Analyse et contrôle de la qualité des données utilisées lors des expertises de barrages

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1 Analyse et contrôle de la qualité des données utilisées lors des expertises de barrages Corinne Curt et Aurélie Talon JFMS /03/ Toulouse

2 Evaluation de la fiabilité et de la sécurité des 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 JFMS /03/ Toulouse N 2

3 Différents types de données Données de base Données brutes Données élaborées Adapté de Talon (2006) Observations visuelles Mesures issues de l auscultation Mesures d auscultation traitées Indicateurs visuels Indicateurs auscultés Données issues de modèles mécaniques Indicateurs calculés Contrôles et essais Caractéristiques barrage Indicateurs de conception/réalisation JFMS /03/ Toulouse N 3

4 Indicateurs Information ou donnée formalisée de manière à rendre son utilisation répétable et reproductible Grille de formalisation unique Nom Définition Echelle et référence Caractéristique de lieu Caractéristique de temps Evolution du débit (diminution) 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. 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 % Exutoire de drainage Mesure menée une fois par semaine Evolution des mesures évaluée une fois par an JFMS /03/ Toulouse N 4

5 Imperfections associées Les différents données sont fréquemment entachées d imperfections : Incertitude Imprécision incomplétude Important de quantifier et contrôler les imperfections Imperfections Actions correctives Qualité indicateurs Contrôle Qualité évaluation fiabilité/sécurité Proposition d une méthodologie JFMS /03/ Toulouse N 5

6 Méthode Analyse du système et de ses modes de défaillances Analyse structurelle Analyse des Modes de Défaillances et de leurs Effets (AMDE) Identification des sources d imperfection Grilles d analyse de la qualité des données (1 grille par type d indicateur) Quantification de la qualité des données Définition des grilles d analyse critères et échelle d évaluation Validation des grilles d analyse par les experts? Oui Détermination de la méthode d agrégation multicritère Validation de la méthode par les experts? Oui Calage des paramètres d ELECTRE TRI Non Non Contrôle de la qualité des données Détermination d un arbre de sélection des JFMS /03/ Toulouse N 6 actions correctives

7 Table AMDE Indicateurs auscultés Phases Sous-systèmes Modes de défaillance Phase de Sous-système Nombre conception physique d instruments insuffisant Localisation des instruments non pertinentes Sensiblité insuffisante des instruments Phase d installation Phase d utilisation Sous-système de traitement des données Sous-système physique Sous-système de traitement des données Sous-système physique Type de logiciel inapproprié Installation des instruments inappropriée Nombre de données insuffisant Sensibilité à des perturbations de l environnement Critères associés Nombre d instruments Localisation des instruments Sensibilité des instruments Type de logiciel Installation des instruments Nombre de données Conditions opératoires Répétabilité JFMS /03/ Toulouse N 7

8 Exemple de grille d analyse des imperfections Indicateurs visuels Catégorie Qualité de la mesure Capacité à réaliser le processus d observation Traitement des données Capacité à évaluer les changements au cours du temps Critère Capacité d analyse/réactivité de l observateur (CV-1) Visibilité et conditions d accessibilité (CV-2) Conditions climatiques (CV-3) Fiabilité des moyens matériels mis en œuvre pour l observation (CV-4) Cheminement temps mis pour faire la visite (CV-5) Qualité du rapport (CV-6) Changement d observateur (CV-7) Conditions (saison, niveau de la retenue) (CV-8) Echelle de notation définie par les experts : 0 = «excellent» 1 = «bon» 2 = «médiocre» 3 = «mauvais» JFMS /03/ Toulouse N 8

9 Agrégation des critères Méthode = ELECTRE TRI Analyse de la valeur intrinsèque de chaque indicateur à partir 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 la méthode (cas simplifiés mais réalistes) Tests de validation (cas simplifiés mais réalistes) JFMS /03/ Toulouse N 9

10 Arbre de décision pour les actions correctives Calcul du score de qualité (SQ) SQ 2 SQ > 2 Evaluation des critères (g j) Recherche d information g j = NA g j = 0 g j = 1 g j = 2 g j = 3 Critère important Critère important Critère essentiel Critère essentiel Aucune action Actions à moyen terme Actions à court terme Actions d urgence JFMS /03/ Toulouse N 10

11 Utilisation de la méthode Analyse du système et de ses modes de défaillances Sélection des indicateurs Grilles d analyse de la qualité des données (1 grille par type d indicateur) Evaluation des critères de qualité pour chaque indicateur Quantification de la qualité des données Détermination du score de qualité Contrôle de la qualité des données Proposition d actions correctives JFMS /03/ Toulouse N 11

12 Validation sur un cas réel Barrage en remblai homogène (arènes) 13 m de haut 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 JFMS /03/ Toulouse N 12

13 Photo Cemagref Aix-en-Provence - OHAX JFMS /03/ Toulouse N 13

14 Photo Cemagref Aix-en-Provence - OHAX JFMS /03/ Toulouse N 14

15 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) JFMS /03/ Toulouse Photos Cemagref Aix-en-Provence - OHAX N 15

16 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) JFMS /03/ Toulouse N 16

17 Actions correctives proposées Actions correctives proposées par l algorithme Prendre en compte les éventuelles variations de condition (saison, niveau de la retenue) dans l évaluation de l indicateur La visite doit être menée par l observateur qui a réalisé la visite précédent ou des éléments tels que des photographies doivent être fournis Refaire la visite lorsque les conditions climatiques sont adéquates Remplacer l instrument par un instrument plus précis Améliorer la représentativité des données Remplacer le dispositif Changer la localisation de l instrument Changer de logiciel de traitement des données Améliorer le rapport d auscultation Augmenter le nombre de données et la durée d observation Indicateurs I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I7 I8 I9 I10 I11 I10 I11 I12 I13 I12 I13 I12 I13 I10 I11 I12 I13 I10 I11 I12 I13 I14 I10 I11 I12 I13 I14 JFMS /03/ Toulouse N 17

18 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 JFMS /03/ Toulouse N 18

19 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 JFMS /03/ Toulouse N 19