Simulation d'une chasse
Une chasse consiste en l'ouverture des vannes du barrages, provoquant ainsi l'abaissement de la surface libre du plan d'eau.

Chaque réalisation est réglementée très strictement par des règles appelées consignes.

Réglementation relative aux chasses

Les consignes de chasse sur le plan d'eau de Malause ont été approuvées le 6 Juin 1994 par arrêté préfectoral.
"L'ouverture des vannes visera à assurer un hydrocurage des limons accumulés au droit de la base nautique."

Consignes de chasse sur la retenue de Malause :

                Responsable de l'application des consignes :
                                Le chef de groupement de l'usine de Golfech (ou son suppléant) est responsable de la mise en application
                                des consignes.

                Déclenchement des opérations :
                                Le déclenchement de la chasse est subordonné aux conditions hydrauliques de la Garonne et du Tarn
                                L'opération se fera au cours des épisodes de crues, si les débits attendus au barrage de Malause
                                sont au moins de 1400 m3/s dont 1000 m3/s issus de la Garonne.
                                L'exploitant (le chef d'usine) sera prévenu 10 heures avant l'arrivée de la crue. Il préviendra les
                                personnes concernées.
                                Un laboratoire devra être présent lors de la chasse pour réaliser des prélèvements visant à en
                                mesurer les conséquences.
                Abaissement du plan d'eau :
                                Le déroulement de l'opération restera subordonné aux analyses de la qualité de l'eau effectuées par
                                le laboratoire présent.
                                A l'arrivée de la crue, le plan d'eau sera immédiatement abaissé pour atteindre la cote de 62.5 mNGF.
                                Il pourra être abaissé jusqu'à la cote de 61.7 mNGF dans certaines conditions exposées plus loin.
                                L'abaissement du plan d'eau sera conduit graduellement par l'exploitant (au rythme de 30 cm/heure),
                                pour que l'entrainement des matériaux soit progressif et pour que le taux de matières en
                                suspension respectent les critères fixés.
                Surveillance pendant l'opération :
                                Un service sera assuré au barrage pendant la durée de l'opération.
                                Le débit évacué sera modulé en fonction des Taux de Matières en Suspension (MES)  mesurés par
                                le laboratoire.
                                Jusqu'à la cote de 62.5 mNGF, la vitesse d'abaissement du plan d'eau sera de 30 cm à l'heure.
                                Toutefois, la vitesse sera ramenée à 10 cm si la différence de MES entre l'amont et l'aval est
                                supérieure à 1 g/l pour atteindre la cote minimale de 61.7 mNGF.
                                L'abaissement du plan d'eau sera arrêta si cette différence est supérieure à 2 g/l.
                                La remontée du plan d'eau se fera avec maintient du débit réservé.
                Modalités d'arrêt de l'opération :
                                La DDE du Tarn et Garonne informera l'exploitant dès que les conditions hydrauliques ne seront plus
                                remplies.
                                La retenue devra être ramenée à la cote d'exploitation dans les 5 heures qui suivent la fin de la chasse.
                                L'opération sera arrêtée si le débit à Malause dépasse les 3600 m3/s, si MES>5 g/l ou si une mort
                                piscicole importante est constatée.
                Information :
                                Le responsable de l'opération se doit d'informer une liste de personnes prédéfinie en cas de problème
                                ou dès que la chasse est terminée.
                                Un rapport devra être remis à la DRIRE 1 mois et demi après l'opération.

                Tableau récapitulatif des consignes :
 

Déclenchement 
Conditions de débit
1400 m3/s soit Garonne = 1000 m3/S 
                            Tarn = 400 m3/S
Cote  62.5 mNGF voire 61.7 mNGF
Vitesse d'abaissement 30 cm/H jusqu'à la cote 62.5 mNGF 
10 cm/H entre 62.5 et 61.7 mNGF 
 si MES>1 g/l

 

La simulation de la chasse réalisée dans cette étude comporte deux articulations :

  1. Simulation de la montée de la crue.
  2. Simulation de l'ouverture des vannes du barrage.
  3. Simulation de la montée de la crue.

      La première partie de la simulation de la chasse concerne la montée de la crue. Il s'agit d'une crue de retour un an. La condition initiale de la simulation est l'état de la retenue obtenu par les simulations relatives à l'étude de la courantologie : Le régime est établi, avec un débit Q = 200 m3/s pour le Tarn et Q = 400 m3/s pour la Garonne.

      La montée de la crue est simulée pendant 1800 secondes par une rampe linéaire de débit faisant passer les débits de 200 à 500 m3/s pour le Tarn et de 400 à 1000 pour la Garonne.

      On peut remarquer que la montée de la crue est courte (en une 1/2 heure). Il s'agit d'une augmentation très rapide pouvant à la rigueur correspondre à un orage violent. Mais dans notre cas cela a permis une simulation plus facile et surtout plus rapide à réaliser : le pas de temps étant de 1seconde, il a donc fallu 1800 itérations pour la montée de la crue, ce qui un temps de calcul de plus de trois heures.

    Résultats :

      Comme le barrage reste fermé pendant la montée de la crue et que le canal forme un rétrécissement important, cela provoque une élévation de la ligne d'eau d'aval en amont : ce résultat était prévisible. Même avec la montée de la crue, la prédominance du lit mineur demeure.

      Débit scalaire au début de la montée de la crue

      ..

      Débit scalaire à la fin de la montée de la crue

      Les deux vues précédentes montrent que la majeure partie du débit passe, même en période de crue, dans le lit mineur, alors que celui-ci, à certains endroits, n'occupe qu'une partie restreinte du lit total de la rivière.

      Cette simulation ne constitue pas le but de l'étude, mais sert de point de départ pour la simulation de la chasse (: il s'agit donc de la condition initiale de la simulation suivante). C'est pour ces raisons que nous ne nous attardons pas d'avantage sur cette simulation, tout en faisant remarquer que les résultats obtenus sont réalistes.

      Variation de la hauteur pendant la montée de la crue

      Fichier de maillage maillageok
      Fichier de condition aux limites conlim_chasse1
      Fichier de paramètres cas_chasse1
      Fichier principal PRINCI_chasse1.f
      Fichier de résultats précédent resok2

    Simulation de la chasse.

    Description de la simulation :

      Comme nous l'avons vu, cette simulation a pour condition initiale la fin de la simulation précédente : la crue a atteint son niveau maximal qu'elle gardera tout au long de cette simulation. Les débits sont donc de 500 m3/s pour le Tarn et de 1000 m3/s pour la Garonne (il s'agit des conditions initilales amont). A l'aval les conditions sont différentes, en effet la hauteur imposée en sortie va varier au cours du temps conformément aux consignes. De plus, contrairement aux simulations précédentes, le barrage ne sera pas considéré comme une paroi, mais comme une sortie à hauteur imposée. Dans TELEMAC 2D, cette condition initiale particulière est établie en insérant (et en programmant) la sous routine SL.f dans le fichier PRINCI.f. La hauteur en sortie variera de 64.5m à 61.70m en 9h20.

      Le nombre d'itérations fut de 35,000, pour un pas de temps de 1 seconde : la durée totale simulée fut donc de 9h45; la durée effective des calculs fut d'environ 26h30.

      Etant donnée la vitesse d'abaissement de la vanne, on peut considérer que l'on est en permanence à un état très proche de l'équilibre.
       

    Résultats et analyses.

      En partant du barrage vers l'amont, la ligne d'eau augmente plus vite que le fond; c'est pour cela que la hauteur d'eau est importante immédiatement à l'aval du confluent. Par contre, à l'amont du confluent, le fond remonte plus rapidement : la hauteur d'eau diminue.

      Hauteur d'eau à la fin de la chasse

      Au barrage, on constate que la vitesse augmente fortement au cours du temps : ceci est dû au fait que la hauteur en sortie qui est imposée, diminue lors de la descente des vannes donc pour que le débit se conserve,  il est nécessaire que la vitesse augmente. Nous ne présentons pas le nombre de Froude, mais nous avons vérifié que celui-ci restait inférieur à l'unité.

      La vue précédente permet de vérifier que le plus gros du courant passe par le barrage et non  par le canal. Ceci permet de dire que le risque d'engravement du canal lors de l'opération de chasse est assez faible. De plus, le très fort courant au niveau du barrage permet de désenvaser l'amont immédiat de ce dernier. Ce phénomène est assez intéressant, car pour que les vannes du barrage restent dans un état correct de fonctionnement, il ne faut pas que le pied du barrage soit envasé.

      La représentation de la vitesse dans la retenue au début et à la fin de la chasse (voir ci-dessous) montre que les courants dans le bras linéaire de la Garonne sont importants, (le bras linéaire est le tronçon de la Garonne allant du barrage jusqu'au plan d'eau à proprement dit). Remarquons que l'on recherche d'abord à savoir si une opération de chasse est efficace dans le plan d'eau et non pas dans ce tronçon linéaire de la Garonne. Mais le résultat précédent est néanmoins intéressant : il montre qu'une chasse permettra de désenvaser cette partie de la Garonne. Le lit du fleuve est étroit à cet endroit , son désenvasement diminuera les conséquences néfastes d'une crue.

      Vitesse dans la retenue au début de la chasse.

      ..

      Vitesse dans la retenue à la fin de la simulation.

      Evolution de la vitesse dans la retenue au cours de la chasse

      L'étude précédente (la courantologie) permet de comparer la carte des courants dans une siuation "normale" et dans la situation de la chasse. Les représentations précédentes permettent de voir que les zones d'eau morte "habituelles" ne sont pas affectées par l'opération de la chasse. On constate aussi que les zones où le courant est fort (érosion importante) correspondent au lit mineur de la rivière. La chasse risque donc de provoquer un creusement du lit mineur, ce qui aura pour effet de faire apparaitre des bancs découvrants. En effet si le lit mineur se creuse pendant les crues et les opérations de chasse, lorsque les conditions hydrologiques redeviendront "normales" le flot aura plus de place dans le lit minueur pour passer et risquera de ne plus recouvrir les zones de faible profondeur.

      La base nautique de St Nicolas de la Grave est située en rive gauche du plan d'eau, juste en face la confluence du Tarn et de la Garonne. Pour que la chasse soit rentable, elle doit être efficace devant la base nautique (qui est très envasée). Or il y a un fort ralentissement des courants à cet endroit : ceci est dû à la configuration du plan d'eau qui dans cette zone a la forme d'un divergent.

      Fichier de maillage maillageok
      Fichier de conditions aux limites conlim_chasse2
      Fichier de paramètres cas_chasse2
      Fichier principal PRINCI_chasse2.f
      Fichier de calcul précédent res_chasse1

      Le logiciel TELEMAC 2D  ne permet de faire évoluer les fonds de la retenue : au terme de cette étude, nous ne pouvons donc pas évaluer le volume de sédiments évacué  par les vannes.
      Nous rappelons que l'hypothése faite pour cette étude a été de considérer que l'efficacité de la chasse était basée sur l'intensité des courants obtenus.