Levee risk control is crucial. Regrettably, these long linear structures are badly maintained most of the time, showing signs of weaknesses on numerous occasions. Only imperfect information is usually available. In this particular context, a probability-based model is suggested for evaluating the levee performance, taking into account expert engineer's uncertain assessments in a probabilistic format. After a brief presentation of the development of a levee deterministic performance evaluation model, we describe in greater details an original approach based on subjective probability implemented to take into account uncertain levee performance assessments and the use of sensitive coefficient for decision aid.
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Assessing flood risk requires the combination of flood hazard, exposure, and vulnerability.  Hence, flood hazard is a key component of flood risk assessments. As flood propagation is impacted by hydraulic structures built along the river, flood defense such as levees have gained attention as they are rarely included in large scaled flood risk assessments. However, flood events such as hurricane Katrina showcased the impact that levee failure has on flow depth, velocity, and flood extent. Therefore, its consideration should be regularly implemented in flood risk assessments. However, with current flood risk assessment methods, considering different levee failure scenarios results in numerous flood scenarios, simulations, and hazard maps. The multiplication of simulations and maps increases the complexity of flood risk management. We propose to improve flood hazard assessments by considering a single probabilistic flood map accounting for several flood events and levee breaching scenarios. For flood events enabling the performance assessment of the levee (i.e. levee breaching), we assessed levee failure probabilities, associating each levee segment to a fragility curve. Then, we defined breaching and non-breaching scenarios and ran flood simulations using HEC-RAS and its integrated parametric levee breaching model. We propose a new method to compute flood scenario probabilities and flood exceedance probabilities. The cumulative flood exceedance probability provides a curve for every location of the flooded area. Using GIS, we applied this method to the entire flooded area, resulting in an interactive flood hazard map. An application to the Etobicoke Creek located in the Greater Toronto Area showed that this new approach provides an operational levee breaching flood hazard method that can be used in integrated flood risk assessments.
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Le diagnostic et l`analyse de risques sont des missions essentielles pour la securite des barrages en service. Pour ces tâches, des methodes puissantes existent : modeles physiques, calculs numeriques, statistiques, fiabilite~ Toutefois, face a des ouvrages complexes et uniques, dans des contextes presentant des donnees insuffisantes, lors de diagnostics preliminaires ou en synthese d`analyses approfondies, il est necessaire de recourir au jugement des experts. A partir de leurs connaissances et de leur experience, ils vont fournir alors un avis ou une recommandation au probleme pose. Les auteurs proposent des methodes d`aide a l`expertise pour le diagnostic et a l`analyse de risques des barrages. L`objectif est de capitaliser la connaissance et le retour d`experience des experts sous forme de base de donnees relatives, d`une part, a la pathologie generale des barrages, d`autre part, aux etudes de cas de barrages ayant connu des deteriorations sous l`effet de mecanismes de vieillissement. La recherche met en oeuvre des methodes de la surete de fonctionnement issues de l`industrie et des methodes du raisonnement qualitatif. Dans un cadre plus applicatif, une base de connaissances sur les mecanismes de vieillissement des barrages a ete constituee et une base de donnees de barrages ayant connu des incidents est progressivement renseignee au fil des missions des experts. Par ailleurs, des outils informatiques d`aide a l`expertise sont en cours de developpement. / Diagnosis and risk analysis are essential to insure safety of dams in operation. In this field, powerful methods have been produced and provide useful aids in modelling, simulation, statistical analysis, reliability, etc. However it is necessary to use the expert`s judgement when the works are complex and unique, when data is imprecise or insufficient, and when a preliminary diagnosis or detailed analysis is being made. Using their experience and knowledge, experts are able to provide answers and recommendations to a specific problem. The authors propose methods to support expert diagnosis and risk analysis. The main goal is to capitalise on the expert`s knowledge and feedback and to build up database of dam pathologies and database of ageing case histories. This work uses reliability techniques and qualitative reasoning models. In terms of practical applications, the research produced a knowledge database on dam pathologies, and an ageing history database was compiled from dams having experienced deterioration. Computer aids to assist experts in the diagnostic and risk analysis tasks are under development. DIAGNOSTIC, VIEILLISSEMENT, BARRAGE, METHODE, AIDE, EXPERTISE, SECURITE, OUVRAGE HYDRAULIQUE, SECURITE HYDRAULIQUE
A probabilistic method of modeling the floodwater level in a dam reservoir is described the purpose of this paper is to add a probability dimension to hydraulic loading computations. Unlike the standard engineering approach, the method presented here incorporates two innovative aspects. First, the method uses a probabilistic hydrological method (simulated hydrographs for flood probability estimation method) based on simulation techniques, for generating multiple hydrological scenarios. Second, it can address the variability in reservoir level at the time of the occurrence of the flood event. The method generates a random set of floodwater levels from a random selection of flood hydrographs and headwater levels. Statistical analysis of the sample of reservoir levels obtained over a given period allows one to assess a probability distribution for floodwater levels. The method was tested on three applications representing dams having different operating rules and hydromorphological properties. The lessons learned with the present method as compared with the standard engineering approach are discussed from the viewpoint of inclusion in the modeling of the hydraulic loading on the dam and the assessment of the hydraulic safety of the dams.
Depuis 1994, les colloques JFMS - Journées de la Fiabilité des Matériaux et des Structures rassemblent tous les deux ans, chercheurs et doctorants, consultants ou ingénieurs, familiers de l’analyse de fiabilité ou de risques appliquée aux matériaux et aux structures et privilégient les développements méthodologiques de traitement de l’incertain (probabilistes, possibilistes ou autres).Les JFMS2014 ont été organisées à Aix-en-Provence par Irstea les 9 et 10 avril 2014. Cette édition a porté plus particulièrement sur le thème de l’interaction systèmes-aléas, les systèmes considérés pouvant être des matériaux, des structures ou des ouvrages. En effet, dans la plupart des cas réels, les incertitudes sur les sollicitations et sur l’environnement mécanique, naturel et anthropique conditionnent l’évaluation de la fiabilité des structures et des ouvrages.Cet ouvrage est le recueil de l’ensemble de ces communications.
Diagnosis and risk analysis are essential to insure safety of dams in operation. In this field, powerful methods have been produced and provide useful aid support : modelling, simulation, statistical analysis, reliability.\nHowever it is necessary to use expert's judgement when the works are complex and unique, when data is imprecise or insufficient, and when preview diagnosis or detailed analysis synthesis are made. Using their experiences and their knowledge, experts are able to provide answers and recommendations to a specific problem.\nThis work proposes methods to support diagnosis and risk analysis tasks, within an expertise approach. It is used for specialised engineers during preview diagnosis or studies synthesis.\nOur approach is based on capitalising on expert's knowledge and feedback. It is composed of three parts:\n- an ageing functional model, built up with FMEA method, adapted to dam context and using a Causal Graph representation. This modelling represents ageing scenarios leading to loss of functions,\n- a qualitative method to write dam ageing history and to represent evolution laws of performance loss,\n- qualitative methods to assess the criticality of performance loss of dams and their components.\nThe first part of a knowledge database about dam ageing has been produced, concerning gravity dam mechanisms.\nAfter applying these methods to specific ageing mechanisms (alkali-aggregate reaction on concrete gravity dam and internal erosion on embankment dams) and to example of dams concerned by these mechanisms, we propose various developments and prospects to this work. / Le diagnostic et l'analyse de risques sont des missions essentielles pour assurer la sécurité des barrages en service. Pour réaliser ces tâches, des méthodes puissantes ont été développées et apportent une aide précieuse aux ingénieurs spécialisés : 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, ces derniers vont fournir alors une interprétation, un avis ou une recommandation à la question posée. Cette recherche propose des méthodes d'aide au diagnostic et à l'analyse de risques dans le cadre d'une approche par expertise. Elle vise à assister les ingénieurs spécialisés lors d'analyses préliminaires et rapides ou en synthèse d'études approfondies. La démarche adoptée met à profit les connaissances et le retour d'expérience des experts. Elle comporte trois étapes :\n- un modèle fonctionnel de vieillissement, bâti à partir de l'Analyse des Modes de Défaillance et de leurs Effets (méthode AMDE) adaptée au domaine des barrages, et utilisant une représentation sous forme de graphes orientés. Il permet de construire des scénarios de vieillissement en enchaînant des séquences successives de défaillances ;\n- une méthode qualitative pour constituer des historiques de vieillissement et pour représenter les lois d'évolution des pertes de performance ;\n- des méthodes qualitatives pour évaluer la criticité des pertes de performance des barrages et de leurs composants.\nLa première partie d'une base de connaissances relative à la pathologie des barrages est réalisée et concerne les scénarios de vieillissement des ouvrages poids.\nAprès la présentation de différentes applications sur des mécanismes de vieillissement (alcaliréaction des barrages en béton et suffusion interne des remblais) et sur des ouvrages représentatifs de ces mécanismes, nous proposons divers développements et perspectives à cette recherche.
La France, ainsi que d'autres regions du monde, sont frequemment l'objet d'episodes de crues devastatrices. Les degâts humains et materiels sont amplifies en cas de rupture d'un ouvrage de protection. Malheureusement, ces structures a longs lineaires sont des ouvrages le plus souvent mal entretenus et ayant montre des signes de fragilite a de nombreuses reprises. Aussi, la gestion des digues fluviales souleve plusieurs problemes considerables pour les decideurs charges de garantir une securite maximale a la population pour un cout de gestion acceptable. Le projet Digsure a pour vocation de proposer aux gestionnaires des methodes scientifiques ainsi que des outils techniques de gestion des digues. Ces outils d'aide au diagnostic permettront d'evaluer la performance des digues tout le long du lineaire.
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