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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.

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La Figure ci-dessous présente les résultats les données issues d’une cellule de pression. 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 l’influence des variations de la retenue sur la valeur des mesures (78,73 % de contribution à l’explication des phénomènes – Graphe « Analyse des effets de la cote du plan d’eau »). L’analyse montre aussi

une dérive temporelle à la baisse, donc favorable, des variations enregistrées sur le capteur (21,47 % d’explication) se traduisant par une baisse des niveaux piézométriques de 0,34 m par an (voir Figure « Effet temps »).

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.