JFMS10 – 24-26/03/2010 - Toulouse

Analyse et contrôlede la qualité des données utilisées

lors des expertises de barrages

Corinne Curt et Aurélie Talon

JFMS10 – 24-26/03/2010 - Toulouse N°2

Evaluation de la fiabilité et de la sécuritédes barrages

� Menée lors de revues conduites par des ingénieurs experts, sur la base de données de natures différentes :

� observations visuelles

� données issues de modèles mathématiques

� données provenant des appareils d’auscultation

� données de conception ou réalisation de l’ouvrage

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Données de base Données brutes Données élaborées

Adapté de Talon (2006)

Mesures issuesde l’auscultation

Observations visuelles

Contrôles et essaisCaractéristiques barrage

Indicateurs auscultés

Indicateurs visuels

Indicateurs calculés

Indicateursde conception/réalisation

Mesures d’auscultationtraitées

Données issues de modèles mécaniques

Différents types de données

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Indicateurs� Information ou donnée formalisée de manière à

rendre son utilisation répétable et reproductible

� Grille de formalisation uniqueNom Evolution du débit (diminution)

Définition La mesure des débits de drainage permet de quantifier les infiltrations d'eau contrôlées par le système de drainage. Une diminution du débit peut s'expliquer par un collecteur cassé, un drain colmaté, une étanchéité qui s'améliore du fait de la retenue, une source qui serait tarie, détournée, captée... Il y a donc une incertitude sur l'effet de cet indicateur sur la performance de la fonction de drainage, en particulier pour une variation comprise entre 10 et 50 % par an.

Echelle et référence

0 : débit sans évolution 1-2 : débit en diminution faible (<10%/an) 7-8 : débit en diminution forte et rapide (>50%/an) 10 : débit s’annule brutalement On ne donnera pas de note si la diminution est située entre 10 et 50 %

Caractéristique de lieu

Exutoire de drainage

Caractéristique de temps

Mesure menée une fois par semaine Evolution des mesures évaluée une fois par an

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Imperfections associées� Les différents données sont fréquemment entachées

d’imperfections :� Incertitude� Imprécision� incomplétude

� Important de quantifier et contrôler les imperfecti ons

� Proposition d’une méthodologie

Imperfections

Qualité indicateurs

Qualité évaluation fiabilité/sécurité

Contrôle

Actions correctives

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Méthode

Grilles d’analysede la qualité des données

(1 grille par type d’indicateur)

Contrôle de la qualitédes données

Analyse du système et de ses modesde défaillances

Quantificationde la qualité des données

Analyse des Modes de Défaillanceset de leurs Effets (AMDE)

Analyse structurelle

Identification des sources d’imperfection

Détermination de la méthoded’agrégation multicritère

Définition des grilles d’analyse critères et échelle d’évaluation

Validation de la méthodepar les experts?

Oui

Non

Validationdes grilles d’analyse

par les experts ?

Oui

Non

Calage des paramètres d’ELECTRE TRI

Détermination d’un arbre de sélection des actions correctives

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Table AMDE – Indicateurs auscultésPhases Sous-systèmes Modes de

défaillance Critères associés

Nombre d’instruments insuffisant

Nombre d’instruments

Localisation des instruments non pertinentes

Localisation des instruments

Sous-système physique

Sensiblité insuffisante des instruments

Sensibilité des instruments

Phase de conception

Sous-système de traitement des données

Type de logiciel inapproprié

Type de logiciel

Sous-système physique

Installation des instruments inappropriée

Installation des instruments

Phase d’installation

Sous-système de traitement des données

Nombre de données insuffisant

Nombre de données

Phase d’utilisation Sous-système physique

Sensibilité à des perturbations de l’environnement

Conditions opératoires Répétabilité

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Exemple de grille d’analyse des imperfections Indicateurs visuels

Catégorie Critère Capacité d’analyse/Réactivité de l’observateur (CV-1) Visibilité et conditions d’accessibilité (CV-2) Qualité de la mesure Conditions climatiques (CV-3) Fiabilité des moyens matériels mis en œuvre pour l’observation (CV-4)

Capacité à réaliser le processus d’observation

Cheminement – temps mis pour faire la visite (CV-5) Traitement des données Qualité du rapport (CV-6)

Changement d’observateur (CV-7) Capacité à évaluer les changements au cours du temps

Conditions (saison, niveau de la retenue) (CV-8)

Echelle de notation définie par les experts :0 = « excellent »1 = « bon »2 = « médiocre »3 = « mauvais »

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Agrégation des critères

� Méthode = ELECTRE TRI

� Analyse de la valeur intrinsèque de chaque indicateur àpartir de l’ensemble des critères définis

� Affectation de chaque indicateur dans une catégorie pré-définie

• Excellent → SQ = 1• Bon → SQ = 2• Médiocre → SQ = 3• Mauvais → SQ = 4• Inacceptable → SQ = 5

� Tests de calibration pour caler les paramètres de l a méthode (cas simplifiés mais réalistes)

� Tests de validation (cas simplifiés mais réalistes)

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g j = 0 g j = 1 g j = 2 g j = 3

Evaluation des critères (gj)

g j = NA

Recherche d’information

Actions à moyen terme Actions à court terme Actions d’urgenceAucune action

Critère important

Critère essentiel

Critère important

Critère essentiel

Calcul du score de qualité (SQ)

SQ ≤ 2 SQ > 2

Arbre de décision pour les actions correctives

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Grilles d’analysede la qualité des données

(1 grille par type d’indicateur)

Contrôle de la qualitédes données

Analyse du système et de ses modes de défaillances

Quantificationde la qualité des données Détermination du score de qualité

Proposition d’actions correctives

Sélection des indicateurs

Evaluation des critères de qualitépour chaque indicateur

Utilisation de la méthode

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Validation sur un cas réel

� Barrage en remblai homogène (arènes)� 13 m de haut - 230 m de long� protection anti-batillage� drain cheminée + 3 drains horizontaux (exutoires drain

vertical)

� Fondation : � plusieurs couches d’alluvions reposant sur un substratum

de grès compact� étanchéité de la fondation assurée par une tranchée en

terre ancrée dans le grès� 3 puits de décompression

� Evacuateur de crues latéral à seuil libre

JFMS10 – 24-26/03/2010 - Toulouse N°13Photo Cemagref Aix-en-Provence - OHAX

JFMS10 – 24-26/03/2010 - Toulouse N°14Photo Cemagref Aix-en-Provence - OHAX

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Système d’auscultation

� 8 plots en béton encastrés en extrémité aval de crête (campagne annuelle)

� 15 piézomètres répartis selon 6 profils amont-aval (mesure tous les 15 jours)

� 3 drains (mesure des débits tous les 15 jours)

Photos Cemagref Aix-en-Provence - OHAX

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Analyse de la qualité des indicateurs

� 21 indicateurs analysés : � 7 présentent un SQ = 2 (« bon »)� 14 ont SQ = 3 (« médiocre ») ou 4 (« mauvais »)

SQ Indicateurs 3 I1 – Fuite d’eau claire dans le coursier en aval du système d’étanchéité

I2 – Fuite d’eau claire dans la galerie I3 – Fuite d’eau claire sur le remblai aval dans l’environnement de l’évacuateur I4 – Fuites localisées et chargées en exutoire de drainage ou en pied aval et au-delà I5 – Glissement du talus amont I6 – Glissement du talus aval

4 I7 – Zone humide au pied aval I8 – Zone humide loin du pied aval I9 – Saturation du remblai I10 – Augmentation du débit de drainage (remblai) I11 – Augmentation du débit de drainage (fondation) I12 – Piézometrie (remblai) I13 – Piézometrie (pied aval) I14 – Tassements (mesure instrumentale)

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Actions correctives proposées

Actions correctives proposées par l’algorithme Indicateurs Prendre en compte les éventuelles variations de condition (saison, niveau de la retenue) dans l’évaluation de l’indicateur

I1 – I2 – I3 – I4 – I5 – I6 – I7 – I8 – I9

La visite doit être menée par l’observateur qui a réalisé la visite précédent ou des éléments tels que des photographies doivent être fournis

I1 – I2 – I3 – I4 – I5 – I6 – I7 – I8 – I9

Refaire la visite lorsque les conditions climatiques sont adéquates

I7 – I8 – I9

Remplacer l’instrument par un instrument plus précis I10 – I11 Améliorer la représentativité des données I10 – I11 – I12 – I13 Remplacer le dispositif I12 – I13 Changer la localisation de l’instrument I12 – I13 Changer de logiciel de traitement des données I10 – I11 – I12 – I13 Améliorer le rapport d’auscultation I10 – I11 – I12 – I13

– I14 Augmenter le nombre de données et la durée d’observation I10 – I11 – I12 – I13

– I14

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Actions correctives proposées

� Délai de mise en œuvre varie selon l’indicateur :� Action à court terme

• « refaire la visite lorsque les conditions climatiques sont adéquates » : indicateurs visuels sensibles aux conditions climatiques (mesures de zone humide et de saturation du remblai)

� Actions urgentes• « remplacer l’instrument par un instrument plus

précis » : mesures de débit

� Accord avec les actions correctives proposées par l’expert

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Conclusions

� Proposition d’une méthode de modélisation des imperfections des données � Explicitation → grilles d’analyse� Quantification → définition d’une échelle� Agrégation → ELECTRE TRI� Application à un cas réel

� Utilisation présentée :� Outil de contrôle → réduire les imperfections /

améliorer la qualité des données