Etude du régime thermique du lac de Pareloup avec le modèle EOLE

Study of the thermal dynamics of Pareloup lake using the EOLE model

Electricité de France, Direction des Etudes et Recherches. Département Environnement. 6 Quai Watier, F-78401 Chatou Cedex. France

Résumé

EOLE est un modele hydrodynamique et thermique (modèle unidimensionnel vertical) qui simule l'évolution de la stratification thermique saisonnière d'un réservoir. C'est un modèle à bilan d'énergie, basé sur la représentation des mécanismes physiques, qui prend en compte la bathymétrie de la retenue, les échanges d'énergie a l'interface air-eau ainsi que les entrées et sorties d'eau (rivières, pompages, turbinages, débits réservés etc.). EOLE a été développé sur le lac de Pareloup, retenue hydroélectrique au long temps de séjour (1 an), en simulant très correctement son régime thermique pendant 12 années consécutives. Le bon accord obtenu entre les profils thermiques calculés et mesurés montre que le modèle a permis de très bien reproduire la stratification thermique de cette retenue, la dynamique verticale des masses d'eau, le régime thermique des eaux restituées à l'aval, ainsi que les fluctuations interannuelles sur de longues périodes (plusieurs cycles annuels). Le modèle a été appliqué avec les mêmes coefficients dans d'autres cas d'étude en donnant des résultats satisfaisants, ce qui montre que les phénomènes prépondérants de l'hydrodynamique de ces réservoirs sont bien pris en compte. En effet, basé sur la représentation des processus, le modèle n'a pas besoin de calage pourvu que les données d'entrées soient bien représentatives du site étudié, ce qui souligne l'importance de la qualité de ces données d'entrée. La précision des résultats obtenus alliée à la relative simplicité de la représentation nous a permis d'utiliser ce modèle comme structure de base d'un modèle d'écosystème.

Abstract

EOLE is a hydrodynamic and thermal model (one-dimensional vertical model) which simulates the evolution in seasonal thermal stratification of a reservoir. It is an energy budget model based on representation of physical mechanisms, which takes into account the bathymetry of the reservoir, surface energy exchanges, and throughflow in the reservoir (rivers, pumping, turbining, residual Stream flow, etc.). EOLE was developed on Pareloup Lake, a hydroelectric reservoir with a long residence time (1 year), and proved to simulate the thermal dynamics very correctly over a period of 12 consecutive years. The good agreement between the calculated and measured thermal profiles indicates that the model enables very good reproduction of the thermal stratification in the reservoir, the vertical dynamics of water masses, the thermal regime of water restituted downstream, and year-to-year fluctuations over extended periods (several one-year cycles). The model was applied using the same coefficients in other studies with good results, demonstrating that the predominant hydrodynamic phenomena in this type of reservoir are well taken into account. In fact, given its representation of the processes, the model needs no calibration providing the input data are sufficiently representative of the site under study, which underscores the importance of the quality of input data. The precision of the results obtained and the relative simplicity of the EOLE representation have enabled us to use the model as a basic structure for modeling of an ecosystem.