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