Optimal operation of multi-reservoir system for flood control and hydroelectric generation

Gestion optimale d’un système multi-réservoirs pour le contrôle des crues et la production hydroélectrique

¹ The University of Danang - University of Science and Technology, 54 Nguyen Luong Bang, Danang, Vietnam
² Polytech Lab, University Côte d’Azur, 06410 Biot, France

^* Corresponding author: nthao@dut.udn.vn

Abstract

In this research, a flood control operating strategy is developed based on a simulation-optimization model to reduce flood damage downstream of multi-reservoir systems by using spillway gates. For this purpose, an optimization algorithm is introduced, in which the maximum water level of the downstream control points and hydropower potential generation in the flood season are objective functions, and the level of the stages of spillway gates are the decision variables. A global optimization tool, Shuffled Complex Evolution (SCE) algorithm implemented in the AUTOCAL software was coupled with the Mike 11 from DHI simulation model for optimizing stages level of spillway gates. As a case study, the Vu Gia Thu Bon rivers catchment including multi-reservoirs of A Vuong, Song Tranh 2, Dak Mi 4 and Song Bung 4 is analyzed. The proposed method was demonstrated to provide an effective tradeoff between flood control and hydropower generation.

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 simulationoptimisation. 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 oeuvre avec succès pour le système multi-réservoirs dans le bassin versant du Vu Gia Thu Bon, Vietnam. 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.