Evolution of Sedimentation in a Headrace Canal for Hydroelectric Production Case of the Shongo Basin of the Inga Complex from February 2020 to May 2021 (Kongo Central Province/DR Congo)
The headrace of the Inga hydropower complex is experiencing siltation
problems, reducing the exploitable draft and limiting the production capacity
of the two main Inga hydropower plants during the low water period. During the
2019 low water period, several sediment slumps occurred in the Shongo basin,
disrupting the production of hydroelectric power generated by the Inga 1&2 power
plant, resulting in massive load shedding of power supply to downstream customers. The cardinal aim of this
study is to determine the quantities of sediments deposited and those eroded,
in order to know the evolution of sedimentation in the Shongo basin from
February 2020 to May 2021. The results obtained show that the running index of
the turbines alternators groups is determinant and influences the sedimentation
process in the Shongo basin. The cleaning of the Shongo basin in terms of the
spatial distribution of sedimentation from February 2020 to May 2021 is plausible.
References
[1]
Adam, N. (2013). Gestion des sédimentsdans de grands reservoirs, Travail de fin d’étude réalisée en vue de l’obtention du grade de Master Ingénieur Civil des Constructions àfinalité approfondie, Université de Liège—Faculté des Sciences Appliquées année académique 2012-2013.
[2]
Alam, S. (2011a). Centrales d’Inga I et II, Problèmes d’ensablement du canal d’amenée et les solutions possibles Sultan Alam, Membre de Panel d’Expert, Inga.
[3]
Alam, S. (2011b). Projet présentation rapport Modèle hydraulique.
[4]
Alam, S. (2011c). Aménagements hydroélectriques d’Inga 1 et 2 1ière visite du Panel des experts Rapport préliminaire de visite.
[5]
Althaus, J. M. I. J., De Cesare, G., & Schleiss, A. A. (2008). Release of Sediment Laden Water through Power Intakes of Deep Reservoirs. https://www.researchgate.net/publication/37463861_Release_of_sediment_laden_water_through_power_intakes_of_deep_reservoirs
[6]
Althaus, J. M. I. J., De Cesare, G., & Schleiss, A. J. (2015). Sediment Evacuation from Reservoirs through Intakes by Jet-Induced Flow. Journal of Hydraulic Engineering, 141, Article ID: 04014078. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000970
[7]
Amasi, A., Wynants, M., Blake, W., & Mtei, K. (2021). Drivers, Impacts and Mitigation of Increased Sedimentation in the Hydropower Reservoirs of East Africa. Land, 10, 638. https://doi.org/10.3390/land10060638
[8]
Annandale, G. W., Morris, G. L., & Karki, P. (2016). Extending the Life of Reservoirs: Sustainable Sediment Management for Dams and Run-of-River Hydropower. International Bank for Reconstruction and Development/The World Bank. https://doi.org/10.1596/978-1-4648-0838-8
[9]
Artelia (2014). étude Hydraulique Analytique et sur modèle réduit hydraulique des moyens de désensablement du canal d'amenée de l’aménagement hydroélectrique d’Inga, étude de phase 1, date: Août 2014, réf: 8 21 0111 R4.
[10]
Barrage Inga (2019). https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Barrage_Inga_I&oldid=163474288
[11]
Bombino, G., Barba, G., D’agostino, D., Denisi, P., Labate, A. et al. (2022). A Method for Estimating Stored Sediment Volumes by Check Dam Systems at the Watershed Level: Example of an Application in a Mediterranean Environment. Journal of Soils and Sediments, 22, 1329-1343. https://doi.org/10.1007/s11368-022-03163-6
[12]
Boualem, R., & Wassila, H. (2004). The Sedimentation in the Algerian’s Dams. La Houille Blanche, 90, 60-64. https://doi.org/10.1051/lhb:200401008
[13]
Camenen, B. (2017). Effets des barrages sur la continuité sédimentaire. La Houille Blanche, 103, 19-24. https://doi.org/10.1051/lhb/2017052
[14]
Chhetry, B., & Rana, K. (2015). Effect of Sand Erosion on Turbine Components: Case Study of Kali Gandaki “A” Hydroelectric Project (144 MW), Nepal. Hydro Nepal: Journal of Water, Energy and Environment, 17, 24-33. https://doi.org/10.3126/hn.v17i0.13270
[15]
CRENK (1988). Etudes hydrologique et sédimentologie des aménagements hydro-électriques d’Inga; rapport n°1: Résultats des travaux préliminaires.
[16]
Dai, Z., Mei, X. F., Darby, S. E., Lou, Y. Y., & Li, W. H. (2018). Fluvial Sediment Transfer in the Changjiang (Yangtze) River-Estuary Depositional System. Journal of Hydrology, 566, 719-734. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.09.019
[17]
Diaz, V., Mongill-Manso, J., & Navarro Hevia, J. (2014). Topographical Surveying for Improved Assessment of Sediment Retention in Check Dams Applied to a Mediterranean Badlands Restoration Site (Central Spain). Journal of Soils and Sediments, 14, 2045-2056. https://doi.org/10.1007/s11368-014-0958-5
[18]
ENEL (1984). Aménagements hydroélectriques d’Inga I et II: Rapport technique sur l’ensablement des ouvrages.
[19]
Esseqqat, H. (2011). Les Energies Renouvelables en République Démocratique du Congo. http://www.unep.org/drcongo/
[20]
Fichtner (2010). Réalisation des Etudes Bathymétriques et Hydrauliques pour le Canal d’Amenée d’Inga, Rapport final. Projet de Développement des Marchés d’Electricité pour la Consommation Domestique et à l’Exportation “PMEDE” Avenant N° 2.
[21]
Fichtner (2011). Note technique sur l’évaluation des procédures de dragage et de purge par vanne de chasse pour la remise en état de fonctionnement du canal d’amenée d’Inga, lots 3 et 4, reprofilage et travaux de dragage au canal d’amenée d’Inga.
[22]
Flügel, T. J., Eckardt, F. D., & Cotterill, F. P. D. (2015). The Present Day Drainage Patterns of the Congo River System and Their Neogene Evolution. In M. J. de Wit, F. Guillocheau, & M. C. J. de Wit (Eds.), Geology and Resource Potential of the Congo Basin (pp. 315-337). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-29482-2_15
[23]
Fox, G. A., Sheshukov, R., Cruse, R. L., Kolar, L., Guertault, K. R., Gesch, R., & Dutnell (2016). Reservoir Sedimentation and Upstream Sediment Sources: Perspectives and Future Research Needs on Streambank and Gully Erosion. Environmental Management, 57, 945-955. https://doi.org/10.1007/s00267-016-0671-9
[24]
Francou, J. (1977). L’aménagement hydroélectrique d’Inga sur le Zaïre. La Houille Blanche, 63, 121-132. https://doi.org/10.1051/lhb/1977004
[25]
Gillet, P. (2023). Quelles sont les causes de la déforestation dans le bassin du Congo? Synthèse bibliographique et études de cas. Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement, 20, 183-194. http://publications.cirad.fr/une_notice.php?dk=580630
[26]
Gnassou, L. (2019). Addressing Renewable Energy Conundrum in the DR Congo: Focus on Grand Inga Hydropower Dam Project. Energy Strategy Reviews, 26, Article ID: 100400. https://doi.org/10.1016/j.esr.2019.100400
[27]
Heng, M. B. (2013). La sédimentation dans les lacs de barrage à java, Indonésie processus, rythmes et impacts (p. 301). Thèse Présentée pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, LGP, UMR 8591 CNRS.
[28]
Hu, B. Q., Yang, Z. S., Wang, H. J., Sun, X. X., Bi, N. S., & Li, G. G. (2009). Sedimentation in the Three Gorges Dam and the Future Trend of Changjiang (Yangtze River) Sediment Flux to the Sea. Hydrology and Earth System Sciences, 13, 2253-2264. https://doi.org/10.5194/hess-13-2253-2009
[29]
ICM (1990). Complexe hydroélectrique d’Inga, Ensablement du canal d’amenée des centrales d’lnga1 et 2.
[30]
Ilçi, V., Ozulu, I. M., Alkan, R. M., & Uysal, M. (2017). Determination of Reservoir Sedimentation with Bathymetric Survey. A Case Study of Obruk Dam Lake.
[31]
Imani, G., & Moore-Delate, E. (2021). Rapport d’étude de la consommation de bois-énergie et des équipements de cuisson de la ville de Kisangani. Center for International Forestry Research (CIFOR). https://www.cifor.org/knowledge/publication/8063
[32]
Iradukunda, P., & Bwambale, E. (2021). Reservoir Sedimentation and Its Effect on Storage Capacity—A Case Study of Murera Reservoir, Kenya. Cogent Engineering, 8, Article ID: 1917329. https://doi.org/10.1080/23311916.2021.1917329
[33]
Justrich, S., Hunziger, L., & Wildi, W. (2006). Bilan sédimentaire et géochimique d’un barrage sans vidange. Archives des Sciences, 59, 141-150.
[34]
Kassoul, M., Abdelgader, A., & Belorgey, M. (1997). Caractérisation de la sédimentation des barrages en Algérie. Revue des sciences de l’eau, 10, 339-358. https://doi.org/10.7202/705283ar
[35]
Kawende (2020). Rapport bathymétrique du canal d’amenée d’Inga/SNEL/DPO.
[36]
Kouassi, K. L., Wognin, A. V. I., Gnagne, T. et al. (2007). Hydrologie et évolution Spatio-Temporelle des Charges Solides en Suspension dans le lac du Barrage Hydroélectrique de Taabo (Côte D’Ivoire). European Journal of Scientific Research, 18, 464-478. http://www.eurojournals.com/ejsr.htm
[37]
Krogman, R. M., & Le Miranda (2016). Evaluation des réservoirs américains par rapport à l’état de l’habitat du poisson. Gestion des lacs et reservoirs, 32, 51-60. https://www1.usgs.gov/coopunits/publication/107666647040/None/Mississippi
[38]
Laraque, A., Bricquet, J. P., Olivry, J. C., & Berthelot, M. (1993). Transports solides et dissous du fleuve Congo (bilan de six années d’observations), Grands Bassins Fluviaux, Paris, 22-24 novembre 1993.
[39]
Lee, F.-Z., Lai, J.-S., & Sumi, T. (2022). Reservoir Sediment Management and Downstream River Impacts for Sustainable Water Resources—Case Study of Shihmen Reservoir. Water, 14, Article No. 479. https://doi.org/10.3390/w14030479
[40]
Mammou, A. B., & Louati, M. H. (2007). évolution temporelle de l’envasement des retenues de barrages de Tunisie. Revue des sciences de l’eau, 20, 201-210. https://doi.org/10.7202/015813ar
[41]
Mekerta, B. (1995). étude des propriétés géomécaniques des sédiments d’envasement de la retenue du barrage de Génissiat. Autre. Institut National Polytechnique de Lorraine. https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01776462
[42]
Mekonnen, Y. A., Mengistu, T. D., Asitatikie, A. N., & Kumilachew, Y. W. (2022). Evaluation of Reservoir Sedimentation Using Bathymetry Survey: A Case Study on Adebra Night Storage Reservoir, Ethiopia. Applied Water Science, 12, Article No. 269. https://doi.org/10.1007/s13201-022-01787-0
[43]
Morris, G., & Fan, C. (1998). Reservoir Sedimentation Handbook. https://www.studmed.ru/view/morris-amp-fan-reservoir-sedimentation-handbook_5669f2438ec.html
[44]
Moukandi, N. G. D., Orange, D., Padou, S. M. B., & Laraque, P. D. A. (2020). Temporal Variability of Sediments, Dissolved Solids and Dissolved Organic Matter Fluxes in the Congo River at Brazzaville/Kinshasa. Geosciences (Switzerland), 10, 341. https://doi.org/10.3390/geosciences10090341
[45]
Müller, M., De Cesare, G., & Schleiss, A. (2014). Continuous Long-Term Observation of Suspended Sediment Transport between Two Pumped-Storage Reservoirs. Journal of Hydraulic Engineering, 140, Article ID: 05014003. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000866
[46]
Nzango, C. (2018). Les barrages de l’Oubangui: De l’impact hydraulique actuel à la pros-pective environnementale (p. 275). https://hal.science/tel-01994173
[47]
Palmieri, A., Shah, F., & Dinar, A. (2001). Economics of Reservoir Sedimentation and Sustainable Management of Dams. Journal of Environmental Management, 61, 149-163. https://doi.org/10.1006/jema.2000.0392
[48]
Patro, E. R., de Michele, C., Granata, G., & Biagini, C. (2022). Assessment of Current Reservoir Sedimentation Rate and Storage Capacity Loss: An Italian Overview. Journal of Environmental Management, 320, Article ID: 115826. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115826
[49]
Pierrefeu, G., Lauters, F., De Vandière, B., & Camenen, B. (2018). Mesure des flux et dépôts sédimentaires pour la gestion des ouvrages hydroélectriques sur le bassin du Rhône. In 26ème congrès des Grands Barrages (20 p.). CIGB. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01930743
[50]
Ramos-Diez, R., Navarro-Hevia, J., Fernánde, R. S. M., Díaz-Gutiérrez, V., & Mongil-Manso, J. (2017). Evaluating Methods to Quantify Sediment Volumes Trapped behind Check Dams, Saldaña Badlands (Spain). International Journal of Sediment Research, 32, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2016.06.005
[51]
Randle, T. J. (2017). Sediment Analysis Guidelines for Dam Removal. U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation for the Federal Advisory Committee on Water Information, Subcommittee on Sedimentation, Denver, CO.
[52]
Remini (1997). Envasement des Retenues de barrages en Algérie. Mécanisme et moyen de lutte par la technique du Soutirage (342 p.). Doctorat d’état, E.N.P, Mars.
[53]
Remini (2003). Les barrages du Maghreb face au phénomène de l’envasement. Revue Vecteur Environnement (Canada), 36, 27-30.
[54]
Ren, S., Zhang, B. W., Wang, W.-J., Yuan, Y., & Guo, C. (2021). Sedimentation and Its Response to Management Strategies of the Three Gorges Reservoir, Yangtze River, China. Catena, 199, Article ID: 105096. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.105096
[55]
Rouse, H. (1937). Modern Conceptions of the Mechanics of Turbulence. Transactions of the American Society of Civil Engineers, 102, 463-543. https://doi.org/10.1061/TACEAT.0004872
[56]
Schleiss, A. J., & De Cesare, G. (2010). Physical Model Experiments on Reservoir Sedimentation. In Hydrolink 2010/4 (pp. 54-57). International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR).
[57]
Schleiss, A. J., De Cesare, G., & Althaus, J. J. (2008). Reservoir Sedimentation and Sustainable Development. In International Conference on Erosion, Transport and Deposition of Sediments.
[58]
Schleiss, A. J., De Cesare, G., Franca, M. J., & Pfister, M. (2014). Reservoir Sedimentation. Taylor & Francis Group. https://doi.org/10.1201/b17397
[59]
Schleiss, A. J., Franca, M. J., Juez, C., & De Cesare, G. (2016). Reservoir Sedimentation. Journal of Hydraulic Research, 54, 595-614. https://doi.org/10.1080/00221686.2016.1225320
[60]
Shaikh (2021). Sedimentation Analysis of Dam Using GIS. International Research Journal of Engineering and Technology, 8, 2725-2729. https://www.irjet.net
[61]
Sloff, C. J. (1997). Sedimentation in Reservoirs. PhD Thesis, Delft University of Technology.
[62]
SNEL (2005). Rapport de bathymétrie sommaire du canal d’amenée d’Inga SNEL/DPO.
[63]
SNEL (2011). Projection power point, développement du site hydroélectrique d’Inga et des interconnexions électriques associées, Prof Kitoko, Coordonateur de la Cellule de l’Etude d’Inga/SNEL, 2011.
[64]
SNEL (2020). Il était une fois… Inga, aperçu sur le plus grand potentiel hydroélectrique disponible en RDC pour la RDC, pour l’Afrique et pour le monde.
[65]
Sumi, T. (2018). Reservoir Sedimentation and Sustainable Development. In 26th ICOLD Congress. ResearchGate.
[66]
WCD (2000). Dams and Development a New Framework for Decision-Making, the Report of the World Commission on Dams. Earthscan Publications Ltd.
[67]
World Commission on Dams (2001). Dams and Development: A New Framework for Decision-Making. Environmental Management and Health, 12, 444-445. https://doi.org/10.1108/emh.2001.12.4.444.2
[68]
Wu, J., Xu, N., Wang, Y. et al. (2021). Global Syndromes Induced by Changes in Solutes of the World’s Large Rivers. Nature Communications, 12, Article No. 5940. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26231-w
[69]
Wu, Z., Zhao, D. N., Syvitski, J. P. M., Saito, Y., Zhou, J. Q. et al. (2020). Anthropogenic Impacts on the Decreasing Sediment Loads of Nine Major Rivers in China, 1954-2015. Science of the Total Environment, 739, Article ID: 139653. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139653
[70]
Yang, S. L., Zhang, J., & Xu, X. J. (2007). Influence of the Three Gorges Dam on Downstream Delivery of Sediment and Its Environmental Implications, Yangtze River. Geophysical Research Letters, 34, L10401. https://doi.org/10.1029/2007GL029472
[71]
Yang, Z. H., Wang, Y., Saito, J. D., Milliman, K. X. et al. (2006). Dam Impacts on the Changjiang (Yangtze) River Sediment Discharge to the Sea: The Past 55 Years and after the Three Gorges Dam. Water Resources Research, 42, W04407. https://doi.org/10.1029/2005WR003970