SEDIMENT DEPOSITION MODEL FOR RESERVOIRS BASED ON THE DOMINANT PHYSICAL PROCESSES

Abstract

All reservoirs are destined to be filled with sedment. As deposition depletes the storage space, the benefits that a reservoir is able to provide are reduced. The rate at which the total storage space is depleted is only a portion of the problem. Since different elevations are allocated for different purposes (flood control, power production, irrigation, navigation, etc.), it is important for those charged with the responsibility of planning and regulating reservoirs to know how the trapped sediment will be distributed over the planned economic life. In the past, several methods, both theoretically and empirically derived, have been developed to predict this distribution. Their general application as a predictive tool is extremely limited.In order to develop a methodology which has widespread applicability for predicting the distribution of sediment, the physical processes responsible for the patterns of deposition are used as the common denominator. These processes, to include reservoir operation, particle settling as related to size fraction, erosion in dewatered areas, consolidation, etc., affect sedimentation in relatively the same manner in all reservoirs. The processes are delineated and the complex interactions of the dominant processes are simulated using a computer model. Given the reservoir geometry (topographic survey), the water inflow versus outflow (reservoir operating rules), and expected sediment inflow, the model will provide a reasonable approximation for both the amount of sediment entrapped and the location of that sediment within the reservoir for the period of time chosen. Run-of-the-river, normally ponded, and semi-dry conditions can be modeled.

Le sort de tous les réservoirs est de se remplir de sédiments. Puisque telle accumulation en diminue la capacité, les bénéfices tirés d’un réservoir en sont réduits. Le taux de réduction de la capacité n’est qu’une partie du problème. Comme différents niveaux sont réservés à différents effets (contrôle des inondations, production de l’énergie, irrigation, navigation, etc… ), il est important pour ceux qui ont la responsabilité de planifier et de contrôler les réservoirs de savoir comment les sédiments qui s’y déposeront seront distribués pendant la durée prévue de leur vie économique. Par le passé, plusieurs dérivations soit empiriques soit théoriques ont été développées pour prédire cette distribution. Leur application générale en tant qu’outil de prédiction est extrêmement limitée.Pour développer une méthodologie dont l’applicabilité peut être généralisée pour prédire la distribution des sédiments, les caractéristiques physiques qui sont à l’origine des formations de dépôts servent de dénominateur commun. Ces processus, qui comprennent le fontionnement du réservoir, le dépôt des particules suivant leur taille relative, l’érosion des surfaces asséchées, la consolidation, etc … affectent la sédimentation à peu prés de la même manière dans tous les réservoirs. Les processus sont définis, et l’interaction complexe des processus dominants est simulée à l’aide d’un modèle d’informatique. Selon la géométrie du réservoir (relevé topographique), l’écoulement de l’eau à l’entrée et à la sortie (règles qui contrôlent le fonctionnement du réservoir), et l’addition prévue des sédiments, le modèle produira une approximation raisonnable à la fois du volume des sédiments retenus, et de l’emplacement de ces sédiments à l’intérieur du réservoir pendant la période en question. Les conditions qui vont de "plein" à "vide" peuvent etre traitées grace aux modèles d’informatique.