Brevet FR2160748A1 — publié le 19730706

L'invention se rapporte aux instruments géophysiques pour évaluer les paramètres du mouvement des eaux souterraines, et notamment aux sondes pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, ctest-à-dire : la vitesse de filtration, le sens duccourant et le débit dans un puits séparé, et cela en y injectant au préalable, à la profondeur assignée, des isotopes radioactifs et en les mélangeant uniformément à l'eau. La sonde proposée peut trouver son application dans les recherches hydrogéologiques, hydrotechniques et d'hydrobonification des courants d'eaux souterraines. On connatt déja des sondes pour l'évaluation des paramètres du courant des eaux souterraines, d'après la méthode du puits isolé à l'aide d'isotopes radioactifs. Ces sondes comprennent un corps renfermant un-récepteur de émission radioactive des isotopes et un écran protecteur de forme cylindrique, fabriqué en une matière opaque au genre considéré d'émission radioactive des isotopes. Cet écran renferme également un enregistreur des impulsions provenant du récepteur de l'émission radioactive et portant l'information sur les paramètres mesurés du courant des eaux souterraines. Dans les sondes en question, le récepteur de l'émission radioactive est réalisé sous forme de détecteur à scintillation NaI(Tl) sous écran protecteur muni d'une mince fente à collimation pour la réception de l'émission radioactive de l'isotope utilisé. Le principal défaut de ces sondes est qu'il faut, pour déterminer le sens du courant, orienter la sonde (en la tournant dans le puits), en cherchant le sens du courant pour l'intensité maximale de l'émission des isotopes radioactifs emportés en dehors du puits par le courant des eaux souterraines et, pour évaluer la vitesse de filtration, appliquer mécaniquement la sonde à la paroi du puits pour le sens constaté du courant. Une telle rotation des sondes, suivie de leur application à la paroi du puits, peut troubler le régime hydrodynamique dans le puits et provoquer une redistribution des isotopes radioactifs dans l'eau. Ceci peut influer sur la précision des résultats des mesures des paramètres du courant des eaux souterraines. En outre, la mesure avec de telles sondes débute par une temporisation nécessaire pour l'emportement total des isotopes radioactifs en dehors du puits après leur injection. Cette temporisation peut être assez prolongée ou courte en fonction de la vitesse du courant des eaux souterraines, ce qui est difficile à prédire. Le dispositif d'application mécanique de la sonde à la paroi exige des frais et une main-d'oeuvre complémentaires. Le but de l'invention est d'éliminer les défauts en question. L'invention repose sur le problème à résoudre suivant mettre au point une sonde à évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines dont le récepteur de l'émission radioactive soit exécuté de manière à pouvoir assurer ltévaluation simultanée, fiable et rapide des paramètres du courant des eaux souterraines (vitesse de filtration, sens du courant et débit d'eau) dans un puits isolé, la sonde demeurant immobile une fois descendue dans le puits à la profondeur assignée directement après l'injection des isotopes radioactifs, et ne devant pas être ensuite appliquée mécaniquement à la paroi du puits. Ce problème est résolu de la manière suivante : dans la sonde à évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines d'après la méthode du puits isolé, à l'aide d'isotopes radioactifs, comprenant un corps renfermant le récepteur de l'émission radioactive des isotopes et un écran protecteur de forme cylindrique, fabriqué en une matière opaque au genre considéré d'émission radioactive des isotopes, et aussi un enregistreur des impulsions provenant du récepteur de l'émission radioactive et portant l'information sur les paramètres à mesurer du courant des eaux souterraines, conformément à l'invention, le récepteur de l'émission radioactive est réalisé sous forme d'au moins trois compteurs à décharge, chacun étant relié individuellement à l'enregistreur des impulsions, les compteurs à décharge étant régulièrement distribués sur la surface extérieure de l'écran protecteur, de manière à assurer, la sonde étant immobile, la détermination des paramètres du courant des eaux souterraines à la profondeur assignée, avec la précision requise. L'écran protecteur peut être sous forme compacte et peut comprendre, sur sa surface extérieure, des rainures longitudinales au nombre des compteurs à décharge logés à l'intérieur, ce qui concourt à une évaluation plus précise du sens du courant, de la vitesse de filtration et du débit des eaux souterraines. Grace à une telle exécution, la sonde conforme à l'invention permet d'évaluer simultanément et rapidement les paramètres du courant des eaux souterraines (vitesse de filtration, sens du courant et débit d'eau) d'après la méthode du puits isolé, sans tourner la sonde dans le puits et sans ensuite l'appliquer à la paroI du puits, ce qui concourt à conserver constant le régime hydrodynamique de l'eau dans le puits au cours des mesures, ne nécessite pas une redistribution des isotopes radioactifs dans le volume d'eau dans le puits et permet une évaluation plus précise des paramètres du courant des eaux souterraines. L'invention est explicitée dans ce qui suit par la description d'un exemple d'exécution concret et les dessins annexés suivants la figure 1 montre, en coupe verticale, une sonde pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, conforme à l'invention; la figure 2 est une section suivant II-II de la figure 1. La sonde pour l'évaluation des paramètres du courant des eaux souterraines, conforme à l'invention, sera envisagée dans le cas de la méthode pour évaluer les paramètres du courant dans un puits isolé, à l'aide d'isotopes radioactifs. La sonde décrite permet d'évaluer simultanément les vitesses de filtration, le sens du courant et le débit d'eau dans un puits. L'isotope radioactif adopté dans la version d'exécution décrite est l'iode-131 radioactif. Toutefois, peuvent être également utilisés d'autres isotopes radioactifs ayant des périodes de semi-désintégration admissibles, dont l'énergie d'émission permet l'emploi d'un écran protecteur de faibles dimensions, valables pour les puits généralement utilisés. La sonde proposée comprend un corps étanche 1 (figures 1 et 2) renfermant l'écran protecteur compact en plomb 2 de forme cylindrique. L'écran est fabriqué en une matière opaque au genre d'émission radioactive considéré des isotopes. Le corps 1 renferme également le récepteur de l'émission radioactive exécuté sous forme de six compteurs à décharge, chacun individuellement lié à l'enregistreur des impulsions provenant du récepteur de l'émission radioactive, et portant l'information sur les paramètres mesurés du courant des eaux souterraines. L'enregistreur des impulsions comprend des cathodes asservies 4 (figure 1) pour chacun des compteurs à décharge 3, logées dans le corps 1 et liées par le câble à multiconducteurs 5 de liaison à l'instrument de recomptage (radiomètre) 6 sur le sol. Les compteurs à décharge 3 (figure 2) sont logés régulièrement dans les rainures longitudinales 7 sur la surface extérieure de l'écran protecteur 2, de manière à permettre l'évalua- tion des paramètres du courant des eaux souterraines à la profondeur assignée avec la précision requise, la sonde demeurant immobile. La sonde est descendue dans le puits et les compteurs de décharge 3 sont disposés aux points cardinaux géographiques à l'aide de la fixation mécanique de la sonde à des tiges (non représentées sur le dessin). La sonde descend dans le puits par sa propre gravité et sous le poids du câble de liaison 5. La sonde peut être centrée, si nécessaire, dans le puits à l'aide de trois ou quatre ressorts en acier (non représentés sur le dessin) fixés par une extrémité au corps 1 de la sonde, tandis que les autres extrémités du ressort peuvent être déplacées, selon le diamètre du puits, le long du corps 1 de la sonde et positionnées. Le principe de fonctionnement de la sonde, pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines, est le suivant. On descend au préalable dans le puits, à la profondeur assignée, les isotopes radioactifs adoptés qui sont mélangés régulièrement dans un volume d'eau déterminé dans le puits. La sonde est ensuite descendue à la profondeur indiquée et, à l'aide de l'instrument de recomptage sur terre (radiomètre 6, fig. 1) X on commence à mesurer les paramètres du courant des eaux souterraines, la sonde demeurant immobile, et cela en commutant périodiquement et à tour de rôle les compteurs à décharge 3 de la sonde, à l'aide de commutateurs (non représentés sur le dessin) ou sans commutation si l'instrument de recomptage 6 comprend un nombre de compteurs mécaniques égal à celui des compteurs à décharge 3. D'après les lectures du radiomètre 6 correspondant à chacun des compteurs à décharge 3 numérotés, on construit le diagramme vectoriel (épure) des impulsions, qui permet de déterminer le sens du courant ; d'après la diminution de l'activité au cours de l'utilisation de l'isotope radioactif caractérisant l'enlèvement dudit isotope hors du puits, on détermine la vitesse du courant ; enfin, les dimensions du puits et la vitesse de filtration étant connues, on évalue le débit de l'eau souterraine. La sonde conforme à l'invention peut être utilisée pour les analyses hydrogéologiques, hydrotechniques et d'hydrobonification, visant à déterminer simultanément et rapidement le sens du courant, la vitesse de filtration et le débit des eaux souterraines. Elle peut également être utilisée pour l'analyse des paramètres du courant de tout milieu liquide en se servant d'isotopes radioactifs pouvant y être dissous. La simplicité de la construction de la sonde conforme à l'invention, avec distribution régulière des compteurs à décharge sur la surface extérieure de l'écran de forme cylindrique, opaque au genre adopté d'émission radioactive des isotopes, permet de déterminer simultanément, rapidement et avec précision les paramètres du courant des eaux souterraines, sans application mécanique de la sonde à la paroi du puits, sans tourner la sonde au cours des mesures des paramètres, sans troubler le régime hydrodynamique de l'eau dans le puits et sans redistribution de l'isotope radioactif dans le puits. La sonde proposée se distingue par la simplicité de sa construction, la commodité de son maniement et les dépenses matérielles peu importantes à son utilisation. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Sonde pour évaluer les paramètres du courant des eaux souterraines d'après la méthode du puits isolé à l'aide d'isotopes radioactifs, comprenant un corps renfermant un récepteur de l'émission radioactive des isotopes et un écran protecteur de forme cylindrique, fabriqué en une matière opaque au genre considéré d'émission radioactive des isotopes, et aussi un enregistreur des impulsions provenant du récepteur de l'émission radioactive et portant l'information sur les paramètres à mesurer du courant des eaux souterraines, caractérisée -en ce que le récepteur de l'émission radioactive des isotopes est réalisé sous forme d'au moins trois compteurs à décharge, chacun étant relié individuellement à l'enregistreur des impulsions, les compteurs à décharge étant régulièrement distribués sur la surface extérieure de l'écran protecteur, de manière à assurer, la sonde étant immobile, la détermination des paramètres du courant des eaux souterraines à la profondeur assignée avec la précision requise. 2. Sonde conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'écran protecteur est exécuté compact et comprend, sur la surface extérieure,des rainures longitudinales de mAme nombre que les compteurs à décharge à y loger.