Jumeau numérique des barrages

Description et objectifs

L’ambition de cette offre de service est de proposer un concept de jumeau numérique des barrages en s’appuyant sur les capacités d’ARTELIA en traitement de données, en simulation numérique et en maquette numérique.

 Le jumeau numérique permettra de :

• Mettre en avant une meilleure garantie du suivi de la sécurité du barrage auprès des services de contrôle ;
• Optimiser l’exploitation du barrage : éviter les limitations de la cote de retenue pendant la période d’attente pour sélectionner le bureau d’études et pour obtenir des résultats d’une étude de stabilité ;
•  Anticiper le comportement futur d’un barrage dans un contexte de changement climatique ou également d’une pathologie en cours où les études de stabilité doivent être régulièrement mises à jour.

Contexte de la filière

Le parc français des barrages est vieillissant avec plus de la moitié des barrages construits avant 1970. La durée de vie des barrages est généralement de 100 ans, mais 14% d'entre eux ont déjà dépassé cette limite. Le vieillissement des barrages devient donc un aspect crucial de leur surveillance. Les pathologies réactives ou chimiques dans les bétons des barrages apparaissent généralement après 30 à 50 ans, affectant leur niveau de sécurité. De plus, le changement climatique augmente la fréquence des conditions thermiques et hydrologiques extrêmes, non anticipées lors de la conception des barrages. La surveillance de ces structures est donc essentielle, surtout dans un contexte de crise hydrique prolongée, afin de ne pas aggraver cette crise par des limitations de la cote de retenue des réservoirs pour des raisons de sécurité.

La mise à disposition des outils d’aide à la décision pour les exploitants, qui est un concept novateur dans le domaine des barrages, doit s’accompagner d’un maintien a minima et d’une amélioration si possible de la qualité d’auscultation du barrage. Cela nécessite une maintenance voire un remplacement périodique des dispositifs d’auscultation. Ce besoin de remplacement régulier est d’autant plus accru que le barrage est soumis à un comportement évolutif, généralement induit par les pathologies.

La création d’un outil de type jumeau numérique intégrant cette nouvelle technologie permet donc non seulement de mettre en évidence une meilleure appréhension de la sécurité en temps réel mais également une amélioration de la qualité d’auscultation. Parmi les jumeaux numériques capables de restituer des données dynamiques (production ou auscultation), on distingue :

• Les jumeaux numériques non simulables : restituent les données actuelles et éventuellement l’historique des données relevées sur l’ouvrage.
• Les jumeaux numériques simulables : permettent de simuler le comportement de l’ouvrage dans des conditions qui n’ont pas été expérimentées par le passé. Ce type de jumeau numérique nécessite l’intégration d’algorithmes dans le jumeau numérique, ou l’intégration de résultats de simulations. 

Résultats attendus et apports de l'offre de service

Principe conceptuel

Le modèle conceptuel du jumeau numérique se résume par l’organigramme ci-après.

Le jumeau numérique mobilise plusieurs compétences :

• L’utilisation d’une technologie de nuages de points pour mesurer des paramètres d’auscultation ;
• La capacité à traiter ces données décuplées par rapport à l’approche traditionnelle ;
• Un système GED pour stocker et assurer le flux des données et des acteurs ;
• Un modèle BIM pour combiner maquette numérique et données ;
• Des capacités de calculs (probablement par apprentissage automatique) pour interpoler entre les valeurs de paramètres pour des conditions déjà connues.
• Le développement d’une plateforme pour mise à disposition au client.

 A terme, l’outil pourra faire partie intégrante du système de gestion patrimoniale WizArt développé par ARTELIA DIGITAL SOLUTIONS. Il s’agit d’une plateforme qui gère tout le cycle de l’auscultation d’un barrage depuis la collecte, le traitement, l’analyse et la validation des données, jusqu’à la gestion de la base documentaire et la gestion patrimoniale des instruments.

Etude de marché

Le marché des jumeaux numériques des barrages est d’autant plus porteur que :

• Le barrage présente une pathologie qui entraine une dérive des paramètres d’auscultation dans le temps ;
• Le barrage montre des singularités qui ne permettent pas une instrumentation aisée avec les techniques traditionnelles;
• Le barrage présente des dimensions, des fonctionnalités ou subit des sollicitations exceptionnelles par rapport aux habitudes et ne permettant pas de se comparer aux données d’auscultation habituelles dans la littérature.

Le marché des jumeaux numériques est en réalité déjà existant mais il nécessite davantage de structuration et de développement. En particulier, pour le moment, il s’agit d’un modèle numérique découplé avec un apprentissage manuel par l’intermédiaire des données d’auscultation. 

Contacts

Vos contacts: C. GUILBAUD (resp du projet PIA3), F. ANDRIAN (Resp. Offre de service Jumeau Numérique des Barrages)

Des questions sur l'offre de service Jumeau Numérique des Barrages