Brevet FR2609235A1 — publié le 19880708

La présente invention concerne un procédé pour fournir de l'eau au sol en employant un phénomène unique de condensation de la rosée, dans des zones arides o la différence de température entre le Jour et la nuit peut atteindre 20 C. Traditionnellement, on a appliqué, pour l'irrigation agricole dans des zones arides o les chutes de pluies sont faibles et o, au contraire,l'évaporation de l'eau est importante, un arrosage ou un égouttement fréquent et abondant de l'eau à la surface ou dans le soussol de la terre. Pour empêcher l'évaporation de l'eau, on a utilisé une méthode de paillis-tannée, on a employé des housses en vinyleou bien l'utilisation de divers agents de retenue de l'eau. Cependant, ces méthodes conventionnelles posent les problèmes suivants: 1) Les composants de sel sont retirés de l'environnement du sol, aussi bien dans les cas d'irrigation de surface que souterraine et les composants retires résultants remontent à la surface de la terre, s'accumulant dans le sol. 2) Pour résoudre le problème ci-dessus mentionné, une irrigation locale du sol dans une zone de racine des plantes de la quantité nécessaire d'eau ou un rinçage du sol avec de l'eau à faible teneur en sel ou de l'eau douce est requis. 3) Par ailleurs, l'efficacité des méthodes conventionnelles d'irrigation est extrêmement faible parce que la quantité d'évaporation de l'eau de la surface de la terre est importante dans les zones arides comme le désert, du fait de la haute température à la surface de la terre par le rayonnement solaire pendant le Jour et du fait de l'absorption de la chaleur du Jour pendant la nuit. En conséquence, il faut généralement une abondance d'eau afin de maintenir une alimentation en eau des champs de plantation. 4) Subséquement, afin de satisfaire à la nécessité d'une abondance d'alimentation en eau douce, des systèmes tels qu'une distillation de l'eau salée à l'eau douce ont été employés. Cependant, le prix de la construction de l'usine, la consommation d'une forte énergie, l'introduction d'une technologie et d'un entratnement technique sont une charge importante pour des pays,et en particulier, des pays en voie de développement, qui ont généralement de grandes zones arides. La présente invention s'adresse exactement à ses problèmes. Le système selon la présente invention utilise avantageusement l'eau pour l'irrigation, par lequel l'eau de rivière ou l'eau de mer est chauffée pendant le Jour par le rayonnement du soleil, introduite dans un réservoir d'o elle est évaporée, la vapeur résultante est à son tour condensée en eau du fait de la différence de température atmosphérique entre le Jour et la nuit et enfin le condensat peut être utilisé pour l'alimentation en eau des plantations. La présente invention concerne un procédé et une structure pour fournir de l'eau au sol, stimulant l'afforestation et le développement de l'agriculture dans les zones arides en retenant l'eau dans le sol des terres sèches. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est un dessin général d'une structure pour fournir de l'eau au sol selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe d'un segment de plantation selon la présente invention; - la figure 3 est un schéma pour l'expérience 1, montrant l'effet de la distance entre le fond de la couche de sol de plantage et la surface de l'eau dans le réservoir, sur l'axe des abscisses,sur la croissance relative des plantes, en ordonnées; - la figure 4 est un schéma pour l'expérience 2, montrant l'effet de la concentration d'un gel retenant l'eau dans la couche de sol de plantage, sur l'axe des abscisses,sur la croissance relative de la plante, sur l'axe des ordonnées; - la figure 5 est un schéma pour l'expérience 3, montrant la relation entre le rapport en phase solide du sol de plantage sur l'axe des abscisses et la teneur effective en eau sur l'axe des ordonnées. Le procédé d'alimentation en eau selon la présente invention est effectué en utilisant la structure montrée à la figure 1. La structure se compose d'une zone A de chauffage de l'eau comprenant un bassin 13 de chauffage de l'eau, une source d'eau chaude et d'une zone de plantage B. Les deux zones peuvent être connectées par une voie d'eau 14. A) Zone A de chauffage de l'eau On introduit, dans le bassin 13 de chauffage de l'eau, de l'eau de rivière, des égouts urbains, de l'eau souterraine, de l'eau de mer ou analogue et on la chauffe par des sources naturelles de chaleur, comme les rayons du soleil. Un chauffage artificiel peut également s'appliquer. Le système de la présente invention peut également fonctionner sans plus ample construction car dans de nombreux cas,l'eau naturellement chauffée dans des réservoirs de stockage ou des bassins naturels ayant déjà été construits peut être utilisée telle qu'elle est. B) Zone de plantage B Comme le montrent les figures 1 et 2, la zone de plantage B se compose d'une couche de sol de plantage et d'une couche d'évaporation 2. 1) Couche de sol de plantage La couche de sol de plantage 1 est une couche permettant aux plantes de croître en supportant les racines des plantes et en fournissant de l'engrais et de l'eau. La composition de la couche varie selon la plante à faire pousser. Des gels 3 retenant l'eau ou analogues y sont occasionnellement mélangés. Le fond de la couche est enduit d'une feuille 4 de retenue de l'eau ou analogue de manière à supporter la couche 1 de sol de la plante et à donner,& la couche,une forte capacité de retenue de l'eau. Par ailleurs, la couche de sol de plantage i peut être enduite, au fond, d'une planche poreuse perméable à l'eau 8. Un revêtement d'un filet fait d'acier, d'acier inoxydable ou de polymèresrésineux comme des plastiques est également appliquable. Les gels 3 retenant l'eau à aJouter à la couche de sol de plantage 1 sont faits de polymères résineux retenant l'eau ou analogues qui absorbent l'eau Jusqu'à mille fois le poids du polymère. Les polymères à utiliser sont, par exemple, des polymères d'acétate de vinyle-acide acrylique, des polymères greffés d'acide acrylique-amidon, de l'alcool polyvinyliqueanhydride maléique, de l'anhydride isobutyl- maléique et des acides polyacryliques. Comme cela sera montré aux expériences décrites ci-après, les rapports de mélange des gels de retenue de l'eau sont de préférence compris entre 0,1 % et 0,5 % (poids/poids) et les rapports en phase solide préférables du sol sont compris entre 40 % et 60 %. La feuille 4 de retenue de l'eau est par exemple faite en étoffe non tissée avec les gels retenant l'eau adhérant à la surface ou d'étoffes non tisséesen couche double cousuesavec les gels retenant l'eau maintenus entre les couches. La planche poreuse 8 est faite,par exemple,de matières hydrauliques telles que du ciment ou des matières frittées comme des céramiques. 2) Couche d'évaporation La couche d'évaporation 2 est construite pour supporter la couche de sol de plantage 1 par des roches naturelles 9 ou des structures en béton 10. La base 11 peut être enduite d'asphalte 7 ou analogues pour empêcher la fuite de l'eau. La distance la mieux appropriée de l'espace entre la surface de l'eau du réservoir 12 et le fond de la couche de sol de plantage 1 peut être déterminée avec soin selon diverses conditions telles que la différence de température de l'eau et les types des plantes utilisées. L'expérience décrite ci-après révèle que la distance préférable est comprise entre 10 mm et mm. 3) Circulation et condensation de l'eau chaude L'eau chaude obtenue en chauffant l'eau le jour par rayonnement naturel ou un utilisant des installations chauffantes dans un emplacement tel que le bassin de chauffage de l'eau 13 ci-dessus mentionné dans la zone A de chauffage de l'eau,est introduite le soir dans le réservoir d'eau 12. L'eau chaude s'y évapore graduellement et la vapeur résultante est condensée en eau, gouttesde rosée, du fait d'une diminution dramatique de la température atmosphérique pendant la nuit et enfin le condensat passe au sol de plantage pour fournir de l'eau. L'eau émigre dans et se diffuse totalement à travers la couche de sol de plantage i par capillarité. Le cycle Jour-nuit est répété pour fournir une alimentation continue en eau au sol. De plus, la circulation d'eau peut être accomplie en pompant, ce qui peut être totalement automatiquement commandé avec une installation aussi simple qu'un thermostat suivant les changements de température atmosphérique entre le Jour et la nuit. Par ailleurs, lorsque la structure d'alimentation en eau est construite sur une pente déclinant graduellement, la zone A de chauffage de l'eau doit être placée à la pente vers le haut de manière que l'eau chauffée puisse 8tre naturellement introduite à travers une vanne intermédiaire dans le réservoir 12 de la zone de plantage B placée sur la pente vers le bas. Au matin du Jour suivant, l'eau restant non condensée dans le réservoir peut être naturellement drainée plus loin vers le bas de la pente. Par ailleurs, l'évaporation peut être facilitée en soufflant de l'air dans l'espace de la couche d'évaporation 2 pour augmenter l'efficacité de la condensation. Expérience 1 Cette expérience a été entreprise pour estimer l'effet de la distance entre la surface de l'eau dans le réservoir et le fond de la couche de sol de plantage sur la croissance de la plante. Le résultat est montré à la figure 3. L'évaluation relative, en prenant pour valeur optimale 1, est faite avec du Jonc, 56 Jours après l'avoir planté. Par suite, la croissance la plus appropriée a été observée avec une distance établie entre mm et 500 mm. - Lorsque la distance était plus faible que 10 mm, les racines des plantes ont eu tendance à atteindre l'eau dans le réservoir avec la croissance de la plante. La croissance des plantes était en conséquence inhibée. De manière avantageuse, les racines des plantes s'allongent suffisamment bien pour accélérer l'absorption d'eau, car l'humidité relative de l'espace entre la surface de l'eau dans le réservoir et le sol de plantage est extrêmement élevée. Par ailleurs, lorsque la distance de l'espace a dépassé 500 rmm, le taux de condensation de la rosée a eu tendance à se ralentir, avec pour résultat une mauvaise croissance des plantes. Expérience 2 Cette expérience a été entreprise pour estimer l'effet de la concentration des gels de retenue de l'eau dans la couche de sol de plantage sur la croissance de la plante. Le résultat est montré à la figure 4. Les plantes utilisées et le mode d'évaluation de la croissance de la plante sont les mêmes que pour la figure 1. Comme cela est indiqué à la figure 4, la croissance optimale a été obtenue avec une concentration du gel comprise entre 0,1% et 0,5 % (poids/poids). Lorsque la concentration du gel était excessive, on a pu observer une solidification du gel avec pour résultat une inhibition de l'allongement des racines des plantes. Expériencee 3 La figure 5 montre l'effet du rapport en phase solide du sol de plantage sur la teneur effective en eau du sol. La concentration des gels de retenue de l'eau utilisés était de 0,1 % (poids/poids). Comme le montre la figure 5, l'eau effective était au maximum retenue dans le sol lorsque les rapports en phase solide étaient compris entre 40 % et 60 %, o la teneur en eau effective du sol était d'environ 10 %. De la description qui précède, on aura compris que la présente invention propose un système utile d'alimentation en eau pour la croissance des plantes dans des zones arides. Les effets suivants peuvent être anticipés. 1) Le procédé d'alimentation en eau selon la présente invention offre de l'eau douce précieuse dans des zones arides sans utiliser de source d'énergie artificielle parce que, dans le procédé, l'eau naturellement disponible est chauffée en utilisant des sources d'énergie naturelles telles que le rayonnement solaire et à son tour, la condensation se produit spontanément du fait de la différence naturelle de température entre le Jour et la nuit. 2) Comme divers types d'eau comme l'eau de mer, l'eau de rivière ou l'eau d'égouts urbains à proximité de la zone de plantage peuvent s'appliquer en tant que source d'eau pour la condensation, une alimentation nécessaire en eau en abondanceet dans de grands domaines est toujours garantie. 3) Aucun dispositif ni technique compliqué de contr8le, autre que de simples pompes, n'est nécessaire pour le fonctionnement parce que l'eau nécessaire à la condensation peut être naturellement fournie par écoulement continu d'eau dérivée de sourcesnaturelles. En effet, comme un changement d'écoulement d'eau est requis selon la différence de température, de simples dispositifs de contr8le tels qu'un thermostat sont applicables. Par ailleurs, si la structure est construite sur une zone en pente de manière que l'eau descende spontanément, l'écoulement d'eau est simplement contr8lé par l'ouverture et la fermeture de vannes d'eau sans utiliser aucune puissance énergétique. 4) Les sels concentrés qui peuvent s'accumuler dans le sol pendant ou après la croissance de la plante peuvent être facilement enlevés par rinçage parce que la structure selon la présente invention a un espace ouvert sous la couche de sol de la plante. Subséquement, après le rinçage, il est facile de modifier la composition nutritive de la couche de sol de plantage pour modifier ou améliorer la capacité du sol. ) L'absorption d'eau par les plantes est extrêmement efficace parce que l'environnement de la couche de vaporisation que les racines des plantes atteignent pour l'absorption de l'eau pendant la croissance est presque saturé de vapeur d'eau. 6) Le système d'alimentation en eau selon la présente invention est particulièrement approprié au développement de l'agriculture ou de l'afforestation dans des zones arides de pays en voie de développement, car comme on l'a décrit ci-dessus, le système utilise l'eau et l'énergie, toutesdeux étant naturellement disponibles, sans nécessiter aucune technologie ou mécanique compliquée pour le fonctionnement et le contrôle. Le système selon la présente invention utilise avantageusement et effectivement la différence de température entre le Jour et la nuit pouvant atteindre 20 C dans ces pays et l'eau telle que l'eau naturelle ou l'eau de drainage qui est abondante mais très salée ou sale. R E V E N D I C A T IONS 1. Procédé d'alimentation en eau du sol pour l'agriculture dans des zones arides, caractérisé en ce que de l'eau chaude obtenue en chauffant de l'eau de rivière, des égouts urbains, de l'eau souterraine ou de l'eau de mer par le rayonnement solaire pendant le Jour ou en chauffant en utilisant une installation chauffante est introduite dans un réservoir construit sous une couche de sol de plantage dans une zone de plantage, et ensuite l'eau chaude y est évaporée, la vapeur résultante étant à son tour condensée pour former des gouttes de rosée au fond de la couche de sol de plantage du fait du changement de la température de l'environnement entre le jour et la nuit, et ainsi le condensat, l'eau, absorbé et ayant pénétré dans la couche de sol de plantage est utilisé pour la croissance de la plante. 2. Structure pour fournir de l'eau au sol dans une zone d'agriculture aride, caractérisée en ce qu'elle comprend une zone chauffante (13) pour chauffer l'eau de rivière, l'eau d'égouts urbains, l'eau souterraine ou l'eau de mer naturellement par le rayonnement solaire pendant le Jour ou artificiellement par une installation de chauffage, une voie d'eau (14) pour introduire l'eau chaude, un réservoir (12) et une couche de sol de plantage au-dessus du réservoir ainsi qu'une construction (10) pour supporter la couche de sol de plantage.