Estimation de la ressource hydroélectrique au fil de l’eau en Afrique de l’Ouest à partir des données satellitaire SWOT

Laboratoire(s) de rattachement : IGE

Encadrant : Benoit Hingray

Co-encadrant : Thierry Pellarin, Arona Diedhiou

Niveau de formation & pré-requis : BAC+5 (projet de fin d’études) en sciences du climat et/ou en géographie physique / traitement du signal. Une bonne connaissance en climatologie ainsi qu’une expérience en programmation serait appréciés. De bonnes connaissances d’un langage de programmation (R/Python ou langage similaire) sont requises.

Mots-clés : Hydroélectricité, estimation, Afrique, satellite, Ressource

La transition énergétique requise pour limiter le réchauffement climatique implique de développer massivement les systèmes de production basés sur les énergies renouvelables. En Afrique de l’Ouest, l’hydroélectricité est amenée à jouer un rôle de premier plan. Les projets visant à valoriser la ressource hydroélectrique sont cependant peu nombreux car même si la ressource est relativement abondante, elle est très mal connue du fait du manque notoire d’observations in situ.
Evaluer la faisabilité d’un projet hydroélectrique nécessite de connaitre la dénommée « courbe des débits classés » (CDC), c’est-à-dire la distribution statistique des débits journaliers. La CDC permet d’estimer la ressource moyenne (e.g. le débit moyen ou le volume annuel disponible), ainsi que certains débits caractéristiques renseignant en particulier sur les conditions hydrologiques extrêmes du tronçon de rivière à équiper : les débits de basses eaux d’une part qui permettent d’estimer la ressource minimum exploitable ou que l’on est assuré d’avoir ou de dépasser x% du temps (e.g. quantile 10%) ; les débits de crues d’autre part qui permettent de dimensionner les organes de sécurité de l’ouvrage. Estimer la CDC nécessite des chroniques de débits observés, au pas de temps journalier. En Afrique de l’Ouest, comme dans de nombreuses autres stations du monde, très peu de sites disposent d’une station de mesure hydrométrique. Les chroniques de débits existantes sont parfois lacunaires, du fait de stations suivies et entretenues avec difficulté, pour des raisons d’accès, ou de conditions socio-politiques instables. La possibilité d’estimer la ressource via l’imagerie satellitaire est donc une vraie opportunité pour cette région.
L’objectif du stage de master sera d’évaluer le potentiel des futures données SWOT pour estimer la courbe des débits classés sur les sites non jaugés. Sur la base des données observées de hauteurs et de débits, collectées sur les stations hydrométriques de la région au cours des années passées, le premier travail de l’étudiant consistera à générer des pseudo mesures SWOT (hauteurs sur le tronçon de rivières autour de la station). Il s’agira ensuite de retrouver les débits sur la base des données SWOT (hauteur d’eau sur le tronçon de rivière considéré) puis d’en déduire sur la base d’une campagne d’observation SWOT « fictive » qui couvrira n-années consécutives, la courbe des débits classés associé à la station. L’étudiant évaluera l’effet, sur la qualité de la reconstruction des CDC, de 1) la précision altimétrique des données SWOT, 2) de la longueur des segments de rivières utilisés pour l’estimation SWOT des débits locaux et 2) la fréquence d’échantillonnage SWOT. Le travail sera effectué sur un ensemble de stations hydrométriques distribuées sur la région. Cela permettra d’évaluer aussi l’influence de la taille du bassin versant et du régime hydrologique du cours d’eau sur les résultats obtenus (e.g. dépendance de la qualité des reconstructions à la régularité du régime hydrologique). Le travail permettra aussi de préciser les limites d’application – géographiques ou systémiques, des données SWOT pour le présent objectif.
L’exploitation des données SWOT à l’horizon 2021 pourrait permettre de dresser à moyen terme une cartographie inédite de la ressource hydroélectrique en Afrique de l’Ouest pour l’ensemble des tronçons hydrographiques « accessibles » à SWOT.

Pour candidater : Adresser un CV et une lettre de motivation par email à l’adresse ci-dessous : benoit.hingray@univ-grenoble-alpes.fr