Auscultation douvrages hydrauliques.Etude des normes pour la scurit des ouvrages hydrauliques et cration dun programme interne de suivi.

INSA de Strasbourg - Spcialit GENIE CIVIL Roland Vidal, 5me anne180, rue Guy Arnaud 30900 Nmes Tl. : 04 66 04 05 70 Fax : 04 66 04 05 69 E-mail : stucky@stucky.fr

Projet de Fin dEtudes

Juin 2010

RemerciementsLe droulement de mon Projet de Fin dEtudes, ma beaucoup apport, tant du point de vue technique quhumain. Je tiens particulirement remercier les personnes et organismes suivants : La socit STUCKY et lensemble de son personnel : chacun ma spontanment apport son aide et propos ses remarques constructives suivant ses propres comptences. Cela ma permis de dvelopper des outils ergonomiques rpondant leurs attentes pour favoriser lefficience du travail commun, Mon tuteur dentreprise M. Xavier Bancal : il a su me donner une vision prcise du mtier qui mattend, en mintgrant dans un maximum de projets. Il a eu le souci et la gentillesse dorganiser ma participation au sein de lentreprise. Il a fait preuve de disponibilit et de patience pour rpondre toutes mes questions. Ds le dbut, il a ma propos un cadre de Projet qui utilise mes comptences dans mes deux passions : le Gnie Civil et lInformatique. Il a aussi assur un suivi adapt malgr ses propres obligations professionnelles, Mon tuteur INSA, Mr Alain Cassard, pour son cours "Ouvrages hydrauliques : les barrages" qui sest avr trs complet et ma rapidement fait comprendre les enjeux de lauscultation. Il fait naitre mon intrt pour un domaine du Gnie Civil dans lequel je compte faire carrire, LINSA et mes professeurs pour leur enseignement des notions qui ont t ncessaires au bon droulement de mon Projet. Cette formation me permettra dtre rapidement efficace dans ma vie professionnelle, Je noublie pas les entreprises au sein desquelles jai effectu dautres stages : COFEX et EDF. qui ont particip la construction de mon orientation et de mon projet professionnel : les ouvrages hydrauliques.

SommaireIntroduction 1. STUCKY France, prsentation de lentreprise 2. Lgislation pour la scurit et la suret des ouvrages hydrauliques 9 10 12

2.1. Principaux textes de loi ....................................................................................... 12 2.2. Classification des ouvrages hydrauliques. .......................................................... 12 2.2.1. Classification rglementaire des barrages et digues ................................ 12 2.2.2. Classification des ouvrages hydrauliques................................................. 13 2.3. Obligations des propritaires .............................................................................. 14 2.4. Etudes de dangers .............................................................................................. 16 2.4.1. Rsum non technique............................................................................. 16 2.4.2. Renseignements administratifs................................................................. 16 2.4.3. Objet de ltude ........................................................................................ 16 2.4.4. Analyse fonctionnelle de louvrage et de son environnement ................... 17 2.4.5. Prsentation de la politique de prservation des accidents majeurs et du systme de gestion de la scurit ................................................... 17 2.4.6. Identification et caractrisation des potentiels dangers ............................ 17 2.4.7. Caractrisation des alas naturels ........................................................... 18 2.4.8. Etude accidentologique et retour dexprience......................................... 18 2.4.9. Identification et caractrisation des risques en termes de probabilit doccurrence, dintensit et de cintique des effets, et de gravit des consquences ................................................................... 18 2.4.10. Etude de rduction des risques ................................................. 18 2.4.11. Cartographie .............................................................................. 18 2.5. Matrise duvre unique et rglemente............................................................. 19 2.6. Avis du CTPBOH ................................................................................................ 19 2.7. Premire mise en eau ......................................................................................... 20 2.8. Dossier de louvrage ........................................................................................... 21 2.9. Registre de louvrage .......................................................................................... 22 2.10. Consignes crites................................................................................................ 22 2.11. Auscultation de louvrage .................................................................................... 24 2.11.1. Rapports de surveillance et dauscultation................................. 25 2.11.2. Visites techniques approfondies ................................................ 25 2.12. Revue de sret.................................................................................................. 27 2.13. Rvision spciale ................................................................................................ 28 2.14. Plans particuliers dintervention .......................................................................... 29

3. Auscultation dun ouvrage hydraulique

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3.1. Principaux types dappareils dauscultation......................................................... 30

3.1.1. Les vinchons ............................................................................................ 30 3.1.2. Les pendules ............................................................................................ 30 3.1.3. Les alidades ............................................................................................. 32 3.1.4. Les inclinomtres...................................................................................... 33 3.1.5. Les pizomtres tube ouvert ................................................................. 33 3.1.6. Les cellules............................................................................................... 34 3.1.7. Les extensomtres ................................................................................... 35 3.1.8. Les drains................................................................................................. 36 3.2. Etude des appareils dauscultation de trois barrages.......................................... 36 3.2.1. Barrages voutes ....................................................................................... 36 3.2.2. Barrages poids en remblai et maonnerie ................................................ 39

4. Programme interne de suivi douvrages hydrauliques

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4.1. Problmatique du suivi des ouvrages ................................................................. 42 4.2. Objectifs du projet ............................................................................................... 43 4.3. Choix techniques pour le programme ................................................................. 43 4.4. Droulement du dveloppement ......................................................................... 45 4.5. Fonctionnement du site....................................................................................... 46 4.5.1. Fonctions mises en place pour lutilisateur ............................................... 46 4.5.2. Fonctions accessibles uniquement ladministrateur............................... 53

5. Conclusion 6. Bibliographie

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Table des figuresFigure 1 : Schma des activits de STUCKY .................................................................... 11 Figure 2 : Tableau des obligations du propritaire............................................................. 14 Figure 3 : Vinchon mesurant lcartement dune fissure .................................................... 30 Figure 4 : Schma de fonctionnement d'un pendule A gauche un pendule direct, droite un pendule invers ...................................................................................... 31 Figure 5 : Table de lecture d'un pendule............................................................................ 31 Figure 6 : Alidade............................................................................................................... 32 Figure 7 : Support et cocarde de vise pour alidade ......................................................... 32 Figure 8 : Sonde inclinomtrique avec galets de guidage.................................................. 33 Figure 9 : Tube inclinomtrique avec rainures de guidage ................................................ 33

Figure 10 : Pizomtre et sonde interface ...................................................................... 34 Figure 11 : Schma de fonctionnement d'un extensomtre............................................... 35 Figure 12 : Implantation des appareils dauscultation dans le barrage de Mervent ........... 37 Figure 13 : Vue en plan de limplantation des appareils dauscultation dans un barrage remblai ..................................................................................................... 40 Figure 14 : Implantation du dispositif dauscultation au sein dun petit barrage poids en maonnerie............................................................................................. 41 Figure 15 : Fonctionnement de PHP.................................................................................. 44 Figure 16 : Saisie de donnes relatives un ouvrage ....................................................... 46 Figure 17 : Interface dchange de fichiers ........................................................................ 47 Figure 18 : Formulaire daffichage de graphiques.............................................................. 48 Figure 19 : Affichage de graphiques .................................................................................. 48 Figure 20 : Mise en vidence du creux de novembre 2010 en ajustant lintervalle de temps .............................................................................................. 49 Figure 21 : Affichage de lensemble des capteurs sur laxe de gauche ............................. 50 Figure 22 : Affichage des seuils sur le graphique .............................................................. 50 Figure 23 : Options avances du graphique ...................................................................... 51 Figure 24 : Affichage de la pluviomtrie sous forme dhistogrammes................................ 51 Figure 25 : Graphique de corrlation avec affichage des indices ...................................... 52 Figure 26 : Consultation danciens rapports....................................................................... 53 Figure 27 : Gestion des accs d'un MOA .......................................................................... 54 Figure 28 : Affichage des donnes aprs enregistrement par bloc.................................... 55 Figure 29 : Affichage des donnes de louvrage avec coloration des donnes suspectes .............................................................................................................. 56

INTRODUCTION"De toutes les ralisations humaines, les barrages sont parmi celles qui peuvent certains gard induire un potentiel de risque trs significatif". Le Moniteur. Cette citation rsume bien tout lintrt de ltude de danger et de la surveillance des ouvrages hydrauliques. Les rares ruptures de barrages et de digues ont gnralement des consquences dsastreuses. Au cours du sicle dernier, on estime 1% le nombre de ruptures de grands barrages. La plus dvastatrice et la plus svre est celle du barrage de Malpasset le 2 dcembre 1959, elle entraina la mort de 423 personnes. Le barrage tait correctement dimensionn pour les moyens de lpoque. Cependant, une tude postrieure laccident avec des moyens plus volus rvl que les roches dappuis du barrage avaient une structure de feuillet. En shydrolysant cause de la forte pression deau, les feuillets se sont dcolls entrainant la rupture de louvrage. Dans le cas prsent la rupture est survenue lors de la premire mise en eau. Dans dautres conditions, les ouvrages peuvent subir des dtriorations progressives et rompre des sicles aprs leur construction. Cest notamment le cas des barrages en terre trs sensibles aux phnomnes drosion interne. Le suivi rgulier de la structure de louvrage avec des moyens appropris est donc primordial. Si la rupture dun barrage est clairement perue comme dangereuse et spectaculaire, les consquences sur lenvironnement proche peuvent tre encore plus dsastreuses. Cest le cas du barrage de Bouzey qui causa en 1895 la mort directe de 88 personnes puis celle de 112 personnes du fait dune pnurie deau. Si le risque de rupture du barrage est clairement identifi, certains accidents dus la prsence mme dun plan deau artificiel peuvent tre tout aussi dvastateurs. Lexemple le plus frappant est celui du barrage de la valle de Vajont en Italie en 1963. Un glissement de terrain entraina le sur versement du barrage par deux vagues de 150 mtres de haut propageant 25 millions de mtres cubes dans la valle 110 km/h. Le barrage a rsist aux deux vagues mais la catastrophe a entrain la mort denviron 1900 personnes. Cette Tragdie met bien en vidence la ncessit des tudes de dangers des tudes de dangers qui doit prendre en compte toutes les sources dincidents possibles. Le but de ce Projet de Fin dEtudes est de mettre en place un programme informatique simplifiant le suivi et lauscultation des ouvrages hydrauliques. Avant danalyser les points cls de ce dernier il importe dtudier la norme en vigueur relative ce domaine. Ce rapport contient, dans un premier temps, une synthse des diffrents textes de loi puis, la prsentation des divers instruments disponibles pour lauscultation douvrages hydrauliques ; enfin, llaboration du programme et son fonctionnement.

Roland VIDAL Rappot de Projet de Fin dEtudes

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1. STUCKY LENTREPRISE

FRANCE,

PRESENTATION

DE

STUCKY est un bureau dtudes spcialis dans les domaines de lamnagement hydraulique et de lenvironnement. Lentreprise comporte une vingtaine demploys rpartis dans trois dpartements : Hydraulique, Environnement et Gnie Civil. Son activit porte sur : La dfinition du fonctionnement des rivires, lacs, milieux littoraux... et milieux associs : hydrologie et hydraulique, cologie et environnement gnral, Les amnagements hydrauliques : gnie civil : barrages, amnagements hydrolectriques, ouvrages de transfert... gnie cologique : restauration, valorisation....

Les domaines dactivit de lentreprise sont les suivants : Etudes, expertises et direction de travaux d'infrastructures hydrauliques : barrages, prises d'eau, galeries, canaux, adducteurs, stations de pompage, centrales hydro-lectriques Etudes et direction de travaux d'amnagements portuaires. Etudes d'amnagements hydrauliques et de leur impact sur l'environnement. Assistance technique la mise en service et l'exploitation d'amnagements hydrauliques (auscultation d'ouvrages en particulier). Etudes hydrologiques et hydrauliques, conception et ralisation de systmes de rgulation et de tlgestion de complexes hydrauliques. Etudes d'environnement, tudes d'impact, analyses et expertises hydro biologiques, animation des procdures de concertation autour de grands projets hydrauliques.

Roland VIDAL Rappot de Projet de Fin dEtudes

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Figure 1 : Schma des activits de STUCKY

Gnie civil Infrastructures Barrages Amnagements hydrolectriques Adducteurs Digues de berge

Hydrologie Hydraulique Crue - Etiage Inondations Gestion de la ressource en eau Etudes de danger3 mtiers complmentaires

Environnement - Impacts Concertation Hydrobiologie Flore - Faune - Ripisylve Gnie cologique Animation - Communication Dossiers rglementaires

Roland VIDAL Rappot de Projet de Fin dEtudes

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2.

LEGISLATION POUR LA SECURITE ET LA SURETEDans cette partie, nous nous intresserons principalement aux ouvrages en exploitation normale et sans projet visant la ralisation de travaux importants. Le but de ltude tant danalyser le suivi et lauscultation des ouvrages hydrauliques, nous dtaillerons plus prcisment les documents ncessaires cet effet.

DES OUVRAGES HYDRAULIQUES

2.1. Principaux textes de loiLa rglementation en vigueur pour la scurit et le suivi des ouvrages hydrauliques est relativement rcente. Les principaux textes de loi sont les suivants : Le dcret n2007 1735 du 11 dcembre 2007 qui classe les diffrents ouvrages selon quatre classes et dfinit les obligations du responsable, Larrt du 29 fvrier 2008 paru au Journal Officiel n62 du 13 mars 2008 qui complte le prcdent dcret, Larrt du 12 juin 2008 dfinit le plan dune tude de dangers, Loi n 2004-811 du 13 aot 2004 prescrit la ralisation de plans particuliers dintervention.

2.2. Classification des ouvrages hydrauliques.

2.2.1.

Classification rglementaire des barrages et digues

La distinction entre barrage et digue faite par la rglementation diffre de celle utilise par le sens commun. Selon la norme, un barrage est un ouvrage destin contenir un volume deau. Les tangs et les canaux sont donc considrs comme des retenues. Une digue est destine soustraire une surface linondation. Toutes les digues de protection contre les inondations et les digues de rivires canalises font partie de cette famille. Il en dcoule donc, par exemple, quun merlon retenant leau dun tang est assimil un barrage.

Roland VIDAL Rappot de Projet de Fin dEtudes

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2.2.2.

Classification des ouvrages hydrauliques

Quatre classes ont t cres pour hirarchiser les ouvrages selon les mesures mettre en uvre pour leur suivi. Celles-ci vont de "A" pour les ouvrages qui intressent le plus la scurit publique "D" pour les ouvrages prsentant un risque plus faible. Pour les barrages, les diffrents paramtres pris en compte sont : H : La plus grande hauteur en mtres mesure verticalement entre le sommet de louvrage et le terrain naturel laplomb de ce sommet. V : Volume de la retenue exprim en millions de mtres cubes lorsque celle-ci est sa cote de retenue normale. Le classement des ouvrages est fait de la manire suivante : A : H>20 B : H*(V)>200 ET H>10 C : H*(V)>20 ET H>5 D : H>2 Les digues font lobjet de critres diffrents prenant en compte les populations protges : P : population maximale exprime en nombre dhabitants rsidant dans la zone protge, en incluant les populations saisonnires. A : H>1 ET P>50000 B : H>1 ET 1000