Évaluation des meilleures pratiques de gestion de la sédimentation des réservoirs

Les Cameron Highlands sont réputées pour la fraîcheur de leur production agricole. Toutefois, le développement rapide et le défrichement des terres dans la région ont profondément modifié l’occupation des sols, entraînant une augmentation significative des apports sédimentaires vers le réservoir de Ringlet. Ces écoulements chargés en sédiments ont fortement réduit la capacité de stockage et, par conséquent, la production hydroélectrique et les fonctions de régulation des crues, avec des impacts potentiellement négatifs sur la sécurité du barrage. Les pratiques actuelles de gestion des sédiments s’étant révélées insuffisantes pour faire face à ces apports de sédiments, TNB Research (TNBR), le centre de recherche d’un important producteur d’électricité malaisien, a dû élaborer une stratégie efficace pour la gestion des sédiments.

 

Défi

Le réservoir de Ringlet fait partie du système hydroélectrique Cameron Highlands Batang Padang qui a été achevé il y a plus de 50 ans. Le réservoir est formé par le barrage Sultan Abu Bakar, construit en 1963. Depuis lors, les activités de défrichage des terres pour les zones agricoles et urbanisées des bassins versants supérieurs ont mobilisé des millions de tonnes de sédiments supplémentaires dans le réservoir. Cela a malheureusement accéléré la sédimentation du réservoir, entraînant une perte de volume opérationnel pour la production d'hydroélectricité. Le réservoir reçoit environ 300 000 m³ de sédiments par an, un volume correspondant à près de dix fois le taux de sédimentation de référence défini lors de sa conception.

 

TNB a construit deux barrages pièges à sédiments aux principaux points d’entrée du réservoir (côtés Habu et Ringlet) afin de réduire les apports sédimentaires et de préserver la capacité de stockage du réservoir. Les sédiments retenus sont évacués en continu au niveau de ces ouvrages, tandis que des opérations de dragage sont menées directement dans le réservoir. Afin d’améliorer la gestion de ces sédiments, il a été nécessaire d’élaborer et de mettre en œuvre un plan de gestion des sédiments robuste et durable. Dans ce contexte, DHI a conduit une étude approfondie visant à quantifier les changements morphologiques complexes du réservoir et à évaluer l’efficacité de différentes pratiques de gestion des sédiments.

 

Solution

DHI a mené une étude complète sur la sédimentation afin de répondre aux enjeux rencontrés au niveau du réservoir de Ringlet. L’étude s’est appuyée sur des outils avancés de modélisation hydrodynamique et morphologique, notamment MIKE 21 Hydrodynamics Flow Model (HD FM) et le module MIKE 21 Mud Transport (MT), afin de prédire les taux de sédimentation, d’estimer les volumes d’accumulation des sédiments et de déterminer les besoins en dragage de maintenance. Des simulations des variations d’épaisseur du lit et de l’accumulation des sédiments en amont des barrages pièges ont également été réalisées, afin d’élaborer une stratégie efficace en matière de gestion des sédiments.

 

La modélisation numérique du réservoir constitue l’outil principal pour analyser les problématiques de sédimentation et étudier différentes solutions de réduction des impacts. Ces travaux nécessitent des volumes de données importants et doivent être appuyés par une campagne de mesures de terrain dédiée. Compte tenu du rythme rapide de développement du bassin versant, la calibration des modèles hydrodynamiques et de transport sédimentaire s’avère complexe. Les apports sédimentaires intégrés au modèle ont été complétés par des mesures réalisées à l’aide d’équipements développés en interne par DHI, lesquels ont permis d’estimer avec succès les distributions granulométriques en différents points des affluents et du plan d’eau du réservoir.

 

En complément de l’évaluation de l’impact du défrichement sur les taux de sédimentation, les prestations suivantes ont également été réalisées :

 

• Évaluation des pratiques actuelles de référence en matière de gestion des sédiments dans les réservoirs
• Analyse des opérations actuelles de dragage et de désenvasement
• Modélisation numérique visant à fournir une plateforme d’analyse des charges sédimentaires actuelles et à tester la faisabilité de différentes options de réduction et de gestion de la sédimentation
• Élaboration d’un plan de gestion durable des sédiments pour le réservoir de Ringlet
  
  

Au total, huit options distinctes de gestion ont été élaborées, reposant sur l’amélioration des performances de rétention dans les parties amont du réservoir, l’augmentation des capacités de vidange du réservoir et l’introduction d’un tunnel de dérivation des sédiments.

 

Résultats

L’amélioration de la gestion des sédiments permet une réduction de 14 % à 54 % des dépôts sédimentaires dans le réservoir, par rapport aux conditions de référence. Les stratégies de gestion des sédiments mises en place garantissent ainsi la résilience à long terme de cette infrastructure critique.

 

• Capacité à tester un éventail de pratiques de gestion de la sédimentation des réservoirs
• Une prise de décision plus robuste et plus efficace, fondée sur la modélisation numérique
• Accès facilité à des données validées pour appuyer des décisions basées sur l'analyse des risques et adaptées aux spécificités des infrastructures