SIMULSEN

But du logiciel

SIMULSEN est un logiciel destiné à évaluer les effets des différentes règles de gestion du barrage de Manantali et le degré de satisfaction des demandes suivantes :

-Production d’hydoélectricité ;

-Débit transitant au niveau de Bakel sur le Sénégal, correspondant à la somme des besoins en irrigation, consommation des villes et autres besoins éventuels ;            

-Débit transitant au niveau de Bakel, permettant à la fois la navigation et l’inondation annuelle nécessaire aux cultures de décrue dans la vallée du fleuve Sénégal ;

-Laminage des crues au niveau de la sortie de la retenue de Manantali ;

-Laminage des crues au niveau de Bakel.

Ce logiciel permet de simuler numériquement la gestion de la retenue selon différentes règles laissées au choix de l’utilisateur, et de calculer ce qui résulte de cette gestion en matière de propagation de débit (jusqu’au niveau de Bakel), l’évolution du niveau de la retenue et de production d’électricité. Les simulations sont faites au pas de temps journalier, sur une période de débits journaliers de la banque de données homogénéisées du Haut bassin du fleuve Sénégal (de 1950 à 1999) et permettent donc de reproduire les résultats qui auraient été obtenus si le barrage de Manantali avait existé sur la période examinée, selon les modes de gestion retenus.

Fonction du logiciel.

a) Gestion des paramètres

Simulsen permet à l’utilisateur de gérer la totalité des paramètres intervenant dans les calculs de simulation, à savoir :

-Les caractéristiques du lac de la retenue, des organes du barrage et de l’usine hydroélectrique ;

-La demande de la production hydroélectrique (puissance à produire, seuil de turbinage) ;

-La gestion des paramètres des différentes stations utilisées pour la simulation. Ces stations, ainsi que la façon dont elles doivent être utilisées dans les calculs (selon la configuration du réseau de limnigraphes télétransmetteurs), sont laissées au choix de l’utilisateur ;

-Les paramètres décrivant les différents besoins en débits exprimés au niveau de Bakel (irrigation, soutien de crue ou d’étiage, navigation, alimentation  en eau des centres urbains) ;

-Les hydrogrammes limites à respecter dans la retenue, permettant de limiter les risques de défaillance pour la fourniture de débits au niveau de Bakel (niveau limite inférieur), ou pour le laminage des crues (niveau limite supérieur). Ces types d’hydrogrammes peuvent être obtenus par une procédure particulière de simulation comme indiqué ci-dessous.

b) Calcul de simulation

Avant le lancement du calcul, l’utilisateur choisit dans une liste un certain nombre de règles de gestion, dont chacune doit être assortie d’un rang de priorité.

A chaque pas de temps de la simulation, les différentes règles retenues sont alors prises en compte par ordre de priorité décroissante, pour déterminer le débit journalier total à lâcher du barrage de Manantali (vidange + déversé + turbiné) ; l’application successive de ces règles se traduit par le resserrement d’une fourchette de valeurs limites pour ce débit total, jusqu’à ce que toutes les règles aient été prises en compte, ou que l’une d’entre elles s’avère incompatible avec la fourchette obtenue à partir des règles de priorité supérieure.

Une fois déterminé le débit journalier lâché par le barrage, la simulation détermine l’évolution du niveau de la retenue et la production d’hydroélectricité qui en résultent, ainsi que la propagation des débits en aval, avant de passer au pas de temps suivant.

Les différentes règles de gestion proposées à l’utilisateur sont les suivantes :

1. Respect des limites physiques imposées par le barrage sur les lâchers

Cette contrainte prend en compte les caractéristiques des différents organes d’évacuation du barrage pour déterminer les valeurs minimales ou maximales de débit qu’il est  physiquement possible d’évacuer ;

2. Respect du niveau maximal admissible pour la sécurité du barrage

3. Respect d’une limite inférieure du niveau de la retenue

Cette contrainte prend en compte le respect d’un hydrogramme limite inférieure dans la retenue, correspondant à une réserve compatible avec la satisfaction d’une demande de débit exprimée au niveau de Bakel, avec un certain niveau de risque ;

4. Respect d’une limite supérieure du niveau de la retenue

Cette contrainte prend en compte le respect d’un hydrogramme limite supérieure dans la retenue, garantissant, avec un certain niveau de risque, la possibilité de laminer les crues au niveau de Bakel ou à la sortie de la retenue de Manantali ;

5. Laminage des crues au niveau de Bakel (en débits moyens journaliers) ;

6. Laminage des crues au niveau de la sortie du barrage (en débits moyens journaliers) ;

7. Demande de production d’Hydroélectricité

Pour cette contrainte, l’utilisateur doit définir la puissance à produire ainsi qu’un seuil de turbinage, niveau limite dans la retenue en dessous duquel on estime que la production d’hydroélectricité n’est pas rentable.

8. Satisfaction des différents types de besoins en eau, exprimés à Bakel

La prise en compte de ce type de contrainte se traduit par un calcul du débit total à lâcher au niveau de Manantali, pour que le débit qui en résulte un certain temps après au niveau de Bakel, coïncide avec l’hydrogramme des besoins exprimés.

c) Exploitation des résultats

Les résultats d’un calcul de simulation consistent en fichiers de pas de temps journaliers s’étendant sur la période simulée, comportant les valeurs des débits aux stations situées en aval du barrage, les cotes dans la retenue et les productions d’hydroélectricité. Les valeurs contenues dans ces fichiers peuvent être examinées soit en tant que chroniques, soit en termes statistiques décrivant leurs fonctions de répartition.

Ces examens peuvent être faits par édition de tableaux de chiffres ou par tracés graphiques. Il est possible également de déterminer les fonctions de répartition des moyennes annuelles pour les différents paramètres reconstitués, et de caractériser les taux d’échec obtenus au niveau de la satisfaction des besoins exprimés au niveau de Bakel.

Un module spécial permet d’élaborer la chronique des niveaux limites minimaux ou maximaux dans la retenue, compatible avec la réalisation de la chronique de débits totaux lâchés par la retenue, obtenue par le calcul de simulation. Cette chronique de niveaux limites peut, elle aussi être examinée en termes de fonction de répartition, et ainsi générer des règles de gestion utilisables par les calculs de simulation, consistant en des hydrogrammes de niveaux limites à respecter dans  la retenue.

Limites du logiciel

L’évaluation des règles de gestion, satisfaction des besoins en eau et de la production de l’hydroélectricité, est faite en termes quantitatifs. C’est la traduction en termes économiques de ces résultats quantitatifs, qui permettrait de choisir les règles optimales à retenir pour gérer le barrage.

C'est à cet effet, que l'étude Coûts / Bénéfices et Appui à la préparation de la Charte des Eaux du « Programme d’Optimisation de la Gestion des Réservoirs (POGR)  de l’OMVS » du PASIE, utilisera le logiciel Simulsen comme modèle hydrologique. Les résultats des différentes simulations de gestion des réservoirs constitueront ainsi les paramètres d’entrée du modèle économique développé dans le cadre de cette étude. Les impacts économiques, sociaux et environnementaux des différents scénarios de gestion testés seront donc évalués.

La version actuelle du logiciel ne permet pas de gérer des scénarios de demande de puissance électrique variable dans l’année. La gestion de ces scénarios est nécessaire pour préciser la consigne de production d’électricité.

De même, tous les paramètres des simulations sont fixés pour toute la période testée. On ne peut donc pas par exemple simuler une demande en eau d'irrigation croissante sur dix ans.