approach to dam survelleinance

ICOLD TCDS DRAFT BULLETIN N 1 (rev 1a 28 Feb 2007)

COMITE DE LA SURVEILLANCE DES BARRAGES

COMMITTEE ON DAM SURVEILLANCE

DRAFT BULLETIN N 1

rev. 1a 28 Feb. 2007

INTRODUCTION A LA SURVEILLANCE DES BARRAGES

GENERAL APPROACH TO DAM SURVEILLANCE

ICOLD TCDS DRAFT BULLETIN N 1 (rev 1a 28 Feb 2007) 2

TABLE DES MATIRES TABLE OF CONTENTS

INTRODUCTION A LA SURVEILLANCE DES BARRAGES

A Contexte gnral B La surveillance : lment de base d'un

processus de scurit des barrages et cadre lgal

C La surveillance : un ensemble d'activits

complmentaires et redondantes D Principes et rgles E L'auscultation en lien avec la mtrologie Quelques rfrences Annexes (daprs J Dunnicliff 1988) :

- La cl du succs de linstrumentation - Liste de contrle pour les tapes de

programmation

GENERAL APPROACH TO DAM SURVEILLANCE

A General Context B Surveillance: Basic Element in a Dam

Safety Process and legal frame C Surveillance: A Series of Complementary

and Redundant Activities D Principles and Rules E Monitoring linked to Metrology Some references Appendices (from J Dunnicliff 1988) :

- The key to success of instrumentation - Checklist for planning steps


A Contexte gnral De toutes les ralisations humaines, les barrages sont parmi celles qui peuvent certains gards induire un potentiel de risques trs significatif. La construction douvrages de retenue "impose" un risque aux populations avoisinantes, aux biens et lenvironnement naturel et humain. Bien que les consquences d'un dysfonctionnement ou d'une dfaillance d'un barrage soient mesurables, quantifiables et bien souvent importantes, elles en sont toutefois trs hypothtiques. En effet, la probabilit de leur occurrence est trs faible. Le risque intrinsque, rsultant d'une consquence multiplie par des probabilits d'occurrence est donc variable, et parfois difficilement quantifiable. La surveillance des barrages vise grer ce risque et rduire au mieux ses probabilits d'occurrence, en mobilisant les moyens ncessaires l'identification prcoce d'vnements indsirables susceptibles dengendrer une ventuelle dfaillance ou rupture. Toute organisation d'un processus de surveillance devrait donc viser faire en sorte que l'on rduise au maximum les probabilits de dfaillance par : - lidentification des modes de rupture et la

vrification de ce que le programme de surveillance les considre,

- la dtection suffisamment prcoce de

phnomnes avant-coureurs et volutifs qui pourraient mener des mcanismes de rupture;

- la connaissance, via des paramtres

physiques, du comportement du barrage et de ses composantes.

A General Context Dams are among the human achievements that can sometimes create a very significant risk potential. Building retaining structures in a geographic area imposes a risk on neighbouring populations, on property, and on the natural and human environment. Although the consequences of the poor performance or failure of a dam can be measured and quantified and can be very significant, non-conformance and failure nonetheless remain very hypothetical. In fact, the probability of their occurrence is very low. The intrinsic risk resulting from a consequence multiplied by the probability of occurrence is thus variable, and sometimes difficult to quantify. Dam surveillance therefore has the effect of managing this risk and reducing the probability of occurrence even more by implementing the means required through early identification of undesirable events that can possibly cause failure. The organization of any surveillance process should thus aim to reduce the probability of failure as much as possible by: - identify failure modes and ensure that the

surveillance program covers these, - sufficiently early detection of precursory

and evolving phenomena that can lead to failure mechanisms.

- understanding the behaviour of the dam and

its components using physical parameters.


La protection des personnes et des biens est en rgle gnrale une responsabilit sociale de ltat qui doit, par des mesures lgislatives contraignantes, tre en mesure dimposer et de contrler une surveillance effective et efficace des barrages. Pour cette raison, la surveillance des barrages doit sappuyer sur un cadre lgal et rglementaire dfinissant prcisment les rles et responsabilits des diffrents intervenants. Il reste que le propritaire est le premier responsable. Cest ses cadres dirigeants que sadresse le prsent Bulletin, ainsi quaux autres personnes concernes non spcialistes. Un second Bulletin plus dtaill, intitul "Guide de la surveillance", est en prparation.

As a general rule, protection of persons and properties is a social responsibility from Government, who must be able by restrictive legislatives measures, to enforce and control an effective and efficient dam surveillance. That is why dam surveillance has to rely on a legal frame, which precise the duties and responsibilities of the different parties. Nevertheless the owner is the first responsible. This Bulletin was prepared for the owners managers, and other non specialist persons.

A second and more detailed Bulletin, entitled Surveillance Guide, is under preparation.


B La surveillance B1 lment de base d'un processus

"Scurit des barrages" Assurer la scurit d'un barrage, ou de tout autre ouvrage de retenue, ncessite un ensemble d'activits concomitantes, bien coordonnes et raisonnablement agences. Ces activits doivent tre : - complmentaires dans une chane d'actions

successives menant une garantie de scurit ou de sret;

- dotes dune certaine redondance, afin

d'offrir une garantie allant au-del des alas de fonctionnement.

On peut illustrer l'agencement de telles activits en un processus intgr et oprationnel qui prendrait la forme suivante:

B Surveillance B1 Basic Elements in a Dam Safety

Process Ensuring the safety of a dam or of any other retaining structure requires a series of concomitant, well directed, and reasonable organized activities. The activities must be: - complementary in a chain of successive

actions leading to a guarantee of safety. - redundant to a certain extent so as to provide

guarantees that go beyond operation risks. The organization of these activities into an integrated operational process can be illustrated as follows:

Programme de scurit des barrages / Dam Safety Program


Les rglements et directives de base sont l'expression des lois, des rglements, des prescriptions ou des rgles de fonctionnement interne qu'un propritaire de barrage devra suivre ou se verra imposer. La planification des activits et leur programmation dans le temps sont la traduction en travaux et activits des rgles et directives. Les activits de surveillance seront ainsi identifiables et illustrent une approche diligente et responsable. La surveillance des barrages est la pierre angulaire et principale d'un tel processus avec ses principales activits, savoir les inspections de diverses natures, l'auscultation par des moyens topographiques et avec des instruments de mesure, et le suivi du comportement. Le contrle de la fonctionnalit des organes d'vacuation quels qu'ils soient, vise s'assurer de leur fiabilit au moment opportun. L'valuation priodique de la scurit d'un barrage, comme lment dun amnagement parfois plus complexe et exploit dans un bassin hydrographique dtermin, est une ncessit. Ces tudes de remise jour des analyses de scurit structurale et fonctionnelle des ouvrages de retenue s'appuient bien videmment sur des tudes hydrauliques et des valuations particulires en cas de comportement atypique ou de dficience prsume ou identifie de louvrage. La maintenance doit inclure tous les travaux d'entretien rcurrents ou non ainsi que des travaux majeurs de rfection, de rhabilitation ou de scurit.

The basic work regulation and guidelines are the expression of legislation, regulations, stipulations or internal bylaws that a dam owner must follow or comply with. The planning and scheduling of activities in time is the conversion of the rules and guidelines into work procedures and activities. The surveillance activities will thus be identified and demonstrable from a due diligence standpoint. Dam surveillance is the cornerstone and foundation upon which the process is built with its main activities, namely different types of inspection, monitoring surveys and monitoring with instruments, and dam behaviour monitoring. Flow Control Equipment Assessment or Monitoring of operation of discharge facilities whatever the type, aims at ensuring they are reliable when required. Periodical dam safety review of a dam, which is part of an overall development project, sometimes more complex, operating in a specific drainage basin. These recalculation studies of the structural and operational safety of retaining structures are obviously based on hydraulic studies and specific issue evaluations when abnormal behaviour occurs or deficiencies are identified. Maintenance, which must include all maintenance work, recurrent or not, as well as major reconstruction, rehabilitation, or security projects.


Le diagnostic et le rendre-compte en bout de ligne fournissent suivant des mthodologies propres chaque organisation: l'assurance requise pour la poursuite de

lexploitation les recommandations requises pour le

maintien ou l'amlioration de la scurit. Bien entendu ces diffrents ensembles d'activits visent rduire le risque en relation directe avec le barrage tel quil a t identifi ; le risque rsiduel est lui couvert par la mise en place de mesures d'urgence appropries, performantes et rpondant aux exigences lgales en vigueur, visant rduire le dommage en cas daccident. Place au cur d'un tel processus, la surveillance des barrages prend une importance capitale. Bien entendu l'ensemble des activits d'un processus Scurit des barrages peut avoir un aspect parfois diffrent, parfois moins marqu mais, il reste que : - toutes ces activits se retrouvent sous une

forme ou une autre dans un processus de travail dfini avec prcision (programme de scurit des barrages);

- la surveillance quelle qu'en soit la forme,

demeure une composante obligatoire et, incontournable de tout effort de scurit des barrages.

The diagnosis and the report (accountability) that ultimately, depending on each organizations methodology, provide: the necessary insurance for pursuing

operations the recommendations required to maintain

or improve safety. These different series of activities, of course, directly address the risks to the dam as they are known; the residual risk is covered by the establishment of suitable emergency measures that work well and meet applicable legal requirements, aiming at reducing the damages in case of accident. When dam surveillance is at the heart of this process, it takes on a crucial role. All of the activities in a Dam Safety process can vary and sometimes be less important. However, the fact remains that: - all these activities can be found in one form

or another in a successful work process (dam safety program);

- surveillance in any form remains a

necessary stage and a must in any well ordered dam safety program.


B2 Cadre lgislatif et rglementaire La ncessit dun cadre lgislatif et rglemen-taire pour la surveillance des barrages est apparue au XIXme sicle, lorsque les premiers grands barrages lis des centres industriels ont t construits, pouvant occasionner un dommage important aux populations et aux biens. Depuis le dbut des annes 1990, plusieurs initiatives ont vis comparer les lois cadre rgissant la surveillance des barrages dans les pays les plus expriments dans ce domaine. Lobjectif a t de mettre en vidence les similitudes et de fournir ainsi aux autorits des diffrents pays une base pour dvelopper une lgislation moderne et adapte aux exigences actuelles de la surveillance des barrages. Nous citerons en particulier

Le rapport Dam Legislation, tabli par un groupe de travail europen de la CIGB, fvrier 2001,

Cadre rglementaire de la scurit des barrages tude comparative, Bradlaw, Palmieri et Salman, dit par la Banque Mondiale, 2004.

Lanalyse de ces lois et rglements met en vidence que deux thmes essentiels doivent tre traits : 1. La surveillance des barrages 2. La scurit des populations et des biens en

relation avec le risque rsiduel quocca-sionnent les barrages.

B2 Legal frame The needs for a legal frame for dam surveillance begins in the 19th century, when the first large dams were built, related with large industrial developments. They were able to create important damage to persons and properties. Since early nineties, several initiatives were conducted in order to compare regulations dealing with dam surveillance in the most experienced countries in this matter. The objective was to pinpoint the similarities and so, to provide to the government of other countries a framework for developing their own up-to-date regulation, adapted to the most recent needs for dam surveillance. We can mention specially

The report Dam Legislation, prepared by a working group of the European Club of ICOLD, February 2001,

The legal and regulatory framework for dam safety comparative study, Bradlaw, Palmieri and Salman, published by the World Bank, 2004.

The analysis of these laws and regulations pointed out that two main theme have to be addressed. 1. Dam surveillance 2. Security of peoples and properties in

relation with the residual risk imposed by dams.


1. La surveillance des barrages : Il est couramment admis que la responsabilit de la surveillance du barrage et de la garantie de la scurit incombe au propritaire de louvrage, ou son exploitant. Le cadre lgislatif et rglementaire doit fixer prcisment les points suivants : Lobligation du propritaire ou de

lexploitant, et les limites de sa responsabilit,

Le cadre normatif respecter, La procdure de surveillance permanente et

dvaluation priodique de la scurit Le rle et la comptence de lorganisme de

contrle, Le pouvoir de contrainte de cet organisme

de contrle. 2 La scurit des populations et des biens Mme si il est correctement conu et surveill, le barrage reprsente un risque potentiel pour la population et les biens situs laval. On peut qualifier ce risque rsiduel de minime, mais en aucun cas inexistant ou ngligeable. Pour cette raison, le cadre lgislatif sur la scurit des barrages doit imposer la mise en uvre de plans de scurit et de plans durgence pour limiter le dommage potentiel laval.

1. Dam Surveillance It is generally accepted that the responsibility for dam surveillance and the guaranty for safety belongs to the owner of the dam, or its operator. The legal frame must determine the following items: Duties for the owner or the operator, and

the limits of his liability, The compulsory standards to follow , The way to proceed for permanent

surveillance and for periodical reviews of safety

The role and competence of the control entity,

The enforcement ability of this control entity.

2 Safety of persons and properties Despite an adequate design and appropriate surveillance, the dam still creates a potential risk for the persons and properties in the downstream area. This risk can be considered as residual, minimal, but never nonexistent nor negligible. That is why the legal frame for dam safety must regulate the development of dam safety process and emergency preparedness plan for reducing potential damage downstream.


C La surveillance des barrages : un

ensemble d'activits complmentaires et redondantes

La surveillance des barrages est une activit ou une somme d'activits qui doivent aussi tre : - concomitantes en concourant au mme but; - complmentaires pour spauler

mutuellement; - redondantes afin de pallier la non

ralisation, pour quelque raison que se soit, d'une partie d'une autre activit.

On pourrait illustrer de bien des manires l'agencement des activits qui concourent la surveillance des barrages. Le diagramme ci-dessous en propose une illustration la plus large possible.

C Surveillance: A Series of Complementary and Redundant Activities

Dam safety is an activity or a sum of activities that must also be: - concomitant and convergent with a common

goal; - complementary so as to be mutually

strengthening; - redundant so as to counter the impact of

failure to accomplish part of any other activity, whatever the reason may be.

The organization of activities aimed at ensuring dam surveillance can be illustrated in many ways. The diagram below proposes the broadest illustration possible.

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INSPECTIONS VISUELLESVISUAL INSPECTIONS

RGLES ET DIRECTIVESREGULATION AND GUIDELINES

Auscultation topographiqueTopographic monitoring

Auscultation instrumentaleInstrumentation monitoring

AUSCULTATION MONITORING

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ARCHIVAGE DES DONNESDAM SAFETY DATA MANAGEMENT

CONTRLE de la FONCTIONNALIT des ORGANES dVACUATION

FLOW CONTROL EQUIPMENT MONITORING


Nous avons vu prcdemment que des rgles de conduite interne, des rglements ou des encadrements fixent l'ampleur, la nature et les modalits des activits qui doivent composer une surveillance bien organise et pertinente. Ces rgles s'appuient gnralement sur les rgles de l'art reconnues, soient dictes dans les bulletins de la CIGB soient dans les pratiques dj tablies par des organismes, des propritaires ou matres d'ouvrage. Les responsabilits pour les activits de surveillance doivent tre bien dfinies. La surveillance doit tre effectue de faon professionnelle et continue (ou du moins priodiquement) un niveau correspondant celui de la classification en termes de risques.

We have already seen the internal rules of conduct, bylaws, regulation, or guidelines that establish the scope, nature, and procedures of the activities that should be included in a relevant and well organized surveillance program. These rules are usually based on the recognized state of the art, either set forth in ICOLD Bulletins or in established practices of agencies, dam owners, or engineers. Responsibilities for surveillance activities must be well defined. The surveillance must be performed professionally and continuously (or at least periodically) to a level commensurate with the level of hazard classification.


C.1 La classification des barrages Les barrages et ouvrages de retenue sont

classs en catgories distinctes. La plupart des rglementations rfrent ou imposent une classification de ces ouvrages. Les raisons principales sont d'avoir des catgories d'ouvrages afin de leur imposer des mesures gradues ou adaptes ces catgories. La gradation des mesures se veut l'adaptation l'importance du risque que ces ouvrages reprsentent.

Il existe de nombreuses classifications,

trs utiles lorsqu'on a un parc d'ouvrages. Les classifications sont tablies suivant des critres et des modalits bien dfinies et normalises. Les classifications font appel aux diffrentes caractristiques de l'ouvrage (hauteur, longueur, nature des matriaux.) et de ses fondations ainsi qu' l'ampleur des consquences en aval en cas de rupture. L'importance relative de ces diffrentes caractristiques ainsi que l'ampleur des consquences est trs variable selon les propritaires des ouvrages ou les rglementations existantes.

D'un point de vue conceptuel on pourrait

dfinir et personnaliser la surveillance (avec toutes ses activits) pour chaque barrage en fonction de son tat et des risques encourus. La classification est donc un moyen plus simple et rationnel de faire cette personnalisation en tablissant des familles, des classes d'ouvrages semblables.

C.1 Classification of dams Dams and retaining structures are

classed in distinct categories. Most regulations refer to, or impose a classification of these structures. The main reason is to have categories of structures so as to impose measurements that are graded or adapted to these categories. Grading of measurements means that they are adapted to the seriousness of the risk these structures represent.

There are many classifications that are

very useful for dealing with a number of structures. The classifications are established based on well defined and standard criteria and procedures. The classifications rely on the different features of the structure (height, length, nature of materials) and the foundations as well as the magnitude of consequences downstream in case of failure. The relative scope of these different features as well as the magnitude of the consequences is very variable and depends on the owners of the structures or on existing regulations.

From a conceptual standpoint,

surveillance (with all its activities) can obviously be defined and tailor-made for each dam according to the condition of the dam and the risks. The classification is thus a simpler and more rational way to tailor-make surveillance by establishing families, which are classes of similar structures.


C.2 La programmation des activits de

surveillance La programmation des activits de

surveillance se fait partir de la classification qui prdfinit les activits de surveillance, leur nature, leur ampleur et leur frquence pour chaque classe d'ouvrages. Cette programmation peut tre galement ajuste l'tat du barrage tel quvalu par le diagnostic.

C.2 Programming surveillance activities Surveillance activities are programmed

according to the classification that predefines the activities and their nature, scope, and frequency for each class of structure. These programmed activities could be adjusted according the behaviour of the dam as determined in the diagnosis


C.3 Linspection des ouvrages

L'inspection visuelle constitue le moyen le plus important de surveiller les barrages. Son objectif premier consiste dtecter tous phnomnes importants susceptibles de les affecter, et en suivre l'volution. Cest une source de donnes pour le suivi du comportement du barrage et l'valuation de sa scurit; elle doit suivre des procdures bien tablies. Il importe que les personnes en charge de ces inspections aient une parfaite connaissance de louvrage et soient impliques sur une longue dure. Elles pourront ainsi dceler une volution, ou au contraire une stagnation de certains des points observs. La qualification du personnel conduisant ces inspections doit tre tablie et respecte. Elle peut tre adapte au type d'inspection ou type d'ouvrage. La qualification comprend de la formation, de l'entranement et des mises niveau.

Linspection visuelle fournit des informations qualitatives sur ltat et le comportement du barrage et de ses fondations. Par ailleurs l'auscultation fournit des mesures (quantitatives). Les deux, inspection et auscultation, sont ralises de manire priodique et complmentaire voire simultane. Parfois cependant des inspections spciales sont ncessaires. Linspection implique des examens plus ou moins dtaills de points qui caractrisent l'tat d'un barrage au moyen d'observations visuelles mthodiques.

C.3 Inspection of structures

Visual inspection is the most important way of observing dams. The main goal of this type of inspection is to detect any important phenomena that characterize its condition and to follow their development. It is a source of input for monitoring dam behaviour and for evaluating its safety, and it is performed according to well established procedures. It is important these inspections be done by persons having an excellent knowledge of the dam, and working in the long term; They can therefore detect changes, or stagnation, of some of the observed points. Qualification of the personnel who carry out these inspections has to be defined and respected. This qualification could be adjusted to the level of inspection or to the type of dams. Usually, qualification is made up of formation, training, and updated information.

Visual inspection provide qualitative information about the condition and performance of a dam and its foundation. On the other hand monitoring provides measurement datas (quantitative). Both, inspection and monitoring are usually performed periodically, on a complementary base and even maybe simultaneously. Sometimes, however, special campaigns are necessary.

Inspection involves more or less detailed investigating of points that characterize the condition of a dam through methodical visual observations.


Les inspections sont des examens gnraux ou trs dtaills par observation visuelle d'un barrage en vue de dtecter les phnomnes les plus vidents pouvant affecter sa scurit, et en suivre l'volution. Il existe plusieurs types et niveaux d'inspections: - Les tournes visuelles de routine ou suivi de niveau 1 (quasi continues, quotidiennes, hebdomadaires, mensuelles, annuelles);

- Les inspections priodiques niveau 2 (tous les 1 ou 2 ans ou sur demande spciale, comprenant bilan des rsultats dauscultation, contrle et essais des quipements, etc.) - Les inspections plus formelles d'valuation de la scurit, au niveau 3 (tous les 5 10 ans ou sur demande spciale; comprenant en plus des inspections dtailles et des investigations techniques autant qu'il est ncessaire); - Les inspections particulires (sur une partie de louvrage); - Les inspections spciales (pour des

vnements donns) avec leurs modalits et leurs frquences.

Inspections are of a general nature or very detailed investigations made by visually observation of a dam so as to detect the most obvious phenomena that can affect its safety and then follow their development.

There are several types and levels of inspection: - Routine visual tours, or Level 1 regular follow up (continuously, daily, weekly, monthly, annually), - Periodic or level 2 inspections (every 1 or 2 years or on special requirement, including summaries of monitoring results, checking and testing, etc) - Formal safety evaluation inspections, or level 3 formal investigations (every 5 or 10 years, or on special request; including also detailed inspections and technical investigations as far as needed); - Specific inspections (on a given component) - Special inspections (for a given event)

with their procedure and frequency.


Les diffrents types d'inspections sont d'importances diffrentes et visent des buts diffrents. Les tournes de routine (trs gnrales et raliss plus rapidement, comme en conditions hivernales par exemple), puis les inspections rgulires ( une priodicit dfinie) et finalement les inspections d'valuation de la scurit (en conjonction avec les rvaluations de la scurit), forment le cur d'une surveillance organise. Les inspections particulires ou spciales sont dclenches par des dfauts identifis sur l'ouvrage ou par des circonstances externes extraordinaires comme les crues ou les sismes.

The different types of inspection vary in importance and target different goals. Routines visual inspections (very general and performed rapidly, as in winter conditions for instance), and regular inspections (at a defined periodicity), and finally safety evaluation inspections (together with safety reviews), are the nucleus of organized surveillance.

Specific or special inspections are triggered when deficiencies are identified on the structure or when extraordinary external circumstances occur such as floods or earthquakes.


C.4 Auscultation des barrages Dans le but de suivre et contrler le

comportement des barrages, on en ralise l'auscultation. Ceci consiste mesurer certains paramtres physiques afin d'en suivre l'volution. Tout comme l'inspection, l'auscultation fournit des donnes pour suivre le comportement d'un barrage et valuer sa scurit.

L'auscultation est une action de contrle

base sur des mesures physiques sur un barrage (ou des lments d'un barrage) ou une zone de terrain.

On distingue, comme relevant de

mthodes, moyens et intervenants nettement diffrents, deux (2) types d'auscultation:

l'auscultation gnrale, de type

gotechnique et structurale, au moyen dquipements fixes installs dans le barrage et dappareils de mesure mobiles. Il importe que loprateur qui effectue les mesures puisse valider lui-mme les rsultats obtenus, en disposant au pralable de valeurs de rfrence attendues;

l'auscultation topographique.

Les modalits et frquences suivre

pour les auscultations sont spcifies habituellement dans les rgles, rglements et directives.

Les principes qui sous-tendent cette

activit doivent tre galement spcifis.

C.4 Monitoring of dams In an aim to follow and check dam

behaviour, dams are monitored. This involves measuring certain physical parameters so as to monitor their development. As with inspection, monitoring provides input for following dam behaviour and evaluating dam safety.

Monitoring is a control action based on

physical measurement on a dam (or elements of a dam) or an area of land.

Two (2) different types of monitoring

results from differences in methods, tools and staff involved:

Geotechnical and structural monitoring or, monitoring, using instruments fixed in the dam body and mobile measurement devices. It is important the operator proceeding with measurements can himself validate their results, having been previously provided with anticipated reference figures;

Topographic monitoring.

The procedures and frequency to be

followed in monitoring are usually specified in the rules, regulations and guidelines.

The principles underlying this activity

must also be specified.


C.5 Contrle de la fonctionnalit des organes d'vacuation

Le contrle des organes d'vacuation ou de vidange constitue une activit primordiale pour la scurit des barrages. Ces organes d'vacuation jouent le rle de "soupape de sret" pour les diffrents ouvrages de retenue auxquels ils sont rattachs. L'historique des accidents de barrages nous apprend que leur non-fonctionnement, ou leur mauvais fonctionnement, sont responsables d'une part prpondrante de ces accidents. Le contrle des organes d'vacuation est constitu de deux (2) activits majeures et complmentaires, qui peuvent se drouler de manire simultane ou en des priodes diffrentes. Il s'agit de l'inspection des organes d'vacuation, et des essais de fonctionnement; ces derniers tant partiels ou complets. De plus, au-del de leur opration, ces organes d'vacuation sont souvent munis de sources diverses d'alimentation afin d'avoir une redondance et une autonomie de fonctionnement adquate. Ces sources d'alimentation alternatives doivent aussi tre incluses dans les lments de vrification lors des inspections et des essais des organes d'vacuation. Il existe une multitude de types d'organes d'vacuation, comme les pertuis (de fond, de surface ou autre), les vannes (wagons, chenilles, segment, secteur, rouleau, gonflables, clapets, toits, cylindriques, rouleaux, ), avec des grilles, des dispositifs de batardages, etc.

C.5 Flow control equipment assessment

Control of spillways or discharge works is a fundamental activity in dam safety. These works play the role of a safety valve for the various retaining works to which they belong. The history of dam accidents teaches us that discharge works breakdown or dysfunction is responsible for a major proportion of accidents. Control of discharge works involves two (2) major and complementary activities that can be conducted simultaneously or at different times. They are inspection of the works and operating tests. Tests can be partial or comprehensive. In addition, these discharge works are often equipped with different sources of power supply so as to provide redundancy and adequate operating autonomy. These alternative power supplies must also be included in the elements to be checked during inspections and testing of discharge works. There are a multitude of types of discharge works, such as outlets (bottom, surface or other), gates (fixed wheel gates, caterpillar, radial, sector, rolling, inflatable, flaps, roof, cylinders, roller drum,), with trashrack, stoplog beams, etc.


De mme, les mcanismes de levage de ces vannes sont diffrents: certains sont cbles ou vis, munis de chariot-treuil (simple, fixe ou mobile) ou de grues portique. ces diffrents mcanismes de levage sont associs des voies de roulement, des dispositifs de commande (local ou distance), des voies d'accs, et des alimentations lectriques. Les diffrents lments considrer dans l'inspection et les essais, au-del de l'aspect gnie civil de l'ouvrage qui retient l'eau du rservoir, sont divers et habituellement trs nombreux. On peut citer les vannes (avec membrures, plaques crans, lments chauffants, garnitures d'tanchit), les roues, les galets, les sabots latraux, les cbles, les poulies, les tambours, les rducteurs de vitesse (moteur, engrenages, paliers), les vis, les poutrelles, les pices fixes, etc.

1. Inspection des organes d'vacuation L'inspection des organes d'vacuation, allie des essais de fonctionnement et une valuation (lors d'valuation de scurit par exemple) doit tre mene de manire dceler un disfonctionnement ventuel et conduire leur garantie de fonctionnement lorsque requis. La difficult des inspections rside dans le fait qu'elles doivent s'assurer du fonctionnement (principalement mcanique et lectrique) de composantes qui n'oprent pratiquement jamais ou qu'en de trs rares occasions. Il apparat donc important, pour mener bien les inspections des organes d'vacuation, d'tablir au pralable une liste exhaustive des lments inspecter, mesurer, apprcier, noter et documenter.

Similarly, lifting mechanisms for these gates are different. Some have cables or screws, with a hoist trolley (alone, fixed, or mobile) or a gantry crane. In addition to these different mechanisms, there are runways, control equipment (local or remote), access roads, and power supplies. The different elements to be taken into account in inspection and testing, over and above the civil aspect of the structure that impounds the reservoir are diverse and usually very numerous. For example, the gates (with beams, screen plating, heating elements, packing seals) the wheels, rollers, side shoes, cables, pulleys, drums, speed reducers (motor, gears, bearings), the screws, logs, embedded or built-in parts, etc.

1. Inspection of discharge works The inspection of discharge works, along with operating tests and safety evaluation (during a dam safety review for example) must be done so as to detect any possible dysfunction and result in guaranteed operability when required. The difficulty with inspection is that it must ensure that components will work mainly from a mechanical and electric standpoint even though they are practically never or rarely operated. It is thus important, in order to successfully inspect discharge works, to establish in advance an exhaustive list of the elements to be inspected, measured, assessed, noted and documented.


Ces listes (ou procdures d'inspection) aux fins d'inspection devront tre adaptes: - au type d'inspection mener (ampleur,

frquence et contenu variable); - au type d'organe d'vacuation vis par

l'inspection; - au service attendu par l'organe d'vacuation

(de l'utilisation trs occasionnelle pour crues extrmes, l'utilisation rcurrente pour les crues rgulires des ouvrages au fil de l'eau).

Ces listes devront couvrir les lments inspecter: - ceux relatifs la fonction "ouvrages"

caractre principalement gnie civil; - ceux relatifs la fonction "oprationnelle"

caractre structural, mcanique et lectrique;

- ceux relatifs la redondance de fonctionnement comme l'alimentation lectrique principale, secondaire ou de secours et les moyens de tltransmission.

Les inspections pour les organes d'vacuation sont de divers types: - les inspections de routine, qui ne visent que

des lments particuliers d'une installation, ou un but prcis vrification des lments chauffants par exemple pour les ouvrages en zone froide;

- les inspections limites qui examinent des lments susceptibles d'usure, de dsajustement ou de dgradation. Ces inspections sont habituellement combines des actions de maintenance comme des travaux d'entretien mineur, de lubrification ou d'ajustement. Il s'agit de l'inspection des lments mobiles de surface ou de fond;

- les inspections formelles qui sont des examens approfondis des divers lments, allis habituellement des essais de fonctionnement. L'ensemble de ces

For inspection purposes, these lists (or inspection procedures) must be adapted: - to the type of inspection to be done

(magnitude, frequency and variable content);

- to the type of discharge works to be inspected;

- to the service expected from the discharge works (from very occasional use for extreme flooding to recurring use for regular flooding of run-of-river structures).

These lists must target elements that are relevant to inspection: - elements concerning the mainly civil

structures; - elements concerning the structural,

mechanical, and electric operational function;

- elements with redundant operation such as the main, secondary and back-up power supply, and transmission facilities.

Inspection of discharge structures are of different types: - routine inspections that target specific

elements of a facility or with a specific goal verification of heating elements, for example, for works in cold areas;

- limited inspections that examine elements

likely to wear, to become poorly adjusted, or to deteriorate. The inspections are usually combined with maintenance actions such as minor repair works, lubrication, or adjustments. This involves inspection of mobile surface or bottom elements;

- formal inspections that are in-depth studies of various elements, usually linked to operating tests. All of these measurements and observations make it possible to verify


mesures et de ces observations permettent de vrifier la conformit des donnes pr tablies et de juger de l'tat et de la fonctionnalit des organes d'vacuation.

Les diffrents types d'inspections ont des portes diffrentes, des frquences diffrentes aussi et sont menes par du personnel aux qualifications adaptes au type d'inspection raliser. Dans de nombreux pays, des rglements nationaux en prescrivent la ralisation ainsi que la nature et la frquence. La planification de ces diffrentes inspections ainsi que leur nature sont dfinis par le propritaire-exploitant, en accord avec lautorit en charge du contrle de la surveillance. Il en est de mme pour les essais. 2. Essais de fonctionnement Les essais de fonctionnement visent valider la scurit fonctionnelle des organes d'vacuation. Ils s'adressent principalement aux parties mobiles de ces ouvrages ainsi qu'aux lments annexes qui en garantissent le fonctionnement (comme les alimentations lectriques en redondance, ou les commandes distance). Les essais de fonctionnement, tout comme les inspections, sont de nature, d'ampleur et de frquences diffrentes. Ils vont des essais limits (fonctionnement partiel de certains lments) aux essais complets. Certains essais se font sous pleine charge hydraulique ou bien aprs la pose de batardeaux d'tanchit en amont. D'autres types d'essais se font avec une ouverture partielle (10% par exemple) puis refermeture; ce qui permet de tester un domaine de fonctionnement habituellement le plus difficile.

the compliance with pre-set data and to judge the condition and operability of the discharge works.

The different types of inspections have different scopes and frequencies and are conducted by personnel with suitable qualifications for the type of inspection to be conducted. In many countries, national regulations specify the need, nature and frequency of inspections. The scheduling and the detail of the different inspections are defined by the owner-operator, in agreement with the authority in charge of dam surveillance control. Operating tests are relevant of similar comments. 2. Operating tests Operating tests aim to validate the operating security of the discharge works. They mainly involve mobiles parts of these structures as well as the auxiliary elements that ensure their operation (such as redundant power supply or remote controls). Operating tests along with inspections vary in nature, magnitude, and frequency. They go from limited tests (partial operation of certain elements) to full comprehensive tests. Some others tests are conducted with full hydraulic load opening or else when elements are placed in advance upstream to block the water (beams, for example). Other types of tests are conducted with partial opening (10%, for example) and then are closed. This makes it possible to test the operation of parts that are ordinarily the hardest to operate.


Les essais de fonctionnement doivent donc tre effectus: - en diffrent types d'ampleurs diffrentes, et

tre bien dtermins l'avance; - des temps prdtermins (frquence

tablie respecter); - en spcifiant les donnes, mesures, limites

ou apprciations qui devront tre nots et documents;

- avec des procdures prcises et prtablies adaptes au type d'organe d'vacuation tester.

Les essais de fonctionnement, qui exigent des ouvertures mme partielles et donc des lchers d'eau, doivent tre matriss afin: - de grer les impacts ventuels en amont et

en aval lors des ouvertures partielles ou compltes des vannes. Les risques pour la population et l'environnement devant tre pris en compte et suffisamment contrls.

- de respecter les ententes ventuelles, prises avec des tiers ou d'autres parties prenantes;

- de grer l'impact des pertes hydrauliques et conomiques engendres par ces lchers d'eau.

Certaines analyses fonctionnelles bien tablies et documentes peuvent se substituer aux essais d'ouverture en autant qu'elles permettent d'obtenir le mme niveau de garantie pour la fonctionnalit de l'ouverture.

Operating tests must then be established: - with different types of tests of different

magnitude and be well determined in advance;

- at predetermined times (established frequency to be respected);

- with data, measurements, limits or assessments that must be noted and documented;

- with specific pre-set methods adapted to the type of discharge works to be tested.

Operation tests, which require opening manoeuvres even if partial (i.e., with release of water) must be controlled so as to: - manage possible upstream and downstream

impacts when gates are opened partially or fully; take into account and control sufficiently any risks to the population and the environment;

- respect possible agreements reached with third parties or stakeholders;

- manage the impact of hydraulic and economic losses caused by the release of water.

Some well-established and documented operation analyses can replace opening tests insofar as they provide the same level of guarantee that the opening operates properly.


C.6 Suivi du comportement On doit raliser le suivi des barrages afin

d'en valuer l'tat et le comportement, selon des modalits dfinies.

Le suivi du comportement est une

activit d'analyse priodique des rsultats d'inspections, des mesures d'auscultation, des investigations particulires et du journal des travaux de maintenance effectus.

Le suivi du comportement est fait par un

professionnel, en gnral un ingnieur qualifi, afin dapprcier le comportement rel du barrage par rapport son comportement attendu (suite sa conception et sa construction).

La comparaison avec dautres ouvrages

du mme type, ou difis sur des fondations comparables, est galement trs utile.

C.6 Behaviour follow up or Performance monitoring

Dams must be monitored in order to

evaluate their condition and their behaviour, based on defined procedures.

Monitoring behaviour is an activity

involving periodical analysis of inspection results, monitoring data, special studies, and maintenance records.

Monitoring behaviour analysis is done

by a professional, usually a qualified engineer, so as to appraise the real behaviour of the dam compared to its expected behaviour (based on design and construction).

Comparison with other dams of same

type, or having similar foundations, is also very useful.


C.7 Diagnostic Le diagnostic du comportement du

barrage est le rsultat de procdures formalises, plus ou moins intgre au programme de suivi du comportement du barrage.

Elles visent valuer les marges

effectives de scurit, et mettre jour le degr requis de respect des consignes de scurit (fonctionnalits des parties constituantes du barrage, cotes observes sur le niveau de la retenue)

Cette apprciation par un ingnieur

hautement qualifi sur l'tat du barrage inclut galement des recommandations visant en assurer la scurit et la prennit.

C.7 Diagnosis Diagnosis of dam behaviour consists of

formal procedures, more or less integrated in the monitoring program for a dam.

They aim at evaluating the actual

margins of safety, and up-dating the degree to which safety instructions are to be followed (operability of dam components, water levels observed on the structure)

This assessment done by a highly

qualified engineer about the condition of the dam also includes the recommendations aimed at ensuring dam safety and longevity.


C.8 Archivage des donnes Il faut consigner, mettre jour et

conserver les donnes relatives aux barrages obtenues lors des activits de surveillance (inspections et auscultations), dans un systme d'archivage reconnu, ddi et fiable. Les rsultats de mesures, les relevs des activits d'inspection, d'auscultation, de suivi de comportement et de diagnostic doivent tre consigns et conservs tout au long de la vie de l'ouvrage. Les procdures darchivage doivent permettre un accs ais pour analyses comparatives.

Il s'agit du "devoir de mmoire" que les

matres d'ouvrage se doivent d'appliquer aux donnes issues de la surveillance de leurs structures.

Pratiquement, larchivage bien ordonn

doit couvrir toute la vie du barrage, depuis les premires tudes sur le site et lensemble du projet et de la construction, la premire mise en eau, ainsi que tous les vnements marquants, crues ou vidanges prononces de la retenue ; ainsi que tous travaux de rparations ou transformation.

Il faut aussi rendre la documentation

aisment accessible et exploitable avec des dossiers de rfrence synthtiques priodiquement mis jour (souvent appels Monographie, et Manuel dExploitation et de Surveillance).

C.8 Dam Safety Data Management Data collected during surveillance

activities (inspections and monitoring) must be recorded, updated, and kept in a known, dedicated, and reliable archiving system. The results and the output from inspection, monitoring, behaviour monitoring, and diagnosis activities must be recorded and kept throughout the life of the structure. Data archiving procedures must allow for easy access for comparative analyses.

This is the duty of memory that dam

owners must apply to data obtained from surveillance of their structures.

Practically, filing dam documentation

should cover the whole life of the dam, since the first site studies including the whole design and construction, first impounding, and any remarkable events such as floods or important reservoir drawdown; and also all repair or transformation works.

It is also necessary that the dam

documentation be easily accessible and usable, with synthetic documents periodically up-dated (Reference book, and Operation and Surveillance Manual).


D Principes et rgles D.1 Rgle gnrales Tout barrage ou ouvrage de retenue est

conu puis construit et finalement exploit de manire pouvoir faire face diverses conditions particulires et bien dfinies.

Ces conditions prdtermines sont

labores pour diffrents modes d'exploitation dits normaux, avec des cotes d'exploitation, mais aussi pour des modes d'exploitation sous des conditions extrmes comme les crues, les sismes, les glaces, l'alluvionnement, les remplissages et les vidanges. Au-del mme de ces conditions extrmes, le constructeur ou l'exploitant se gardera une marge de rserve dans ses facteurs de scurit ou dans des rserves de matire constituante de l'ouvrage.

Dans la conception des barrages, des

marges de scurit (rserves de matire ou autre) sont prvues pour pouvoir faire face aux dgradations temporelles qui suivront sa construction. Les potentiels de dgradation doivent donc tre srieusement examins.

Chaque barrage possde donc des

attributs et des composantes particuliers dont la performance attendue est dfinie pour faire face et rsister ces conditions.

D Principles and Rules D.1 General Rules Any dam or retaining structure is

designed and built and then operated so as to be able to face different specific well defined conditions.

The predetermined conditions are

developed for different so-called standard operating modes, with operating levels, but also for operation under extreme conditions such as flooding, earthquakes, ice, sedimentation, impounding, and drawdown. Beyond these extreme conditions, the builder or operator will maintain a margin in safety factors or in an excess of materials used to build the structure.

In dam design, safety margins (material

reserves or other) are provided so as to face temporal degradation that follows construction. The degradation potentials must thus be seriously investigated.

Each dam thus has specific attributes

and components with defined performance levels to be expected in order to meet and resist such conditions.


L'auscultation d'un barrage est une

action de surveillance qui s'effectue en fonction de la performance attendue du barrage face aux conditions de chargement, pour en assurer la scurit et la prennit.

Idalement, dans une approche conceptuelle, toute surveillance d'un barrage ou ouvrage de retenue devrait reposer sur la rponse aux trois questions ou thmes suivants :

pourquoi surveiller ? Que voulons-

nous voir, suivre, mesurer qui justifie la surveillance requise ?

quoi surveiller ? Une fois le besoin cern, identifi et bien prcis, on peut alors dfinir ce quil faut surveiller.

comment surveiller ? Le besoin

tant identifi, on devrait dterminer comment surveiller l'objet de la surveillance, objet qui rpond au besoin identifi dans une optique d'assurer la scurit du barrage ou de l'ouvrage de retenue.

The monitoring of a dam is a surveillance action that is conducted based on the expected performance of the dam with regards to load conditions so as to ensure dam safety and durability.

In a conceptual approach, any dam or

retaining structure surveillance should ideally be based on the answers to the following questions or themes:

Why the surveillance? What do we want to see, monitor, and measure thereby justifying the required surveillance?

What is under surveillance? Once

the need is circumscribed, identified, and well established, it is possible then to define what is to be monitored .

How surveillance is performed?

When the need is identified, it must be determined how the subject of the surveillance is monitored, the subject meeting the need identified so as to ensure the safety of the dam or the retaining structure.


D.2 Principes particuliers La surveillance des barrages vise

dceler, par observation visuelle et par auscultation, tout phnomne pouvant compromettre l'intgrit structurale et fonctionnelle d'un ouvrage.

Elle commence par vrifier la

conformit du comportement de louvrage et de ses fondations aux hypothses, explicites ou mme seulement implicites, du projet. Cela peut passer par la comparaison des modles de calcul.

L'accent tant mis sur les mcanismes de

rupture prciss pour chaque barrage, les activits de surveillance visent la dtection des signes dalarme prcurseurs lis ces mcanismes avant qu'ils ne deviennent incontrlables;

l'inspection, l'auscultation et le suivi du

comportement sont raliss d'une manire approprie l'tat de chacun et au degr de risque qu'il reprsente

L'approche privilgier et retenir pour

la surveillance et principalement l'auscultation des barrages repose sur:

- la place prpondrante accorde aux

inspections visuelles dans le cadre d'un suivi rgulier de comportement des barrages et de la dtection prcoce des phnomnes pouvant en compromettre la scurit;

- une surveillance et une auscultation

cibles toutes deux vers la dtection des phnomnes indicateurs de mcanismes potentiels de dgradation ou de rupture. Le suivi rgulier des

D.2 Specific principles Dam surveillance aims to detect, by

visual observation and monitoring, any phenomenon that can compromise the structural and operating integrity of structure.

It starts by checking that the dam and its

foundation behaviour cope with the design hypotheses, both explicit or even implicit only. This may be based on comparison with calculation models.

Emphasis based on the failure

mechanisms specified for each dam, the surveillance activities aim to detect precursory warning signs linked to these mechanisms before they are uncontrollable.

Inspection, monitoring, and performance

monitoring are performed in a manner that suits the condition of each structure and the degree of risk each structure represents.

The approach to be favoured and

retained for dam surveillance and mainly for monitoring is based on:

- the prominent position given to visual

inspections as part of regular monitoring of dam behaviour and early detection of phenomena that can compromise dam safety.

- surveillance and monitoring that

both target the detection of phenomena indicative of potential deterioration or failure mechanisms. Regular monitoring of other


autres paramtres de comportement, non relis aux mcanismes de rupture, s'effectue sur une base faible cot, grande valeur ajoute;

- la prpondrance du suivi des

paramtres de comportement caractre global et volutif par rapport au suivi de ceux caractre local et statique ou volution lente;

- une programmation des relevs qui

permette une comparaison et une complmentarit adquates de rsultats requis simultanment (pizomtrie-dbits de fuites, ou pendule-temprature-rservoir par exemple).

L'implantation de tels systmes suit les critres suivants:

1) le systme d'auscultation mis en place la construction est principalement ax sur la vrification des paramtres de conception et de construction lors du premier remplissage et durant les premires annes d'exploitation du barrage;

2) une migration graduelle vers un

systme ax sur les donnes ncessaires au diagnostic et lvaluation de la scurit, les particularits spcifiques du barrage et la dtection de phnomnes pouvant mener aux mcanismes de rupture.

Tout systme d'acquisition automatique

des donnes est install dans le respect des principes suivants:

- l'intgrit des donnes est garantie,

qu'il s'agisse de mesures ou de transfert vers un systme d'archivage ddi;

behavioural parameters, not linked to failure mechanisms, is conducted based on low cost, large added value.

- the preponderance of monitoring of

behaviour parameters which are comprehensive and evolving in nature as compared to monitoring of local, static, or slowly evolving parameters.

- a surveying program that enables

adequate comparison and complementarities of simultaneous results as required (e.g., piezometric elevation-weir flow, or reservoir level-temperature- pendulum displacement measurements).

Implementation of these systems meets the following criteria: 1) the monitoring system at construction is mainly centred on the verification of the design and construction parameters during initial impounding and during the first years of dam operation.

2) a gradual migration towards a system centred on the data needed for diagnostic and safety evaluation, specificities of the dam and detection of phenomena that can lead to failure mechanisms.

Any automatic data acquisition system is installed according to the following principles:

- data integrity is guaranteed, be it

measurement data or the transfer to a dedicated archiving system.


- les donnes sont archives de faon

ce qu'elles soient consultables en tout temps (mme et surtout en priode d'urgence);

- les limites de fonctionnement normal

sont dfinir lavance, pour la dtection et le signalement des anomalies.

- un journal des alarmes jour est

disponible en tout temps.

- the data are archived so as to be

available for consultation at all times (even and above all in emergencies).

- limits of normal operation are to be

predefined, for abnormality detection and warning,

- an up-to-date alarm log is available

at all times.


D.3 Autres considrations Les faiblesses ou les dficiences d'un

ouvrage peuvent tre identifies par des changements (signes avant-coureurs) dans le comportement du barrage, de sa fondation, de ses appuis ou par des venues d'eau.

Un comportement inhabituel, quelle

quen soit limportance, doit tre identifi et enregistr car n'importe quelle condition inhabituelle pourrait tre annonciatrice du dveloppement d'une situation potentiellement dangereuse.

La surveillance doit couvrir l'ensemble

de l'amnagement et de la retenue. Les inspections visuelles sont des

moyens fondamentaux et fiables pour dtecter des dtriorations ou des mauvais fonctionnements.

La qualification, l'implication et

l'engagement du personnel de surveillance sont trs importants. Une personne dmotive, complaisante ou submerge lorsqu'aux prises avec de volumineuses donnes rcoltes ne devrait pas tre assigne une telle tche.

L'analyse pousse de quantits de

donnes, plutt que de donnes de qualit, peut tre attirante surtout avec les outils modernes de traitement de donnes mais peut faire perdre la vision de conditions adverses videntes par un examen simple et raliste.

D.3 Other considerations The weaknesses or deficiencies of a

structure can be identified by changes (warning signs) in the behaviour of a dam, in its foundation, in the abutments or by seepage.

Unusual behaviour, with no special

consideration regarding importance, must be identified and recorded since any unusual condition can herald the development of a potentially dangerous situation.

Surveillance must cover the entire

project and reservoir. Visual inspections are fundamental and

reliable ways to detect deterioration or faulty operation.

The qualification of surveillance

personnel along with their involvement and commitment is very important. A person who loses interest, becomes uncritical or is overwhelmed when faced with vast amounts of data collected should not be assigned to such jobs.

In-depth analysis of quantities of data,

and not necessarily quality data, can be attractive especially with modern data processing tools, but this can make it harder to observe obvious adverse conditions that a simple and realistic investigation can detect.


E L'auscultation en lien avec la mtrologie

Les principes et les rgles gouvernant les

activits d'auscultation dun barrage en vue d'en assurer une surveillance suffisante, juste et pertinente doivent tre dfinis.

E. Monitoring linked to metrology

The principles and rules for the monitoring of a dam shall be established to insure sufficient, reliable and relevant results of the surveillance.

E.1 Principes gnraux Instrumentation

L'auscultation d'un barrage se fait, dans la mesure du possible, en fonction des principes gnraux suivants:

- la prise de mesures directes, avec un minimum d'interfaces entre l'instrument et le composant ausculter;

- l'utilisation d'instruments et de capteurs simples, robustes et faciles installer, talonner; entretenir et utiliser;

- la recherche de redondance, pour

certains paramtres essentiels. Systmes d'auscultation

Les systmes d'auscultation sont manuels ou automatiques. Le recours des systmes d'acquisition automatique doit tre justifi et limit aux cas suivants: comportement particulier (atypique)

du barrage ncessitant des relevs frquence rapproche;

barrages d'accs difficile ou coteux; barrages de valeur stratgique ou

pour d'autres considrations conomiques.

E.1 General Principles Instrumentation

Monitoring of a dam is performed inasmuch as possible based on the following general principles:

- Reading of direct measurements with a

minimum of interfaces between the instrument and the component being monitored;

- Use of simple, robust instruments and

sensors that are easy to install, calibrate, maintain and operate;

- Redundancy as a key point, as far as

possible on critical parameters.

Monitoring systems Monitoring systems are manual or automatic. Recourse to automatic acquisition systems must be justified and limited to the following cases: particular (non-typical) behaviour of

a dam requiring frequent readings at short intervals;

dams where access is difficult or costly;

dams of strategic value or for other economic considerations.


La conception d'un systme d'auscultation repose sur les considrations suivantes: prise en compte du comportement du

barrage, rel ou prvu; ceci s'applique galement la r-

instrumentation d'un barrage ou au recours un systme d'acquisition automatique de donnes (SAAD).

choix appropri d'instruments

(familles et types) et du degr de redondance, en fonction du paramtre recherch;

niveau de fiabilit adquat, de mme qu'une plage de mesures et un degr de prcision compatibles avec le phnomne prvu;

couverture adquate des phnomnes lis au comportement du barrage, de ses fondations et appuis ainsi que de ses ouvrages annexes.

Interprtation L'analyse des donnes doit permettre de saisir nettement la distinction entre le comportement de l'instrumentation et le comportement rel du barrage, ceci partir: des critres d'interprtation des

donnes; de corrlations reposant sur les

donnes chronologiques ou le comportement projet;

de limites prtablies de plausibilit des donnes.

The design of a monitoring system is based on the following considerations: The real or predicted behaviour of

the dam; This also applies to the re-

instrumentation of a dam or recourse to an Automatic Data Acquisition System (ADAS).

A suitable choice of instruments

(family and type) and the degree of redundancy, based on the parameter to be monitored;

An adequate level of reliability as well as a range of measurement and a degree of precision compatible with the foreseen phenomenon;

Adequate coverage of phenomena linked to dam behaviour, its foundations and abutments as well as related components.

Interpretation By analysing the data, it must be possible to clearly distinguish between the behaviour of the instrumentation and the real behaviour of the dam, based on: Data interpretation criteria; Correlations based on chronological

data or predicted behaviour;

Preset limits of data plausibility.


E2 Principes de mesure en surveillance

des barrages

L'auscultation a pour objectif de mesurer certains paramtres physiques d'un barrage afin d'en suivre l'volution. Cette activit de surveillance est encadre de plusieurs faons par la mtrologie qui dfinit comment et avec quelle exactitude les mesures sont prises, et ce, en fonction d'un objectif de mesure tabli lors de la conception, de la construction ou de l'valuation de la scurit d'un barrage. L'application de la mtrologie intervient principalement dans les cas suivants : lors de la vrification des systmes et des quipements de mesure, par la dfinition des programmes de maintenance et des exigences d'talonnage; lors de la prise de mesures, par l'laboration de mthodes uniformes; lors de la validation des mesures, par l'laboration de procdures de validation sur le terrain et par la dtermination de l'erreur lie chaque systme de mesure.

E2 Dam surveillance measurement principles

The goal of monitoring is to measure certain physical parameters of a dam so as to follow its evolution. This surveillance activity is controlled in several ways by metrology, which defines how and to what degree of precision measurements are taken, all of which is based on measurement objectives established during the design, construction or safety evaluation of a dam. Metrology is applied mainly in the following cases: During verification of systems and measurement equipment, by the definition of maintenance programs and calibration requirements;

When measurements are taken, by development of uniform procedures;

During validation of measurements, by the development of validation procedures in the field and by the determination of the standard error linked to each measurement system.


Quelques references Some references ICOLD Bulletin 60 (1988) merging of Bull. 21 (1969) & 23 (1972) Dam monitoring, General considerations

ICOLD Bulletin 62 (1988) Inspection of dams following earthquakes, Guidelines / Committee on Seismic Aspects of Dam Design (A. Bozovic)

ICOLD Bulletin 68 (1989) Monitoring of dams and their foundations, State of the Art Overview (14 p.), and 11 nos. National Reports : (9 english + 2 biling.) = 292 p. append.

ICOLD Bulletin 87 (1992) Improvement of existing dam monitoring, Recommendations and case histories 15 pages main text + 75 pages append.: 12 examples, from 7 countries

ICOLD Bulletin 118 (2000) Automated Dam Monitoring Systems, Guidelines and case histories 2 x 83 pages (main text bilinguish) + 83 pages annexes (English only) with 12 case histories from 11 countries ICOLD Question 78 (2000), Beijing Congress Monitoring of dams and their foundations / Auscultation des barrages et de leurs foundations Vol. III: 1545 pages, 85 reports + General Report by Elmo DIBIAGIO, and vol. V: pp. 259-414. BETCGB (France, 2002) Guide Contrle des Barrages en Exploitation 21 p. et annexes. [email protected] Swiss Committee on Dams / Comit suisse des barrages (2006) Dam Monitoring Instrumentation, Concepts, Reliability and Redundancy Dispositifs dauscultation des barrages, Concept, fiabilit et redondance http://www.swissdams.ch/monitoring Swiss Committee on Dams / Comit suisse des barrages (2006) Aktensammlung ber die Stauanlage Dossier de louvrage daccumulation http://www.swissdams.ch/aktensammlung The World Bank (2002) Regularoty Frameworks for dam Safety, a comparative study Daniel D. Bradlow, Alessandro Palmieri, Salman M.A. Salman


Appendices : Chaque instrument devrait tre choisi et plac pour aider rpondre une question prcise.

Every instrument on a project should be selected and placed to assist with answering a specific question.

From John Dunnicliff, 1988, Geotechnical instrumentation for monitoring field performance, John Wiley & Sons

La cl du succs de linstrumentation : une chane de 25 liens (Chapitre 26) 1 Prvoir les mcanismes qui commandent le comportement

une ou plusieurs hypothses devraient tre dveloppes et explicites

2 Dfinir les questions gotechniques ncessitant des rponses

chaque instrument devrait tre choisi et plac pour aider rpondre une question prcise : si il ny a pas de question, il ne devrait pas y avoir dinstrument. Avant de considrer les mthodes de mesures elle mmes, on devrait recenser les questions susceptibles de se poser durant la conception, la construction, ou lexploitation de louvrage.

3 Dfinir le but de linstrumentation

linstrumentation peut fournir des bnfices durant la conception, la construction ou lexploitation dun ouvrage ; mais il ne faut ne pas y recourir sans justification solide.

4 Choisir les paramtres mesurer

se poser la question "quels sont les paramtres les plus significatifs ?"

5 Prvoir lamplitude des variations

des prvisions doivent tre faites, concernant les plages de mesure et prcisions demandes chaque instrument. Si des mesures sont faites pour contrle en construction ou raisons de scurit, il faut prdterminer des valeurs dalerte.

The key to success of instrumentation : the chain with 25 links (Chapter 26) 1 Predict mechanisms that control behaviour

One or more working hypotheses should be developed and clarified

2 Define the geotechnical questions that need to be answered

Every instrument should be selected and placed to assist in answering a specific question: if there is no question, there should be no instrument. Before addressing measurement methods themselves, one should make a list of questions that are likely to arise during the design, construction, or operation phases.

3 Define the purpose of the instrumentation Instrumentation can provide benefits during the design, construction, or operation phase of a project but should not be used unless there is a valid reason that can be defended.

4 Select the parameters to be monitored The question which parameters are most significant ? should be answered

5 Predict magnitudes of change Predictions should be made to establish the required range and accuracy of each instrument. Whenever measurements are made for construction control or safety purposes, a predetermination of hazard warning levels should be made.


6 Anticiper des actions correctives

Ncessit absolue de dcider lavance des suites donner en cas de mise en lumire de problmes par les mesures. Si lobservation indique la ncessit dactions correctives, celles ci doivent tre mises en uvre selon un programme prtabli et convenu. Maintenir la communication entre concepteur et constructeur, pour que lopportunit et lengagement de mesures correctives soit envisageable tout moment.

7 Fixer les rles et rpartir les tches

confier le recueil et la mise en forme des donnes dauscultation ceux qui y sont le plus intresss. Fiabilit, patience, persvrance, connaissances de base en gotechnique, capacits mcaniques et lectriques, soin des dtails, grande motivation sont les qualits de base attendues du personnel charg de lauscultation.

8 Choisir les instruments

qualit essentielle : la fiabilit ; donc simplicit maximale et robustesse. Le moins cher nest pas le bon critre. Les utilisateurs doivent atteindre un niveau suffisant de comprhension des instruments quils choisissent, et auront grand avantage en discuter les applications avec les fournisseurs et lclairage de gotechniciens avant de fixer leurs choix.

9 Choisir les positions des instruments

le choix devrait reflter le comportement prvu de louvrage, et tre compatible avec les mthodes danalyse mises en uvre ensuite pour interprter les mesures. 3 tapes en pratique : (1) identifier les zones ncessitant une attention particulire, et y

6 Devise remedial action

Absolute necessity for deciding, in advance, a positive means for solving any problems that may be disclosed by the results of the observations. If the observations should demonstrate that remedial action is needed, that action must be based on appropriate, previously anticipated plans. An open communication channel should be maintained between design and construction personnel, so that remedial action can be discussed at any time.

7 Assign tasks for design, construction, and operation phases

The party with the greatest vested interest in the data should be given direct lines responsibility for producing it accurately. Reliability and patience, perseverance, mechanical and electrical ability, attention to details, and a high degree of motivation are the basic requirements for qualities needed in instrumentation personnel.

8 Select instruments Overriding desirable feature is reliability, therefore maximum simplicity and robustness. Lower cost is not a good criteria. It is the responsibility of users to develop an adequate level of understanding of the instruments that they select. They will often benefit from discussing their application with suppliers and geotechnical engineers before selecting instruments.

9 Select instrument locations The selection should reflect predicted behaviour, and be compatible with the method of analysis that will later be used when interpreting the data. Three practical steps: (1) identifying zones of particular concern, and locating appropriate instrumentation, (2) selection of zones,


placer les instruments appropris, (2) choisir les endroits, normalement des coupes types, o le comportement prvu sera reprsentatif du comportement densemble : ce seront les sections principales auscultes, (3) du fait que ce choix peut tre incorrect, installer en plus une instrumentation simple dans des sections secondaires qui serviront dindicateurs comparatifs. Penser aux risques de dfaillances de certains appareils : prendre des marges sur les quantits dinstruments placer, et veiller une certaine redondance.

10 Prvoir lenregistrement des facteurs dinfluence possibles

les mesures en elles mmes sont rarement suffisantes pour fournir des conclusions utiles ; elles doivent tre relies des causes, ou facteurs dinfluence, qui doivent tre suivis et enregistrs (journal de chantier, registre de vie de louvrage)

11 tablir des procdures pour garantir la correction des mesures

les instruments fonctionnent-ils correctement ? La rponse cette question cruciale est trouver dans les observations visuelles, les doublements dappareils et contrles mutuels par appareils de diffrents types, ltude de la reproductibilit et de la consistance des donnes.

12 Prparer un budget

veiller ce que soit disponible le financement ncessaire pour couvrir les diffrentes tches relevant de lauscultation

13 crire les spcifications pour la fourniture des instruments

lachat des instruments ne doit pas tre trait de faon routinire, une extrme attention est porter la qualit et aux dtails si lon veut des mesures valables. Le cot est

normally cross sections, where predicted behaviour is considered representative of behaviour as a whole: these are then regarded as primary instrumented sections, (3) because the selection may be incorrect, simple instrumentation should be installed at a number of secondary instrumented sections to serve as indices of comparative behaviour. When selecting locations, survivability of instruments should be considered, and additional quantities should be selected to replace instruments that may become inoperative.

10 Plan recording of factors that may influence measured data

Measurements by themselves are rarely sufficient to provide useful conclusions. They must be linked to causes, or influence factors and therefore complete records and diaries must be maintained of all factors that might cause changes in the measured parameters.

11 Establish procedures for ensuring reading correctness

Personnel responsible for instrumentation must be able to answer the question: is the instrumentation functioning correctly? Input to the answer can often be provided by visual observations, by duplicate or backup instruments, or by studies of data consistency and repeatability.

12 Prepare budget A budget should be prepared to ensure that sufficient funds are available for all monitoring tasks

13 Write instrument procurement specifications

Procurement of instruments should not be considered as a routine construction procurement item. If valid measurements are to be made extreme attention must be paid to


gnralement minime. Le matre douvrage a avantage garder le contrle de la ngociation avec le fournisseur, indpendamment du contrat principal des travaux de construction.

14 Planifier linstallation

Les procdures et programmes dinstallation doivent tre tablis bien lavance La prsence des instruments ne doit pas altrer les donnes quils mesurent Etablir une collaboration positive avec le constructeur

15 Planifier les talonnages et une maintenance rgulire

Ltalonnage priodique et la maintenance des appareils de lecture sont ncessaires durant la vie de louvrage. Des procdures et programmes tablis lavance doivent y veiller, couvrant tous les quipements accessibles et terminaux de mesures.

16 Planifier la collecte des donnes, leur traitement, mise en forme et prsentation, leur interprtation, la production des rapports y affrents, et mettre en uvre tout ce processus

Des procdures crites cet gard doivent tre prpares avant mme le dbut des travaux. Vrifier que le personnel en charge de linterprtation de lauscultation a autorit pour dclencher des actions correctives, que tous en sont avertis, et que les communications sont bien tablies entre concepteur et constructeur pour les actions correctives.

17 crire les contrats relatifs aux services dauscultation sur le site

Lensemble des tches dinstallation des instruments, contrles dtalonnage et entretien, recueil des donnes, traitement,

quality and details. The cost is usually minor. The owner should keep control of negotiating with the supplier, independently of the main construction contractor (reimbursing it at actual costs plus handling fees).

14 Plan installation Installation procedures and schedules should be planned well in advance. The presence of the instruments should not alter the very quantities to be measured. Establish a cooperative working relationship with the construction contractor

15 Plan regular calibration and maintenance Regular calibration and maintenance of readout units are required during service life. Planning should include procedures and schedules for regular maintenance of field terminals and any embedded components for which access is available.

16 Plan data collection, processing, presentation, interpretation, reporting, and implementation

Written procedures should be prepared before instrumentation works commences in the field. Ensure that personnel responsible for interpretation of instrumentation data have contractual authority to initiate remedial action, that communication channels between design and construction personnel are open, and that arrangements have been made to forewarn all parties of remedial actions.

17 Write contractual arrangements for field instrumentation services

All field services (including instrument installation, regular calibration and maintenance, data collection, processing, presentation, interpretation and reporting)


archivage, mise en forme, interprtation et production de rapports y affrents, doit tre couvert par des dispositions contractuelles claires : la russite du programme dauscultation en dpend.

18 Acqurir les instruments

Ils doivent tre talonns, inspects et tests avant expdition. A larrive sur site, procder des tests de rception pour rception.

19 Installer les instruments

avant de commencer, le personnel de chantier doit avoir tudi et compris les procdures crites dtailles. Il doit savoir que les instruments peuvent rater leur objectif si un dtail dinstallation apparemment mineur mais essentiel est nglig.

20 talonner et entretenir les appareils selon un programme rgulier

rf. point 15 ci avant : faire effectivement. 21 Recueillir les donnes 22 Traiter et prsenter les donnes 23 Interprter les donnes 24 Conclure avec un rapport 25 Exploiter les donnes

should be relevant of clear contractual arrangements. The success of the instrumentation program is highly depending on these arrangements.

18 Procure instruments They should be calibrated, inspected and tested before shipment to the user. On receipt on site, acceptance tests should be made to ensure correct functioning.

19 Install instruments Before starting installation work, field personnel should study and understand the written step-by-step installation procedure. They should be aware that the instrument may not serve its purpose if a single essential but apparently minor requirement is overlooked during the installation.

20 Calibrate and maintain instruments on a regular schedule

Ref. point 15: to be done effectively

21 Collect data

22 Process and present data

23 Interpret data

24 Report conclusions

25 Implement data


Prparation dun programme dauscultation

LISTE DE CONTRLE POUR LES ETAPES DE PROGRAMMATION John Dunnicliff, Geotechnical instrumentation for monitoring field performance, Annexe A

John Wiley & Sons, 1988 1. prciser les conditions du projet 2. prvoir les mcanismes qui

commandent le comportement 3. dfinir les questions gotechniques qui

appellent des rponses 4. prciser le but de lauscultation 5. choisir les paramtres ausculter 6. prvoir les plages de variations 7. envisager des mesures palliatives 8. distribuer les tches pour les phases de

conception, construction, et exploitation 9. choisir les instruments 10. choisir les positions des instruments 11. prvoir denregistrer les facteurs qui

peuvent influencer les donnes mesures 12. tablir des procdures visant obtenir

des mesures correctes 13. recenser les raisons particulires de

chaque instrument 14. prparer le budget 15. crire des spcifications pour la

fourniture des instruments 16. planifier linstallation 17. planifier talonnages et entretiens

priodiques 18. planifier le recueil des mesures, leur

traitement et mise en forme, interprtation, ltablissement de rapports et leur exploitation

19. crire les dispositions contractuelles devant couvrir les diffrents services

20. mettre jour le budget

Systematic planning of a monitoring program :

CHECKLIST FOR PLANNING STEPS

John Dunnicliff, Geotechnical instrumentation for monitoring field performance, Appendix A

John Wiley & Sons, 1988 1. define the project conditions 2. predict mechanisms that control

behaviour 3. define the geotechnical questions that

need to be answered 4. define the purpose of instrumentation 5. select parameters to be monitored 6. predict magnitude of change 7. devise remedial action 8. assign tasks for design, construction, and

operation phases 9. select instruments 10. select instrument locations 11. plan recording of factors that may

influence measured data 12. establish procedures for ensuring reading

correctness 13. list the specific purpose of each

instrument 14. prepare budget 15. write instrument procurement

specifications 16. plan installation 17. plan regular calibration and maintenance 18. plan data collection, processing,

presentation, interpretation, reporting and implementation

19. write contractual arrangements for field instrumentation services

20. update budget.

approach to dam survelleinance

Documents

comite de la surveillance

surveillance draft bulletin

programme de surveillance

the probability

the natural

the key to success

barrages committee

although the consequences