Vers la quantification des fuites avec l’outil fibre optique
Vers la quantification des fuites avec l’outil fibre optique
Avancées du travail de thèse
Pierre CUNATéquipe transporethèse cifre
Directeur de thèse : Yves-Henri Faure
Encadrant entreprise : Yves-Laurent Beck
La quantification, un besoinLa quantification, un besoin
La fibre optique : de la mesure ponctuelle à la mesure continue
Détection : repérer les zones sensibles
Quantification :
Un moyen de définir des seuils d’alerte
Une nécessité en auscultation
Un outil de décision pour la priorisation
Sujet thèseSujet thèse
« Quantification des vitesses de fuite àtravers un ouvrage en remblai par mesure de température distribuée le long d’une fibre optique »
Mesure de température par FO Mesure de température par FO
Principe de la mesure : analyse fréquentielle du signal rétrodiffusé
Utilisation de l’effet Raman : certaines raies du signal sensibles à la température
Mesure de température par fibre optique
Mesure de température par fibre optique
Mesure dans le temps et dans l’espace
Précision 0.1°C, distance d’investigation max : 30 km
Mesure de température tous 1m
5
Température et détection de fuiteTempérature et détection de fuite
Principe : une fuite perturbe le champ de température à l’intérieur de la digue
Temperature (°C)
DigueEau
Fuite
Air
Distance (m)
Hau
teur
(m)
Champ thermique d’une digue fuyarde
6
Position de la fibre optiquePosition de la fibre optique
Digue homogène Digue avec noyau central
Digue avec étanchéité amontDigue avec étanchéité amont
Anciennes digues
Nouvelles digues
Bassin expérimental, fibre à l’amontBassin expérimental, fibre à l’amont
GEH
GEM2
GWM2
Bassin expérimental d’Aix en Provence
Données brutes, fibre à l’amontDonnées brutes, fibre à l’amont
Quantification, fibre à l’amontQuantification, fibre à l’amont
Fibre aval, cadre physiqueFibre aval, cadre physique
PrécipitationRayonnement solaire
Température de l’air
Température de l’eau
Digue non fuyarde
Digue fuyarde
Fuite
Influence Eau /air
Fibre aval, cadre physiqueFibre aval, cadre physique
Fibre aval, modèle d’analyseFibre aval, modèle d’analyse
+
Signal Eau Signal Airheau (αe,ηe,σe) hair (αa,ηa,σa)
=
( ) ( ) ( ) ),(),( eaueauairairestiméefibre htTghtTftT +=
Signal fibre reconstruit
h = fonction de transfertα = amortissementη = retard
Performance du modèle pour l’estimationPerformance du modèle pour l’estimation
15-09-06 20-09-06 25-09-06 30-09-06 05-10-0620
20.5
21
21.5
22
22.5
23
23.5
24
24.5
Tem
péra
ture
Temps (en jour)
Température estiméeTempérature mesurée
Principe de la détection Principe de la détection
Optimisation de :
Détection par analyse des paramètres optimums
( ) ( )),,( σηα
tTtT mesuréefibreestiméefibre −
αair
αeau
L (m)
L
L
L
ηair
ηeau
0
1
1
0
jour
sjo
urs
FuiteFuite
36 m
24 m
14 m
1 m
11 m23 mN
E
W
S
Position basse (+20 cm)
Position haute (+150 cm)
Zone de fuite 16
Test du modèle sur le bassin d’Aix en Provence Test du modèle sur le bassin d’Aix en Provence
Tim
e (d
ay/m
onth
)
Space coordinate along the dike (m)
540 545 550 555 560
10/09
12/09
14/09
16/09
18/09
20/09
22/09
24/09
26/09
28/09
30/09
20
21
22
23
24
25
26
536 540 545 550 555 5600
2
4
6
Space coordinate along the basin dike (m)
Det
ectio
n pa
ram
eter
(SI)
Résultats du modèle
Donnéesbrutes
17
Application du modèle en quantificationApplication du modèle en quantification
Eau/FO
Air/FO
Am
plitu
de
Vitesse
Eau/FO
Air/FO
Dép
hasa
ge
(jour
s)
Vitesse
Evolution des paramètres de Morito avec la vitesse de fuite
Données numériques
Données expérimentales
23-Nov-2009 22-Apr-20100
8
Déb
it (l/
min
)
Temps (jours)03-Nov-2009 02-May-20100
8
Déb
it (l/
min
)
Temps (jours)
23-Nov-2009 22-Apr-20100
5
Déb
it (l/
min
)
Temps (jours)
Bassin expérimental,Bassin expérimental, fibre à l’avalfibre à l’aval
Suivi in situ : grand canal d’Alsace Suivi in situ : grand canal d’Alsace
Instrumentation pour la quantificationInstrumentation pour la quantification
Développement de l’instrumentation de Kembs
Instrumentation des piézomètres
(teméprature et pression)
Quantification, fibre à l’avalQuantification, fibre à l’aval
Apport des mesures piézomètriques
Température entre 4.5 et 5°C
23
Quantification, fibre à l’avalQuantification, fibre à l’aval
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Autumn
Winter
Spring
Distance (m)
Space coordinate�
0 200 400 600 800 1000 1200 14000
10
20
30
Summer
Suspect areas
5 10 15 20213
214
215
216
217
218
T°C
Cot
e (m
)
PK 5,751 crête aval
-5,0
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
déc-94 mars-95 juin-95 sept-95 déc-95 mars-96 juin-96Date
Tem
péra
ture
(°C
)
T airTeauCote 178,7cote 178,4cote 178,0
Déphasage été
Mesures piézos
Modèle
Inspection visuelle
Quantification
ConclusionsConclusions
Quantification pour fibre aval et fibre amont
Plusieurs sites instrumentés pour la quantification : acquisition en cours
Un modèle en test : sensibilité aux variations de vitesses
Trois conférences de programmées
Articles envisagés :
Aix amont (courant 2010)
Mesures FO pour la quantification (2011)
PerspectivesPerspectives
MERCI DE VOTRE ATTENTIONMERCI DE VOTRE ATTENTION
Barrage de Serre Ponçon