Brevet FR2257739A1 — publié le 19750808

La préseste invention concerne un ensemble d'installations peur la collecte, l'acheminement, le traitement et la distribution d'eau deuce dans un pays désertique. Cet ensemble est constitué par trois parties distinctes par leur rôle, géographiquement ces parties se suecèdent, économiquement elles sont interdépendantes et se com plètent. -La première partie est formée par de nombreux barrages hydroélectri ques, servant surtout de réservoirs d @ eau douce, situés dans une contrés montagneuse arrosée par des pluies moyennes. La surface du bassin formé par des torrents, des ruisseaux, des rivières et un fl@ure qui se jette dans la Mer est d'environ 40 000 km2. La résen ve d'e@u qui peut être retenue et utilisée peut atteindre 30 mil- . liard@ de a3 par a, ce qui nécessiterait la construction d'une containe de barrage-réserveirs, situés à des niveaux très différents depuis celui de la Mer, jusqu'à 1 500 m d'altitude. -La seconde partie est constituée par une conduite en première étape et par plusieurs conduites ultérieurement, de très grande dimen sion, entre 4,0 ni m et t5,0 m de diamètre, destinées à acheminer de l'eau douce vers une région désertique située au-delà d'un bras de Mer de 190,0 km de large, ayant au maximum des fonds de - 60,0 m. La perte de charge pour la traversée de l'eau douce à la vitesse de 1,0 m/s s doit entre vaincue par une hauteur de'charge suffisante créé@ en amont, dans un barrage réservoir de pression situé encore dans la sone de collecte d'eau douce. - La troisième partie comporte surtout des installations de traite ment et de distribution d'eau douce, dans un pays désertique que i l'abondance d'eau à bas prix pourrait transformer en pays prospère à proximité du point d'arrivée de I'eau douce, c'est-à-dire dans un périmètre de 300 à 400 iart, à une altitude de 0,0 à 300,0 m. Cette invention ou cette combinaison nouvelle est surtout destinée à résoudre le manque d'eau dans la province orientale du ROYAUME d'ARABIE SEOUDITE. De l'autre côté du GOLF PERSIQUE, en IRAN, le fleuve MUND déverse dans la Mer chaque année environ 30 milliards de m3 d'eau de pluies. L'IRAN manque d'énergie électrique et 1' ARA@I@ S@OUDITE manque d'e@u douce. La solution est dans la trayer sé@ @ar @@ eu plusieurs pipalines géants posés au fond du GOLF PERSI QUE, d'un débit d'eau régulier.Un tel projet n'est réalisable que par étapes successives, par des investissements échelonnés sur plu- sieurs années, dans les trois parties du projet. Actuellement le bassin du fleuve MUND n'est pas équipé en barrages hydreélectriques et toute l'eau des pluies s'écoule très vite vers le GOLF PERSIQUE. L'IRAN en passe de devenir une nation industrialisée a un besoin impérieux d'une importante quantité d' énergie électrique à bas prix. Le GOLF PERSIQUE est le terrain de recherches intensives de richesses pétrolières. Nombreux sont les pipelines de pétrole posés dans le fond de la mer. La pollution de l'eau de mer y est . un grave problème. Aussi le dessalement de cette eau pose des diffi cultés. Le ROYAUME d'ARABIE SEOUDITE a un grand territoire déser tique et une population disséminée; le problème de l'EAU est primor dial et le plus urgent. Une brochure publiée en 1971 par le Ministère de l'information décrit les "Grands Projets d'Eau" réalisés et les .efforts poursuivis.- Les sources d'eau sont triples: les barrages ré servoirs peu nombreux, les puits artésiens, le dessalement de l'eau de mer. -Les barrages réservoirs de WADI JIZANE, DAREYA, HARAIMALA, MALHAM, MOUJAMMA, ABHA ont une capacitée @lobale de 60 millions de m3. C' est là moins de 1 % des besoins. -Les puits artésiens se comptent par centaines mais les réserves dt eau souterraines sont très faibles car les pluies sont rares. -Les usines de dessalement d'eau de mer fournissent peu d'eau douce. L'usine de JEDDAH produit 20 000 m3 d'eau douce par jour et chuta en 1971 la somme de 20 millions de $.Pour un m3 d'eau, il faut uti LiBer 40 kWh d'énergie électrique. Plusieurs autres usines ont été construites ou sont en projet. -Les principes de l'OSMOSE INVERSE ou de l'ELECTRODIALYSE sont pra tiques dans certains cas mais le prix de revient de l'eau douce est beaucoup trop élevé pour un pays comme l'ARABIE SEOUDITE. L'idée maitresse de l'invention est d'avoir: 1. De l'énergie électrique en IRAN, et une réserve d'eau énorme. 2. Acheminer l'eau douce d'IRAN et ARABIE SEOUDITE par des conduites disposées au fond du GOLF PERSIQUE. 3. Traiter l'eau à son arrivée et la distribuer vers de nombreuses sous-stations réparties sur le territoire d'ARABIE SEOUDITE situé à proximité du GOLF PERSIQUE. Ces sous-stations produiraient de l'eau potable pour la consommation des hommes et des animaux, et distribueraient de l'eau douce pour l'agriculture et l'industrie. Une seconde idée est de faciliter la création d'une zone de terres. fertiles en ARABIE SEOUDITE, de nombreux jardins et vergers. De l'eau douce à bas prix de revient c'est aussi faciliter l'indus trialisation dans un pays tràs riche en pétrole et en gaz naturel. Un tel projet nécessite une collaboration internationale: l'IRAN voudra être propriétaire des barrages situés sur son territoire ou du moins majoritaire pour leur exploitation, l'ARABIE SEOUDITE voudra être assurée d'une arrivée régulière d'eau, et pouvoir diriger la distribution de l'eau douce, des Sociétées européennes peuvent gèrer l'acheminement de l'eau à travers le GOLF PERSIQUE, être liées par contrats avec l'IRAN et 1' ARABIE peur 7 rendre des services et équilibrer les profits de l'exploitation de l'eau. - Les earactéristiques et les avantages des Installations de collecte, d'acheminement, de traitement et de distribution d'eau douce dans un pays désertique ressortent dailleurs des descriptions qui suivent, à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels: -La Fig.1 est une représentation schématique de la première phase du projet d'installations: la collecte d'eau de pluie a lieu dans la zone "E". Par "F" est représentés la zone maritime à traverser et en "G" sont indiquées les stations de traitement et distribution d' eau en territoire actuellement désertique.Un barrage réservoir de pression BRP est construit en bordure de mer, dans un site favora ble, entre deux collines. Une importante réserve dfeau est maintenue en aval des barrages 1, 2, 3, 4, 5, situés en aval les uns des autres, en remontant en altitude. Un poste de contôle dit CEG (Centre Energétique Généralk commande l'écoulement des eaux en réserve et la production d'énergie électrique. L'eau s'accumule derrière le barrage BRP avec un niveau tel que l'écoulement jusqu'à la station de traitement central , en passant par une coe-iduite sur le sal, une conduite sous-marine entre Y et @, et une sortie sur le sol, soit fonction de la perte de charge dans la conduite entre le BRP et la station A. L'eau de la station L est distribuée par des con- duites sous pression, vers des sous-stations lointaines . C'est de là que sont ensuite alimentés les utilisateurs d'eau douce, qu'elle soit petable ou pour usage général, agriculture1 industrie, service En fonction dea problèmes locaux, d'après les besoins, les installa- tions@de traitement d'eau, les réserves, les pompes, sont des ques- tions à résoudre par des projets particuliers, en fonction des condi tions locales.La technique du traitement de l'eau, le fait que 1' eau ne connaît pas de frontières, qu'elle est un problème humain, ohlige à étudier pour chaque situation quelles sont les meilleures solutions. Dans chaque ville ou village, une partie des eaux rési duaires urbaines et industrielles devra être traitée et recyclée. Chaque fois des problèmes complexes seront à résoudre, en perpétuel- le évolution dans le temps. C'est pourquoi u@e représentation schématique simplifiée M suffit pour décrire l'idée à un spécialiste. De même pour la construction de barrag@s hydroélectriques, en fonc tion des conditions locales, les solutions des projets diffèreront quant au type, aux dim@nsions, à la puissance installée. -La Fig.2 représente schématiquement l'ensemble des installations en phase finale, après construction d'un très grand nombre de barrages réservoirs sur tous affluents et torrents du bassin pouvant être équipés pour fournir de l'énergie électrique et de l'eau, en toute saison et avec un débit régulier. te très longues études et mesures seront indispensables pour les projets des barra@ s et leur situa tion devra faire l'objet d'études spéciales. Le SRP est considérablement allongé et rehaussé afin de pouvoir alimenter jusqu'à trois conduites parallèles(1), (2) et (3) posées successivement, avec 1' augmentation des besoins en eau.A la Station de traitement A ont été ajoutées les stations B et C et aussi tout t1 ensemble de nou velles sous-statians de traitement et de distribution N et P. Une telle représentation schématique simplifie la réalité mais si l'on considère les chiffres et les données, on peut juger de l'importan ce du sujet. les bases d'évaluation des besoins en eau sont d'environ: 200 à 300 1/24h/habitant, soit 1 à 2 millions de m3 d'eau potable 150 à 200 1/24hlh usage urbain: 1 à 2 millions de m3 eau serviee. 1 500 m3/t blé produite soit: 0,8 à 1,2 millions de m3. En faisant tout un bilan des @esoins d'une zon@ désertique habitée par trois millions d'habitants on arrive à une consommation d'eau de plus de 10 millions de m3 par jour. L'usine c e JEDDAH coûta 20 millions de # pour dessaler 20 000 m3/24@, soit 1 000 #/m3/24h. La solution du problème de l'eau par d@ssalement côut@rait alors: 1 000 x 10 000 000 = 10 000 000 000 @@au cour@ de 1971 à investir en installations industrielles. La qua@tité d'@@@r ie requise se rait de 40 kWh x 10 000 000 = 400 000 @@@ /24@. La @o@@tion propo- fiée est presque dix fois plus avantageuse et dix fais moine i - La Fig.3 est la vue en coupe du Barrage Réservoir de Pression BR@ rea- lisé suivant la méthode de la terre armée. En première étape, deux murs de palplanches 1 et 2 sont enfoncés dans le sol de la vallée et reliés entre eu@ par tirants 3.De la terre est accumulée en 4 et tassée afin avoir un talus de @auteur El et largeur Li. Btant donné que le barrage peut avoir plusieurs km de long, dans un pays où le eiment est côuteux, l'utilisation du béton doit être réservé aux parties centrales comportant des conduites de traversée et des déversoirs de surplus d'eau de crue. En seconde étape, le barrage en terre peut être rehaussé à la hauteur H2 par l'adjonction d'un nouveau mur de palylanches 5 et 6 et accumulation de terre supplé @eataire sur le talus qui aura alors L2 en profondeur. Identiquement peur la troisième étape qui donnerait un barrage en terre de hauteur @3 et profondeur L3. -La Fig.4 représente en coupe la partie centrale du barrage BRP avec l'entrée d'eau 7, son passage par la salle des machines 8 et son dép@rt par la conduite 2 vers la traversée sous-marine. Cette partie en béton ar@ée est solidement ancrée avec des pieux dans le sol 10 et comporte des évacuateurs de crues 11, 12 et 13 à différents ni veaux; suivant l'étape du projet. Un palan-portique 14 est prévu peur la manutention des vannes de ces évacuateurs. -La Fig.5 représente la coupe d'un navire réservoir de très grande capacité. La construction d'un navire pétrolier géant dure environ six meis alors que la pose d'une canalisation sous-marine de 190 k@ de lo@gu@ur durera entre 24 et 30 mois. Economiquement il est sou haitable d'utiliser un navire de 200 000 TDW, puis deux, puis trois et - qtr-. n'i:es eite,s entre la ts I et A inliq sur la Fig,1, ceci afin d'avoir environ 600 000 m3 d'eau douce par jour. Cette @@n sera indispensable, pour les travaux de construc tion de la promière étaye, en ARABIE SEOUDITE. L'arrivée de 3 à 5 millions de m3 d'eau par jour au moyen de la conduite sous-marine exige la construction de nombreuses installations de traite@ent et de distribution, d'ouvrages en béton armé.Ces navires réservoirs auront des citernes 15,16,17 pour l'eau douce, et des citernes la térales 18,19 pour le ballast en eau de mer. Les installations ter minales Y et @ seraient du type utilisé en pétrochimie marine, des "Terminal off-shore". Ces navires réservoirs d'eau serait ensuite utilisés pour ravitailler en- eau douce les villes situées près de la MER ROUGE par exemple. -La Fig. 6 montre en coupe une tuyauterie de grand diamètre posée au fond de la mer sur un socle 20, constitué par un caisson creux en béton armé, facial à couler à l'emplacement désiré. Dessus repa se l'extrémitée d'un tube en acier, ou plutôt de deux tubes 20 @con- sécutifs. Ces tubes sont reliés entre eux au moyen d'élé@@@ cour bes 21 fixés s entre eux par boulons 22. Ces éléments pouvant attein- dre un poids énorme, la manutention a lieu par cable 23 depuis des engins fixés sur un navire. -la Fig.7 représente en coupe un élément de jonction 21 entre deux tubes 20. L'extrémitée des tubes 20 est renforcée par un nesu soudé sur le tube. Un profilé très épais en élastomère résistant à l'eau de mer est serré en 25 entre les anneaux 24 et les éléments 21 et 20. De chaque côté, deux autres profilés en élastomèren 26 assurent une meilleure étanchéité.Ces trois profilés élastiques ont pour hut non seulement de rendre étanche la liaison de deux tubes consécutifs, mais aussi de permettre leur dilatation axiale, et la compensation des efforts longitudinaux sur la tuyauterie Ayant fait plusieurs projets, les grandeurs des tuyaux étaient soit de 3,0 a, soit de 6,0 a soit de 12,0 m de diamètre. Chaque fois da solutions et des procédés de construction différents furent imagi- nés afin de pouvoir réaliser rapidement une conduite efficace, dura- ble, résistante à la corrosion marine, dont la misse en place fut pos- sible entre l'IRAN et l'ARABIE SEOUDITE, sur 190 km de fond marin. -La Fig.8 représente en coupe un navire spécial type catamaran, cons titré par deux coques gens cargos reliées par un pont 27. Ces deut coques 28, longues de 150 m, larges de 20 m ont à chaque extrémitée des mats @9 qui peuvent être hissées ou abaissés jusque sur la fond 30 de la mer; au-dessus de l'emplacement de pose d'une conduite =- le navire peut venir se poser, pour descendre des tubes 20 suspen dus sous le pont et longs d'environ 100 m, pour faciliter les opé- rations de jonction des tubes, la pose des socles 20, la descente et la remontée des hommes-plongeurs avec leurs cabines. Ce navirs usine est aussi destiné à l'assemblage en éléments de grande lon gueur, de 100 m et plus, de section préfabriquées et embarquées dans un port très proche. La préfabrication d'éléments de tube de plus sieurs centaines de tonnes est une difficulté importante qui ne peut être résolue qu'avec les méthodes utilisées en construction navale. Une des grandes difficultés est la lutte contre la corrosion; c'est pourquoi des aurépaisseurs importantes d'acier sont @ prendre pour tenir compte de la corrosion marine, même sous prot@ction initiale. -La Fig.9 est une vue en plan du navire usine type catamaran, desti né non seulement au transport de tuoes de grand diamètre et lon- gueur pouvant atteindre 100 voir même 250 m, mais c'est curtout un navire qù toit servir au@ oprrations de coulée, mise en place et assemblage des tubes du pipeline sous-marin @éant. La pose de 190 km de tube pouvant durer grecqua deux années, il faut prévoir des moyens exceptionnels pour monter entre 300 et 500 m par jour. La première phase devant Btre suivie par la pose d'un second et même d'un troisième pipeline géant, c 'est non seulement un navire usine qui doit être prévu, mais presque un hotel maritime avec pla teforme héliport. Ce navire doit pouroir charger à bord des tôles, des éléments préfabriqués, des profilés d'élastomères, des peintu res ant@-corrosives, et aussi tout le ravitaillement d'un équipage de marins et d'ouvriers spécialisés. Les opérations d'assemblages des tubes pouvant avoir lieu au maxi muni à -60 m, plusieurs cabines de plongée profonde sont à prévoir pour les plongeurs, avec un réseau d'hélium et oxygène. Ce navire devant travailler dans une sone de passage de pétroliers géants, la stabilisation du navire doit être te s élaborée et les équipements de signalisation très perfectionnés. Les dimensions du navire catamaran peuvent attèindre jusqu'à 96m en largeur car la cale sèche de réparation du chantier KOYAGI au JAPON atteint 100 m de largeur; la longueur du navire peut atteindre jusqu'à 300 m, suivant le diamètre des tubes à poser. Il est possible d'utiliser des caissons en béton & mé pour construi- re un pipeline géant, mais l'acier semble présenter l'avantage de permettre une construction et une-mise en place plus rapide. La principale diffyultée est la construction d'un et ensuite de plusieurs autres pipelines entre les deux rivages du GOLF PERSIQUE. Après la pose, il faudra encore penser 3 l'entretien constant et surtout ne pas négliger Sa protection contre tout acte de sabotage. Aussi un système de détection et d'alarme doit être envisagé et expérimenté lors de la mise en service, car lp. cessation de l'ache- minement de l'eau douce aurait des conséquences catastrophiques en ARABIE SEOUDITE. Il est important qu@ l@ dim@n@io@@ement du pipeli- ne soit bien étudié afin de ne pas être rapidement hors service ou insuffisant. C'est s@ulement à l'échelon d@ @ouvernements que des décisions sont à prendre pour une telle idée et @@ t@l projet. R E V E N D I C A T I O N S il Installations de collecte, d'acheminement, de traitement ét de districution d'eau douce dans un pays désertique caractérisé par @@ ensemble d@ barrages @@servoirs @'@au douce, situé dans une zone montagneuse arrosé par des pluies moyennes, produisant de 1' énergie électrique mais surtout ayant pour but d'alimenter régu- lièrement en eau un barrage réservoir de pression, situe en aval et à proximité de la mer, destiné à faciliter l'écoulement de 1' eau douce par des conduites de fort diamètre à travers un bras de mer, la hauteur du niveau de 1' eau devant vaincre les pertes de charge sur une distance d'environ 190 km. 2/. InstaLlations selon la revendication 1/ comprenant une ou plusieurs cenduites de très grana diamètre, en acier ou en béton armé, posé sur le fond d'un bras de mer séparant une zone montagneuse humide d'une zone désertique sèche, conduites ayant pour but d'alimente; en eau douce la zone désertique. g Installations selan les revendications 1/ et 2/ comprenant des stations de traitement d'eau douce-et un réseau de distribution vers des sous-stations locales trs éloignées, sous-stations des tinées au traitement final en eau potable et eau de service ainsi qu'd la distribution locale des eaux. 4/. Installations suivant les revendications V å 3/ caractérisées par l'utilisation en phase préliminaire, avant construction et exploitation du premier pipeline sous-marin d'eau douce, d'un ou de plusieurs navire-citernes géants, similaires aux pétroliers d 200 000 à 300 000 TDW, pour le transport d'eau douce de la zone ides barrages réservoirs vers la zone désertique, et retour avec ballastage en eau de mer dans des. citernes séparées. 5/ Installations suivant l'ensemble des revendications 1/ à 4/ carac térisées par des méthodes de construction et dc pose des tuyau- teries sous-marines au moyen d'un navire usine type catamaran, les éléments de tuyauteries étant assemblés avec des colliers divi sés et étanchéitée par profilés en élastomères destinés à compen ser ausai les dilatations axiales. 6/Installations suivant l'ensemble des revendications 1/ à 5/ réali sables en plusieurs étapes successives, suivant l'augmentation des besoins en eau, par adjonction d'installations parallèles et dans les limites de disponibilité de réserves d'eau dans la zone monta gneuse.