La prévision hydrométéorologique Un outil indispensable pour mieux anticiper les crues et optimiser la gestion de la ressource en eau

Transcription

1 La prévision hydrométéorologique Un outil indispensable pour mieux anticiper les crues et optimiser la gestion de la ressource en eau Guillaume BONTRON - CNR Damien PUYGRENIER - EDF

2 Plan La prévision hydrométéorologique en quelques mots Définition Objectifs Horizons de temps et paramètres suivis Principes de réalisation des prévisions Généralités Vers la prévision probabiliste Exemple d application des prévisions Gestion en éclusées

3 L hydrométéorologie en quelques mots Définition ÉCHELLES DE TEMPS ET D ESPACE LIÉES w DÉBIT À PRÉVOIR Débit Pluie ANTICIPATION IMPRÉCISION Observations Prévisions Temps T0

4 L hydrométéorologie en quelques mots Objectifs Aléa hydrométéorologique une opportunité une contrainte une menace Enjeux = réponses aux besoins internes d un opérateur industriel Sûreté des ouvrages de production (crues et étiages pour centrales hydrauliques et nucléaires) Production d énergie (hydroélectrique et nucléaire) Fourniture d électricité pour l ensemble du réseau (vent violent, neige collante) Respect du cadre réglementaire Anticiper les aléas hydro-climatiques qui impactent les ouvrages de production d électricité «Gérer, c est prévoir»

5 L hydrométéorologie en quelques mots Quel usage pour quel horizon de temps? Sûreté hydraulique et nucléaire Échéances de prévision T 0 +24/48h +1/2sem. +6/12mois Équilibre du réseau Valorisation de la production Gestion des réservoirs Optimisation exploitation et maintenance Horizon météorologique déterministe / probabiliste Stock nival + tendance moyen-terme + mémoire hydrologique / climatologie Climatologie

6 L hydrométéorologie en quelques mots Quels paramètres suivis? Prévisions météorologiques (précipitations, vent, neige collante) Prévisions hydrologique s(débits) Paramètres environnementaux(t eau, MES, qualité de l eau) Apportsde fusion nivale (apports) Sûreté hydraulique et nucléaire Équilibre du réseau Valorisation de la production Gestion des réservoirs Optimisation exploitation et maintenance Horizon météorologique déterministe / probabiliste Stock nival + tendance moyenterme / climatologie

7 L hydrométéorologie en quelques mots Une organisation adaptée Équipes de prévision gréées pour répondre aux besoins Sous astreinte (les crues arrivent aussi les WE et la nuit, et toute l année!) En contact direct 24h/24 avec les commanditaires (exploitants, gestionnaires de la production, bourse de l énergie) Fourniture quotidienne de bulletins Équipes au plus proche des enjeux Proximité des cours d eau surveillés Proximité des acteurs destinataires des prévisions Coordination à l échelle du bassin Echange de données entre gestionnaires de réseaux de mesure Echange de prévisions entre exploitants (EDF, CNR) et avec les SPC

8 Prévisions hydrométéorologiques Principes de réalisation _ Données terrain Réseaux de mesure (EDF, CNR, DREAL, Metéo-France, ) + _ Données atmosphériques et prévisions Partenariat avec Météo-France Principe de redondance et de mutualisation des données + Vision multimodèle Expertise Scénario(s) de précipitations

9 Prévisions hydrométéorologiques Principes de réalisation _ Analyse des données - modélisation + modèles statistiques Scénario(s) de débits Expertise _ Émission de bulletins

10 Prévisions hydrométéorologiques Principes de réalisation Vers une prévision probabiliste Prévision déterministe: une seule valeur pour chaque échéance une seule trajectoire prévue des débits ne contient aucune information sur l incertitude associée à la prévision Prévision probabiliste: composée de n trajectoires, issues d un ensemble de scénarios météorologiques différents Pour chaque échéance, de n valeurs possibles, que l on résume par 3 grandeurs caractéristiques (quantile 10%, quantile 50%, quantile 90%) Prend explicitement en compte les incertitudes de prévision

11 Prévisions hydrométéorologiques Principes de réalisation Vers une prévision probabiliste Prévisions d ensemble météorologiques Pré-traitement calibration Amélioration de la fiabilité des prévisions de Pluie (CEP / MI) n scénarios (P, T) Modèle hydrologique Post-traitement calibration n scénarios (Q) Amélioration de la fiabilité de l Ain à Vouglans Bulletin de prévision

12 Prévisions hydrométéorologiques Principes de réalisation De l intérêt de la prévision probabiliste Meilleure anticipation Portée de prévision passe de 7 à 14 jours Gain fréquent pour l anticipation et la détection du risque malgré l incertitude de prévision plus importante sur les dernières échéances Prise de décision plus objective Selon la problématique de l utilisateur, prise de décision se basant sur différents quantiles de prévision. Exemples: Risque de déversement => quantile 90% j pouvant être judicieux Objectif de remplissage => quantile 10% pouvant être privilégié Absence d enjeux spécifiques => quantile 50% pouvant être privilégié, car prévision centrale Exemple: Crue du Rhin de fin mai 2013

13 Des cadres d'application variés Usine au fil de l eau Lac annuel ou pluri-annuel Faible stockage Faible hauteur de chute ( 15 m) Fort débit ( 1000 m 3 /s) Important stockage Forte hauteur de chute ( 100 m) Faible débit ( 25 m 3 /s)

14 Exemple : gestion en éclusée Aménagement type «fil de l eau» Aménagement type «fil de l eau» Très faibles volumes de réservoirs A l échelle de la journée : Entrant = Sortant La production hydroélectrique dépend principalement des débits qui entrent dans l aménagement. Aléas météorologiques + Influence des affluents aménagés Exploitation sous contraintes fortes : domaine ouvert, navigation, irrigation, sûreté nucléaire. Cadre réglementaire très strict

15 Exemple : gestion en éclusée Principe de l éclusée énergétique Eclusée énergétique = déplacement d énergie depuis les heures creuses vers les heures de forte demande, au sein d une même journée. Exemple sur un Stockage Déstockage aménagement : sous-débit sur-débit Programme de débit Evolution de la cote Marnage 25 cm Débit entrant = sortant de l aménagement amont + affluents + BVI Débit sortant

16 Exemple : gestion en éclusée Eclusées synchrones Aménagement Apport d eau

17 Au-delà de l'exploitation énergétique Gestion en période de crue Cahier des charges stricts sur contrôle du niveau: courbe de consigne Exemple du Rhône : - en période énergétique : plage de marnage autorisée, - à l étiage : gestion à cote haute, - en crue : non-aggravation des niveaux de crues avant aménagement. Cote du point de réglage (mngf) Etiage Période énergétique Crue Prévision des crues = aide à l exploitation Mise en place d équipes de quarts. Contrôle des organes de secours. Manœuvres spécifiques. Appui en prévision des débits aux services de l état. Débit entrant dans l aménagement (m 3 /s)

18 Conclusions (1/2) Des entreprises différentes avec des parcs de production différents MAIS des approches similaires en matière de prévisions hydrométéorologiques Une approche multimodèle permettant d évaluer les incertitudes (prévisions probabilistes), Des prévisions expertisées, Des équipes de prévisions intégrées maitrisant l ensemble de la chaîne : Réseau de mesure Expertise météorologique Expertise hydrologique Appui aux exploitants

19 Conclusions (2/2) La prévision hydrométéorologique : une composante indispensable de l exploitation hydroélectrique Optimisation de la production hydroélectrique, par une gestion efficace de la ressource en eau, Appui aux exploitants (crues, planification maintenance, prévisions lors de chantiers particuliers ), Mise en vigilance vis-à-vis des problématiques de sûreté.