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Aménagements hydroélectriques fluviaux à buts multiples : résolution du marnage artificiel et conséquences sur les objectifs écologique, énergétique et social / Philippe Heller in La Houille blanche, N° 6 (Décembre 2011) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 6 (Décembre 2011) . - pp. 34-41 Titre : Aménagements hydroélectriques fluviaux à buts multiples : résolution du marnage artificiel et conséquences sur les objectifs écologique, énergétique et social Titre original : Multipurpose run-of-river hydroelectric power plants: hydropeaking mitigation and consequences on ecological, energetic and social objectives Type de document : texte imprimé Auteurs : Philippe Heller, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur Année de publication : 2012 Article en page(s) : pp. 34-41 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Aménagement  à  buts  multiples  Rhône  suisse  alpin  supérieur  Optimisation  des  systèmes  complexes  Centrale  hydroélectrique  au  fil  de  l’eau Index. décimale : 551.4 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. 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. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] 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 [texte imprimé] / Philippe Heller, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur . - 2012 . - pp. 34-41. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N° 6 (Décembre 2011) . - pp. 34-41 Mots-clés : Aménagement  à  buts  multiples  Rhône  suisse  alpin  supérieur  Optimisation  des  systèmes  complexes  Centrale  hydroélectrique  au  fil  de  l’eau Index. décimale : 551.4 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. 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. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]

Ecoulements aérés sur évacuateurs en marches d'escalier équipées de macro-rugosités - Partie I : caractéristiques hydrauliques / Andre, Stéphanie in La Houille blanche, N°1 (2008) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N°1 (2008) . - 91-100 p. Titre : Ecoulements aérés sur évacuateurs en marches d'escalier équipées de macro-rugosités - Partie I : caractéristiques hydrauliques Titre original : Aerated flows on stepped chutes with macro-roughness elements - Part I: hydraulic characteristics Type de document : texte imprimé Auteurs : Andre, Stéphanie, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur Article en page(s) : 91-100 p. Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Ecoulement  aéré  Barrage  Macro-rugosités  Dissipation  d'énergie  Marche  d'escalier Index. décimale : 551.4 Résumé : Uncontrolled overtopping during flood events can endanger embankment dams. Erosion of the downstream slope and scouring of its toe due to the high energy of the overflow can lead to breach formation and complete failure. Solution to overcome these dangerous overflows lies in overlays which dissipate flow energy along the downstream embankment slope. In this context, an experimental research of flow on different systems of macro-roughness overlays for 18.6° and 30° stepped dam slopes was conducted. Aerated flow characteristics (air entrainment, depth, velocity) were measured for the three nappe, transition and flow regimes. Results highlight the notion of drag form structures, effective roughness and homogeneous aerated flow. They also stress the different definitions of flow depths. Finally a set of empirical laws to describe the hydraulic behaviour of aerated turbulent flow over macro-roughness could be derived. They can be used as a basis for the design of an optimal protection overlay for embankment dams in order to allow controlled overtopping during floods. Les déversements incontrôlés pendant une crue peuvent mettre en danger les barrages en remblais. L'érosion sur le parement aval ainsi que l'affouillement en pied d'ouvrage, provoqués par l'énergie importante du déversement, peuvent conduire à la formation d'une brêche jusqu'à une rupture du remblais. Une solution pour protéger les ouvrages de ces dangereux déversements consiste à couvrir le parement aval d’une couche qui dissipe l’énergie de l’écoulement le long de sa course. Dans ce cadre, un projet de recherche expérimentale a été mené. Il concerne l’étude des écoulements sur différentes couches de macro-rugosités pour des pentes en marches d’escalier de 18.6° et 30 °. Les caractéristiques de l’écoulement aéré (entraînement d’air, hauteurs, vitesses) ont été mesurées pour les régimes d’écoulement en nappe, en mousse et de transition. Les résultats montrent la notion d’effet de traînée, de rugosité effective et d’écoulement aéré homogène. Ils conduisent aussi à la définition de différentes épaisseurs d’écoulement. Finalement, un ensemble de lois expérimentales sont proposées pour décrire le comportement hydraulique des écoulements turbulents aérés sur macro rugosités. Elles peuvent être utilisées comme base pour le dimensionnement de couche de protection optimale pour les barrages en remblais dans le but de contrôler le déversement. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Barrages En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Ecoulements aérés sur évacuateurs en marches d'escalier équipées de macro-rugosités - Partie I : caractéristiques hydrauliques = Aerated flows on stepped chutes with macro-roughness elements - Part I: hydraulic characteristics [texte imprimé] / Andre, Stéphanie, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur . - 91-100 p. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N°1 (2008) . - 91-100 p. Mots-clés : Ecoulement  aéré  Barrage  Macro-rugosités  Dissipation  d'énergie  Marche  d'escalier Index. décimale : 551.4 Résumé : Uncontrolled overtopping during flood events can endanger embankment dams. Erosion of the downstream slope and scouring of its toe due to the high energy of the overflow can lead to breach formation and complete failure. Solution to overcome these dangerous overflows lies in overlays which dissipate flow energy along the downstream embankment slope. In this context, an experimental research of flow on different systems of macro-roughness overlays for 18.6° and 30° stepped dam slopes was conducted. Aerated flow characteristics (air entrainment, depth, velocity) were measured for the three nappe, transition and flow regimes. Results highlight the notion of drag form structures, effective roughness and homogeneous aerated flow. They also stress the different definitions of flow depths. Finally a set of empirical laws to describe the hydraulic behaviour of aerated turbulent flow over macro-roughness could be derived. They can be used as a basis for the design of an optimal protection overlay for embankment dams in order to allow controlled overtopping during floods. Les déversements incontrôlés pendant une crue peuvent mettre en danger les barrages en remblais. L'érosion sur le parement aval ainsi que l'affouillement en pied d'ouvrage, provoqués par l'énergie importante du déversement, peuvent conduire à la formation d'une brêche jusqu'à une rupture du remblais. Une solution pour protéger les ouvrages de ces dangereux déversements consiste à couvrir le parement aval d’une couche qui dissipe l’énergie de l’écoulement le long de sa course. Dans ce cadre, un projet de recherche expérimentale a été mené. Il concerne l’étude des écoulements sur différentes couches de macro-rugosités pour des pentes en marches d’escalier de 18.6° et 30 °. Les caractéristiques de l’écoulement aéré (entraînement d’air, hauteurs, vitesses) ont été mesurées pour les régimes d’écoulement en nappe, en mousse et de transition. Les résultats montrent la notion d’effet de traînée, de rugosité effective et d’écoulement aéré homogène. Ils conduisent aussi à la définition de différentes épaisseurs d’écoulement. Finalement, un ensemble de lois expérimentales sont proposées pour décrire le comportement hydraulique des écoulements turbulents aérés sur macro rugosités. Elles peuvent être utilisées comme base pour le dimensionnement de couche de protection optimale pour les barrages en remblais dans le but de contrôler le déversement. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Barrages En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]

Ecoulements aérés sur évacuateurs en marches d'escalier équipées de macro-rugosités - Partie II : dissipation d'énergie / Andre, Stéphanie in La Houille blanche, N°1 (2008) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N°1 (2008) . - 101-108 p. Titre : Ecoulements aérés sur évacuateurs en marches d'escalier équipées de macro-rugosités - Partie II : dissipation d'énergie Titre original : Aerated flows on stepped chutes with macro-roughness elements - Part II: energy dissipation Type de document : texte imprimé Auteurs : Andre, Stéphanie, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur Article en page(s) : 101-108 p. Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Ecoulement  aéré  Marche  d'escalier  Dissipation  d'énergie  Macro-rugosités  Barrages Index. décimale : 551.4 Résumé : An experimental research of flow on different systems of stepped overlays for 18.6° and 30° slopes was conducted. In addition to define flow characteristics (Part I), the study highlighted the existence of an homogeneous aerated flow in which drag effect caused by the macro-roughness contribute significantly in the energy dissipation process. The analysis of the different flow depths and of several macro-roughness systems lead to an accurate method for estimation of residual energy of the aerated turbulent flow. Finally, based on the hydraulic behaviour of aerated turbulent flow and on the measured pressures on macro-roughness elements as well as on the energy dissipation efficiency of the tested systems, recommendations for the design of an optimal protection overlay for overtopped embankment dams are given. Une recherche expérimentale des écoulements sur différents systèmes de couches de macro-rugosités a été menée pour des parements de pente de 18.6° et 30°. En plus de définir les caractéristiques hydrauliques de l’écoulement (Partie I), l’étude a montré l’existence d’un écoulement homogène aéré dans lequel les effets de traînée des macro-rugosités contribuent significativement au mécanisme de dissipation d’énergie. L’analyse des différentes hauteurs d’écoulement ainsi que de différents systèmes de macro-rugosités a permis de définir une méthode valable pour estimer l’énergie résiduelle de l’écoulement aéré turbulent en pied d’ouvrage. Finalement, basées sur le comportement hydraulique de l’écoulement aéré turbulent, sur les mesures de pressions sur les éléments de macro-rugosités ainsi que sur l’efficacité de dissipation d’énergie des différents systèmes testés, des recommandations pour le dimensionnement de couches de protection des barrages en remblais submersibles sont données. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Dissipation d'énergie En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...] [article] Ecoulements aérés sur évacuateurs en marches d'escalier équipées de macro-rugosités - Partie II : dissipation d'énergie = Aerated flows on stepped chutes with macro-roughness elements - Part II: energy dissipation [texte imprimé] / Andre, Stéphanie, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur . - 101-108 p. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N°1 (2008) . - 101-108 p. Mots-clés : Ecoulement  aéré  Marche  d'escalier  Dissipation  d'énergie  Macro-rugosités  Barrages Index. décimale : 551.4 Résumé : An experimental research of flow on different systems of stepped overlays for 18.6° and 30° slopes was conducted. In addition to define flow characteristics (Part I), the study highlighted the existence of an homogeneous aerated flow in which drag effect caused by the macro-roughness contribute significantly in the energy dissipation process. The analysis of the different flow depths and of several macro-roughness systems lead to an accurate method for estimation of residual energy of the aerated turbulent flow. Finally, based on the hydraulic behaviour of aerated turbulent flow and on the measured pressures on macro-roughness elements as well as on the energy dissipation efficiency of the tested systems, recommendations for the design of an optimal protection overlay for overtopped embankment dams are given. Une recherche expérimentale des écoulements sur différents systèmes de couches de macro-rugosités a été menée pour des parements de pente de 18.6° et 30°. En plus de définir les caractéristiques hydrauliques de l’écoulement (Partie I), l’étude a montré l’existence d’un écoulement homogène aéré dans lequel les effets de traînée des macro-rugosités contribuent significativement au mécanisme de dissipation d’énergie. L’analyse des différentes hauteurs d’écoulement ainsi que de différents systèmes de macro-rugosités a permis de définir une méthode valable pour estimer l’énergie résiduelle de l’écoulement aéré turbulent en pied d’ouvrage. Finalement, basées sur le comportement hydraulique de l’écoulement aéré turbulent, sur les mesures de pressions sur les éléments de macro-rugosités ainsi que sur l’efficacité de dissipation d’énergie des différents systèmes testés, des recommandations pour le dimensionnement de couches de protection des barrages en remblais submersibles sont données. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 RAMEAU : Dissipation d'énergie En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=article&access=standard&Itemid=129&url=/ [...]

Prévision et gestion des crues du Rhône supérieur par l’exploitation optimale des retenues alpines / Frédéric Jordan in La Houille blanche, N° 5 (Septembre/Octobre 2010) 

Public ISBD [article]  in La Houille blanche > N° 5 (Septembre/Octobre 2010) . - pp. 91-102 Titre : Prévision et gestion des crues du Rhône supérieur par l’exploitation optimale des retenues alpines Titre original : Flood forecast and management model of the Rhone river : optimal use of the alpine hydropower schemes for the reduction of peak flows Type de document : texte imprimé Auteurs : Frédéric Jordan, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur Année de publication : 2010 Article en page(s) : pp. 91-102 Note générale : Hydraulique Langues : Français (fre) Mots-clés : Hydrologie  Prévision  hydrologique  Inondations  Débit  Bassin  versant  du  Rhône  Alpes Index. décimale : 551.4 Résumé : Un modèle de prévision et de gestion des crues du Rhône supérieur à l’amont du Léman est présenté. Cet outil permet la prévision des débits à un horizon de 72 h en tout point du bassin versant et consécutivement une gestion préventive optimale des aménagements hydroélectriques à accumulation lors des crues. Tenant compte des différents processus hydrologiques présents sur le bassin versant, le modèle est également capable d’améliorer sa pertinence grâce à une procédure de mise à jour des variables d’état. Enfin, un système d’aide à la décision permet, pour chaque retenue, de déterminer les horaires optimaux de turbinage et d’ouverture des vidanges de fond pour maximiser l’effet de laminage lors de la pointe de la crue. Il produit également une estimation du coût associé aux décisions ou non-décisions ainsi que le coût de décisions inappropriées résultant d’une fausse prévision météorologique. A semi-distributed hydrological model was developed for the upper Rhone River basin in Switzerland to provide 72 h lead time discharge forecasts for the optimization of a multireservoir system during floods. The performance of the model is presented and correlated with the spatial distribution of the hydrological processes. Moreover, a methodology for the data assimilation by the model is presented and its performance for decision-making is confirmed. A decision-making tool was developed, which is able to optimize the preventive operations of multiple existing hydropower plants with large reservoirs in order to limit the flood damages in the basin. It allows the decision maker to estimate the cost of the decisions and of the non-decisions, as well as of the cost of an inappropriate decision due to false flood forecast. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...] [article] Prévision et gestion des crues du Rhône supérieur par l’exploitation optimale des retenues alpines = Flood forecast and management model of the Rhone river : optimal use of the alpine hydropower schemes for the reduction of peak flows [texte imprimé] / Frédéric Jordan, Auteur ; Boillat, Jean-Louis, Auteur ; Schleiss, Anton, Auteur . - 2010 . - pp. 91-102. Hydraulique Langues : Français (fre) in La Houille blanche > N° 5 (Septembre/Octobre 2010) . - pp. 91-102 Mots-clés : Hydrologie  Prévision  hydrologique  Inondations  Débit  Bassin  versant  du  Rhône  Alpes Index. décimale : 551.4 Résumé : Un modèle de prévision et de gestion des crues du Rhône supérieur à l’amont du Léman est présenté. Cet outil permet la prévision des débits à un horizon de 72 h en tout point du bassin versant et consécutivement une gestion préventive optimale des aménagements hydroélectriques à accumulation lors des crues. Tenant compte des différents processus hydrologiques présents sur le bassin versant, le modèle est également capable d’améliorer sa pertinence grâce à une procédure de mise à jour des variables d’état. Enfin, un système d’aide à la décision permet, pour chaque retenue, de déterminer les horaires optimaux de turbinage et d’ouverture des vidanges de fond pour maximiser l’effet de laminage lors de la pointe de la crue. Il produit également une estimation du coût associé aux décisions ou non-décisions ainsi que le coût de décisions inappropriées résultant d’une fausse prévision météorologique. A semi-distributed hydrological model was developed for the upper Rhone River basin in Switzerland to provide 72 h lead time discharge forecasts for the optimization of a multireservoir system during floods. The performance of the model is presented and correlated with the spatial distribution of the hydrological processes. Moreover, a methodology for the data assimilation by the model is presented and its performance for decision-making is confirmed. A decision-making tool was developed, which is able to optimize the preventive operations of multiple existing hydropower plants with large reservoirs in order to limit the flood damages in the basin. It allows the decision maker to estimate the cost of the decisions and of the non-decisions, as well as of the cost of an inappropriate decision due to false flood forecast. DEWEY : 553.7 ISSN : 0018-6368 En ligne : http://www.shf-lhb.org/index.php?option=com_article&access=standard&Itemid=129&u [...]