Gestion optimale d’un système multi-réservoirs pour le contrôle des crues : Application au bassin versant du Vu Gia Thu Bon, Vietnam

Optimal operation of multi-reservoir system for flood control : Application to the Vu Gia Thu Bon catchment, Vietnam

• Auteur / Autrice : Thanh Hao Nguyen
• Direction : Philippe Gourbesville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Contrôle, Optimisation, Prospective
• Date : Soutenance le 17/06/2020
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Polytech'Lab
• Jury : Président / Présidente : Philippe Audra
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Gourbesville, Philippe Audra, Manuel Gomez Valentin, Van-Thanh-Van Nguyen, Olivier Delestre, Shie Yui Liong, Ngoc Duong Vo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Gomez Valentin, Van-Thanh-Van Nguyen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie hydraulique

Gestion des ressources en eau

Inondations -- Maîtrise

Mots clés libres

Système multi-réservoirs

Contrôle des crues

Production hydroélectrique

Shuffled Complex Evolution

Multi objectifs

Optimisation

Stratégies de gestion optimisée

Bassin versant du Vu Gia Thu Bon

Vietnam

Hydropower

Flood control

Multi-reservoir operation

Multipurpose reservoirs

Optimization methods

River-reservoir system

Distributed deterministic hydrological modeling

1D hydraulic modeling

Vu Gia Thu Bon catchment

Vietnam

Résumé

Ce travail de recherche a comme objectif de développer les méthodes d’évaluation des opérations des retenues, nécessaires à la protection contre les crues du bassin versant Vu Gia Thu Bon. La stratégie de contrôle des crues est basée sur un modèle qui associe simulation-optimisation. La fonction objective consiste à minimiser les dégâts totaux d’inondation qui dépend des débits ou des hauteurs d’eau dans les secteurs aval.La méthode proposée comporte trois composants majeurs : (1) la simulation des débits et des niveaux d'eau réalisée par un modèle hydraulique 1D ; (2) la simulation des opérations pour la production hydroélectrique réalisée par un module d'opération de structure ; (3) un modèle d'optimisation (algorithme Shuffled Complex Evolution) destiné à obtenir les règles optimales d’opération pour les retenues.La méthode a été mise en œuvre avec succès pour le système multi-réservoirs dans le bassin versant du Vu Gia Thu Bon, Vietnam. Les performances du modèle d’opération et optimisation pour gestion des crues ont été évaluées la base des crues historiques de 2007, 2009 et 2017. Les résultats obtenus indiquent que les stratégies proposées par le modèle offrent de bien meilleures performances pour la réduction du débit de pointe et sur la diminution du niveau maximal de crue dans les secteurs aval. La méthodologie peut donc être transférée pour la gestion opérationnelle du bassin versant du Vu Gia Thu Bon.

The main objective of the current research is to control flood flows and flood levels at various locations at the downstream of the Vu Gia Thu Bon catchment. Due to the characteristics of the system and the targeted optional objectives, a flood control operating strategy has been developed based on coupled simulation-optimization to reduce downstream flood damage of the multi-reservoir system by using spillway gates. The objective function is minimizing the total damages during the flood events that can be expressed as a function of water surface elevations at the inundation zones.The proposed method is based upon combining of three major components: (1) a hydraulic 1D model that allows simulating the flows in the river including the reservoir system, (2) an operation reservoir module adopted for simulation of the multi-reservoir considering physical constraints of the system as well as operation strategies, and (3) an optimization model applied to determine the best set of spillway gates levels, which specify the reservoir release.The method has been successfully implemented for the multi-reservoir system in the Vu Gia Thu Bon catchment. Three flood events in 2007, 2009 and 2017 were selected for demonstration. In order to assess performance of the approach and for comparison purpose, three developed scenarios that are representing operations the reservoir system in the historical, the current rules and the proposed model have been used. The results indicate that the proposed model provides much better performance for all scenarios in terms of reducing the peak flow as well as reducing the maximum water levels at downstream control points compared to the rest scenarios.