111/04/23Ministère de l'Écologie, du Développement Durable, et de l'Energie

www.developpement-durable.gouv.fr

CFBR – symposium 30-01-2014

Projet d'arrêté

fixant des prescriptions techniques relatives à la

sécurité des barrages

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Cadre réglementaire

• Décret du 22-10-2010 : zonage sismique– pour les ouvrages à "risque spécial" (effets du séisme

non circonscrits au voisinage immédiat) un arrêté doit préciser les actions sismiques

• Décret du 11-12-2007 : sécurité des ouvrages hydrauliques– explicitation des cas de charge à prendre en compte

dans l'évaluation des risques dans toutes les situations de projet notamment les crues et le séisme

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Calendrier• Version 1 – novembre 2012

– consultation services du MEDDE fin 2012/début 2013

• Version 2 – mai 2013– consultation de la profession été 2013

2 réunions de présentation avis CFBR, AFPS, EDF, CNR, SHEM, VNF, EPTB, EP Loire,

Irstea, ADF, chambres d'agriculture, DREALs, JB. Kovarik

• Version 3 – janvier 2014– consultation "officielle"

services de l'Etat, collectivités territoriales, Internet, associations professionnelles, CTPBOH, CCEN, …

objectif : 1er semestre 2014

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Structure de l'arrêtéPréambule

Ch I - Situations de projet

Ch II - Barrages neufs ou travaux importants

Ch IIIBarrages existants

Actions de l'eau

Combinaisons d'actions

Autres actions

Action sismique

Art. 1-4

Art. 5-18

Art. 29-37 Art. 46 ; 49

Art. 38-39 ; 43 Art. 46

Art. 46

DérogationArt. 50Ch IV – Dispositions diverses

Ch V - Date d'applicationArt. 53

Art. 40-42

Actions et combinaisons d'actionsArt. 20-23 Art. 44-45

Batardage

Art. 28

Art. 24 ; 26-27 Art. 46 ; 48 Art. 47Art. 25

Art. 51 Art. 52

Art. 19

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Préambule (1/2)• L'arrêté définit

– les situations de projet situations normales d'exploitation situations transitoires ou rares situations accidentelles ou extrêmes

– les actions permanentes variables accidentelles ou extrêmes, dont sismiques actions de l'eau : niveau de remplissage de la retenue dans chaque situation de projet + niveau aval le cas échéant

– les combinaisons d'actions pour vérification des états-limites des structures (hors arrêté)

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• L'arrêté ne définit pas– les méthodes de calcul– les paramètres de résistance des matériaux– les états-limites de vérification

référence à des guides techniques de la profession reconnus par une décision du ministre chargé de l'environnement– (a priori les recommandations des GT crues, séismes, barrages-poids, barrages en remblai)

Préambule (2/2)

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Situations de projet - ch I (1/3)• Situations normales d'exploitation

– niveaux d'eau entre CmE et RN combinés avec niveau aval (le plus défavorable)

– écrêteurs de crue tous les niveaux de remplissage, y compris retenue pleine

– marnage fréquent (hebdomadaire ou plus) retenue pleine retenue en vidange rapide

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Situations de projet - ch I (2/3)• Situations rares ou transitoires

– crue exceptionnelle cote des PHE

– séisme de base d'exploitation (SBE) au moins pour organes crues / vid, barrages A, zones 2 à 5

– autres situations (notamment) transitoires en cours et fin de construction (pressions intersti t) transitoire de vidange (remblais peu drainants - masques) poussée de la glace perte d'une fonction de sécurité, notamment drainage ou étanchéité, sauf si :

Dispositifs de sécurité restent opérationnels

Classe du barrage

Probabilité annuelle de dépassement inférieure à

A 10-4 B 3 x 10-4 C 10-3 D 3 x 10-3

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Situations de projet - ch I (3/3)• Situations accidentelles ou extrêmes

– crue extrême cote de danger

– séisme d'évaluation de la sécurité (SES) y/c réplique SES remblais A (si risque pressions interstitielles)

– autres situations (notamment) grand glissement de terrain dans la retenue avalanche choc de bateau pour les barrages A et B :

– concomitance situation rare + perte étanchéité ou drainage, sauf si :

Pas de libération incontrôlée et dommageable de l'eau

Classe du barrage

Probabilité annuelle de dépassement inférieure à

A 10-5 B 3 x 10-5

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Actions et combinaisons d'actions

• Champ d'application

Barrages neufs ou travaux importants

Barrages existants

Ch II – art 20 à 23 Ch III – art 44-45 Entrée en vigueur

au [01/01/2015] Entrée en vigueur au [01/01/2025]

Barrages autorisés neufs, sauf classe D et V < 50000 m3

Classes A et B, autorisés ou concédés (autres que ceux des art 20 à 23) Barrages A et B autorisés existants

Coût travaux > 30% valeur à neuf

Barrages concédés neufs, sauf classe D et V < 50000 m3

Barrages A et B concédés existants Travaux > 30% valeur à neuf, explicitement prévus par la concession

Délai de mise en conformité :

10 ans après entrée en vigueur

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Actions de l'eau (1/4)• Types d'actions

– poussées hydrostatiques amont et aval, – pressions hydrodynamiques – sous-pressions ou régime de pressions interstitielles

séisme : sous-pressions pas modifiées pendant le séisme, sauf sensibilité aux pressions interstitielles

– poussée de la glace

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Actions de l'eau (2/4)• En situation exceptionnelle de crue

– hypothèses la crue démarre à RN laminage de la retenue tous les évacuateurs fonctionnent

– période de retour (années) de la crue ≥ :

Classe du barrage Barrages rigides Barrages en remblai "Neufs" Existants "Neufs" Existants

A 3000 1000 10000 10000 B 1000 1000 3000 3000 C 300 1000 D 100 300

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Actions de l'eau (3/4)• En situation extrême de crue

– hypothèses la crue démarre à RN laminage de la retenue évacuateurs : toutes les possibilités de dysfonctionnement

– probabilité de dépasser la cote de danger

Classe du barrage Probabilité annuelle de

dépassement de la cote de danger "Neufs" Existants

A 10-5 10-5 B 3 x 10-5 3 x 10-5 C 10-4 D 10-3

– condition réputée satisfaite si crue exceptionnelle sans l'organe le plus capacitif

< cote de danger

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Actions de l'eau (4/4)• En situation extrême de batardage

– "neufs" uniquement sans l'évacuateur le plus capacitif avec la possibilité de saisonnaliser les crues avec la possibilité d'un creux

Classe du barrage

Probabilité de dépasser la cote de danger pendant la période de neutralisation

inférieure à Barrages rigides Barrages en remblai

A 3 x 10-4 10-4 B 10-3 3 x 10-4 C 3 x 10-3 10-3 D 10-2 3 x 10-3

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Action sismique – SES (1/4)• Approche forfaitaire

– spectre de réponse

accélérations au rocher

Zone de sismicité

Accélérations horizontales ag (en m/s2) Accélérations verticales agv (en m/s2)

Classe A

Classe B

Classe C

Classe D

Classe A

Classe B

Classe C

Classe D

1 0,9 0,7 0,5 0,4 0,8 0,6 0,5 0,4 2 1,5 1,2 0,9 0,7 1,4 1,1 0,8 0,6 3 2,4 1,9 1,4 1,1 2,2 1,7 1,3 1,0 4 3,5 2,8 2,0 1,6 2,8 2,5 1,8 1,4 5 6,6 4,3 3,5 3,0 5,3 3,5 2,8 2,4

coefficient de sol S (composante horizontale)

Classe de sol ag ≤ 3,0 m/s2 3,0 < ag ≤ 6,6 m/s2 A 1,0 1,0 B 1,35 1,2 C 1,5 1,15 D 1,6 1,35 E 1,8 1,4

coefficient de sol S

Se (T) = ag S 2.5

cf. Eurocode 8

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Action sismique – SES (2/4)• Approche forfaitaire

– spectre de réponse

valeurs de TB, TC, TD (en secondes)

coefficient de sol S

Se (T) = ag S 2.5

Classe de sol

ag ≤ 3,0 m/s2 3,0 < ag ≤ 6,6 m/s2

TB TC TD TB TC TD

A 0,03 0,2 2,5 0,15 0,4 2,0 B 0,05 0,25 2,5 0,15 0,5 2,0 C 0,06 0,4 2,0 0,2 0,6 2,0 D 0,1 0,6 1,5 0,2 0,8 2,0 E 0,08 0,45 1,25 0,15 0,5 2,0

composante horizontale

composante verticale

ag ≤ 3,0 m/s2 3,0 < ag ≤ 6,6 m/s2

TB TC TD TB TC TD

0,03 0,2 2,5 0,15 0,4 2,0

cf. Eurocode 8

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Action sismique – SES (3/4)• Approche spécifique

– étude déterministe ou probabiliste

– si étude déterministe de type SMHV faille active proche* OU H2V0.5 ≥ 30000 SMHV + 0.5 MSK faille active proche* ET H2V0.5 ≥ 30000 SMHV + 1.0 MSK

* faille active proche = moins de 10 km / site

– si étude probabiliste

Classe du barrage A B C D Période de retour

(années) 5000 2500 1000 500

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Action sismique – SES (4/4)• Modalités d'application

Barrages neufs ou existants

Classe de barrage – Zone de sismicité Zi

Méthode

Classe A situé en Z3 à Z5 Classe B situé en Z4 et Z5 Spécifique avec seuil minimal

Autres Forfaitaire ou spécifique avec seuil minimal

– seuil minimal (ou "règle du N-1") : les accélérations spectrales (pour la plage 0,2T0 - 2T0 et pour T = 0 ) ne sont pas inférieures aux valeurs

zone 1 de la zone 1 zones N = 2 à 4 de la zone N-1 zone 5 70% de la zone 5

– tenir compte des effets de site (topographie, sol)– réplique SES : approche spécifique

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Action sismique - SBE

• Approche forfaitaire ou spécifique– approche forfaitaire

Zone de sismicité 1 2 3 4 5

Accélération horizontale (m/s2) au niveau d'un sol de type rocheux

Sans objet

0,5 0,8 1,2 2,3

Accélération verticale (m/s2) au niveau d'un sol de type rocheux

Sans objet

0,4 0,6 1,0 2,0

Paramètres S, TB, TC, TD idem SES

– approche spécifique T = 200 ans

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Autres actions (1/2)• Actions permanentes (notamment)

– gravité poids propre poussée des sédiments charges d'exploitation

– déformations géométriques variations thermiques variations volumiques des matériaux déformations des appuis

– précontrainte

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Autres actions (2/2)• Actions variables (notamment)

– vent soit comme force appliquée aux structures EC1 soit pour le calcul de la revanche

– vent T = 50 ans sur retenue à PHE– vent T = 1000 ans sur retenue à RN

– charges routières quand elles sont fréquentes et importantes / poids barrage EC1

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Combinaisons d'actions

Situation Normale Transitoire

ou rare Accidentelle ou

extrême

Combinaisons d'actions

Quasi permanentes

Rares Extrêmes

Actions Permanentes + variables

+ eau

Permanentes + variables

+ eau "normale"

+ action spécifique à la seule situation

considérée

Permanentes + variables

+ eau "normale"

+ action spécifique à la seule situation

considérée

Crue exceptionnelle : Action de l'eau = PHE

Crue extrême :

Action de l'eau = cote de danger

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Autres dispositions• Dérogation ministérielle (barrages existants)

– à partir d'une analyse coût-bénéfice travaux disproportionnés / gain prévisible de sécurité et enjeux aval suffisamment réduits

• Evaluation des débits– à compter du 01/01/2015, pour tout barrage A ou B– sur la plage [1/4 module] – [T=500 ans]

Q horaires : incertitude 50% si Qh > 4 x module QMJ : incertitude 20%

• Mesure des mouvements sismiques– à compter du 01/01/2017– barrages A "neufs" en zones de sismicité 3 à 5– barrages A existants en zones 3 à 5, et H2V0.5 > 30000