Brevet FR2821099A1 — publié le 20020823

Les rivières, de nos jours, ont des régimes hydrauliques fortement perturbés par les eaux de ruissellement qui proviennent des surfaces imperméabilisées par le béton, le bitume et les bâtiments. L'augmentation continuelle de ces surfaces, engendre des périodes d'étiage prolongées, extrêmement néfastes à toute vie aérobie halieutique, de même que des crues aussi soudaines qu'énormes, nuisibles aux communes et aux habitations riveraines. Sans vouloir ici, revenir sur la solution radicale à ces problèmes, il est possible d'améliorer considérablement la situation des agglomérations riveraines et tout simplement de l'ensemble des riverains des cours d'eaux. La solution radicale, s'il en existe voudrait que l'on recrée des talus, là où ils seraient nécessaires, que l'on arrête ces drainages imbéciles, que l'on supprime ceux qui ont été réalisés, que l'on construise des réservoirs retardant le retour de l'eau de pluie aux cours d'eaux, pour chaque bâtiment ancien ou nouveau, pour toute agglomération, toute zone artisanale ou industrielle, pour chaque surface bitumée, bétonnée ou tout simplement imperméabilisée. Cette solution voudrait aussi que l'on interdise les constructions dans le lit majeur des rivières et en dernier lieu que l'on construise des réservoirs écrêtant les crues. étudions la possibilité de construire des réservoirs retardant le retour de l'eau de pluie à la rivière : Le principe est des plus simples (voir figure 2) : il s'agit de créer, pour chaque surface imperméabilisée, une retenue donnant un effet retardant à l'eau collec- tée. Une grosse canalisation regroupe les eaux provenant des gouttières ou caniveaux et les conduit jusqu'à un premier réservoir, appelé bac décanteur. Le bac décanteur (30) est muni d'un filtre qui empêche les saletés de rentrer dans le deuxième bac appelé réservoir retardateur (31). Ce réservoir dont la capacité est proportionnelle à la surface imperméabilisée concernée (exemple 250 litres par mètre carré de surface), possède une canalisation d'entrée de très forte section, par rapport à la section de la canalisation de sortie à faible débit située à la base du volume retardateur. Une autre canalisation de sortie, le trop plein est située en haut du réservoir et a une section égale à celle de la canalisation d'entrée. La sortie à faible débit est raccordée à une canalisation étanche amenant l'eau à la rivière ou au fossé par l'intermédiaire d'un appareil que l'on appellera "robinet-régulateur de débit" (32), décrit figure 1 ou figure 5 (version nu2). Cet appareil, construit en acier inoxydable ou en PVC rigides et épais, est composé d'une enveloppe extérieure rigide (1) possédant une prise d'air obturable automatiquement par un clapet, situé au sommet de l'appareil et constitué d'une bille (2) de densité inférieure à 1, emprisonnée dans le couvercle (3) par le bouchon (4). Un joint (5) assure l'étanchéité de l'ensemble. Un filtre empêche les saletés d'entrer par la prise d'air. Il serait possible après modification du couvercle, de prolonger celui-ci par un tube coudé en extrémité haute et vissé à sa base dans le couvercle, afin de réaliser une sorte de schnorchel pouvant s'avérer utile en zone froide, du fait de l'enneigement hivernal. La partie principale de ce"robinet-régulateur de débit", le flotteur [ (6) + (24)] , construit de telle manière, qu'il puisse assurer une parfaite obturation, tantôt de la canalisation haute (7), (arrivée d'eau), tantôt de la canalisation basse (8) (sortie d'eau) selon le niveau de l'eau contenue dans le réservoir (1). Plusieurs options sont possibles en ce qui concerne la réalisation de l'ensemble flotteur-canalisations d'entrée et de sortie d'effluent : Il est en effet possible de réaliser ces fonctions de régulation de débit et d'annulation de débit à l'aide d'un flotteur assurant le réglage des sections d'entrée et de sortie de l'effluent, ou à l'aide de deux flotteurs réglant chacun l'une des sections. De même, les sections d'entrée ou/et de sortie, pourraient être coniques ainsi que les axes du ou des flotteurs (confère figure 5). Etudions le robinet-régulateur de débit décrit figure 5 : Il diffère de celui décrit figure 1, par la section conique de l'axe du flotteur, coté sortie, permettant la régulation du débit de sortie et par le prolongement de cette section conique par une section cylindrique assurant le guidage en translation du flotteur. A cette fin, la pièce (17) est également modifiée pour permettre le guidage en translation du flotteur. nota : L'emmanchement de la pièce (21) et du boitier (1), ici de forme oblongue, pourrait avantageusement être réalisé de forme cylindrique. Dans ce cas, la pièce (21), pourrait même être vissée directement dans le boitier (1) et munie d'un joint d'étanchéité. Il serait possible aussi de réaliser le robinet-régulateur de débit avec un orifice d'entrée situé au dessus, au dessous, et même sur le coté du flotteur devant en réguler la section, ainsi qu'un orifice de sortie situé au dessous ou même sur le coté du flotteur devant en réguler la section. La canalisation haute (7) est fixée rigidement, à l'enveloppe du réservoir (1), grâce à la vis (10) et à l'embout vissé (9) ; deux joints (11) et (12) assurent l'étanchéité. La canalisation basse (8) est solidement fixée, par l'intermédiaire d'un disque ajouré (13), maintenu par quatre vis (15) sur la pièce coulissante (14). Fonctionnement : L'eau de pluie ou de ruissellement, contenue dans le réservoir retardateur peut s'écouler par la canalisation haute (7), raccordée au bassin par l'embout vissé (9). L'eau s'accumule donc dans le réservoir (1), jusqu'à atteindre le niveau qui relève le flotteur (6) : la canalisation basse est donc dégagée, l'eau peut donc sortir du réservoir (1). Nous voyons qu'une position d'équilibre va être atteinte rapidement : Le niveau en montant, fait remonter le flotteur qui obstrue peu à peu la canalisation haute qui délivre moins d'eau, alors que la canalisation basse en laisse passer davantage ; le niveau va donc se stabiliser. En d'autre termes, le flotteur équilibre le débit. Ce débit est réglable : en effet, la couronne (16) vissée dans l'enveloppe (1) permet lorsqu'on la fait tourner, de monter ou de descendre la pièce (14), solidaire de la canalisation basse (8) et ainsi de modifier l'écartement entre les deux canalisations, ce qui a pour effet de modifier le débit régulé. La canalisation basse est formée d'un embout (8), cranté à sa périphérie, ce qui permet son vissage dans le coude (17), serrant ainsi le joint d'étanchéité (18) et le disque (13). Le coude est fixé à la pièce (14), grâce à l'embout de sortie vissé (19) et au joint d'étanchéité (20). Nota : Les déchets parvenant au réservoir (1), seront piégés par le double fond créé sous la pièce (14) et devront être périodiquement évacués par succion grâce à un tuyau souple. Le trou situé en bas de la pièce (14) pourra donc être désaxé et devra avoir une circonférence suffisante pour permettre le passage du tuyau ; la pente du fond de la pièce (14) devra être suffisante pour guider rapidement le tuyau vers le double fond. Deux options restent possibles : il s'agit de poser une canalisation intérieure ou extérieure et, dans ce cas étanche, permettant à un tuyau souple ou rigide d'accéder facilement au double fond, afin d'en réaliser la vidange. la canalisation extérieure pourrait même être munie d'un réceptacle amovible permettant l'extraction facilitée des boues qui s'y seraient accumulées (voir figure 4). L'embout de sortie (19) transmet l'eau à un embout spécial (21), collé à l'enveloppe rigide (1), par son bout oblong et relié à une canalisation extérieure cylindrique, par son bout cylindrique. Le vissage ou le dévissage de la couronne (16) fait monter ou descendre la pièce (14), grâce à une bague (22) en Nylon (par exemple), éventuellement sectionnée pour en faciliter la mise en place. Cette bague est fixée sur la couronne (16) par des vis inoxydables (23). Le guidage du mouvement de translation verticale de la pièce (14) est réalisé par les deux trous oblongs où passent les pièces (9) et (10) et par l'ensemble de pièces (19) et (21). Imaginons maintenant, la situation suivante : (confère figure 2) La rivière voisine, en crue présente un niveau supérieur au niveau régulé ; le flotteur est donc bloqué en position haute ; le réservoir temporisé ne délivre plus l'eau emmagasinée. L'eau ne pourra plus s'écouler à la rivière tant que le niveau de celle-ci n'aura pas baissé, à moins que dans le réservoir temporisé, le niveau de la sortie de trop plein soit atteint. Mais dans ce dernier cas le réservoir temporisé réaliserait l'écrêtage de la crue pour une valeur de volume maximale. Cette fonction de blocage de l'écoulement de l'eau est très importante pour les zones urbanisées riveraines. Imaginons maintenant, la situation suivante : (confère figure 3) Un groupe de maisons individuelles, qui sont équipées chacune d'un réservoir temporisé muni d'un robinet-régulateur de débit. ces maisons, situées au dessus du niveau de la rivière, donc non soumises aux inondations vont pouvoir jouer le rôle d'écrêtage de crue. Pour cela, il suffit de raccorder entre elles, les canalisations de sortie de chaque robinet-régulateur de débit de façon à réaliser une canalisation principale étanche menant à la rivière et munie, elle aussi, d'un robinet-régulateur de débit plus important, bien entendu. Ce dernier robinet, situé à un niveau déterminé avec précision, comme étant le niveau maximal de la rivière pour lequel il y aura acceptation de l'eau de pluie ou de ruissellement, provenant du hameau équipé, obturera le conduit principal en cas de dépassement de ce niveau. L'eau provenant du hameau remplira le conduit principal, jusqu'à ce que chaque robinet-régulateur de débit obture son entrée d'eau. Cet ensemble aura donc joué son rôle : Les crues seront écrêtées du volume emmagasiné dans les réservoirs ; l'écrêtage maximal correspondant à la somme des volumes temporisés de chaque réservoir individuel, somme à laquelle il faut rajouter le volume des conduits. Si le niveau de la rivière est normal, le robinet-régulateur principal laisse passer l'eau provenant de la canalisation principale étanche ; chaque robinet-régulateur laisse lui aussi passer l'eau : les réservoirs se vident lentement à une vitesse quasiment constante régulée à la fois par chaque régulateur individuel, mais aussi par le régulateur principal. NOTA : Il est important de constater que la régulation de débit est réalisée par le niveau de l'eau présente dans le réservoir (1) et est donc quasiment indépendante de la pression régnant dans le réservoir de stokage et dans la conduite d'entrée [ (9) et (7)]. Ainsi, une pression plus forte dans la conduite d'entrée entraine un débit plus fort de cette conduite dans le réservoir (1), ce qui fait monter le niveau de l'eau et donc le flotteur [ (24) et (6)], qui ferme da- vantage l'entrée d'eau et qui ouvre un peu plus la sortie jusqu'à ce que celle-ci soit complètement dégagée. le débit de sortie variera donc jusqu'à l'ouverture totale de l'orifice de sortie. Tant que l'orifice de sortie sera totalement ouvert, le débit de sortie sera constant que le flotteur monte ou descende ; en effet, le seul facteur modifiant le débit de sortie est alors la pression régnant au niveau de l'orifice de sortie. Ce qui peut modifier la valeur de cette pression est la hauteur séparant le niveau de la surface de l'eau de celle de l'axe de l'orifice de sortie ; or cette distance est constante tant que le flotteur reste en équilibre. L'orifice d'entrée étant protégé par des filtres, le premier situé en sortie du bac de décantation, le second en sortie du réservoir de stockage, les fines particules pouvant passer dans le robinet-régulateur de débit ne peuvent le colmater, dotant plus que ce dernier possède un volume piégeant ces particules. La seule cause pouvant amener le flotteur en butée haute, est donc une crue de la rivière où se jette l'effluent. Lorsque le flotteur est en butée haute, l'orifice d'entrée est obturé et empêche l'eau de sortir du réservoir de stockage tenant de ce fait un rôle prépondérant dans la fonction d'écrêtage des crues. L'eau ne pourra donc sortir du réservoir que lorsque le niveau de la rivière s'abaissera et atteindra une valeur plus basse que le niveau de blocage du flotteur en butée haute, à moins que le niveau de l'eau dans le réservoir n'atteigne celui de la sortie de trop plein. Dans le cas du robinet-régulateur de débit définis par la figure 5, le fonctionnement diffère en ce que le diamètre maximal de la canalisation de sortie sera atteint lorsque le flotteur sera bloqué en butée haute ; la canalisation d'entrée étant alors obturée. Cette valeur maximale du diamètre de la canalisation de sortie est déterminée par le réglage de la distance de translation du flotteur par rotation de la couronne (16). Ce même réglage détermine la valeur du débit de sortie. Cette possibilité de réglage du débit reste cependant facultative et pourrait être supprimée dans un souci de simplification du matériel et d'abaissement du prix. Le débit nominal serait alors déterminé à la construction. L'évacuation de l'eau de pluie, recueillie par les gouttières ou de ruissellement recueillie par les caniveaux, dans des puits perdus ou puisards, présente un inconvénient majeur : Le risque de pollution des nappes phréatiques par les métaux lourds (zinc, étain, plomb...), les différents produits de traitement, les hydrocarbures, etc... L'évacuation de toutes cette eau dans les nappes phréatiques déjà débordantes en périodes de fortes précipitations, présente en outre, le risque de débordement des puisards et de renforcement du débit des sources et donc d'allongement de la durée des crues... le dispositif protégé par ce brevet, supprime ces problèmes, apporte l'effet retard nécessaire à l'écrêtage des crues et permettrait de lutter efficacement contre les inondations si la volonté politique entraînait sa généralisation. REVENDICATIONS Robinet-régulateur de débit (figures 1 ou 5), constitué d'un boi- tier (1) emprisonnant un flotteur, qui, guidé et maintenu librement en translation entre deux orifices, l'un d'entrée, l'autre de sortie d'un effluent liquide, en assure automatiquement l'obturation ou l'ouverture progressive, afin de réguler le débit de sortie de l'effluent. 2) Robinet-régulateur de débit, selon la revendication 1, constitué d'un boitier (1) emprisonnant un flotteur, qui, guidé et maintenu librement en translation entre deux orifices, l'un d'entrée, l'autre de sortie d'un effluent liquide, en assure automatiquement l'obturation ou l'ouverture progressive, afin de réguler le débit de sortie de l'effluent et puisse en cas d'élévation du niveau dans le réceptacle de sortie, obturer l'orifice d'entrée de l'effluent et donc bloquer cet effluent dans le réservoir situé en amont du robinet-régulateur de débit. 3) robinet-régulateur de débit, selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un flotteur, constitué d'une seule pièce ou de plusieurs pièces [ici, deux pièces : l'axe (6) et la pièce assurant la flottabilité (24)], guidé et maintenu librement en translation entre deux orifices, l'un d'entrée d'eau (7), situé au-dessus du flotteur, l'autre de sortie du même effluent [ (8) + (18) + (17)], en assure automatiquement l'obturation ou l'ouverture progressive, afin de réguler le débit de sortie de l'effluent et puisse, en cas d'élévation du niveau du contenu du réceptacle de sortie (rivière ou autre réservoir), par monté du flotteur, obturer l'orifice d'entrée de l'effluent et donc, bloquer cet effluent dans le réservoir amont. 4) Dispositif de stockage momentané des eaux de pluie ou de ruissellement (figure 2), temporisant leur retour lent au cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comporte un bac décanteur (30), élément souhaitable mais non obligatoire, suivi d'un réservoir de stockage (3 constituant un volume temporisateur et éventuellement un volume de réserve, et un robinet-régulateur de débit selon l'une des revendications 1,2 ou 3, dont l'orifice d'entrée est raccordé à la sortie du réservoir de stockage. 5) Dispositif de stockage momentané des eaux de pluie et de ruissellement (figure 2), temporisant leur retour lent au cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comporte un bac décanteur (30), élément souhaitable mais non obligatoire, suivi d'un réservoir de stockage (31), constituant un volume temporisateur et éventuellement un volume de réserve, et un robinet-régulateur de débit selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, dont l'orifice d'entrée est raccordé à la sortie du réservoir de stockage. 6) dispositif de stockage momentané des eaux selon l'une des revendications 4 ou 5 (figure2), caractérisé en ce que le bac décanteur éven- tuel soit muni dtun système de filtration. 7) Dispositif de stockage momentané des eaux selon les revendi- cations 4,5 ou 6 (figure 2), temporisant leur retour lent au cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comporte un bac décanteur (30), un réservoir de stockage (3 , constituant un volume temporisateur et éventuellement un volume de réserve. Ce dispositif étant associé à un robinet-régulateur de débit (32), défini selon les revendications 1 ou 2 ou 3, fixé sur la canalisation de sortie du volume temporisateur, à un niveau du cours d'eau jugé"limite haute d'acceptation de l'effluent du tuyau", régulant automatiquement le débit de sortie de l'eau contenue dans le volume temporisateur du réservoir de stockage (31) et assurant automatiquement le blocage de l'eau contenue dans ce réservoir, en cas de crue du cours d'eau recevant les eaux de ce réservoir. Le robinet-régulateur de débit (32), est caractérisé en ce qu'un flotteur, cons- titué d'une seule pièce ou de plusieurs pièces, [ici deux pièces : l'axe (6) et la pièce assurant la flottabilité (24)], guidé et maintenu librement en translation entre deux orifices, l'un d'entrée de l'eau (7), situé au-dessus du flotteur, l'autre de sortie de l'eau (8) + (18) + (17), en assure automatiquement l'obturation ou l'ouverture progressive afin de réguler le débit de sortie de l'eau et puisse, en cas d'élévation du niveau du contenu du réceptacle de sortie (rivière ou autre réservoir), par montée du flotteur, obturer l'orifice d'entrée et donc bloquer automatiquement cette eau dans le volume temporisateur. La libération de cette eau ne se fera automatiquement et lentement par le robi- net-régulateur de débit que lorsque le niveau du contenu du réceptacle de sor- tie aura baissé et sera inférieur au seuil déterminé à la mise en place du dispositif (cas typique d'une décrue de la rivière). 8) Ensemble de stockage momentané des eaux de pluie ou de ruissellement, temporisant leur retour lent au cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comporte des réseaux étanches, reliant en parallèle les sorties de plusieurs dispositifs selon les revendications 4. 5 ou 6, équipés chacun d'un robinet - régulateur de débit en sortie de volume temporisateur et menant les eaux à la rivière, grâce à une conduite étanche terminée par un autre robinet-réguiné lateur de débit, de même conception, situé au niveau de la rivière ou du réceptacle de sortie, à un niveau jugé"limite haute d'acceptation de l'effluent du tuyau", régulant automatiquement le débit de sortie de l'eau contenue dans l'ensemble des volumes iem l'ensemble des volumes temporisateurs des réservoirs de stockage (31) asso- ciés et assurant automatiquement le blocage de l'eau contenue dans cet ensemble de réservoirs, en cas de crue du cours d'eau recevant les eaux de cet ensemble de réservoir. La libération de cette eau ne se fera automatiquement et lentement par le robinet-régulateur de débit que lorsque le niveau du contenu du réceptacle de sor- tie aura baissé et sera inférieur au seuil déterminé à la mise en place du dispo sitif (cas typique d'une décrue de la rivière).