Dam Surveillance Guide

CIGB ICOLD

• Publisher: CRC Press
• Year: 2018
• Print ISBN: 9781138490208
• eBook ISBN: 9781351035767
• Edition: 1
• Topic: Technology & Engineering
• Subtopic: Civil Engineering
• Index: Technology & Engineering

Dams are part of human achievements that induce great benefits for society but also bear a potential risk to people, property and the natural environment. The risk of a dam rupture is extremely low and diffi cult to quantify accurately. The aim of 'Dam surveillance' (ICOLD Bulletin 158), is to help reduce these risks by early detection of an undesirable event.

The objective of dam surveillance is to make a precise and timely diagnosis of the behavior of dams, in order to prevent undesirable consequences. Both the monitoring system and surveillance program has to be designed and should be able to detect any abnormal behaviour. 'Dam surveillance' (ICOLD Bulletin 158), emphasizes the following aspects:

• Routine visual inspection

• Special inspection

• Checking and testing of Hydro-electromechanical equipment

• Monitoring parameters and devices

• Automation

• Maintenance of ageing monitoring systems

• Re-instrumentation of existing dams

• Recent developments

• Data management

• Dam documentation management

• Assessment of dam condition and behaviour

• Assessment of routine dam safety monitoring programme

• Prioritization of maintenance, remedial and upgrading works.

1 Introduction

Les barrages font partie des réalisations humaines qui induisent à la fois de grands avantages pour la société, mais aussi un risque potentiel pour les populations situées à proximité, les biens et l’environnement naturel. Certes les conséquences d’une rupture de barrage peuvent être importantes, mais tous les barrages, à de très rares exceptions près, présentent une probabilité de rupture extrêmement faible.

Le risque intrinsèque d’une rupture de barrage, soit le produit d’une conséquence par la probabilité d’occurrence d’un évènement, est difficile à quantifier précisément. Néanmoins, la surveillance des barrages peut aider à réduire le risque par la détection précoce d’un évènement indésirable. Chaque processus de surveillance doit avoir pour but de réduire la probabilité de rupture par :

• La description proprement documentée du comportement du barrage, de ses fondations et des autres composants ;
• L’identification des modes de rupture potentiels et la détermination des niveaux de risque associés
• La préparation et l’implémentation de plans d’action appropriés en cas d’urgence, applicables au barrage et aux conséquences de sa rupture
• L’implémentation d’un programme qui permette de détecter les premiers indices du développement des modes de rupture significatifs. Une représentation schématique des activités de surveillance durant la vie du barrage est illustrée à la figure 1.1.

En règle générale, la protection des personnes et des biens est une responsabilité sociale de l’État, qui doit légiférer pour imposer la surveillance des barrages et contrôler que celle-ci soit efficace et effective. Un cadre légal, précisant les devoirs et responsabilités des différentes parties responsables, quant à l’exploitation en toute sécurité des barrages, est nécessaire. Cependant, le propriétaire reste le principal responsable pour tous les aspects liés à la sécurité du barrage. Il veille aussi à limiter les conséquences d’une éventuelle rupture du barrage. Ce Bulletin a été préparé à l’intention des propriétaires, gestionnaires, ingénieurs et autres responsables pour une exploitation des barrages en toute sécurité.

L’objectif de la surveillance est de faire un diagnostic précis et en temps opportun du comportement des barrages, afin de prévenir les conséquences indésirables. Le système d’auscultation et le programme de surveillance doivent être conçus ou mis à jour en considérant les modes de rupture potentiels associés au plus haut niveau de risque. Ils doivent être capables de détecter tout comportement anormal de l’ouvrage qui pourrait engendrer une réduction potentielle de sécurité.

Ce bulletin constitue également une mise à jour des bulletins 60 et 68 établis par le «Comité pour l’auscultation des barrages». Cette mise à jour concerne en particulier les aspects suivants :

• L’inspection visuelle de routine,
• Les inspections particulières (des zones inaccessibles),
• La vérification et les essais des équipements hydro-électromécaniques,
• Les dispositifs d’auscultation et les paramètres correspondants,
• Les systtème de mesure automatique,
• La maintenance et le vieillissement des systèmes d’auscultation,
• La ré-instrumentation des barrages existants,
• Les développements techniques récents,
• La gestion de données,
• La gestion de la documentation du barrage,
• L’évaluation de l’état et du comportement du barrage,
• L’établissement du programme régulier d’auscultation et d’évaluation de la sécurité du barrage,
• La priorisation des travaux de maintenance, de réparation et de mise à niveau.

Selon le Bulletin 138, le diagnostic et l’analyse de la performance d’un barrage doit faire appel à des spécialistes qualifiés et compétents indépendants.

Figure 1.1
Représentation schématique des activités de surveillance pendant le cycle de vie des barrages

Le dispositif d’auscultation doit aussi permettre la mesure des effets d’événements ou de circonstances extraordinaires, y compris les séismes et les crues.

Un grand nombre de barrages ne dispose pas d’un système d’auscultation performant. Souvent, les instruments existants sont obsolètes ou, pour diverses raisons, ne sont plus fiables. Les barrages présentant des risques élevés devraient être attentivement surveillés et leur système d’auscultation devrait être amélioré, comme l’illustre le diagramme présenté dans la figure 1.2.

Figure 1.2
Diagramme illustrant l’amélioration continue du système de surveillance

2 Inspections visuelles et inspections particulières

2.1. Définitions

On entend par le vocable ”inspection visuelle” l’inspection régulière de routine du barrage et de ses alentours, pour des conditions usuelles d’exploitation (Niveau 1, voir Chapitre 1, Figure 1.1). Elle doit être considérée comme une inspection effectuée par le personnel d’exploitation la durée est généralement limitée à quelques heures. L’essentiel des paragraphes 2.2 et 2.3 qui suivent sont consacrés à ce sujet.

Les inspections particulières, ou “inspections ad hoc”, sont nécessaires à la suite d’événements ou de circonstances inhabituelles ou extraordinaires. Elles doivent être traitées de manière analogue aux inspections périodiques (niveau 2). Les inspections périodiques sont réalisées tous les 1 à 2 ans elles sont partie intégrante de l’évaluation de la sécurité des barrages basée sur les résultats de l’auscultation (voir chapitre 1, Figure 1.1). La fréquence des inspections périodiques doit être fixée au préalable et peut évoluer selon les phases de la vie du barrage : «durant la première mise en eau», «quelques années après la mise en eau», «quand le comportement du barrage se stabilise», et «pour une exploitation à long terme».

2.2. Inspection visuelle

2.2.1. Généralités

Les inspections visuelles constituent un élément essentiel de la surveillance des barrages. Elles permettent une évaluation qualitative et rapide de l’état de la structure et de ses ouvrages associés. Les anomalies de l’état et du comportement de la structure sont le plus souvent identifiées grâce à la reconnaissance visuelle de changements majeurs.

Les inspections visuelles doivent être réalisées à des intervalles réguliers par du personnel d’exploitation, dûment formé, familier de telles procédures, et qualifié pour son niveau de responsabilité. Ce personnel doit être en capacité de juger de l’importance pour la sécurité des changements observés et de solliciter une inspection par un ingénieur qualifié plus expérimenté.

Les changements identifiés lors d’une inspection visuelle doivent être rapportés à la personne responsable.

Des règles d’inspection spécifiques doivent être mise en place individuellement pour chaque barrage, en considérant ses spécificités de comportement. Le périmètre couvert et la fréquence des inspections visuelles devraient être détaillés et définis dans les procédures de surveillance et d’auscultation de chaque barrage.

Il est recommandé de préparer une liste de contrôle (check-list), adaptée à l’état de l’ouvrage. La liste de contrôle complétée et ses entrées peuvent être utilisées comme rapport de visite ou d’inspection visuelle. La liste de contrôle doit également décrire les conditions d’observation.

Les résultats de l’observation visuelle doivent être bien documentés et consignés dans les dossiers d’exploitation. Les changements importants doivent être illustrés à l’aide de photographies. Toutes les informations pertinentes, y compris les photographies, doivent être enregistrées dans une base de données bien structurée.

L’utilisation d’une caméra vidéo fixe pourrait être commode dans des cas particuliers (accès difficile, exigences spéciales de monitoring), mais en aucun cas une telle installation ne pourra remplacer les inspections visuelles sur site.

2.2.2. Étendue des inspections visuelles

Le périmètre des inspections visuelles doit être défini en considérant la nature particulière et la configuration du barrage. En principe, l’inspection visuelle consiste à contrôler la structure afin de détecter l’apparition éventuelle de changements notables. En plus de détecter les anomalies visibles, l’inspection visuelle doit principalement se concentrer sur l’identification des processus suivants et leurs conséquences :

• Infiltrations
• Déplacements et déformations
• Fissuration
• Signes d’érosion et d’altération

Les changements les...

Table of contents

• Cover
• Title
• Copyright
• Contents
• 1. Introduction
• 2. Inspections visuelles et inspections particulières
• 3. Contrôle et essais des équipements hydromécaniques
• 4. Dispositifs et paramètres d’auscultation
• 5. Automatisation
• 6. Maintenance et vieillissement des systèmes d’auscultation
• 7. Ré-instrumentation de barrages existants
• 8. Développements récents de l’instrumentation et leurs applications
• 9. Gestion des données
• 10. Gestion de la documentation des barrages
• 11. Évaluation de l’état et du comportement des barrages
• 12. Évaluation du programme de pilotage de la sécurité des barrages
• 13. Priorisation de la maintenance, la réparation et la mise à niveau des systèmes d’auscultation
• 14. Conclusions
• Annexe
• 1. Introduction
• 2. Visual Inspections and Special/Ad hoc Inspections
• 3. Checking and testing hydro-mechanical equipment
• 4. Monitoring parameters and devices
• 5. Automation
• 6. Maintenance and ageing of monitoring systems
• 7. Re-instrumentation of existing dams
• 8. Recent instrumentation developments and applications
• 9. Data management
• 10. Dam documentation management
• 11. Assessment of condition and behavior of dams
• 12. Assessment of dam safety monitoring programme
• 13. Prioritisation of maintenance, remedial and upgrading monitoring systems
• 14. Concluding remarks
• Annexure