Comité Français des Barrages et Réservoirs

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Tenir compte de l’histoire dans les justifications de stabilité : l’approche bayésienne


Luc DEROO, Michel LINO, Sadri MEVEL (ISL), Jean-Jacques FRY (EDF-CIH)

Éditeur : Comité Français des Barrages et Réservoirs - CFBR - ISBN 979-10-96371-09-9

Colloque : Justification des barrages : état de l’art et perspectives - Chambéry, France
Année d’édition 2019

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Title : Taking history into account in the justifications for stability : the bayesian approach

Résumé
En France, la majorité des barrages et digues en service sont des ouvrages anciens. L’ancienneté des barrages est souvent une difficulté : la mémoire précise de leur constitution a pu se perdre, les archives ont pu s’altérer, les normes de construction et de justification sont obsolètes. La méconnaissance de la constitution ou l’inadéquation de la constitution aux standards actuels peuvent faire douter de la sécurité. Mais l’ancienneté est aussi un gage de confiance : les barrages anciens ont subi de nombreuses épreuves de chargement, qui sont autant de tests de robustesse ; leur comportement à l’occasion de ces épreuves est un enseignement précieux quant à leur capacité à résister à de futures sollicitations.
Dans tout diagnostic de sécurité d’un barrage en service, l’analyse du comportement historique est une composante essentielle. Cependant, cette analyse est avant tout qualitative. Peut-on trouver le moyen de la quantifier ? Cette question est explorée dans cette communication, en utilisant les outils de l’approche bayésienne. L’idée générale est la suivante :
- cherchant à poser un diagnostic concernant une pathologie donnée (exemple : érosion interne non stabilisée) ;
- l’ingénieur établit un jugement a priori, bâti à partir de sa connaissance de la constitution de l’ouvrage ;
- puis il considère les remplissages précédents comme autant de tests pour lesquels le comportement du barrage est caractérisé (résultats de la surveillance et de l’auscultation) ;
- et, tirant profit des statistiques du parc mondial et en utilisant l’approche Bayésienne, il exploite ces tests pour obtenir un jugement a posteriori.
La démarche est comparable à celle adoptée par le médecin qui utilise des tests médicaux pour améliorer son évaluation de la probabilité qu’un patient soit atteint d’une maladie donnée. On retrouve en effet la notion de probabilités a priori et a posteriori, et l’idée de tests calibrés sur des cohortes de patients ; la qualité des tests (sensibilité, spécificité, ratio de vraisemblance) est alors le paramètre clé qui permet de faire évoluer de manière quantifiée le diagnostic.

Abstract
In France, the majority of dams and levees in service are old structures. The age of dams is often a difficulty : the precise memory of their constitution may have been lost, archives may have been altered, construction and justification standards are obsolete. Lack of knowledge of the constitution or the inadequacy of the constitution to current standards may raise doubts about safety. But seniority is also a guarantee of confidence : old dams have undergone numerous loading tests, which are all robustness tests ; their behaviour during these tests is a valuable lesson as to their ability to withstand future loadings.
In any safety diagnosis of a dam in service, the analysis of historical behaviour is an essential component. However, this analysis is above all qualitative. Can we find a way to quantify it ? This question is explored in this paper using the tools of the Bayesian approach. The general idea is as follows :
- seeking to diagnose a given pathology (example : unstabilized internal erosion) ;
- the engineer makes an a priori judgment, based on his knowledge of the structure’s constitution ;
- then, he or she considers the previous fills as tests, for which the behaviour of the dam is characterized (results of monitoring and auscultation) ;
- and, taking advantage of world portfolio statistics and using the Bayesian approach, he or she uses these tests to obtain an a posteriori judgment.
The approach is similar to that adopted by a physician who uses medical tests to improve his or her assessment of the likelihood that a patient will have a particular disease. We find the notion of a priori and a posteriori probabilities, and the idea of calibrated tests on patient cohorts ; the quality of the tests (sensitivity, specificity, likelihood ratio) is then the key parameter that allows the diagnosis to evolve in a quantified way.

Citation
DEROO, LINO, MEVEL, FRY. Tenir compte de l’histoire dans les justifications de stabilité : l’approche bayésienne. In Colloque Justification des barrages : Etat de l’art et Perspectives. Chambéry : CFBR - 27,28 novembre 2019. ISBN 979-10-96371-09-9. doi : 10.24346/cfbr_colloque2019_a14


Voir aussi : Colloque Justification des barrages : état de l’art et perspectives

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