Inspection des barrages : un seul dossier pour une haute paroi, des eaux profondes et des galeries obscures

Les barrages se répartissent globalement entre barrages-poids ou barrages-voûtes en béton et barrages en remblai construits en terre ou en enrochements. Les barrages en béton exigent une surveillance des fissures, des fuites aux joints, des efflorescences et de la dégradation de surface (gel-dégel dans les régions froides) ; les barrages en remblai, celle des tassements, des variations de suintement et du déplacement des enrochements de protection. Dans les deux cas, la dégradation des vannes et évacuateurs de crues — les équipements qui libèrent l'eau — pèse directement sur la sécurité au moment où elle compte le plus.

Au Japon, les exploitants de barrages effectuent des rondes quotidiennes et une surveillance instrumentale au titre de la loi sur les cours d'eau, et les barrages font également l'objet d'inspections périodiques de l'État. Depuis 2013, les barrages qui sont des ouvrages de gestion des cours d'eau font aussi l'objet d'une « inspection globale du barrage » dans les 30 ans suivant leur mise en service, puis environ tous les 30 ans, pour évaluer le vieillissement à long terme et l'état du corps du barrage. Les barrages hydroélectriques relèvent en outre des règles d'inspection du secteur électrique.

La difficulté tient à la hauteur, à l'eau et aux espaces exigus. Les grands parements aval sont inspectés par accès sur cordes ou depuis des nacelles. Sous la ligne d'eau du parement amont, des plongeurs ou des ROV sont nécessaires, et les eaux froides et profondes sont dangereuses pour les personnes. Les galeries sont sombres et humides, et l'intérieur des vannes et des conduites de vidange est exigu. Les créneaux pendant lesquels la retenue peut être abaissée pour l'inspection sont limités.

Sur les barrages, la règle est de combiner drones aériens et sous-marins. Les aéronefs prennent en charge le parement aval et la partie émergée du parement amont ; les aéronefs sous cage, les galeries, les conduites de vidange et les conduites forcées ; les ROV sous-marins et les navires de surface sans équipage, ce qui se trouve sous la ligne d'eau.

Le parement aval est survolé selon une grille à distance constante. Les parois de plus de cent mètres sont découpées en bandes verticales, délimitées aux joints, ce qui facilite le report sur les plans. Lorsque la retenue est abaissée, des parties du parement amont normalement immergées peuvent être photographiées depuis les airs — ne manquez pas cette occasion.

Un barrage réunit presque toutes les conditions difficiles pour les drones. Les vallées profondes réduisent le ciel visible et dégradent le GNSS ; les vents de vallée sont forts et changeants. Le pied du parement aval reçoit les embruns des lâchers, les galeries sont plongées dans l'obscurité et humides, et les conduites de vidange et conduites forcées sont confinées.

• Sans GNSS : le GNSS fait défaut au pied et dans les galeries. Utilisez des aéronefs qui se localisent par LiDAR ou caméras, et vérifiez à l'avance la réception satellite en fond de vallée. Sans GNSS
• Hauteur : la hauteur du barrage met à l'épreuve les lignes de vue et les liaisons. Envisagez une équipe à la fois sur la crête et en aval. Hauteur
• Vent et turbulences : les vents se canalisent dans la vallée et dévalent le parement du barrage. Gardez une trajectoire de dégagement à l'écart du mur. Vent et turbulences
• Eau et humidité : les embruns et l'humidité embuent les objectifs et mouillent les aéronefs ; surveillez la condensation dans les galeries. Évitez de voler pendant les lâchers. Eau, embruns et humidité
• Obscurité : les galeries et les conduites forcées dépendent de l'éclairage embarqué. Verrouillez l'exposition et reproduisez les conditions de la dernière fois. Obscurité
• Espaces confinés : conduites, conduites forcées et chambres de vannes ont des parois proches. Utilisez des aéronefs carénés et des plans de batterie avec une marge de retour. Espaces confinés

Les données d'inspection d'un barrage prennent vie lorsque images, nuages de points et relevés d'instruments sont superposés sur un seul modèle du barrage. Découpez les cartes de fissures par numéro de joint et vérifiez si les zones où les fuites augmentent coïncident avec des fissures qui s'agrandissent. L'IA est efficace pour proposer des fissures, des traces de fuite et des dépôts et pour montrer les changements. L'évaluation de la sécurité du barrage relève de la responsabilité des ingénieurs de barrages et des spécialistes.

Pour un modèle qui transforme les images et les constats de l'IA en un rapport sur lequel le propriétaire peut agir, consultez rédiger les constats du drone et de l'IA sous forme de rapport d'inspection (Airffic Flight Institute).

Au Japon, les barrages sont gérés au titre de la loi sur les cours d'eau et de ses règles relatives à la structure et à l'exploitation, les règles du secteur électrique s'appliquant également aux barrages hydroélectriques. Il existe peu de règles nationales régissant spécifiquement l'usage des drones dans l'inspection des barrages ; quels enregistrements sont utilisés et comment relève donc de l'exploitant et de l'autorité d'inspection. Les barrages se trouvent pour la plupart en montagne, hors des zones densément habitées, mais les vols à proximité du barrage et de ses équipements, ou hors vue, doivent être vérifiés au regard des règles sur les vols spécifiés.

À l'étranger, la Federal Energy Regulatory Commission (FERC) américaine exige que certains barrages hydroélectriques autorisés (par exemple ceux de plus de 10 m de haut) soient inspectés tous les cinq ans par des consultants indépendants, avec une évaluation globale tous les dix ans. En Angleterre et au pays de Galles, le Reservoirs Act 1975 impose une inspection et une surveillance par des ingénieurs qualifiés pour les grands réservoirs à haut risque (aujourd'hui ceux qui contiennent 10 000 m³ ou plus). La Commission internationale des grands barrages (CIGB/ICOLD) publie des orientations techniques sur la sécurité des barrages. Comparez les pays dans la réglementation dans le monde.

• L'intérieur du corps et la fondation : fissures internes, rocher de fondation et chemins de suintement n'apparaissent pas sur les photos. Ils relèvent des instruments, des sondages et de la géophysique.
• Contrôle au marteau et toucher : tapoter le béton pour détecter les décollements se fait encore par des personnes au contact.
• Eau turbide : les drones sous-marins ne voient rien en forte turbidité ; combinez avec sonar et plongeurs.
• Essais de manœuvre des vannes : ouvrir et fermer réellement les vannes et vérifier les mécanismes de levage est un travail d'inspection mécanique.
• Évaluation de la sécurité et décisions d'exploitation : le niveau d'eau et les lâchers sont décidés par les exploitants et les spécialistes.

Selon la rédaction d'Airffic, cela se passe ainsi. Une station de drone est installée sur le toit du bureau de contrôle du barrage et photographie le parement aval selon le même itinéraire à chaque saison. Un aéronef sous cage attend dans la galerie et, chaque jour où les relevés de fuite changent, survole ce tronçon et l'enregistre. Une fois par an, un drone sous-marin plonge et ajoute le parement amont et les prises d'eau au même modèle du barrage.

Au lieu de se suspendre à des cordes, les ingénieurs retracent un siècle d'évolution sur le modèle. Les plongées et les descentes le long de la paroi deviennent rares. L'inspection des barrages passe d'un métier qui consiste à aller dans des endroits dangereux à un métier qui consiste à faire vivre un dossier centenaire.