1871
Maintenance préventive des ouvrages hydrauliques par fibre optique
Preventive maintenance of water retaining structures based on fiber optic systems
Fry J.-J., Courivaud J.-R.
EDF-CIH, Le Bourget du Lac, France
Beck Y.-L.
EDF-DTG, Grenoble, France
Pinettes P.
Géophyconsult, Le Bourget du Lac, France
RÉSUMÉ : EDF est maître d’ouvrage de plus de 500 km de digues, dont certaines qui forment une protection d’aménagements
intéressant la sécurité publique. Afin d’améliorer la sûreté de son parc, EDF travaille au concept de maintenance préventive. Il s’agit
de concevoir, réaliser et gérer un système de détection précoce d’anomalies (dont les principales sont les fuites et les déformations),
un modèle d’interprétation et une chaîne d’interventions précises comportant alarmes techniques, administratives et travaux de
réparation adaptés. Dans ce cadre, EDF travaille depuis 1994 à développer l’utilisation de mesures réparties par fibre optique pour
améliorer la surveillance des digues. En effet, la technologie fibre optique permet d’avoir une mesure de température et/ou de
déformation répartie tous les mètre le long de celles-ci, mesurée en continu. Cette nouvelle technologie, placée stratégiquement dans
l’ouvrage, permet de compléter la surveillance habituelle du comportement hydraulique et mécanique, assurée à ce jour avec une
instrumentation classique (nivellement, piézomètre, drain), par une surveillance à la fois globale, détaillée et surtout apte à la
détection des phénomènes extrêmes et des états de crise (crue, séisme, vandalisme). Cet article présente le principe de la surveillance
des digues de canaux par fibre optique ainsi que les résultats de validation de cette technologie tant à l’échelle de sites test que sur
sites réels du parc d’EDF.
ABSTRACT: EDF owns more than 500 km of dikes, some of them protecting large critical structures involving public security. In
order to improve the safety of its stock of power plants, EDF develops the concept of preventive maintenance. It means design,
building and operation of an early warning monitoring system (leakage and strains), plus model of interpretation and portfolio of
technical or legal alarm and interventions. In that framework, EDF has been working since 1994 on the development of the use of the
distributed measurements with fiber optic, to improve the monitoring of dikes and flood embankments. The fiber optic technology
provides a remote control measurement of the distributed temperature and strain every meter along the embankment. This new
technology strategically placed in the fill, allows to reinforce the hydraulic and mechanical behavior monitoring, which is provided to
date by conventional instrumentation (leveling, piezometer, discharge rate), with simultaneously a global and detailed surveillance
and an early warning system for extreme loadings and crisis (floods, earthquakes, vandalism). This paper introduces the principle of
dikes monitoring using fiber optic and the validation results of this technology from both trial test sites and on EDF's real sites.
MOTS-CLÉS : remblai, barrage, digue, crue, séisme, sécurité, surveillance, auscultation, fibre optique, rupture, fuite
KEYWORDS: embankment, dam, levee, flood, earthquake, safety, surveillance, monitoring, fiber optic, failure, leakage
1 INTRODUCTION
En 1995, EDF est le premier gestionnaire d’ouvrages
hydrauliques à tester la technologie de mesure de température
répartie par fibre optique pour la surveillance des fuites d’une
digue. Sur les digues, il est courant d’observer des fuites
soudaines, sans que les piézomètres ne détectent une variation
de la surface libre. Cette observation, souvent répétée sur des
ouvrages variés, montre à quel point le phénomène d’érosion
interne, à l’origine de la fuite, est local. EDF, sensibilisé à ces
manifestations d’érosion interne, lors de la mise en eau des
digues d’Isère Moyenne Aval en 1991, en conclut que la
détection précoce de l’érosion interne ne peut pas être envisagée
avec l’espacement habituel des piézomètres, mais plutôt avec un
espacement de l’ordre du mètre et un système d’acquisition
marchant en continu. Dans le cadre d’un groupe de travail
constitué avec la CNR en 1993, il apparait que la méthode
thermométrique de GTC, détectant les anomalies thermiques
provoquées par un écoulement préférentiel dans le remblai avec
des mesures de température dans des forages implantés tous les
20 m, est la méthode la plus efficace pour localiser la zone de
fuite. D’autre part, Johansson propose à cette époque une
interprétation des mesures de thermométriques, apte à en
extraire la perméabilité et à suivre son évolution dans le temps.
EDF en déduit en 1994 que la détection de l’érosion interne par
l’augmentation de la perméabilité dans le temps est possible
grâce aux mesures à l’interprétation de température, comme
l’écrit plus tard Johansson (1997) dans sa thèse.
Cependant, la méthode n’est pas prédictive : l’intervention
est curative. Il faut un nouveau saut technologique, pour
détecter l’initiation de l’érosion interne, surveiller son évolution
au fil du temps et décider d’une intervention ou non. Quel
système a l’aptitude de mesurer la température tous les mètres et
en permanence ? En discutant avec Jürgen Dornstädter en 1994,
patron de GTC, EDF met en parallèle le contrôle de l’érosion
interne et le contrôle des câbles électriques enterrés. Ces
derniers sont mis en place avec une fibre optique, en vue de
détecter à tout moment, une éventuelle coupure accidentelle du
câble. L’outil existe donc à cette époque ! Il reste à l’adapter au
contexte de la surveillance des ouvrages hydrauliques. Cela
nécessitera plus de 15 années d’étude… Dès le premier test avec
une fibre optique d’une centaine de mètres, en juillet 1995, la
détection de fuites, dans le canal de drainage en pied de la digue
Cusset, montre que la détection des fuites est possible, mais
qu’elle est dépendante de la technologie et exige une forte
précision de la mesure. D’autre part, le diagnostic est entaché de
