Prévisions saisonnières des débits de la fonte des neiges pour la gestion du barrage El Mansour Eddahbi

Problématique

L’approvisionnement en eau dans la vallée du Drâa repose en grande partie sur les précipitations dans le Haut Atlas, celles-ci tombant, dans les régions en altitude, en majorité sous forme de neige et – suivant le temps, restant jusqu’au printemps. Des périodes sèches dans les dernières décennies ont amené plusieurs fois à des débits réduits, qui, en raison du niveau de remplissage généralement bas du barrage El Mansour Eddahbi, ne rendaient possible qu’un faible nombre de lâchers pour la moyenne vallée du Drâa. Le nombre et la force des lâchers pourraient être choisis de manière plus efficiente, si une prévision saisonnière du débit était disponible, celle-ci étant naturellement très incertaine. Pour les caractéristiques statistiques du débit, outre les précipitations, le réservoir de neige du Haut Atlas, joue un rôle important. La fonction de la neige en tant que réservoir d’eau est connue par les habitants de la vallée du Drâa, un manteau neigeux dans le Haut Atlas a pour eux une signifiance visuelle et ils interprètent cela comme une disponibilité en eau accrue pour les mois à venir. Néanmoins, cette estimation n’est jusqu’à présent pas quantifiée dans les pronostics de débits et de la disponibilité en eau. Des estimations quantitatives sur la quantité d’eau disponible dans la neige et la pluie et sa disponibilité temporelle ainsi que sur les pertes par évaporation et sublimation peuvent, en relation avec des estimations de la quantité de précipitations attendue, soutenir la gestion du barrage et la planification de l’irrigation. L’incertitude des prévisions saisonnières de précipitations peut être limitée par deux relations: la durée observée de 2-4 ans pour les périodes de sècheresse, ceci impliquant une persistance, et la relation observée des précipitations hivernales avec la température de surface de la mer (« sea surface temperature », SST) de l’Atlantique nord de la fin de l’été précédent. Outre la prévision saisonnière, l’influence des changements climatiques attendus sur les possibilités de la gestion des lâchers est étudiée.

Participants

Schulz, Born, Busche, Piecha

Objectifs

L’objectif de ce nœud complexe de recherche (NCR) est la mise à disposition d’un SSPD Statistical Runoff Prediction for the Drâa Region (SRP-Draa), sur la base duquel la gestion des lâchers du barrage doit être facilitée. Le SSPD consiste d’une part en l’outil de surveillance PRO-RES « PROnostic de la fonte de neige pour un barrage REServoir; PROgnosis of snowmelt runoff for a water REServoir », celui-ci permettant une prévision saisonnière du débit pour le bassin versant du Haut Drâa jusqu’au barrage El Mansour Eddahbi près de Ouarzazate.

D’autre part, l’outil SMGHydraa sert à la mise à disposition de données de précipitations pour le forçage de PRO-RES. La modélisation du débit est complétée par les modélisations dans le SSPD HYDRAA (Soil and Water Assessment Tool, SWAT). Les bases pour une prévision de la fin de l’hiver à l’été sont des connaissances sur la quantité d’eau étant emmagasinée dans le manteau neigeux hivernal, des estimations des précipitations s’ajoutant au printemps, sur les caractéristiques d’écoulement de chaque affluent dans le lac de barrage ainsi que sur les pertes par évaporation / sublimation et irrigation.

Modélisation

Méthode

La prévision des débits pour le système de support à la prise de décision (SSPD) SRP-Draa « Statistical Runoff Prediction for the Drâa Region » repose sur trois composantes de la modélisation:

La prévision des précipitations avec le modèle statistique SMGHydraa.
La modélisation des débits avec le « Snowmelt Runoff Model » SRM dans PRO-RES
La prévision du niveau de remplissage du barrage en considération des lâchers prévus.

L’interface utilisateur permet une commande du choix de scénarios / données de prévision, des scénarios d’intervention (par ex. temps de séjour de l’eau dans certains réservoirs intermédiaires) et du nombre, de l’intensité et du placement des lâchers dans le temps. Avec l’utilisation des résultats des deux modèles de neige et de débits ainsi que des données climatiques mesurées et générées, une double stratégie est suivie. D’une part, une étude détaillée des possibilités et incertitudes de la prévision des débits avec différentes méthodes est rendue possible. De plus, ceci représente une offre pour les possibles utilisateurs, avec le SRM, d’utiliser un modèle très répandu et facile pour lequel sont requises moins de données d’entrées que pour le SWAT. Les résultats de ce nœud complexe de recherche entrent dans le NCR Ma-H.1 et le NCR Ma-L.3, dans lesquels les modèles atmosphériques et hydrologiques sont utilisés de la même manière.

SSPD/SI/OS relativ à cd NCR

Le SSPD SRP-Draa

Le système de support à la prise de décision (SSPD) SRP-Draa « Statistical Runoff Prediction for the Drâa Region » comprend avant tout l’outil de surveillance (OS) PRO-RES et la prévision statistique saisonnière des précipitations dans SMGHydraa. Ces deux composantes sont couplées dans un arbre d’intégration et les données sortantes sont représentées graphiquement et sous forme de tableaux pour une interprétation plus facile. Pour une comparaison ou bien comme alternative, la prévision des débits avec HYDRAA est prévue.

L’outil de surveillance PRO-RES

L’outil de surveillance (OS) PRO-RES est composé d’une interface, sous laquelle le modèle de fonte des neiges et de débits « Snowmelt Runoff Model » (SRM) et les forces motrices de SMGHydraa (données atmosphériques, données des stations actuelles et historiques) sont couplés par une interface et les débits ainsi que le niveau de remplissage du barrage sont calculés.

Pour la modélisation des débits de la fonte des neiges, le modèle conceptuel « Snowmelt Runoff Model » (SRM) avec une méthode degré-jour ainsi que les résultats du modèle de « Soil and Water Assessment Tool » (SWAT) pour les débits provenant du NCR Ma-H.1 sont utilisés. Les données satellitaires MODIS fournissent les changements spatio-temporels de l’extension du manteau neigeux. Avec les données climatiques et de débits mesurées, aux stations du « Service Eau de Ouarzazate » et aux stations d’IMPETUS ainsi que les résultats d’études actuelles d’hydrologie de la neige, les modèles utilisés sont paramétrés et exploités. Des données météorologiques actuelles et prévues pour les prochains mois sont générées avec SMGHydraa. Pendant la période modélisée (fin de l’hiver à l’été), une mise à jour des prévisions à l’aide d’observations actualisées est effectuée.

Le « Snowmelt Runoff Model » (SRM) est paramétré et validé pour le bassin versant de M’Goun jusqu’au niveau d’Ifre pour deux années hydrologiques. Le « Soil Water Assessment Tool » (SWAT) est exploité dans le NCR Ma-H.1.

Le générateur statistique de temps SMGHydraa

Pour la remise d’un SSPD sous forme programmée, il n’est pas praticable, du fait de la grande quantité de données, d’affecter des données de modèles atmosphériques comme séries temporelles sur les mailles d’une grille ayant une haute résolution. Des séries temporelles sont plutôt créées à l’aide d’un générateur de temps (Statistical Model for the Generation of Climate Data for Hydrological Applications in the Draa Region, SMGHydraa) des grandeurs statistiques des données météorologiques observées ou simulées dans le cadre de la chaîne de modèle à l’aide d’une simulation de Monte-Carlo. Ce faisant, paramètres statistiques gagnés des données des modèles sont modifiés avec des propriétés orographiques et des paramètres de distribution des stations et représentés sur une surface. La méthode permet en même temps de générer des données entrantes avec un domaine d’incertitude réaliste dans un mode d’ensemble sans un usage supplémentaire de modèles climatologiques.