Brevet FR2316391A1 — publié le 19770128

La présente invention a pour objet des procédés et des installations pour prélever de l'eau dans une nappe d'eau imprégnant des alluvions ou des sables, en bordure de mer ou de rivière, ou dans une plaine alluviale, ou dans toute nappe aquifère contenue dans des formations sableuses ou alluvionnaires. Le secteur technique de l'invention est celui des installations de prises d'eau. Le procédé et les installations, selon l'invention, trouvent une une application chaque fois que l'on doit prélever de l'eau dans une étendue d'eau telle que la mer, un étang, un lac ou un fleuve, bordée de sable. Une application particulière est le pompage d'eau de mer sous une plage sablonneuse, notamment dans le cas où le débit à prélever est important, par exemple pour alimenter une installation industrielle en eau de refroidissement ou en eau de condenseur ou une installation de dessalement d'eau de mer ou un bassin d'aquaculture situé sur le littoral ou encore une piscine ou un établissement de thalassothérapie. Pour prélever de l'eau dans une étendue d'eau, il peut sembler, à priori, qu'il suffit de pomper dans l'eau à proximité du rivage. Mais, le plus souvent, à proximité du rivage, l'eau est polluée et inutilisable. Dans le cas d'une plage sablonneuse, l'eau se charge de sable à proximité du rivage, lorsque la mer est agitée, et ce sable risque de provoquer des dégâts importants dans les pompes, les vannes et autres appareils dans lesquels l'eau circule. De plus, le varech bouche les aspirations. On est donc conduit à aller pomper l'eau en mer, à grande distance du rivage, ce qui entraîne des frais importants pour poser la canalisation d'aspiration en mer. Une fois la canalisation posée, d'autres difficultés se présentent. Des coquillages (fouling) se développent et s'accrochent aux parois internes de la canalisation en réduisant ainsi la section du passage et le débit. D'autre part, l'eau de mer ou d'une étendue d'eau douce peut contenir des bactéries qui la rendent impropre à être utilisée dans une piscine ou en thalassothérapie. Enfin, lorsqu'il s'agit d'alimenter des bassins d'élevage d'une espèce de poissons, il est essentiel de repas introduire dans ces bassins des oeufs d'autres espèces, ou des parasites, notamment des prédateurs, qui risqueraient de se développer dans les bassins d'élevage et de détruire les alevins. L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens pcur prélever de l'eau dans une étendue d'eau bordée de sable, en évitant les inconvénients cités ci-dessus, que l'on rencontre lorsque l'on pompe directement dans l'eau libre de la mer, d'un étang ou d'un fleuve. Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé suivant lequel on creuse une ou plusieurs excavations dans le sable perméable à proximité du rivage, on place au fond de celles-ci des crépines connectées par un tube à l'aspiration d'une pompe et l'on enfouit ensuite lesdites crépines dans du gravier. Ce gravier a une granulométrie étudiée en fonction du terrain encaissant et des ouvertures de la crépine. Selon un procédé préférentiel, on fait pénétrer verticalement dans le sable perméable deux tubes concentriques en alimentant le tube central, percé de trous à la partie inférieure, avec de l'eau sous pression qui remonte par l'espace annulaire en entraînant le sable, on descend dans le tube central une crépine placée à l'extrémité d'un tube d'aspiration; on remplit le fond du tube central de gravier grossier, de telle sorte que la crépine soit entièrement noyée dans celui-ci; on remplit le fond de l'espace annulaire d'un gravier ayant une granulométrie plus fine, on retire les deux tubes, on recouvre de sable et on raccorde le tube sur un collecteur d'aspiration. On peut également mettre en place les crépines dans des forages effectués avec des procédés traditionnels ou inédits. Une installation de pompage pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention comporte une station de pompage située à l'arrière du rivage et une serie de crépines d'aspiration, chaque crépine étant entièrement enveloppée dans un volume de gravier qui est enfoui au-dessous du niveau de la nappe phréatique, dans la bande de sable perméable ou d'alluvions, qui borde le rivage, à proximité immédiate de celui-ci. Le nombre et l'espacement des crépines sont déterminés par le débit de chacune d'elles, qui est fonction de la perméabilité du sable, et le diamètre minimum gravillonné est déterminé par ce débit de telle sorte que la vitesse de passage de l'eau à la périphérie de ce volume soit inférieure à la vitesse d'entraînement du sable, de sorte qu'il se produit une percolation de l'eau sans entraînement de sable. Le résultat de l'invention est un captage d'eau à partir d'une étendue d'eau bordée de sable, ou dans toutes formations sableuses ou alluviales, sans frais élevés de mise en place, et en prélevant de l'eau de très bonne qualité. Un des avantages des procédés et installations selon l'invention réside dans le fait que les crépines peuvent être implantées dans une bande littorale de sable perméable qui est relativement meuble et facile à creuser. On peut y creuser, par exemple, des tranchées au moyen d'une pelle mécanique et répartir des crépines au fond de celle-ci. On peut également utiliser le procédé original selon l'invention, utilisant deux tubes concentriques qui s'enfoncent dans le sable au moyen d'un courant d'eau. Ce procédé est particulièrement économique et permet de mettre en place une crépine d'aspiration en une heure environ, en utilisant simplement une pompe d'alinentation du tube central, qui pompe dans l'étendue d'eau voisine et une petite grue sur camion pour maintenir les tubes pendant la descente et pour les extraire ensuite du puits. Les mems tubes, qui sont récupérés chaque fois, servent au creusement de tous les puits. Pour des prélèvements d'eau de mer, le procédé et les installations selon l'invention, sont particulièrement avantageux par rapport à des captages d'eau au largè. Un autre avantage des installations selon l'invention réside dans le fait que l'ensemble des crépines et des collecteurs d'aspiration sont enfouis dans le sable, sans qu'aucune installation n'apparaisse en surface et peuvent donc être installés sur des plages touristiques. Un avantage très important de 1 invention réside dans le fait que toute l'eau pompée a été filtrée par passage à travers le sable. Elle est bactériologiquement pure et débarrassée de toutes suspensions, notamment d'algues, d'oeufs et de particules quelconques. Les procédés et installations selon l'invention, conviennent donc particulièrement bien pour alimenter en eau de mer des bassins d'aquaculture, des piscines, des installations de thalassothérapie ou des installations industriellesou tous captages d'eau potable. Les canalisations véhiculant l'eau prélevée selon l'invention sont protégées contre le développement des coquillages (fouling). Un autre avantage très important de l'invention, résulte de ce que l'on peut déterminer le diametre minimum d'un puits, en fonction du débit pour que la vitesse de passage de l'eau à la périphérie du puits reste inférieure à la vitesse limite d'entraînement du sable, de sorte qu'aucun grain de sable n'est entraîne avec l'eau. Un autre avantage réside dans le fat que l'on enlève les tubes ayant servi à creuser les puits, qui s'oxyderaient, s'il s 'agit de tubes metalliques. Les crépines et les tubes d'aspiration peuvent être entièrement en matière plastique, ou en matériau résistant à la corrosion, de sorte qu'aucune oxy-dation ne soit à craindre. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation, sans aucun caractère limitatif, d'une installation de pompage d'eau de mer selon l'invention. la figure 1 est un plan d'ensemble d1une installation de pompage selon l'invention. La figure 2 est une coupe verticale d'un puits en cours de creusement. La figure 3 est une coupe verticale d'un puits en cours d'équipement. La figure 4 est une ccupe verticale d'une crepineenfouie dans le sable. La figure 1 représente en plan, une étendue d'eau, par exemple la mer, bordée par une plage sablonneuse 2; le repère 3 désigne la limite de l'eau, laquelle peut varier en fonction de la marée; le repère 4 désigne une station de pompage située en arrière du rivage, au delà de la zone qui peut être recouverte par l'eau. Le repère 5 désigne le collecteur principal d'aspiration, sur lequel sont raccordés des collecteurs secondaires 6. Sur chacun des collecteurs secondaires sont connectées des crépines d'aspiration 7, qui sont enfouies dans le sable de la bande littorale qui est perméable et meuble. Les crépines 7 peuvent être placées, par exemple, au fond de tranchées creusées en bordure de mer au moyen d'engins mecaniques, puis remblayées avec un lit de gravier. Les crépines sont implantées en bord de mer, où l'on bénéficie d'une bonne réalimentation de la nappe, a partir du fond de la mer, de sorte que le débit par puits et la densité des puits, qui conditionnent le coût de l'installation, peuvent être plus élevés. Selon un mode de réalisation préférentiel décrit ci-après, les crépines 7 sont placées dans des puits séparés et suffisamment distants les uns des autres pour que l'interférence des rabattements de la nappe d'eau soit rationnelle. La distance entre puits est fonction du débit de chacun d'eux et choisie en fonction de la perméabilité du sable, à la suite d'une étude hydrogéologique préalable. Par exemple, on réalise plusieurs puits d'essai, distants de 15 à 20 mètres dans lesquels on pompe en faisant varier le débit et on installa dans des forages, entourant ces puits, des piézomètres permettant d'enregistrer le niveau de la nappe en fonction des débits prélevés. L'expérience montre que sur une plage de sable ayant une perneabili- té de l'ordre de 0,05 m/s, on peut prélever des débits de l'ordre de 10 à 20 m3/heure, par crépine, avec des crépines distantes de 2 à 3 m. La figure 2 représente en coupe verticale perpendiculaire au rivage, un puits en cours de creusement par un procédé selon l'invention. On utilise deux tubes, 8 et 9, concentriques. L'extrémité supérieure du tube central 9 est connectée par un tube flexible 11 à une pompe 12 qui pcmpe de l'eau dans la mer 1. L'extrémité du tube central est fermée par une pointe 10 perforée. L'extrémité du tube 8 est ouverte. sous sous pression, refoulée par la pompe dans le tube central, remonte par l'espace annulaire compris entre les deux tubes et se déverse en 13. Elle entraîne avec elle le sable ou le gravier, de sorte que les deux tubes, qui sont suspendus au câble 14 d'une grue 15 s'enfoncent progressivement dans le sable. La longueur des tubes est calculée pour qu'ils pénètrent dans la nappe phréatfque, dont la limite supérieure est représentée par-la ligne en pointillés 16. Ce procédé de creusement des puits, par voie hydraulique, permet de creuser rapidement, en moins d'une heure, un puits ayant un diamètre extérieur de l'ordre de 800 mm et une profondeur de l'ordre de 3 mètres. Une fois le puits creusé, on remonte le tube intérieur et on le remplace par un tube 17 ouvert à son extrémité inférieure. En variante, on peut également utiliser, pendant l'opération précédente, un tube 9 ouvert à l'extrémité inférieure pour éviter d'avoir à le remplacer par un tube 17. Cependant, dans ce cas, le creusement du puits est moins régulier. La suite des opérations est expliquée en se référant à la figure 3. On descend dans le tube central 17 une crépine 18 placée à l'extrémité d'un tube 19, par exemple, un tube flexible en une résine polymérisée. La crépine est déterminée en fonction du débit à prélever et de la granulométrie du sable. On remplit ensuite le fond du tube 17 d'un gravier 20, ayant une granulométrie relativement grossière, par exemple comprise entre 4 et 10 mm. On remplit également le fond de l'espace annulaire compris entre les deux tubes d'un gravier 21 ayant une granulométrie plus fine, par exemple une granulométrie comprise entre 2 et 4 mm. La hauteur de remplissage est telle que le gravier 21 sert de lit filtrant pour arrêter le sable et sa granulométrie est choisie en fonction de celle du sable. De même le gravier 20 sert de lit filtrant pour arrêter le gravier 21 et sa granulométrie est fonction de celle du gravier 21. Une fois ces opérations effectuées, on retire, au moyen de la grue 15, les deux tubes 8 et 17. La figure 4 montre une crépine 18 en place. Le tube 19 est raccordé sur un collecteur d'aspiration 6, qui peut être enterré dans le sable. Les collecteurs d'aspiration et la tuyauterie d'aspiration 5 sont placés, de préférence, au-dessous du niveau 16 de la nappe phréatique de sorte que lorsqu'on arrête les pompes, ils restent pleins d'eau jusqu a ce niveau sans qu'il soit besoin d'équiper chaque crépine d'un clapet de pied. il suffit de prévoir, à la station de pompage, un dispositif d'amorcage des pompes permettant d'aspirer le volume d'air compris entre la pompe et le niveau 16 qui est un volume relativement faible. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour prélever de l'eau dans une étendue d'eau bordée de sable, caractérisé en ce que l'on creuse une ou plusieurs excavations dans la bande littorale de sable ou d'alluvions perméables, on place au fond de celles-ci des crépines situées à l'extrémité d'un tube connecté à l'aspiration d'une pompe, on enfouit lesdites crépines dans du gravier et on recouvre le gravier de sable ou d'alluvions de telle sorte que rien n'apparaît à la surface de ladite bande littorale. 2 - Procédé selon la revendication 1 selon lequel on fait pénétrer verti calement dans le sable perméable deux tubes concentriques en alimentant le tube central, percé de trous à la partie inférieure, avec de l'eau sous pression qui remonte par l'espace annulaire en entraînant le sable, caractérisé en ce que l'on descend dans le tube central une crépine placée à l'extrémité d'un tube d'aspiration d'une pompe; on remplit le fond du tube central de gravier grossier de telle sorte que la crépine soit entièrement noyée dans celui-ci; on remplit le fond de l'espace annu laire d'un gravier ayant une granulométrie plus fine; on retire les tu bes; on recouvre de sable et on raccorde le tube sur un collecteur d'aspiration. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise, pendant la mise en place des tubes, un tube central fermé à l'extrémité inférieure par une pointe et, après la mise en place, on enlève le tube central et on le remplace par un tube ouvert à l'extrémité inférieure. 4 - Installation pour prélever de l'eau par un procédé selon l'une quelcon que des revendications 1 à 3, comportant une station de pompage placée à distance du rivage et une série de crépines d'aspiration placées cha cune à l'extrémité d'une conduite connectée à l'aspiration d'une pompe, caractérisée en ce que que chaque crépine est enterrée dans un volume de gravier qui l'entoure entièrement et qui est enfoui au-dessous du niveau de la nappe phréatique dans la bande de sable perméable, à proximité immédiate du rivage, de part ou d'autre de celui-ci. 5 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit volume de gravier est composé d'un volume central cylindrique de gravier grossier ayant une granulométrie comprise entre 4 et 20 mm qui enveloppe entièrement la crépine et d'un volume annulaire de gravier plus fin, ayant une granulométrie comprise entre Imm et 4 mm,qui entoure le gravier grossier. 6 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit volume de gravier a la forme d'un cylindre d'axe vertical ayant un diamètre de l'ordre de 600 mm et une hauteur légèrement supérieure à celle de la crépine qu'il enveloppe. 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caracté risée en ce qu'elle comporte des crépines distantes de 2 à 3 mètres aspirant chacune un débit compris entre 10 m3/h et 20 m /h.