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Wikibardig:L'analyse des mesures
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1 L'analyse des mesures
2 Qualité de l'analyse - Limites des modèles statistiques
3 Exemple de logiciels d'analyse des mesures
4 Références
L'analyse des mesures
L'analyse des mesures permet de traiter l’influence de paramètres extérieurs sur les mesures. En effet, les variations de mesures relevées sur les
barrages résultent d’une combinaison de facteurs le plus souvent difficiles à dissocier immédiatement quels que soient la nature et le
perfectionnement des instruments d’auscultation utilisés. Trois facteurs sont prépondérants. Deux d’entre eux sont réversibles si les limites de
stabilité ou de résistance ne sont pas atteintes : les conditions hydrostatiques c'est-à-dire le niveau d’eau dans la retenue et les conditions
climatiques (température, pluie, nappe de versant). Le troisième irréversible est lié à l’âge du barrage.
Une véritable analyse de l’ouvrage suppose donc que l’on puisse suivre l’évolution de son comportement dans le temps, déduction faite de toute
autre variation. La première étape consiste à faire apparaître les mesures de chaque instrument sur un graphe adapté au phénomène à analyser : en
général pluriannuel pour les grandeurs mécaniques, et en fonction de la cote de retenue pour les grandeurs hydrauliques.
Ce premier niveau d’analyse permet le plus souvent de déceler, au moins qualitativement, des variations irréversibles brutales et même lentes, en
particulier lorsque les facteurs explicatifs sont peu nombreux (retenue à niveau quasi constant, mesures non soumises aux influences
saisonnières…). Par exemple :
l’augmentation du niveau piézométrique sous un barrage poids, souvent accompagnée d’une baisse des débits de drain, traduit une
augmentation des sous-pressions dans la fondation de l’ouvrage ce qui diminue sa stabilité ;
l’augmentation des débits des drains dans un barrage en remblai ou un barrage poids est le signe du vieillissement du dispositif d’étanchéité.
Ce phénomène n’est inquiétant que s’il est rapide.
Ce niveau d’analyse s’avère toutefois insuffisant, en particulier pour les plus grands barrages, dès que l’on souhaite accéder à des valeurs
numériques ou lorsque plusieurs facteurs explicatifs coexistent. On doit alors faire appel à des modèles statistiques.
Ainsi, le modèle HST proposé par EDF a été formulé à l’origine, en 1970, pour les pendules des barrages voûtes en béton. Ce modèle a ensuite
été complété par Bonelli et al. (1998) pour tenir compte de l’effet pluie pour généraliser l’approche aux barrages en terre et analyser d’autres
grandeurs telles que débits de fuite ou niveaux piézométriques. Le logiciel Survey permet de réaliser les calculs de manière automatique.
La Figure ci-dessous présente les résultats les données issues d’un pendule de clé de voute. Les résultats se présentent sous la forme d’un graphe
pour chacun des effets explicatifs résultant de l’analyse statistique associée. Cette analyse est de bonne qualité (coefficient de corrélation R2 =
0,95).
Elle montre la forte influence de la saison sur la valeur des mesures (67 % de contribution à l’explication des phénomènes – Graphe « Effets
saisonnier »). L’analyse montre aussi
une dérive temporelle à la hausse, des variations enregistrées sur le pendule (26 % d’explication) se traduisant par un mouvement non stabilisé de
10 mm en dix ans (voir Graphe « Effet temps »);
un effet hydrostatique faiblement explicatif (7 % d’explication) se traduisant par un déplacement de 1 mm pour une élévation de la cote du plan
d'eau de 1 m (voir Graphe « Effet hydrostatiques »).

Courbes HST.PNG
Figures réalisées par Paul Royet et Huguette Félix, Irstea
Une fois traitées, les mesures peuvent également être positionnées sur une coupe du barrage (voir Figure suivante). Les différents piézomètres qui
équipent le barrage ont été représentés par les lettres PD (rive droite) ou PG (rive gauche). Les chiffres entre parenthèses représentent le facteur
d’amortissement α de la variation des mesures par rapport à la variation de la cote du plan d’eau. Ainsi, pour le piézomètre PD7, l’amplitude des
mesures issues de cet instrument est égale à 98 % de l’amplitude des variations de la cote du plan d’eau.
Barrage en remblai.PNG
Qualité de l'analyse - Limites des modèles statistiques
Le coefficient de détermination R2 est compris entre 0 et 1. Plus il est proche de 1, meilleure est l'adéquation. Pour un risque de 5 %, R2 doit être
supérieur à 0,45 et en pratique une analyse est qualifiée de bonne lorsque R2 est supérieur ou égal à 0,8. Il est important de mener une analyse
visuelle des graphes pour détecter des points extrêmes qui interviennent de manière sensible sur la valeur de R2. Il faut également prendre en
compte une éventuelle incertitude liée à l'instrument de mesure ou à un changement de protocole de mesure.
Afin de mettre en œuvre les méthodes statistiques dans de bonnes conditions, un certain nombre de points sont à prendre en compte :
pour lancer l'analyse, il est indispensable de disposer d'un échantillon de mesure suffisant : le nombre minimal admis est 30 à 50. Pour les
mesures faisant appel à des spécialistes (topographie, inclonométrie), il y a intérêt à multiplier les mesures pendant les premières années
les échantillons sont souvent pauvres dans le domaine des valeurs de retenue basse : les vidanges seront mises à profit pour multiplier les
mesures dans ces phases exceptionnelles d'exploitation
lorsque la retenue connaît une exploitation saisonnière marquée (barrages destinés à l'irrigation ou à l'alimentation en eau, certains barrages
hydroélectriques), l'effet saisonnier mis en évidence par l'analyse statistique est la combinaison de l'effet des variations de température et
partiellement des variations de la retenue : l'interprétation sera alors plus délicate en terme de séparation des effets réversibles
en cas de changement du mode d'exploitation de la retenue, il est préférable de réaliser l'analyse sur un échantillon représentatif de
conditions extérieures homogènes
les effets saisonniers (température s'écartant durablement et sensiblement des moyennes inter-annuelles, effet d'une nappe phréatique) et les
effets différés de la cote de la retenue doivent être pris en compte
Exemple de logiciels d'analyse des mesures
Plusieurs logiciels commerciaux sont disponibles pour le traitement des données d'auscultation :
Condor
Survey développé par Irstea
Monitor
Dam Reg développé par l'Autorité suisse de surveillance des barrages
Références

Bonelli S., Félix H., Tourment R. (1998). Interprétation des mesures d’auscultation des barrages par régression linéaire multiple ‘HST’. 2ème
Conférence nationale JN-FIAB’98 sur la Fiabilité des Matériaux et des Structures. Marne-la-Vallée, France.
Comité Français des Grands Barrages (2002). Petits barrages : recommandations pour la conception, la réalisation et le suivi des. Coordination
Gérard Degoute. Cemagref Editions-2° édition.
EDF (1970). Etablissement des graphiques de surveillance des barrages à conditions constantes. Rapport D.T.G. 32.
Ministère de l’Ecologie, du Développement et de l’Aménagement Durables (2007). Décret 2007-1735 du 11 décembre 2007 relatif à la sécurité
des ouvrages hydrauliques et au comité technique permanent des barrages et des ouvrages hydrauliques et modifiant le code de l’environnement.
Peyras L. (2003).Diagnostic et analyse de risques liés au vieillissement des barrages – Développement de méthodes d’aide à l’expertise. Thèse
Spécialité Génie Civil – Université Blaise Pascal – Clermont II.
Royet P. (2006). La surveillance et l’entretien des petits barrages. Editions Cemagref. 79 pages.
Royet P., Hoonacker M., Félix H. (2012). Les mesures d'auscultation : principes et outils - le rapport d'auscultation. Colloque CFBR -
Auscultation des barrages e des digues - Pratiques et perspective, Chambéry, 27-28/11/2012.
Pour plus d'information sur l'auteur : Irstea - UR RECOVER - Equipe G2DR
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