Dam ageing diagnosis and risk analysis: Development of methods to support expert judgment


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Abstract

Diagnosis and risk analysis are essential to ensure the safety of dams. Dam specialist engineers have useful methods available to help them in their task: physical modelling for assessing dam stability, statistical analysis of dam monitoring data, and, more recently, functional modelling for operational safety analysis. However, an expert's judgment is necessary when the works are complex and unique, when data are imprecise or insufficient, and when preliminary diagnosis or detailed analysis are being made. Using their experience and knowledge, dam specialist engineers are able to provide recommendations to address specific problems. The authors propose methods to support expert diagnosis and risk analysis that capitalize on the expert's knowledge and feedback. Their approach is threefold: (i) an ageing functional model based on the failure mode and effect analysis (FMEA) method using a causal graph representation of ageing scenarios leading to loss of functions; (ii) a qualitative method of describing dam ageing historical data and representing trends in performance loss; and (iii) qualitative methods to assess the risk of performance loss of dams and their components. In terms of practical applications, our research has produced a knowledge database on dam mechanisms. Also, an ageing historical database was compiled from dams that have experienced deterioration. Finally, we are developing computer aids to assist engineers in diagnosis and risk analysis tasks.RésuméLe diagnostic et l'analyse de risques sont des missions essentielles pour la sécurité des barrages en service. Pour ces tâches, des méthodes puissantes existent: modèles physiques, calculs numériques, statistiques, fiabilité. Toutefois, face à des ouvrages complexes et uniques, dans des contextes présentant des données insuffisantes, lors de diagnostics préliminaires ou en synthèse d'analyses approfondies, il est nécessaire de recourir au jugement des experts. A partir de leurs connaissances et de leur expérience, ils vont fournir alors un avis ou une recommandation au problème posé. Les auteurs proposent des méthodes d'aide au diagnostic et à l'analyse de risques, basées sur les connaissances et le retour d'expérience des experts. La recherche comporte trois étapes: (i) un modèle fonctionnel de vieillissement, bâti à partir de la méthode AMDE et permettant de construire des scénarios de vieillissement; (ii) une méthode qualitative pour constituer des historiques de vieillissement et représenter les lois d'évolution des pertes de performance; (iii) des méthodes qualitatives pour évaluer la criticité des pertes de performance des barrages et de leurs composants. Dans un cadre d'application, la recherche a abouti à une base de connaissances sur la pathologie des barrages, et une base de données d'historiques de vieillissement est progressivement renseignée. Enfin, des outils informatiques d'aide au diagnostic et à l'analyse de risques sont en cours de développement.

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