Brevet FR2792664A1 — publié le 20001027

La présente invention concerne un dispositif de captage d'eau, dans un conduit karstique noyé (par exemple, une galerie de grotte noyée) ou un exutoire immergé (par exemple5 une source sous-marine), permettant une mise en pression contrôlée de l'eau en amont du captage. Elle concerne aussi un procédé pour la mise en oeuvre du dispositif. Les captages d'eau dans les massifs karstiques se font traditionnellement soit par la mise en place d'une pompe dans un drain karstique soit par dérivation de l'eau à l'aide d'un ouvrage barrant un exutoire ou le cours d'une rivière souterraine et dirigeant l'eau vers un tuyau de captage. La mise en place des systèmes de captage impose souvent de devoir supprimer le courant d'eau pour pouvoir réaliser les scellements nécessaires. Le dispositif de la présente invention autorise la réalisation des travaux d'obturation dans un flux d'eau et il permet ensuite la mise en charge de l'eau à l'intérieur du massif rocheux, ce qui permet de relever le niveau de la nappe aquifère et d'augmenter ainsi la pression d'eau à l'exutoire. Dans le cas des sources terrestres, ceci permet une remontée de l'eau dans les fissures karstiques autorisant ainsi un stockage de l'eau à l'intérieur du massif rocheux et une augmentation de la pression d'eau à l'exutoire. Dans le cas des sources littorales et sous-marines, cette mise en pression par obturation totale permet en particulier: - une augmentation de la charge de la nappe d'eau douce au- dessus de l'interface eau douce/eau de mer, permettant sa migration vers le bas. - une diminution des effets d'aspiration d'eau de mer en amont des exutoires. Ces deux effets conjugués permettent de s'affranchir partiellement voire totalement de la salinité résiduelle de ce type d'émergences, salinité qui actuellement considérablement leur exploitation. La présente invention concerne un procédé de captage d'eau douce au niveau d'un exutoire karstique caractérisé par le fait que - on introduit des moyens de canalisation dans l'exutoire - on obture l'exutoire autour des moyens de canalisation afin de mettre en charge de façon contrôlée l'eau en amont du captage. Elle concerne également un dispositif de captage d'eau douce au niveau d'un exutoire karstique, apte à mettre en oeuvre le procédé caractérisé par le fait qu'il présente: - des moyens de canalisation du flux d'eau issu de l'exutoire - des moyens d'obturation de l'exutoire autour des moyens de canalisation afin de mettre en charge de façon contrôlée l'eau en amont du captage. Le procédé et le dispositif ici présentés pourront se présenter sous les modes de réalisation énoncés ci-après: - on utilise un tube comme moyens de canalisation - on obture l'exutoire par: - mise en place sur le pourtour du tube de deux baudruches annulaires aptes à délimiter une chambre centrale - insertion dans la chambre centrale de moyens d'injection d'un produit de scellement et de moyens d'évacuation de l'eau présente dans la chambre centrale - gonflage des baudruches pour rendre la chambre centrale étanche - évacuation de l'eau de la chambre centrale et injection du produit de scellement. - il est mis en oeuvre dans un exutoire immergé d'une source sous- marine ou littorale afin de réduire ou supprimer la salinité résiduelle de l'émergence en contrôlant le débit de l'eau dans les moyens de canalisation. - les moyens de canalisation sont un tube - les moyens d'obturation comprennent: - au moins deux baudruches annulaires gonflables mises en place sur le pourtour du tube et délimitant une chambre centrale - des moyens d'évacuation de l'eau présente dans la chambre centrale - des moyens d'injection d'un produit de scellement dans la chambre centrale. Le dispositif de captage comporte une évacuation de crues sous forme d'un tube sensiblement vertical débouchant à son extrémité basse sur les moyens de canalisation. Il comporte des moyens pour ajuster le débit de l'eau dans les moyens de canalisation. Les moyens pour ajuster sont une baudruche interne aux moyens de canalisation et apte à être gonflée ou dégonflée pour contrôler le débit. Il comporte des moyens de mesure de la pression et de la salinité de l'eau dans les moyens de canalisation, pour contrôler, en fonction, le débit. Le dispositif comprend selon une première caractéristique: - un tube placé dans l'exutoire ou le conduit karstique, recueillant la totalité du débit, ce tube sera scellé de façon étanche aux parois du conduit ou de l'exutoire, - une vanne fixée ensuite à ce tube et permettant de diminuer voire d'annuler le débit, - un tuyau de captage de l'eau en aval de la vanne, relié au système de distribution de l'eau, - des capteurs de pression et salinité destinés à surveiller l'évolution du système, - un dispositif électronique permettant d'ajuster le débit en fonction de la salinité en pilotant la vanne, - un évacuateur de crue, Selon la géométrie du conduit, il pourra être mis en place plusieurs tubes. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs. Ils représentent différents modes de réalisation préférés selon l'invention. La figure 1 représente en coupe un dispositif général de captage. La figure 2 représente en coupe le détail du tube à sceller. Les figures 3 à 5 montrent le procédé d'obturation avec: - figure 3: mise en place du tube à sceller et gonflage des baudruches - figure 4: injection du produit de scellement - figure 5: fixation de la vanne La figure 6 représente en coupe un réducteur de débit gonflable. Les moyens de canalisation peuvent être un tube 1 apte à être scellé. Le tube 1 à sceller peut comprendre une collerette 2 permettant la fixation à l'aide de vis et d'écrous de la suite du dispositif. Ce tube 1 pourra être muni de deux baudruches annulaires 3 gonflables destinées d'une part à obturer le conduit et assurer l'étanchéité, et d'autre part à isoler une chambre centrale 4 dans laquelle sera injecté un produit de scellement 5 afin d'assurer un scellement étanche et définitif du tube 1, elles pourront être collées au tube 1 ou placées entre quatre épaulements annulaires 6. Les baudruches 3 participent ainsi aux moyens d'obturation. Le produit de scellement 5 pourra être un ciment ou une résine. Les baudruches 3 pourront être en matériau élastique (caoutchouc par exemple) ou non (PVC, Nylon enduit par exemple), leur forme pourra être circulaire ou adaptée à la forme du conduit à obturer. Elles pourront être gonflées à l'air ou à l'aide d'un fluide de toute nature. Elles seront munies de tuyaux de gonflage 7 équipés d'embouts de gonflage qui pourront être du type "direct-system" utilisé en plongée sous- marine. Il pourra être prévu des baudruches complémentaires pour assurer une étanchéité totale. Après contrôle de l'étanchéité, la chambre centrale 4 pourra être remplie d'un coulis de béton ou de résine autour du tube, entre les deux anneaux gonflables, à l'aide de deux ou plusieurs tubes rigides 8 mis en place avant le gonflage des baudruches, certains seront destinés à l'injection du coulis, les autres permettront l'évacuation de l'eau contenue dans la chambre 4 et la vérification du remplissage. Sur le tube 1 ainsi scellé, il sera fixé un tuyau de captage 9 muni d'un réducteur de débit 10. Ce réducteur pourra être un tube de section plus faible, une plaque assurant une fermeture partielle une baudruche interne gonflable 11 ou une vanne. La vanne pourra être électrique et contrôlée depuis la surface. Un capteur de pression 12 destiné à suivre et à contrôler la mise en pression sera installé en amont du réducteur. Le dispositif pourra être muni d'un système de régulation électronique destiné à ajuster automatiquement le débit du dispositif de façon à conserver une salinité nulle. La vanne électrique ou la baudruche gonflable pourra alors être pilotée par ordinateur en fonction des données fournies par un capteur de salinité 13. Lorsque la salinité est trop élevée, l'ordinateur commande la fermeture du réducteur 10. Le dispositif pourra être muni d'un évacuateur de crues 13 mis en place en amont du réducteur 10. Il est caractérisé par un tube d'un diamètre suffisant pour permettre le passage de l'eau et d'une hauteur suffisante pour permettre en temps normal de contrarier la pression de l'eau douce. La réussite de l'opération peut impliquer d'identifier et de boucher des drains karstiques annexes par lesquels pourraient se faire, soit une fuite d'eau douce soit une aspiration d'eau de mer. Un dispositif similaire (tube à sceller et baudruches) pourra être utilisé. Le tube, une fois scellé, pourra être soit muni d'une vanne, soit muni d'un bouchon étanche. Ce bouchon pourra être une plaque fixée par plusieurs longues vis et des écrous. Le scellement du tube placé dans l'exutoire ou l'obturation des autres points, pourront se faire par mise en place de poches de tissu remplies de ciment prompt prise de mer. Ces poches, de taille variable, seront contenues dans des poches plastiques étanches qui seront ouvertes sous l'eau. L'infiltration de l'eau à travers le tissu permettra la prise du ciment, la diffusion d'une faible partie du ciment à travers le tissu permettant la liaison entre les poches successives. Le tuyau de captage 9 pourra conduire à une chambre de captage 14 dans laquelle sera effectué le pompage de l'eau. 7 2792664 REFERENCES 1. Tube 2. Colerette 3. Baudruche 4. Chambre centrale 5. Produit de scellement 6. Epaulement annulaire 7. Tuyau de gonflage 8. Tubes d'injection et d'évacuation 9. Tuyau de captage 10. Réducteur de débit 11. Baudruche interne 12. Capteur de pression 13. Capteur de salinité 14. Chambre de captage 15. Eau 16. Massif rocheux 17. Drain Karstique 18. Evacuateur de crues REVENDICATIONS 1. Procédé de captage d'eau douce au niveau d'un exutoire karstique caractérisé par le fait que - on introduit des moyens de canalisation dans l'exutoire - on obture l'exutoire autour des moyens de canalisation afin de mettre en charge de façon contrôlée l'eau en amont du captage. 2. Procédé de captage selon la revendication 1 caractérisé par le fait que - on utilise un tube(l) comme moyens de canalisation - on obture l'exutoire par: - mise en place sur le pourtour du tube (1) de deux baudruches (3) annulaires aptes à délimiter une chambre centrale (4) insertion dans la chambre centrale (4) de moyens d'injection d'un produit de scellement (5) et de moyens d'évacuation de l'eau présente dans la chambre centrale - gonflage des baudruches (3) pour rendre la chambre centrale étanche (4) - évacuation de l'eau de la chambre centrale (4) et injection du produit de scellement (5). 3. Procédé de captage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il est mis en ouvre dans un exutoire immergé d'une source sous-marine ou littoral afin de réduire ou supprimer la salinité résiduelle de l'émergence en contrôlant le débit de l'eau dans les moyens de canalisation. 4. Dispositif de captage d'eau douce au niveau d'un exutoire karstique, apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait qu'il présente: - des moyens de canalisation du flux d'eau issu de l'exutoire a - des moyens d'obturation de l'exutoire autour des moyens de canalisation afin de mettre en charge de façon contrôlée l'eau en amont du captage. 5. Dispositif de captage selon la revendication 4 caractérisé par le fait que - les moyens de canalisation sont un tube (1) - les moyens d'obturation comprennent: - au moins deux baudruches (3) annulaires gonflables mises en place sur le pourtour du tube (1) et délimitant une chambre centrale (4) - des moyens d'évacuation de l'eau présente dans la chambre centrale (4) - des moyens d'injection d'un produit de scellement dans la chambre centrale (4). 6. Dispositif de captage selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les moyens d'injection et d'évacuation sont des tubes (8) dont l'extrémité est introduite dans la chambre centrale (4) avant le gonflage des baudruches (3). 7. Dispositif de captage selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé par le fait qu'il comporte un évacuateur de crues (18) sous forme d'un tube sensiblement vertical débouchant à son extrémité basse sur les moyens de canalisation. 8. Dispositif de captage selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour ajuster le débit de l'eau dans les moyens de canalisation. 9. Dispositif de captage selon la revendication 8 caractérisé par le fait que les moyens pour ajuster sont une baudruche interne (11) aux moyens de canalisation et apte à être gonflée ou dégonflée pour contrôler le débit. 2792664 10. Dispositif de captage selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de mesure de la pression et de la salinité de l'eau dans les moyens de canalisation, pour contrôler, en fonction, le débit.