Brevet FR2615879A1 — publié le 19881202

La présente invention concerne les installations de transport d'eau, et plus précisément elle concerne une installation purement statique permettant le transport de quantités importantes d'eau sur des distances relativement grandes et sans apport extérieur d'énergie, c'est-à-dire que l'énergie nécessaire à la circulation est directement fournie par l'eau à transporter. Dans l'exemple décrit plus en détail dans la suite du présent mémoire, le transport d'eau est un transport d'eau de mer effectué entre l'océan, dans lequel se trouve une ile entourée par une barrière de corail, et la côte de cette ile. L'eau ainsi transportée n'est pas polluée et permet alors des activités telles que l'aquaculture, la thalassothérapie ou même la simple baignade, dans les zones autrement polluées. Cependant, la portée de l'invention n'est pas limitée à cette seule application. On connait déjà des installations destinées à capter l'énergie des vagues et à la transformer en énergie électrique. Ces installations mettent en oeuvre des génératrices qui sont des machines tournantes délicates qui nécessitent un entretien fréquent et qui sont coûteuses. Ces installations ne sont donc pas de type statique, c'est-à- dire sans partie mobile, et les emplacements de prélèvement et d'utilisation ne sont pas trés éloignés l'un de l'autre. On pratique aussi couramment le transport d'eau par remplissage d'un réservoir alimentant un réseau de canalisations, par exemple dans les installations d'irrigation par gravité. Dans ces installations, l'emplacement d'utilisation, c'est-à-dire d'arrosage, est distant de la source dont provient l'eau. On connait aussi des installations d'aquaculture dans lesquelles des bassins d'élevage sont mis périodique- ment en communication avec la mer afin que l'eau des bassins soit renouvelée. Dans ces installations, les emplacement de prélèvement et d'utilisation de l'eau sont proches l'un de l'autre. On connait aussi des installations de thalassothé- rapie dans lesquelles de l'eau est pompée périodiquement à partir d'un emplacement qui peut être relativement éloigné de l'installation afin que l'eau prélevée ne soit pas excessivement polluée. Ces installations ne sont pas de type statique, puisqu'elles mettent en oeuvre des pompes et n'utilisent aucunement l'énergie des vagues. L'invention concerne une installation de transport d'eau entre deux emplacements d'une même masse d'eau, l'eau de cette masse presentant des variations rapides de niveau, par exemple du fait de la présence de vagues. Selon l'invention, les emplacements de prélèvement et d'utilisation d'eau présentent des variations rapides de niveau qui ont des amplitudes différentes, celle de l'emplacement de prélèvement étant supérieure à celle de l'emplacement d'utilisation. En outre, une caractéristique trés importante est que l'installation est de type purement statique, c'est-àdire qu'elle ne comporte pas de partie normalement mobile pendant le fonctionnement. Plus précisément, l'invention concerne une installation de transport d'eau entre un emplacement de prélèvement et un emplacement d'utilisation tous deux liés à une même masse d'eau, cette masse d'eau présentant des variations rapides de niveau, l'installation étant du type qui comprend un réservoir de charge et une conduite, celle-ci étant raccordée au réservoir, à une première extrémité, et rejoignant l'emplacement d'utilisation, à son autre extrémité ; selon l'invention, l'installation est entièrement statique, c'est-à-dire qu'elle ne comporte aucune partie mobile pendant le fonctionnement, ltemplacement de prélèvement auquel est placé le réservoir est choisi de manière que l'amplitude des variations rapides de niveau y soit supérieure à l'amplitude à l'emplacement d'utilisation, le réservoir ayant une ouverture de remplissage placée à un niveau compris entre le niveau moyen et le niveau supérieur des variations rapides du niveau de l'eau à l'emplacement de prélèvement, l'emplacement d'utilisation est très éloigné de l'emplacement de prélèvement, et la conduite intro duit, entre le réservoir et l'emplacement d'utilisation, une perte de charge telle que, pendant une partie non négligeable du temps, le niveau de l'eau dans le réservoir est supérieur au niveau moyen de la masse d'eau. De préférence, les variations rapides de niveau sont dues aux vagues, par exemple à la houle. Dans un mode de réalisation avantageux, l'emplacement d'utilisation est proche d'une côte, et l'emplacement de prélèvement est distant de la côte. Dans un exemple d'installation particulièrement favorable, le réservoir est placé sur une barrière de corail et l'emplacement d'utilisation est proche de la côte de l'ile entourée par cette barrière. Il est avantageux que, du côté opposé à celui qui est tourné vers l'emplacement d'utilisation, le réservoir comporte une structure de captage d'eau. Cette structure de captage comporte avantageusement un plan incliné remontant vers l'ouverture de remplissage du réservoir. Dans une variante, cette structure de captage comporte un conduit évasé dont la grande ouverture est tournée du côté opposé au réservoir et dont la petite ouverture est reliée à l'ouverture de remplissage du réservoir. De préférence, la conduite reliant le réservoir à l'emplacement d'utilisation est disposée, au moins sur la plus grande partie de sa longueur, sur le fond délimitant la masse d'eau ou dans ce fond mais trés près de la surface de celui-ci. Dans un exemple d'application, à l'emplacement d'utilisation, l'extrémité de la conduite débouche directement dans la masse d'eau. Dans d'autres exemples, à l'emplacement d'utilisation, l'extrémité de la conduite débouche dans une installation d'aquacuIture ou de thalassothérapie. Il est avantageux que l'installation comporte en outre, au raccordement de la conduite et du réservoir, un piège à sable destiné à ne laisser pénétrer que l'eau dans la conduite. De préférence, la conduite a une surface interne lisse et est dépourvue de courbes de petit rayon. Dans un premier cas d'utilisation, l'installation est placée dans une région proche d'un point amphidromique, et elle est fixe par rapport au fond de la masse d'eau. Dans un autre cas, elle est flottante et se déplace donc par rapport au fond de la masse d'eau en fonction des variations du niveau moyen de celle-ci, par exemple en présence de maréés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une coupe schématique d'une installation selon l'invention placée entre une barrière de corail et la côte d'une ile, cette figure n'ayant pas la même échelle horizontalement et verticalement - la figure 2 est une coupe agrandie d'une partie de l'installation de la figure 1, illustrant le principe du captage de l'eau des vagues - la figure 3 est une coupe agrandie d'une variante de structure de captage qui peut être utilisée à la place de celle de la figure 2 ; et - la figure 4 est une coupe analogue à la figure 3, représentant une autre variante. La figure 1 est une coupe par un plan vertical d'un exemple d'installation de transport d'eau selon l'invention. Dans cet exemple, l'installation est réalisée dans une ile de l'archipel de la Société, dans le sud de l'océan Pacifique. L'ile a sa côte.l0 qui est entourée, à une distance de l'ordre de deux kilomètres, par une barrière de corail 12 qui forme un récif. Un lagon 14 est formé entre l'ile-et la barrière. Cependant, le récif n'est pas continu car il comporte au moins une passe. Le lagon 14 et l'océan 16 sont donc reliés et ont le même niveau moyen 18. Le lagon 14 n'a pratiquement pas de vagues, alors que l'océan en comporte le plus souvent, essentiellement sous forme de houle. Ces vagues constituent la source d'énergie motrice utilisée pour le transport d'eau. Le lagon 14 comporte un chenal 20 dont la profondeur est en général un peu supérieure à dix mètres mais dont la largeur est faible, de quelques mètres à quelques dizaines de mètres. Ce chenal est balayé par un courant en général faible, mais bien réel, dû le plus souvent aux marées qui sont très faibles, mais non inexistantes Par contre, dans les parties 22 et 24 adjacentes au chenal, les courants sont pratiquement nuls, compte tenu de la faible profondeur (de l'ordre du mètre) et de la grande largeur de ces parties (plusieurs centaines de mètres. L'activité humaine est concentrée sur l'ile et dans le lagon. Elle provoque immanquablement une pollution, et celle-ci interdit diverses activités à proximité de la côte, par exemple l'aquaculture et la thalassothérapie. Elle interdit même souvent la simple baignade, ou au moins la décourage. L'installation selon l'invention permet letransport de l'eau de l'océan à proximité de la côte afin que cette eau soit utilisée dans une installation d'aquaculture, de thalassothérapie ou autre ; l'eau peut aussi être simplement déversée à proximité du rivage afin qu'elle crée un courant tendant à chasser les matières polluantes vers le chenal. L'installation selon l'invention comporte deux éléments principaux, un réservoir 26 et une conduite 28. Le réservoir est destiné à contenir de l'eau propre à un niveau supérieur au niveau moyen 18. Il faut noter que ce niveau moyen correspond au niveau de l'eau dans le lagon à un moment donné, et non au niveau moyen des marées. Il est d'ailleurs préférable que l'installation soit placée dans une région proche d'un point amphidromique, c 'est-à-dire dans une région où les marées ont une amplitude très faible. La conduite 28 a une première extrémité 30 qui communique avec le fond du réservoir, et une seconde extrémité 32 qui débouche à l'emplacement d'utilisation. Le réservoir peut être une simple cuve de forme parallélépipédique posée ou ancrée sur la barrière avec un fond proche du niveau moyen 18, comme indiqué sur la figure 2. I1 est cependant préférable que le réservoir comporte une structure de captage facilitant l'entrée de l'eau propre dans l'ouverture de remplissage. Ainsi, la figure 3 représente une telle structure formant un plan incliné 34 prolongeant la pente naturelle de la barrière de corail et aboutissant à la partie supérieure du réservoir. Ce plan incliné transforme le moment cinétique horizontal en deux composantes dont l'une est parallèle au plan incliné et permet ainsi à l'eau d'atteindre une hauteur plus élevée que celle des vagues. De cette manière, le remplissage du réservoir est accéléré et la pression hydrostatique disponible pour le transport de l'eau est accrue. La figure 3 représente aussi un piège à sable disposé à proximité de l'embouchure 30 de la conduite et destiné à empêcher le bouchage progressif de la conduite par le sable et d'autres matières. La figure 4 représente un autre exemple de structure de captage : un réservoir 38 est alimenté par une structure de captage 40 en forme d'entonnoir dont l'embouchure la plus grande 42 est tournée vers le large et la petite embouchure 44 est reliée à un conduit 46 qui déverse directement l'eau dans le réservoir 38. La structure 40 transforme l'énergie cinétique de l'eau en énergie de'pres- sion permettant l'alimentation du réservoir. La conduite introduit de préférence une faible perte de charge afin que le débit obtenu puisse être le plus grand possible. Il est ainsi souhaitable qu'elle soit de grand diamètre et que sa surface interne soit ausi lisse que possible. Elle peut être formée par exemple de ciment. Cependant, il faut qu'elle introduise une perte de charge telle que le réservoir se remplit suffisamment. Une hauteur d'eau de l'ordre du mètre suffit pour le transport de l'eau sur une distance de mille cinq cents mètres. La conduite peut être enterrée au fond de la mer, ou simplement posée sur le fond, si elle ne risque pas d'être détériorée par des ancres par exemple. La conduite peut ausi être suspendue à des flotteurs, lorsqu'elle ne, risque pas de géner la navigation. Bien entendu, en l'absence de vagues, l'installation ne fonctionne pas. En outre, Si la mer présente des marées, l'installation ne fonctionne que pendant une partie de chaque demi-journée, c'est-à-dire lorsque l'installation n'est ni excessivement immergée, ni excessivement émergée. Toutes ces caractéristiques doivent être définies par les hommes du métier, en fonction du site choisi et par mise en oeuvre des principes bien connus de mécanique des fluides. En cas de bouchage de la conduite aprés une longue période d'utilisation, par dépôt de sable, la conduite peut être nettoyée par raccordement d'une pompe puissante à l'embouchure 32 et par pompage d'eau vers le réservoir. Les dépôts de sable sont alors renvoyés dans le réservoir d'où ils peuvent être retirés. On a décrit une installation qui est fixe par rapport au fond. Cependant, dans certaines régions, il peut être intéressant de réaliser une installation flottante qui suit le niveau des marées. La caractéristique 'importante est qu'elle tire son énergie des vagues et transporté de l'eau à un emplacement éloigné. REVENDICATIONS 1. Installation de transport d'eau entre un emplacement de prélèvement et un emplacement d'utilisation tous deux liés à une même masse d'eau, cette masse d'eau présentant des variations rapides de niveau, l'installation étant du type qui comprend un réservoir (26) de charge et une conduite (28), celle-ci étant raccordée au réservoir, à une première extrémité (30), et rejoignant l'emplacement d'utilisation, à son autre extrémité (32), l'installation étant caractérisée en ce qu'elle est entièrement statique, c'està-dire qu'elle ne comporte aucune partie mobile pendant le fonctionnement, en ce que l'emplacement de prélèvement auquel est placé le réservoir (26) est choisi de manière que l'amplitude des variations rapides de niveau y soit supérieure à l'amplitude à l'emplacement d'utilisation, le réservoir (26) ayant une ouverture de remplissage placée à un niveau compris entre le niveau moyen (18) et le niveau supérieur des variations rapides du niveau de l'eau à l'emplacement de prélèvement, en ce que l'emplacement d'utilisation est très éloigné de l'emplacement de prélèvement, et en ce que la conduite introduit, entre le réservoir et l'emplacement d'utilisation, une perte de charge telle que, pendant une partie non négligeable du temps, le niveau de l'eau dans le réservqir est supérieur au niveau moyen (18) de la masse d'eau. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'emplacement d'utilisation est proche d'une côte, et l'emplacement de prélèvement est distant de la côte. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réservoir (26) est placé sur une barrière de corail et l'emplacement d'utilisation est proche de la côte de l'ile entourée par cette barrière. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, du côté opposé à celui qui est tourné vers l'emplacement d'utilisation, le réservoir (26) comporte une structure de captage d'eau. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la structure de captage (34) comporte un plan incliné remontant vers l'ouverture de remplissage du réservoir. 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la structure de captage (40) comporte un conduit évasé dont la grande ouverture est tournée du côté opposé au réservoir et dont la petite ouverture est reliée à l'ouverture de remplissage du réservoir. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conduite (28) reliant le réservoir à l'emplacement d'utilisation est disposée, au moins sur la plus grande partie de sa longueur, sur le fond délimitant la masse d'eau ou dans ce fond mais trés près de la surface de celui-ci. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en-ce que, à l'emplacement d'utilisation, l'extrémité (32) de la conduite débouche soit directement dans la masse d'eau, soit dans une installation d'aquaculture ou de thalassothérapie. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, au raccordement de la conduite et du réservoir, un piège à sable (36) destiné à ne laisser pénétrer que l'eau dans la conduite. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est placée dans une région proche d'un point amphidromique, et elle est fixe par rapport au fond de la masse d'eau.