InfraStructures - Mai 2004 - Des pompes à haut débit et faible hauteur de refoulement aident les saumons dans leur migration

Des pompes à haut débit et faible hauteur de refoulement aident les saumons dans leur migration

Dans le cadre d'un projet pour guider les saumons pendant leur voyage du fleuve Columbia jusqu'à l'océan Pacifique, un système de dérivation du poisson au barrage de Rocky Reach est équipé de 29 pompes submersibles à très faible refoulement et haute capacité de la filiale Flygt du groupe ITT Industries.

C'est le moyen qu'a choisi le département des travaux publics du comté de Chelan pour aider les jeunes saumons à migrer sans danger sur leur route vers l'océan, tout en maintenant l'utilité originelle du barrage, sa capacité à générer de l'électricité.

Le puissant fleuve Columbia et ses saumons
Prenant source dans les glaciers des Rocheuses canadiennes, le fleuve Columbia s'écoule sur 2000 km jusqu'à l'océan Pacifique. C'est le quatrième plus grand réservoir d'eau des États-Unis, drainant 671000 km2. Le fleuve Columbia a le deuxième débit en importance de tous les fleuves américains.

Le fleuve Columbia génère de l'énergie électrique, procure de l'irrigation, et accueille des bateaux à fort tirant d'eau qui viennent et traversent le Pacifique.

Le bassin du fleuve a été le décor historique de quelques-uns des plus grands voyages de saumons dans le monde. Les habitats de l'estuaire constituent une des plus importantes zones de reproduction et d'élevage pour les jeunes saumons, et les adultes les utilisent comme des zones de repos durant leur migration de retour vers leurs frayères, depuis l'océan en remontant le courant.

Tandis qu'un grand nombre de facteurs ont contribué au déclin des réserves de saumons dans le bassin du fleuve Columbia, les barrages ont eu un impact significatif, y compris ceux qui permettent le passage du poisson, mais à des niveaux réduits par rapport aux conditions naturelles. Les populations globales de saumons du bassin sont estimées à moins de 10% de leur volume historique, en dépit d'importants programmes d'élevage.

Voyager sans encombre jusqu'à la mer
Garantir un passage sécurisé aux jeunes saumons sur le chemin vers la mer tout en permettant dans le même temps qu'un niveau d'eau suffisant passe à travers les turbines du barrage pour générer de l'électricité était un problème au barrage de Rocky Reach, situé à 760 km en amont du fleuve par rapport à l'océan Pacifique. Le barrage, construit en 1961, produit un total de 1347MW d'électricité.

Des "échelles à poisson" ont longtemps aidé les saumons à naviguer à travers les barrages. La migration du poisson dans les rivières américaines, connue sous le nom de smolting, a été gravement affectée au cours des années par manque d'une technologie économique de dérivation, ce qui a conduit à un taux de mortalité du poisson entre 5 et 8%.

Les pressions écologiques se sont intensifiées durant les dernières décennies et ont conduit récemment à une législation qui stipule que les propriétaires et les exploitants des barrages hydroélectriques doivent respecter des périodes d'ouverture des barrages obligatoires pendant la saison des migrations, ce qui résulte en une perte importante de production d'électricité, ou doivent installer des dispositifs pour aider la migration du poisson. Ces dispositifs attirent et ensuite dévient le jeune saumon, les truites arc-en-ciel et les autres espèces en danger des turbines hydroélectriques vers une conduite qui passe à travers le barrage et leur permet de ressortir en sécurité.

Selon Brett Bickford, ingénieur civil en chef du département des travaux publics du comté de Chelan, qui gère le barrage Rocky Reach, "jusqu'à 60 à 70% du débit quotidien moyen pourrait être perdu pendant les périodes d'écoulement obligatoire du printemps et de l'été, ce qui fait qu'il est beaucoup plus intéressant économiquement d'investir dans un système de dérivation du poisson."

Aujourd'hui, grâce aux pompes Flygt, le département des travaux publics du comté de Chelan est en train de construire un immense "leurre pour les poissons" destiné à permettre au poisson de contourner les turbines en sécurité dans une conduite de plus de 1,20 m de diamètre.

"Des études scientifiques montrent que les saumons préfèrent certaines profondeurs d'eaux et vitesses, explique Stefan Abelin, directeur de l'Ingénierie dans la filiale américaine de Flygt à Trumbull, Connecticut. Le leurre pour les poissons doit créer des conditions qui attirent le poisson vers le système de dérivation loin des turbines."

Au cours de recherches actuelles dans ce domaine, on a trouvé que les meilleurs résultats sont atteints en utilisant des pompes. Toutefois, il n'existait pas de pompe capable de gérer le très haut débit à une faible hauteur de refoulement, avec le taux d'efficacité requis. En 1998, ITT Flygt a commencé à concevoir une nouvelle pompe à hélice installée horizontalement, capable de répondre aux exigences requises. Et après des milliers d'heures de modélisation de dynamique des fluides et de test sur un modèle à grandeur nature, un nouveau modèle de pompe a été créé. La pompe utilise un réducteur à engrenage planétaire pour harmoniser le régime du moteur avec la vitesse de rotation de l'hélice.

Le leurre de poisson de Rocky Ridge est actionné par ces nouvelles pompes Flygt à haut débit et faible hauteur de refoulement. La station de pompage est conçue pour accueillir 30 pompes horizontales produisant une puissance combinée de 175 m3/s. L'équipement auxiliaire comprend 10 rangées de clapets pour empêcher le reflux, des contrôles électriques, une commande à distance, des postes de commande, des transfomateurs, des pompes de test, l'installation, ainsi qu'un accord global d'entretien pour la pompe et les contrôles.

"Les raisons pour lesquelles nous avons sélectionné les pompes Flygt d'ITT pour notre collecteur de poissons étaient leur conception éprouvée, l'expertise technique du fournisseur et sa bonne santé financière", affirme Monsieur Bickford. "ITT Flygt était le producteur de pompes que nous avons jugé le plus apte à mener à bien ce projet avec succès."

Plus de poisson et plus d'électricité
La déviation de Rocky Reach est le premier (et, à 160 millions $US, le plus dispendieux) leurre à poisson de cette envergure jamais entrepris. On espère que cette nouvelle déviation permettra d'éliminer progressivement les périodes d'écoulement obligatoires, à l'exception d'un déversement de 16% pendant 40 jours à chaque printemps pour le saumon rouge qui tend à voyager trop en profondeur pour pouvoir utiliser la déviation.

Le système sera viable à long terme car il permettra d'utiliser plus d'eau pour générer de l'électricité. Le service public a perdu 14,2 millions $US de production d'électricité à Rocky Reach en 2000 en raison des écoulements réalisés pour toutes les espèces de saumons et de truites arc-en-ciel.

Sans ce dispositif, Rocky Reach devrait déverser 60 à 70% de son débit quotidien moyen au printemps et en l'été, ce qui coûterait selon les estimations 934 millions $US en production d'électricité durant les 15 années de vie financière du nouveau dispositif.

"Nous pensons que le coût total du système est plutôt raisonnable en comparaison avec ce genre de perte d'électricité, explique Bickford. Nous avons besoin de ça pour renouveler notre permis, et c'est une bonne utilisation des ressources que de permettre la survie de nombreuses espèces de saumon."

"Nous sommes fiers de participer à ce projet très excitant, affirme Monsieur Abelin, de chez Flygt. Lorsque cette technique aura prouvé son efficacité à Rocky Reach, nous espérons que d'autres exploitants et propriétaires de barrages nous contacteront."

Source: ITT Fluid Technology,
Flygt Canada