Vers la quantification des fuites avec l’outil fibre optique

Vers la quantification des fuites avec l’outil fibre optique

Vers la quantification des fuites avec l’outil fibre optique

Avancées du travail de thèse

Pierre CUNATéquipe transporethèse cifre

Directeur de thèse : Yves-Henri Faure

Encadrant entreprise : Yves-Laurent Beck

La quantification, un besoinLa quantification, un besoin

La fibre optique : de la mesure ponctuelle à la mesure continue

Détection : repérer les zones sensibles

Quantification :

Un moyen de définir des seuils d’alerte

Une nécessité en auscultation

Un outil de décision pour la priorisation

Sujet thèseSujet thèse

« Quantification des vitesses de fuite àtravers un ouvrage en remblai par mesure de température distribuée le long d’une fibre optique »

Mesure de température par FO Mesure de température par FO

Principe de la mesure : analyse fréquentielle du signal rétrodiffusé

Utilisation de l’effet Raman : certaines raies du signal sensibles à la température

Mesure de température par fibre optique

Mesure de température par fibre optique

Mesure dans le temps et dans l’espace

Précision 0.1°C, distance d’investigation max : 30 km

Mesure de température tous 1m

5

Température et détection de fuiteTempérature et détection de fuite

Principe : une fuite perturbe le champ de température à l’intérieur de la digue

Temperature (°C)

DigueEau

Fuite

Air

Distance (m)

Hau

teur

(m)

Champ thermique d’une digue fuyarde

6

Position de la fibre optiquePosition de la fibre optique

Digue homogène Digue avec noyau central

Digue avec étanchéité amontDigue avec étanchéité amont

Anciennes digues

Nouvelles digues

Bassin expérimental, fibre à l’amontBassin expérimental, fibre à l’amont

GEH

GEM2

GWM2

Bassin expérimental d’Aix en Provence

Données brutes, fibre à l’amontDonnées brutes, fibre à l’amont

Quantification, fibre à l’amontQuantification, fibre à l’amont

Fibre aval, cadre physiqueFibre aval, cadre physique

PrécipitationRayonnement solaire

Température de l’air

Température de l’eau

Digue non fuyarde

Digue fuyarde

Fuite

Influence Eau /air

Fibre aval, cadre physiqueFibre aval, cadre physique

Fibre aval, modèle d’analyseFibre aval, modèle d’analyse

+

Signal Eau Signal Airheau (αe,ηe,σe) hair (αa,ηa,σa)

=

( ) ( ) ( ) ),(),( eaueauairairestiméefibre htTghtTftT +=

Signal fibre reconstruit

h = fonction de transfertα = amortissementη = retard

Performance du modèle pour l’estimationPerformance du modèle pour l’estimation

15-09-06 20-09-06 25-09-06 30-09-06 05-10-0620

20.5

21

21.5

22

22.5

23

23.5

24

24.5

Tem

péra

ture

Temps (en jour)

Température estiméeTempérature mesurée

Principe de la détection Principe de la détection

Optimisation de :

Détection par analyse des paramètres optimums

( ) ( )),,( σηα

tTtT mesuréefibreestiméefibre −

αair

αeau

L (m)

L

L

L

ηair

ηeau

0

1

1

0

jour

sjo

urs

FuiteFuite

36 m

24 m

14 m

1 m

11 m23 mN

E

W

S

Position basse (+20 cm)

Position haute (+150 cm)

Zone de fuite 16

Test du modèle sur le bassin d’Aix en Provence Test du modèle sur le bassin d’Aix en Provence

Tim

e (d

ay/m

onth

)

Space coordinate along the dike (m)

540 545 550 555 560

10/09

12/09

14/09

16/09

18/09

20/09

22/09

24/09

26/09

28/09

30/09

20

21

22

23

24

25

26

536 540 545 550 555 5600

2

4

6

Space coordinate along the basin dike (m)

Det

ectio

n pa

ram

eter

(SI)

Résultats du modèle

Donnéesbrutes

17

Application du modèle en quantificationApplication du modèle en quantification

Eau/FO

Air/FO

Am

plitu

de

Vitesse

Eau/FO

Air/FO

Dép

hasa

ge

(jour

s)

Vitesse

Evolution des paramètres de Morito avec la vitesse de fuite

Données numériques

Données expérimentales

23-Nov-2009 22-Apr-20100

8

Déb

it (l/

min

)

Temps (jours)03-Nov-2009 02-May-20100

8

Déb

it (l/

min

)

Temps (jours)

23-Nov-2009 22-Apr-20100

5

Déb

it (l/

min

)

Temps (jours)

Bassin expérimental,Bassin expérimental, fibre à l’avalfibre à l’aval

Suivi in situ : grand canal d’Alsace Suivi in situ : grand canal d’Alsace

Instrumentation pour la quantificationInstrumentation pour la quantification

Développement de l’instrumentation de Kembs

Instrumentation des piézomètres

(teméprature et pression)

Quantification, fibre à l’avalQuantification, fibre à l’aval

Apport des mesures piézomètriques

Température entre 4.5 et 5°C

23

Quantification, fibre à l’avalQuantification, fibre à l’aval

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Autumn

Winter

Spring

Distance (m)

Space coordinate�

0 200 400 600 800 1000 1200 14000

10

20

30

Summer

Suspect areas

5 10 15 20213

214

215

216

217

218

T°C

Cot

e (m

)

PK 5,751 crête aval

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

déc-94 mars-95 juin-95 sept-95 déc-95 mars-96 juin-96Date

Tem

péra

ture

(°C

)

T airTeauCote 178,7cote 178,4cote 178,0

Déphasage été

Mesures piézos

Modèle

Inspection visuelle

Quantification

ConclusionsConclusions

Quantification pour fibre aval et fibre amont

Plusieurs sites instrumentés pour la quantification : acquisition en cours

Un modèle en test : sensibilité aux variations de vitesses

Trois conférences de programmées

Articles envisagés :

Aix amont (courant 2010)

Mesures FO pour la quantification (2011)

PerspectivesPerspectives

MERCI DE VOTRE ATTENTIONMERCI DE VOTRE ATTENTION

Barrage de Serre Ponçon