Brevet FR2477197A1 — publié le 19810904

L'invention concerne un procédé de rabattage du niveau d'eau dans des couches souterraines présentant au moins deux et éventuellement plusieurs couches de structure et de régime hydraulique différents et notamment, au moins une couche supérieure de terre ou de sable à coëfficient de perméabilité élevée et au moins une couche inférieure de terre ou de sable à faible coëfficient de per méabilité. Le procédé et l'installation selon l'invention trouvent application aussi bien dans le cas où deux ou plusieurs couches de terre sont séparées par une couche imperméable telle qu'une couche d'argile qu'en ..1'absence d'une telle couche intermédiaire imperméable ou difficilement perméable à l'eau. Jusqu'ici on a rabattu à l'aide d'un puits dit de rabattage par gravité l'eau présente dans des couches de terre ou de sable présentant un grand coefficient de perméabilité. Ceci signifie qu'on aménage, selon les techniques classiques, un tube de puits à eau équipé d'au moins une partie filtrante et qu'on évacue à l'aide d'une pompe de l'eau s'écoulant dans le puits au travers de ladite partie filtrante. Lorsqu'on doit rabattre l'eau dans les couches de terre ou de sable inférieures, on applique la technique dite du rabattage par le vide. Conformément à la technique dite du rabattage par le vide, on enfonce dans la couche inférieure un tube équipé d'au moins un élément filtrant, on crée une dépression dans ce tube et on évacue à l'aide d'une pompe l'eau captée dans ce tube. Dans tous les cas où la structure du sol l'exige, on doit forer autant de puits qu'on prévoit l'installation de puits de rabattage sous vide que de puits de rabattage par gravité. L'invention a pour but de prescrire un procédé et une installation qui fournit une solution économique du problème posé, du fait qu'on n'exécute essentiellement qu'un seul forage et cela aussi bien pour le puits de rabattage sous vide que pour le puits de rabattage par gravité. A cet effet, on établit un forage dans lequel on dispose au moins un tube équipé d'au moins un élément filtrant à hauteur du niveau auquel doit être rabattue l'eau. On fait fonctionner ce premier tube, au moins à hauteur des couches inférieures en tant que puits de rabattage sous vide, on remplit, de manière connue en soi, à l'aide d'un matériau filtrant, tel que du gravier, l'espace entre la paroi interne du forage et ledit tube, excepté à hauteur, ou sensiblement à hauteur d'un plan de séparation entre les couches de terrain précitées, où cet espace est rempli d'un matériau imperméable tel que l'argile et on prévoit dans ce forage un second rabattage par gravité dans les couches de terre ou de sable supérieures, rabattage par gravité qui est exécuté à l'aide d'un tube équipe d'au moins un élément filtrant, une paroi de séparation équipée d'une chambre à soupape étant prévue dans ce tube, de telle sorte que le tube cité en dernier lieu peut être mis en communication par ladite chambre à avec le tube précité fonctionnant en tant que puits de rabattage sous vide ou avec une partie de celui-ci. L'invention se rapporte également à diverses installations qui permettent d'exécuter dans d'excellentes conditions, en un seul forage le procédé selon l'invention. Selon une première forme de réalisation cette installation consiste en deux tubes placés côte à cité, dont le premier fonctionne en tant que puits de rabattage sous vide et 1 'autre en tant que puits de rabattage par gravité, le puits de rabattage sous vide, à considérer comme puits principal, étant pourvu à sa base d'un élément filtrant et étant équipé intérieurement d'une pompe pour l'évacuation de l'eau souterraine, tandis que l'autre tube, à considérer comme puits de rabattage secondaire, est équipé de deux éléments filtrants, de telle sorte qu'en position d'utilisation de ce dernier tube, l'un des éléments filtrants est situé à hauteur des couches supérieures de terre ou de sable, et l'autre élément filtrant est situé à hauteur des couches inférieures de terre ou de sable, tandis qu'il est prévu dans le tube cité en dernier lieu, entre lesdits éléments filtrants, une paroi à chambre de soupape qui, dans la position dans laquelle le tube est monté, se situe environ à hauteur du matériau imperméable qui, conformément au procédé, a été versé dans le forage, sensiblement au niveau d'au moins un plan de séparation entre les couches de terre ou de sable précitées. D'autres détails et avantages de l'invention ressortiront de la description qui sera donnée ci-après d'un procédé de rabattage du niveau d'eau dans des couches souterraines de structure et de régime hydraulique différents, selon l'invention et des installations utilisées à cet effet. Les notations de référence ae rapportent aux figures ci-annexées. La figure 1 est une coupe longitudinale et schématique d'une installation selon l'invention. La figure 2 est une coupe longitudinale et schématique d'une variante de l'installation selon l'invention. La figure 3 est une coupe longitudinale et schématique d'une seconde variante de l'installation selon t'in- vent ion. Les figures se rapportent au rabattage caractéristique d'une nappe d'eau dans deux couches de terre A et B entre lesquelles peut se rencontrer éventuellement une couche d'argile. Cette couche d'argile éventuelle porte la référence C. Cette référence indique également éventuellement le plan de séparation entre les deux couches de terrain précitées, lorsqu'une couche d'argile est absente. I1 est évident qu'on peut rencontrer dans la nature des combinaisons comportant plusieurs couches d'argile ou plans de séparation s'écartant de la structure représentée pour plus de clarté dans la description. L'absence d'une ou de plusieurs couches C ou la multiplicité de ces couches ne modifie ni le procédé ni les installations utilisées à cet effet. Le procédé illustré par la figure l comprend l'aménagement d'un seul forage 1. Dans ce forage sont disposés deux tubes 2 et 3. Le tube 2, à considérer comme le puits de rabattage principal, est équipé à sa base d'un élément filtrant 4. Dans le puits de rabattage principal 2 est entretenue une dépression gracie à laquelle l'eau souterraine provenant de la couche B à faible coefficient de perméabilité, ou qui est aspirée au travers de l'élément filtrant 4, est évacuée par une pompe 5 équipée d'une conduite de refoulement 6. Dans le même forage 1 le tube 3, qui est à considérer comme un puits de rabattage par gravité, est équipé à sa base d'un élément filtrant 7 et, à sa partie supérieure, d'un élément filtrant 8. Le forage 1 a été rempli, de manière habituelle, d'un matériau filtrant 9, tel que du gravier, excepté à hauteur de la séparation entre les couches de terre A et B. A hauteur de ce plan de séparation C (éventuellement de la couche d'argile C), le forage a été rempli d'un matériau imperméable 10, tel que de l'argile. On saisira que dans une structure du sol telle que celle qui résulte de la figure 1, la zone dans laquelle la dépression exerce son action, se situe à hauteur des éléments filtrants 4 et 7. L'eau souterraine est donc aspirée par la pompe 5 à partir de a couche inférieure B, au travers du matériau filtrant 9 et de l'élément filtrant 4. L'action du vide dans le tube 2 se fait également sentir à hauteur de l'élément filtrant 7 qui est prévue à la base du tube 3, c'est-à-dire du puits de rabattage par gravité. Le puits de rabattage par gravité est évidemment également équipé d'un élément filtrant 8 permettant de capter l'eau souterraine qui est présente dans les couches supérieures de terre ou de sable A, à coeffecient de perméabilité élevé. A hauteur, ou approximativemeht à hauteur du bouchon d'argile 10 se trouve, dans le puits de rabattage par gravité 3, une paroi de séparation qui forme une chambre à soupape 11. La soupape est, par exemple, une soupape ll' à flotteur qui assure un fonctionnement automatique de l'ensemble. La soupape ll' agit en effet pour couper la communication entre les parties supérieure et inférieure du puits de rabattage par gravité 3 lorsqu'aucune eau souterraine ne parvient plus à partir de la couche de terre ou de sable A, La soupape qui est de préférence exécutée sous la forme d'une soupape à flotteur peut évidemment également fonctionner sous l'antagonisme d'un ressort et être commandée manuellement à distance La référence 12 se rapporte à une conduite qui met en communication l'intérieur du puits de rabattage sous vide 2 avec une pompe à vide non représentée. Dans un forage 13 (figure 2 - première variante de l'invention), qui a été rempli d'un matériau filtrant 14 aussi bien dans la couche supérieure A que dans la couche inférieure B est disposé un tube 15 fonctionnant en tant que puits de rabattage principal. Le puits de rabattage principal 15 est un puits de rabattage sous vide équipé à sa base d'une partie filtrante ou d'un élément filtrant 16. Le puits de rabattage sous vide 15 est également équipé d'une pompe 5 et d'une conduite d'évacuation ou de refoulement 6. Entre les couches filtrantes 14 qui se trouvent à hauteur des couches A et B, on a disposé un matériau imperméable 16. Ce matériau imperméable, tel que de l'argile, forme donc un bouchon ou une obturation entre la nappe d'eau présente dans la couche A et celle qui est présente dans la couche inférieure B. Dans le forage 13 on a disposé à cOté du tube ou puits de rabattage principal 15 un tube 17 équipé d'un élément filtrant 18 destiné à la captation par gravité de l'eau souterraine présente dans la couche supérieure A. Dans sa partie inférieure, le tube 17 forme un coude 19 pour se raccorder au tube ou puits de rabattage principal 15, en-dessous du bouchon d'argile 19. En-dessous de l'élément filtrant 18, à hauteur du matériau imperméable ou bouchon d'argile 19, ou sensiblement à hauteur de celui-ci, est prévue une chambre à soupape 20 équipée d'une soupape 20'. La soupape 20', qui peut également être une soupape à flotteur ou une soupape commandée manuellement sépare la partie du tube 17 qui se trouve dans la couche supérieure A de la partie inférieure de ce tube 17 formée par le coude 19. En cas d'apport insuffisant d'eau au travers du matériau filtrant 18 en direction du tube 17 et du puits de rabattage sous vide 15 il se produit une fermeture étanche à l'air, à hauteur de la paroi de séparation et de la chambre à soupape 20. Dans la forme d'exécution selon la figure 2, la référence 21 désigne une conduite qui met en communication l'intérieur du puits de rabattement sous vide 15 avec une pompe à vide non représentée. La forme d'exécution selon la figure 3 concerne une variante dans laquelle un seul tube 23 a été aménagé dans un forage 22. Le tube 23 possède un élément filtrant 24 au travers duquel l'eau souterraine s'écoule sous l'influence de la gravité à partir de la couche supérieure A. A sa partie inférieure, le tube 23 est équipé d'un élément filtrant 25 tandis qu'ici également une paroi de séparation 26 sépare la partie du tube 23 fonctionnant en' tant que puits de rabattage par gravité de la partie inférieure du même tube fonctionnant en tant que puits de rabattage sous vide. Dans la paroi de séparation 26 est montée une soupape 27 qui fonctionne de la même manière que celle qui apparait dans les formes d'exécution selon les figures 1 et 2. La paroi de séparation 26 divise donc le tube 23 en deux puits de rabattage de type différent. Ceci se produit à hauteur, ou sensiblement à hauteur d'un remplissage ou bouchon d'argile 28 qui a été déversé entre le tube 23 et la paroi intérieure du forage 22 au niveau, ou sensible ment au niveau, du plan de séparation C entre les couches A et B. La référence 29 se rapporte à un remplissage de gravier qui fonctionne de façon classique , à la manière d'un filtre entre les couches A et B d'une part et les éléments filtrants 24 et 25 du tube 3, d'autre part. Dans la partie inférieure du tube 23, fonctionnant en tant que puits de rabattage sous vide, est montée la pompe 30 équipée d'une conduite d'évacuation ou de refoulement 31. Dans ce cas, la conduite 32 qui relie une pompe à vide non représentée à la partie du tube 23 fonctionnant en tant que puits de rabattage-sous vide, traverse la paroi de séparation 26. Cette dernière forme d'exécution fonctionne donc selon le même principe que celui qui est à la base des formes d'exécution selon les figures précédentes. I1 résulte donc très clairement de la description qui vient d'être donnée que le rabattage d'une nappe aquifère peut avoir lieu dans des couches de terse ou de sable présentant une structure et un régime hydraulique différents > en particulier dans des couches présentant un coefficient de perméabilité élevé ou faible. I1 est évident que de nombreuses modifications et adaptations peuvent être apportées aux installations décrites ci-dessus sans sortir du cadre de la présente demande de brevet. REVENDICATIONS 1. Procédé de rabattage du niveau d'eau dans des couches souterraines présentant au moins deux et éventuellement plusieurs couches de structure et de régime hydrauliques différents, notamment au moins une couche supérieure de terre ou de sable à coefficient de perméabilité élevé et au moins une couche inférieure de terre ou de sable à faible coeff i- cient de perméabilité, caractérisé en ce qu'on établit un forage (1) dans lequel on dispose au moins un tube (2) équipé d'au moins un élément filtrant à hauteur du niveau auquel doit être rabattue l'eau, on fait fonctionner ce premier tube, au moins à hauteur des couches inférieures en tant que puits de rabattage sous vide, on remplit, de manière connue en soi, à l'aide d'un matériau filtrant (9) tel que du gravier, l'espace entre la paroi interne du forage(l) et ledit tube (2), excepté à hauteur ou sensiblement à hauteur d'un plan de séparation entre les couches de terrain précitées, où cet espace est rempli d'un matériau imperméable (10) telque de l'argile et en ce qu'on prévoit dans ce forage (1) un second rabattage par gravité dans les couches de terre ou de sable supérieure, rabattage par gravité qui est exécuté à l'aide d'un tube (3) équipé d'au moins un élément filtrant (7 ou 8), une paroi de séparation équipée d'une chambre à soupape 11 étant prévue dans ce tube de telle sorte que le tube cité en dernier lieu peut être mis en communication par ladite chambre à soupape (11) avec le tube précité fonctionnant en tant que puits de rabattage sous vide ou avec une partie de celui-ci. 2. Installation permettant d'exécuter en un forage le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle consiste en deux tubes (2-3) placés côte à côte, dont le premier (2) fonctionne en tant que puits de rabattage sous vide et l'autre (3) en tant que puits de rabattage par gravité, le puits de rabattage sous vide, à considérer comme puits principal, étant pourvu à sa base d'un élément filtrant (4) étant équipé intérieurement d'une pompe (5) pour l'évacuation de l'eau souterraine, tandis que l'autre tube (3) à considérer comme puits de rabattage secondaire est équipé de deux éléments filtrants (7 et 8),de telle sorte qu'en position d'utilisation de cé dernier tube (3) l'un des éléments filants (8) est situé à hauteur des couches supérieures de terre'ou de sable, et l'autre élément filtrant (7) est situé à hauteur des couches inférieures de terre ou de sable, tandis qu'est prévu dans le tube (3) cité en dernier lieu, entre ledits éléments filtrants (7 et 8), une paroi à chambre de soupape (11) qui, dans la position dans laquelle le tube (3) est monté, se situe environ à hauteur du matériau imperméable (10) qui, conformément au procédé, a été versé dans le forage (1), sensiblement au niveau d'au moins un plan de séparation entre les couches de terre ou de sable précitées. 3. Installation permettant d'exécuter en un forage le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle consiste en un tube (2) à considérer comme puits de rabattage principal fonctionnant sous vide, équipé à sa base d'un élé ment filtrant(15) et en un tube considéré comme puits de rabattage secondaire fonctionnant par gravité (17), qui est équipé d'un élément filtrant (18) qui, en position d'utilisation de ce tube, se trouve à hauteur des couches supérieures de terre ou de sable, ledit tube étant raccordé, à hauteur des couches de terre inférieures, à un puits de rabattage sous vide à considérer comme puits de rabattage principal caractérisée de plus par une paroi de séparation équipée d'une chambre à soupape(20), située, en position d'utilisation dudit puits de rabattage par gravité, pratiquement à hauteur du matériau imperméable qui, conformément à 1' inven- tion, a été déversé dans le forage, sensiblement au niveau d'au moins un plan de séparation entre les couches de terre ou de sable précitées. 4. Installation permettant d'exécuter en un forage le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle consiste en un tube (23) qui fonctionne en tant que puits de rabattage sous vide dans les couches inférieures de terre ou de sable et en tant que puits de rabattage par gravité dans les couches supérieures de terre ou de sable, une paroi de séparation étant prévue sensiblement au niveau du plan de séparation entre deux couches de terre, paroi de séparation (26) équipée d'une chambre à soupape (27) qui sépare le puits de rabattage sous vide du puits de rabattage précité fonctionnant par gravité, pratiquement à hauteur du matériau imperméable (22) qui a été versé, conformément au procédé, dans le forage, au niveau d'au moins un plan de séparation entre les couches de terre précitées. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la chambre à soupape précitée est équipée d'une soupape à flotteur. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la chambre à soupape précitée est équipée d'une soupape à bille. 7. Installation permettant l'exécution du procédé selon la revendication 1 telle que décrite ci-dessus ou représentée aux figures ci-annexées.