Auscultation Des Ouvrages Hydrauliques [PDF]

Zitiervorschau

Auscultation d’ouvrages hydrauliques. Etude des normes pour la sécurité des ouvrages hydrauliques et création d’un programme interne de suivi.

INSA de Strasbourg - Spécialité GENIE CIVIL Roland Vidal, 5ème année 180, rue Guy Arnaud 30900 Nîmes Tél. : 04 66 04 05 70 Fax : 04 66 04 05 69 E-mail : [email protected]

Projet de Fin d’Etudes

Juin 2010

Remerciements Le déroulement de mon Projet de Fin d’Etudes, m’a beaucoup apporté, tant du point de vue technique qu’humain. Je tiens particulièrement à remercier les personnes et organismes suivants : ƒ La

société STUCKY et l’ensemble de son personnel : chacun m’a spontanément apporté son aide et proposé ses remarques constructives suivant ses propres compétences. Cela m’a permis de développer des outils ergonomiques répondant à leurs attentes pour favoriser l’efficience du travail commun,

ƒ Mon tuteur d’entreprise M. Xavier Bancal : il a su me donner une vision précise

du métier qui m’attend, en m’intégrant dans un maximum de projets. Il a eu le souci et la gentillesse d’organiser ma participation au sein de l’entreprise. Il a fait preuve de disponibilité et de patience pour répondre à toutes mes questions. Dès le début, il a m’a proposé un cadre de Projet qui utilise mes compétences dans mes deux passions : le Génie Civil et l’Informatique. Il a aussi assuré un suivi adapté malgré ses propres obligations professionnelles,

ƒ Mon tuteur INSA, Mr Alain Cassard, pour son cours "Ouvrages hydrauliques :

les barrages" qui s’est avéré très complet et m’a rapidement fait comprendre les enjeux de l’auscultation. Il fait naitre mon intérêt pour un domaine du Génie Civil dans lequel je compte faire carrière,

ƒ L’INSA et mes professeurs pour leur enseignement des notions qui ont été

nécessaires au bon déroulement de mon Projet. Cette formation me permettra d’être rapidement efficace dans ma vie professionnelle,

ƒ Je n’oublie pas les entreprises au sein desquelles j’ai effectué d’autres stages :

COFEX et EDF. qui ont participé à la construction de mon orientation et de mon projet professionnel : les ouvrages hydrauliques.

Sommaire Introduction

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1. STUCKY France, présentation de l’entreprise

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2. Législation pour la sécurité et la sureté des ouvrages hydrauliques

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2.1. Principaux textes de loi ....................................................................................... 12 2.2. Classification des ouvrages hydrauliques. .......................................................... 12 2.2.1. Classification règlementaire des barrages et digues ................................ 12 2.2.2. Classification des ouvrages hydrauliques................................................. 13 2.3. Obligations des propriétaires .............................................................................. 14 2.4. Etudes de dangers .............................................................................................. 16 2.4.1. Résumé non technique............................................................................. 16 2.4.2. Renseignements administratifs................................................................. 16 2.4.3. Objet de l’étude ........................................................................................ 16 2.4.4. Analyse fonctionnelle de l’ouvrage et de son environnement ................... 17 2.4.5. Présentation de la politique de préservation des accidents majeurs et du système de gestion de la sécurité ................................................... 17 2.4.6. Identification et caractérisation des potentiels dangers ............................ 17 2.4.7. Caractérisation des aléas naturels ........................................................... 18 2.4.8. Etude accidentologique et retour d’expérience......................................... 18 2.4.9. Identification et caractérisation des risques en termes de probabilité d’occurrence, d’intensité et de cinétique des effets, et de gravité des conséquences ................................................................... 18 2.4.10. Etude de réduction des risques ................................................. 18 2.4.11. Cartographie .............................................................................. 18 2.5. Maîtrise d’œuvre unique et règlementée............................................................. 19 2.6. Avis du CTPBOH ................................................................................................ 19 2.7. Première mise en eau ......................................................................................... 20 2.8. Dossier de l’ouvrage ........................................................................................... 21 2.9. Registre de l’ouvrage .......................................................................................... 22 2.10. Consignes écrites................................................................................................ 22 2.11. Auscultation de l’ouvrage .................................................................................... 24 2.11.1. Rapports de surveillance et d’auscultation................................. 25 2.11.2. Visites techniques approfondies ................................................ 25 2.12. Revue de sûreté.................................................................................................. 27 2.13. Révision spéciale ................................................................................................ 28 2.14. Plans particuliers d’intervention .......................................................................... 29

3. Auscultation d’un ouvrage hydraulique

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3.1. Principaux types d’appareils d’auscultation......................................................... 30

3.1.1. Les vinchons ............................................................................................ 30 3.1.2. Les pendules ............................................................................................ 30 3.1.3. Les alidades ............................................................................................. 32 3.1.4. Les inclinomètres...................................................................................... 33 3.1.5. Les piézomètres à tube ouvert ................................................................. 33 3.1.6. Les cellules............................................................................................... 34 3.1.7. Les extensomètres ................................................................................... 35 3.1.8. Les drains................................................................................................. 36 3.2. Etude des appareils d’auscultation de trois barrages.......................................... 36 3.2.1. Barrages voutes ....................................................................................... 36 3.2.2. Barrages poids en remblai et maçonnerie ................................................ 39

4. Programme interne de suivi d’ouvrages hydrauliques

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4.1. Problématique du suivi des ouvrages ................................................................. 42 4.2. Objectifs du projet ............................................................................................... 43 4.3. Choix techniques pour le programme ................................................................. 43 4.4. Déroulement du développement ......................................................................... 45 4.5. Fonctionnement du site....................................................................................... 46 4.5.1. Fonctions mises en place pour l’utilisateur ............................................... 46 4.5.2. Fonctions accessibles uniquement à l’administrateur............................... 53

5. Conclusion

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6. Bibliographie

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Table des figures Figure 1 : Schéma des activités de STUCKY .................................................................... 11 Figure 2 : Tableau des obligations du propriétaire............................................................. 14 Figure 3 : Vinchon mesurant l’écartement d’une fissure .................................................... 30 Figure 4 : Schéma de fonctionnement d'un pendule A gauche un pendule direct, à droite un pendule inversé ...................................................................................... 31 Figure 5 : Table de lecture d'un pendule............................................................................ 31 Figure 6 : Alidade............................................................................................................... 32 Figure 7 : Support et cocarde de visée pour alidade ......................................................... 32 Figure 8 : Sonde inclinométrique avec galets de guidage.................................................. 33 Figure 9 : Tube inclinométrique avec rainures de guidage ................................................ 33

Figure 10 : Piézomètre et sonde à interface ...................................................................... 34 Figure 11 : Schéma de fonctionnement d'un extensomètre............................................... 35 Figure 12 : Implantation des appareils d’auscultation dans le barrage de Mervent ........... 37 Figure 13 : Vue en plan de l’implantation des appareils d’auscultation dans un barrage remblai ..................................................................................................... 40 Figure 14 : Implantation du dispositif d’auscultation au sein d’un petit barrage poids en maçonnerie............................................................................................. 41 Figure 15 : Fonctionnement de PHP.................................................................................. 44 Figure 16 : Saisie de données relatives à un ouvrage ....................................................... 46 Figure 17 : Interface d’échange de fichiers ........................................................................ 47 Figure 18 : Formulaire d’affichage de graphiques.............................................................. 48 Figure 19 : Affichage de graphiques .................................................................................. 48 Figure 20 : Mise en évidence du « creux » de novembre 2010 en ajustant l’intervalle de temps .............................................................................................. 49 Figure 21 : Affichage de l’ensemble des capteurs sur l’axe de gauche ............................. 50 Figure 22 : Affichage des seuils sur le graphique .............................................................. 50 Figure 23 : Options avancées du graphique ...................................................................... 51 Figure 24 : Affichage de la pluviométrie sous forme d’histogrammes................................ 51 Figure 25 : Graphique de corrélation avec affichage des indices ...................................... 52 Figure 26 : Consultation d’anciens rapports....................................................................... 53 Figure 27 : Gestion des accès d'un MOA .......................................................................... 54 Figure 28 : Affichage des données après enregistrement par bloc.................................... 55 Figure 29 : Affichage des données de l’ouvrage avec coloration des données suspectes .............................................................................................................. 56

INTRODUCTION "De toutes les réalisations humaines, les barrages sont parmi celles qui peuvent à certains égard induire un potentiel de risque très significatif". Le Moniteur. Cette citation résume bien tout l’intérêt de l’étude de danger et de la surveillance des ouvrages hydrauliques. Les rares ruptures de barrages et de digues ont généralement des conséquences désastreuses. Au cours du siècle dernier, on estime à 1% le nombre de ruptures de grands barrages. La plus dévastatrice et la plus sévère est celle du barrage de Malpasset le 2 décembre 1959, elle entraina la mort de 423 personnes. Le barrage était correctement dimensionné pour les moyens de l’époque. Cependant, une étude postérieure à l’accident avec des moyens plus évolués à révélé que les roches d’appuis du barrage avaient une structure de feuillet. En s’hydrolysant à cause de la forte pression d’eau, les feuillets se sont décollés entrainant la rupture de l’ouvrage. Dans le cas présent la rupture est survenue lors de la première mise en eau. Dans d’autres conditions, les ouvrages peuvent subir des détériorations progressives et rompre des siècles après leur construction. C’est notamment le cas des barrages en terre très sensibles aux phénomènes d’érosion interne. Le suivi régulier de la structure de l’ouvrage avec des moyens appropriés est donc primordial. Si la rupture d’un barrage est clairement perçue comme dangereuse et spectaculaire, les conséquences sur l’environnement proche peuvent être encore plus désastreuses. C’est le cas du barrage de Bouzey qui causa en 1895 la mort directe de 88 personnes puis celle de 112 personnes du fait d’une pénurie d’eau. Si le risque de rupture du barrage est clairement identifié, certains accidents dus à la présence même d’un plan d’eau artificiel peuvent être tout aussi dévastateurs. L’exemple le plus frappant est celui du barrage de la vallée de Vajont en Italie en 1963. Un glissement de terrain entraina le sur versement du barrage par deux vagues de 150 mètres de haut propageant 25 millions de mètres cubes dans la vallée à 110 km/h. Le barrage a résisté aux deux vagues mais la catastrophe a entrainé la mort d’environ 1900 personnes. Cette Tragédie met bien en évidence la nécessité des études de dangers des études de dangers qui doit prendre en compte toutes les sources d’incidents possibles. Le but de ce Projet de Fin d’Etudes est de mettre en place un programme informatique simplifiant le suivi et l’auscultation des ouvrages hydrauliques. Avant d’analyser les points clés de ce dernier il importe d’étudier la norme en vigueur relative à ce domaine. Ce rapport contient, dans un premier temps, une synthèse des différents textes de loi puis, la présentation des divers instruments disponibles pour l’auscultation d’ouvrages hydrauliques ; enfin, l’élaboration du programme et son fonctionnement.

Roland VIDAL – Rappot de Projet de Fin d’Etudes

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1. STUCKY L’ENTREPRISE

FRANCE,

PRESENTATION

DE

STUCKY est un bureau d’études spécialisé dans les domaines de l’aménagement hydraulique et de l’environnement. L’entreprise comporte une vingtaine d’employés répartis dans trois départements : Hydraulique, Environnement et Génie Civil. Son activité porte sur : •

La définition du fonctionnement des rivières, lacs, milieux littoraux... et milieux associés : − hydrologie et hydraulique, − écologie et environnement général,

•

Les aménagements hydrauliques : − génie civil : barrages, aménagements hydroélectriques, ouvrages de transfert... − génie écologique : restauration, valorisation....

Les domaines d’activité de l’entreprise sont les suivants : •

Etudes, expertises et direction de travaux d'infrastructures hydrauliques : barrages, prises d'eau, galeries, canaux, adducteurs, stations de pompage, centrales hydro-électriques…

•

Etudes et direction de travaux d'aménagements portuaires.

•

Etudes d'aménagements hydrauliques et de leur impact sur l'environnement.

•

Assistance technique à la mise en service et à l'exploitation d'aménagements hydrauliques (auscultation d'ouvrages en particulier).

•

Etudes hydrologiques et hydrauliques, conception et réalisation de systèmes de régulation et de télégestion de complexes hydrauliques.

•

Etudes d'environnement, études d'impact, analyses et expertises hydro biologiques, animation des procédures de concertation autour de grands projets hydrauliques.

Roland VIDAL – Rappot de Projet de Fin d’Etudes

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Figure 1 : Schéma des activités de STUCKY

Génie civil Infrastructures • Barrages • Aménagements hydroélectriques • Adducteurs • Digues de berge

Hydrologie Hydraulique • Crue - Etiage • Inondations • Gestion de la ressource en eau • Etudes de danger

3 métiers complémentaires

Environnement - Impacts Concertation • Hydrobiologie • Flore - Faune - Ripisylve • Génie écologique • Animation - Communication • Dossiers réglementaires

Roland VIDAL – Rappot de Projet de Fin d’Etudes

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2.

LEGISLATION POUR LA SECURITE ET LA SURETE

DES OUVRAGES HYDRAULIQUES Dans cette partie, nous nous intéresserons principalement aux ouvrages en exploitation normale et sans projet visant à la réalisation de travaux importants. Le but de l’étude étant d’analyser le suivi et l’auscultation des ouvrages hydrauliques, nous détaillerons plus précisément les documents nécessaires à cet effet.

2.1. Principaux textes de loi La règlementation en vigueur pour la sécurité et le suivi des ouvrages hydrauliques est relativement récente. Les principaux textes de loi sont les suivants : •

Le décret n°2007 – 1735 du 11 décembre 2007 qui classe les différents ouvrages selon quatre classes et définit les obligations du responsable,

•

L’arrêté du 29 février 2008 paru au Journal Officiel n°62 du 13 mars 2008 qui complète le précédent décret,

•

L’arrêté du 12 juin 2008 définit le plan d’une étude de dangers,

•

Loi n° 2004-811 du 13 août 2004 prescrit la réalisation de plans particuliers d’intervention.

2.2. Classification des ouvrages hydrauliques.

2.2.1.

Classification règlementaire des barrages et digues

La distinction entre barrage et digue faite par la règlementation diffère de celle utilisée par le sens commun. Selon la norme, un barrage est un ouvrage destiné à contenir un volume d’eau. Les étangs et les canaux sont donc considérés comme des retenues. Une digue est destinée à soustraire une surface à l’inondation. Toutes les digues de protection contre les inondations et les digues de rivières canalisées font partie de cette famille. Il en découle donc, par exemple, qu’un merlon retenant l’eau d’un étang est assimilé à un barrage.

Roland VIDAL – Rappot de Projet de Fin d’Etudes

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2.2.2.

Classification des ouvrages hydrauliques

Quatre classes ont été crées pour hiérarchiser les ouvrages selon les mesures à mettre en œuvre pour leur suivi. Celles-ci vont de "A" pour les ouvrages qui intéressent le plus la sécurité publique à "D" pour les ouvrages présentant un risque plus faible. Pour les barrages, les différents paramètres pris en compte sont : H : La plus grande hauteur en mètres mesurée verticalement entre le sommet de l’ouvrage et le terrain naturel à l’aplomb de ce sommet. V : Volume de la retenue exprimé en millions de mètres cubes lorsque celle-ci est à sa cote de retenue normale. Le classement des ouvrages est fait de la manière suivante : A : H>20 B : H²*√(V)>200 ET H>10 C : H²*√(V)>20 ET H>5 D : H>2 Les digues font l’objet de critères différents prenant en compte les populations protégées : P : population maximale exprimée en nombre d’habitants résidant dans la zone protégée, en incluant les populations saisonnières. A : H>1 ET P>50000 B : H>1 ET 1000