grandeurs sont comparables quoique les mthodes destimation soient diffrentes. Le calage du modle est ainsi confirm tout le long du rseau hydrographique.

1

265

3

74

1

265

3

74

Dbits calculs dans Routing System

[m3/s]

Dbits estims daprs photos et statistique des

crues dans [5] [m3/s]

Aare Guttanen (1) 84 60 80

Aare Urbachwasser (2) 189.2* 130 150

Aare Innertkirchen (3) 339.4 340

Aare Brienzwiler (4) 449.1 444.2 (mesur)

Gentalwasser (5) 40.4 45

Gadmerwasser (6) 179.1 180-200

Alpbach (7) 91.2* >50 * Inclus galement le dbit des petits affluents en aval immdiat sur la rive gauche pour (2) et droite pour (7)

Tableau 8 : Comparaison des dbits de pointes le long du tronon de lAare calculs dans Routing System et estims dans [5]


- 26 -

III.2.2 Volumes stocks par les ouvrages daccumulation lors de la crue daot 2005 Le modle numrique tant cal, le bilan du volume entrant dans la retenue, naturel, capt et/ou pomp, et du volume sortant de la retenue, permet de dterminer le volume stock par chaque ouvrage lors de la crue daot 2005. Ces volumes stocks par retenue du 21 aot 2005 (0h) au 24 aot 2005 (24h) sont donns dans le Tableau 9 ainsi que la part de contribution de chaque ouvrage par rapport au volume totale stock sur le tronon dtude.

Retenue Volume stock (Mio. de m3)

% du stockage total

Oberaarsee 1.95 10.3

Grimselsee 9.76 51.7

Raeterichsbodensee 5.42 28.7

Gelmersee Ne stocke pas 0

Mattenalpsee 1.39 7.4

Engstlensee 0.08 0.4

Bassins de compensation

0.3 1.6

Total 18.90 100 Tableau 9 : Volumes stocks par les ouvrages daccumulation sur lAare du 21 aot 2005 (0h) au 24

aot 2005 (24h) Ce sont donc les retenues dOberaar, de Grimsel, de Raeterichsboden et de Mattenalp qui contribuent principalement au stockage de la crue. Il est cependant important de noter que pendant le mois daot 2005, les niveaux des lacs de Grimsel et Raeterichsboden taient maintenus trs bas (environ de 26 m 18 m au dessous du niveau normal dexploitation) cause de travaux de rfection. Les volumes stocks pendant la crue par ces deux ouvrages ne sont donc pas reprsentatifs dune situation normale. Afin destimer linfluence de ces deux retenues en condition normale dexploitation, les calculs ont t mens pour diffrents scnarios comme dcrit dans le III.2.3 ci-dessous. Seul le barrage dEngstlensee a dvers pendant le passage de la crue. La capacit de stockage des autres ouvrages daccumulation na pas t atteinte. Ces ouvrages ont conserv une revanche significative par rapport la cote de dversement, de 1 m pour Gelmersee et Mattenalpsee 20 m pour Grimselsee.

III.2.3 Influence des lacs de Grimsel et Raeterichsboden en exploitation normale Pendant lt 2005, lusine de Grimsel I tait en rfection. Ainsi, lors de la crue daot 2005, dune part il ny a pas eu deaux turbines du lac de Grimsel par Grimsel I et dautre part, le niveau du lac de Grimsel tait anormalement bas. En effet, sa cote environ 1882 msm larrive de la crue tait 26 m en dessous du niveau moyen du lac en conditions normales dexploitation (fix 1908.74 msm). Le lac de Raeterichsboden qui reoit les eaux turbines de Grimsel I et les eaux vacues du lac de Grimsel tait galement maintenu un niveau trs bas avant larrive de la crue, de lordre de 1749 msm, soit 18 m en dessous du niveau normal dexploitation. Par consquence, ces deux lacs ont eu une capacit de stockage exceptionnelle pendant la crue daot 2005. A eux deux, ils ont contribu 80.4 % du stockage de la crue. Cette capacit nest pas reprsentative dune situation de passage de crue en conditions normales dexploitation. Mthodologie Pour estimer linfluence du lac de Grimsel et du lac de Raeterichsboden pour une crue du type de celle daot 2005 mais en conditions normales dexploitation, divers scnarios dexploitation de ces lacs ont t modliss et tests dans Routing System. Ces scnarios supposent que, en t, les retenues


- 27 -

stockent, maintenant le niveau du lac sa cote dexploitation. Dans ce cadre, les organes dvacuation sont supposs ouverts ds que le niveau du lac est suprieur sa cote dexploitation. Pour chaque scnario, les dbits entrants naturels dans les lacs, les dbits turbins, les dbits non mesurs et les lois H-V des retenues restent inchangs. Seule la cote initiale des deux lacs est modifie dans le module retenue du modle numrique. Les lois Hauteur-Dbit des diffrents organes dvacuation du barrage de Grimsel vers le lac de Raeterichsboden et du barrage de Raeterichsboden vers lAare (reprsents Figure 16) sont rajoutes dans le modle. Les deux scnarios enveloppes des volumes stockables en conditions normales dexploitation sont dcrits dans le Tableau 10. Pour ces deux scnarios, lvacuateur Spuelstollen est suppos ferm.

Grimsel Raeterichsboden Niveau

initial (msm)

Umleitstollen Grundablass Niveau initial (msm)

Grundablass+berfall+ Saugberfall

Situation 2005

1882.78 Ne fonctionne pas Ne fonctionne pas 1749.06 Ne fonctionne pas

Scnario 1

1908.74 Ouverture=0.7m Fonctionne pour H>1908 msm

4 vannes ouvertes Ouverture=0.7 m Fonctionne pour H>1908 msm

1749.06 Fonctionne ds H>1767 msm

Scnario 2

1908.74 Ouverture=0.7m Fonctionne pour H>1908 msm

4 vannes ouvertes Ouverture=0.7 m Fonctionne pour H>1908 msm

1767.00 Fonctionne ds H>1767 msm

Tableau 10 : Scnarios tests dans le modle numrique de lAare

Lac de Grimsel

Lac de Raeterichsboden

Umleitstollen

GrundablassSpuelstollen Aare

berfall

Grundablass+ Saugberfall

Vers lac de Gelmer

Lac de Grimsel

Lac de Raeterichsboden

Umleitstollen

GrundablassSpuelstollen Aare

berfall

Grundablass+ Saugberfall

Vers lac de Gelmer

Figure 16 : Localisation des organes dvacuation simuls dans le modle numrique de lAare avec

ouvrages


- 28 -

Volumes stocks en conditions normales dexploitation pendant la crue daot 2005 Ces scnarios nont quune incidence locale sur les dbits entrants et sortants des lacs de Grimsel et Raeterichsboden et sur les volumes stocks par ces deux ouvrages. Ils ninterfrent pas sur les autres ouvrages. Les niveaux du lac de Grimsel et de Raeterichsboden du 15 au 31 aot 2005 pour les deux scnarios retenus sont donns respectivement la Figure 17 et la Figure 18. Laugmentation de la cote initiale du lac a pour consquence lvacuation dun dbit supplmentaire de Grimsel vers Raeterichsboden et de Raeterichsboden dans lAare par rapport la situation exceptionnelle mesure en aot 2005. Les dbits vacus sont reprsents la Figure 17 et la Figure 18.

Lac de Grimsel1878

1880

1882

1884

1886

1888

1890

1892

1894

1896

1898

1900

1902

1904

1906

1908

1910

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Niv

eau

(m

sm)

Mesures

Scnarios 1 et 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Dbit vacu de Grimsel vers Raeterichsboden

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Calcul en situation relle

Scnario 1 et 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Lac de Grimsel1878

1880

1882

1884

1886

1888

1890

1892

1894

1896

1898

1900

1902

1904

1906

1908

1910

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Niv

eau

(m

sm)

Mesures

Scnarios 1 et 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Dbit vacu de Grimsel vers Raeterichsboden

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Calcul en situation relle

Scnario 1 et 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Figure 17 : Niveau calcul du lac de Grimsel et dbits vacus calculs pendant la crue daot 2005

pour les scnarios 1 (bleu) et 2 (orange)


- 29 -

Lac de Raeterichsboden1748

1749

1750

1751

1752

1753

1754

1755

1756

1757

1758

1759

1760

1761

1762

1763

1764

1765

1766

1767

1768

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Niv

eau

(m

sm)

Mesures

Scnario 1

Scnario 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Dbit vacu de Raeterichsboden dans l'Aare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Scnario 1

Scnario 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Situation relle, Q=0 m3/s

Lac de Raeterichsboden1748

1749

1750

1751

1752

1753

1754

1755

1756

1757

1758

1759

1760

1761

1762

1763

1764

1765

1766

1767

1768

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Niv

eau

(m

sm)

Mesures

Scnario 1

Scnario 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Dbit vacu de Raeterichsboden dans l'Aare

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000

Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Scnario 1

Scnario 2

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

Situation relle, Q=0 m3/s

Figure 18 : Niveaux calcul du lac de Raeterichsboden et dbits vacus calculs pendant la crue

daot 2005 pour les scnarios 1 (bleu) et 2 (orange) Dans le Tableau 11, les volumes stocks par les deux lacs pour ces scnarios sont compars aux volumes stocks exceptionnellement du 21 aot (0h) au 24 aot (24h) 2005. Ces rsultats montrent que si la retenue de Grimsel est maintenue son niveau normal dexploitation, sa capacit de stockage pendant la crue daot 2005 pourrait tre rduite de plus du quart par rapport la situation exceptionnelle produite en t 2005. De plus, le lac de Raterichsboden ne pourrait pas stocker le dbit provenant de Grimsel pendant la crue, sil est maintenu son niveau normal dexploitation.


- 30 -

Situation relle exceptionnelle

Scnario 1 Scnario 2

Lac de Grimsel 9.76 Mio. de m3 2.56 Mio. de m3 2.56 Mio. de m3

Lac de Raeterichsboden 5.42 Mio. de m3 7.76 Mio. de m3 0.04 Mio. de m3

Tableau 11 : Volumes stocks par les retenues pendant la crue du 21 aot (0h) au 24 aot (24h) 2005 Hydrogramme de crue Brienzwiler Le scnario 2 permet de montrer lhydrogramme probable attendu Brienzwiler en conditions normales dexploitation des ouvrages de Grimsel et Raeterichsboden, pour un vnement semblable la crue daot 2005 (voir Figure 19). Dans cette situation, la pointe de crue serait de lordre de 497.9 m3/s, soit 53.6 m3/s de plus que celle mesure pendant les conditions exceptionnelles de lt 2005. Cet ordre de grandeur recoupe les rsultats de ltude [5] qui estimait une augmentation de la pointe de la crue dans lAare de 50 80 m3/s si les retenues de Grimsel et Raeterichsboden taient en conditions normales dexploitation. Il peut galement tre constat sur la Figure 19 que, si le niveau du lac de Raeterichsboden est maintenu bas avant la crue alors que Grimsel est son niveau normal dexploitation (scnario 1), cela a peu deffet sur la pointe de crue qui reste 444.3 m3/s. Seul le volume de stockage est rduit de 5.5 % par rapport la situation observe en t 2005.

Station Aare - Brienzwiler

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320340

360

380400

420

440460

480

500

520

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Mesures

Scnario 1

Scnario 2

Pointe: 497.9 m3/s

Pointe: 444.3 m3/s

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

Station Aare - Brienzwiler

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320340

360

380400

420

440460

480

500

520

0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 1400000Temps (s)

Db

it (

m3 /

s)

Mesures

Scnario 1

Scnario 2

Pointe: 497.9 m3/s

Pointe: 444.3 m3/s

21/0

8/20

05

25/0

8/20

05

22/0

8/20

05

23/0

8/20

05

24/0

8/20

05

Figure 19 : Hydrogramme de la crue daot 2005 mesur (en noir), calcul-scnario 1 (en bleu) et calcul-scnario 2 (en orange) la station de lAare-Brienzwiler Avec ouvrages daccumulation


- 31 -

III.3 La Reuss

III.3.1 Calage du modle numrique Le tronon de la Reuss tudi, denviron 40 km de long, est modlis dans Routing System avec ses 5 principaux ouvrages daccumulation comme indiqu la Figure 20. En effet, les barrages de Schni, Waldnacht et Tobel nayant pas stock pendant la crue daot 2005, ils nont pas t modliss. Les points de calage fiables et disponibles sur cette zone dtude sont indiqus sur la Figure 20.

Meien Reuss

Krstelenbah

Schchenbach

Furka

reuss

Lac des quatre cantons

Arnisee

Arnibach

Palan

ggen

bach

Andermatt (2087)

Lucendro

Gscheneralp

Gsch

enerr

euss

Schni

Waldnacht

Tobel

Seedorf (2056)

Plaffensprung

Gschen

Oberalpreuss

Bock

ibach

Station de mesures OFEV(Hydrogrammes)Donnes exploitants(Niveaux, volumes des retenues)Barrages non modliss

Meien Reuss

Krstelenbah

Schchenbach

Furka

reuss

Lac des quatre cantons

Arnisee

Arnibach

Palan

ggen

bach

Andermatt (2087)

Lucendro

Gscheneralp

Gsch

enerr

euss

Schni

Waldnacht

Tobel

Seedorf (2056)

Plaffensprung

Gschen

Oberalpreuss

Bock

ibach



Figure 20 : Rseau hydrographique de la Reuss modlis dans Routing System Localisation des points de calage

Calage du niveau des retenues Les niveaux des retenues cals dans Routing System sont donns en Annexe 3. Comme observ, le niveau de la petite retenue de Pfaffensprung na pu tre modlis correctement. Pour cet ouvrage, les dbits entrants turbins ou naturels, les dbits sortants turbins, capts ou vacus ont t mesurs avec un pas de temps de 15 min (

Influence des ouvrages d'accumulation sur les cours … · Dr. Georges Darbre, Chargé de la...

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