Brevet FR2839733A1 — publié le 20031121

L' invention concerne un procede de construction d'un systeme hydraulique de transit d'eaux pluviales et d'eaux usees d'une station d'origine a une station de reception telle qu'une station de traitement des eaux et un systeme hydraulique de transit realise selon ce procede. Les procedes et systemes connus de ce type, notamment ceux qui impliquent la realisation de passages sous-fluvial ou sous un plan d'eau presentent l' inconvenient majeur qu'il necessite la mise en oeuvre de canaux de transit diune construction specifique et compliquee pour assurer une protection contre une submersion par les eaux du fleuve ou du plan d'eau se trouvant au-dessus de ces canaux de transit. La presente invention a pour but de proposer un procede et un systeme de transit du type indique plus haut, qui pallie l' inconvenient majeur de lietat a la technique, qui vient d'8tre enonce Pour atteindre ce but, on construit un collecteur de transit entre les deux stations dont au moins la portion se trouvant sous la zone irriguee est realisee sous une couche geologique etanche de protection contre une submersion par les eaux d' irrigation. Le systeme hydraulique de transit selon l' invention est caracterise en ce qu'il comporte un collecteur de transit dont au moins la portion se trouvant sous la zone irriguee est construite sous une couche geologique etanche de protection contre une submersion par les eaux d' irrigation. Selon une caracteristique de ['invention, le collecteur de transit comprend un canal collecteur dimensionne de facon a pouvoir constituer un collecteur de transit par effet de siphon et de stockage occasionnel des eaux de fortes precipitations atmospheriques. Selon une autre caracteristique de l' invention le collecteur de transit comporte au moins une conduite de transit permanente s'etendant entre les deux stations a l'interieur du canal collecteur de facon a pouvoir fonctionner par effet siphon en continu pour l'ecoulement des eaux d'etiage. Selon encore une autre caracteristique de ['invention, le systeme hydraulique de transit comporte un dispositif de pompe de relevage des eaux stockees dans le collecteur de transit au niveau de liextremite de la portion de collecteur construit sous la zone geologique etanche, pour le relevage des eaux stockees dans le collecteur apres une forte precipitation atmospherique. L' invention sera decrite plus en details et d'autres caracteristiques, details et avantages de celle- ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en reference aux dessins schematiques annexes donnes uniquement a titre d'exemple illustrant plusieurs modes de realisation de l 'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schematique en coupe verticale d'un site hydro-geologique ou un systeme de transit selon l 'invention doit etre construit; - la figure 2 illustre schematiquement le profil en long d'un premier mode de realisation d'un systeme hydraulique de transit des eaux selon l 'invention; - la figure 3 est une vue en coupe d'un collecteur de transit des eaux selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 illustre un autre mode de realisation d'un systeme hydraulique de transit des eaux usees selon ['invention. - la figure 5 illustre un troisieme mode de realisation d'un collecteur de transit selon ['invention. la figure 1 montre a titre d'exemple un site particulierement problematique dans lequel un systeme de transit d'eaux pluviales et d'eaux usees doit etre construit entre une station d'origine SO et une station de reception et de traitement ST de ces eaux. La figure illustre qu'entre les deux stations se trouve un cours d'eau notamment un fleuve F et un plan d'eau P. Le collecteur de transit des eaux provenant de la station SO et a destination de la station ST doit alors passer par une zone sous-fluviale et sous un plan d'eau et est done exposee a un risque de submersion par les eaux du fleuve et de ce plan d'eau. Ce risque est aggrave par des circulations d'eau dans des chenaux multiples de morphologic anarchique et anastomose qui pourraient exister dans differentes couches geologiques du site, tel que l' horizon gypseux indique en 3 sur la figure 1. En effet, ce site choisi a titre d'exemple pour exploiter l 'invention se caracterise par un certain nombre de couches geologiques superposees, telle qu'une couche 1 d'alluvions modernes et une couche d'alluvions anciennes 2 au-dessus de la couche 3 d' horizon gypseux 9, de vice karstique et de chenaux susmentionnes. En dessous de cette couche 3 se trouve une couche de Sables de Beauchamp 4 qui se distingue par une etancheite maximum, une couche de marnes et de caillasses 5 et une couche de calcaire grossier 6. Une caracteristique essentielle de l 'invention reside dans le fait que, pour s' assurer contre une submersion du collecteur par les eaux du fleuve et du plan d'eau, on tire profit des particularites geologiques du terrain. Selon l 'invention la partie du collecteur passant par la zone sous-fluvial et sous le plan d'eau est construite sous la couche geologique des Sables de Beauchamp 4 puisque cette couche, grace a son etancheite maximum, assure la protection sonhaitee contre une submersion par les eaux du fleuve, du plan d'eau et des chenaux multiples de morphologic anarchique et anastomose de la couche d' horizon gypseux 3. La figure 2 illustre le systeme de transit des eaux usees entre une station d'origine telle que la station SO de la figure 1 et une station de traitement telle que la station ST, qui comprend un collecteur de transit 7 dont la partie 8 se trouvant sous le fleuve F et le plan d'eau P passe en dessous de la couche geologique etanche des Sables de Beauchamps 4. Le systeme comporte en outre un puits 10 dans la station d'origine SO et un puits 11 dans la station de reception et de traitement ST. On constate que le puits 10 de la station d'origine SO est relic a la partie horizontale 8 du collecteur de transit 7 par une portion de collecteur descendant et inclinee en consequence 13, tandis que la partie de collecteur horizontale 8 debouche directement dans le puits de reception 11. Comme on le volt sur la figure 2 et plus clairement encore sur la figure 3, le collecteur 7 comporte a l'interieur diun canal de section 15 sensiblement circulaire dans l'exemple represente, et d'un diametre relativement important, deux conduites de transit 17 d'un diametre relativement faible par rapport au diametre du canal 15. Des conduites 17 vent dimensionnees pour assurer un transit permanent des eaux d'etiage tandis que le canal 15 est concu pour permettre un transit occasionnel des eaux de fortes precipitations atmospheriques par conduite forcee. Le collecteur avec son canal 15 et ses conduites 17 est concu a cette fin pour former un systeme dit de "siphon". Grace a ses dimensions importantes le canal 15 permet egalement un stockage occasionnel des eaux de fortes precipitations. Le collecteur comporte au niveau de son entree 19 dans la station d'origine 10 et au niveau du puits 11 de la station de traitement des vannes qui permettent la vidange des conduites de transite des eaux d'etiage. La station de traitement ST comporte un dispositif de pompe 23 de relevage des eaux du collecteur apres une forte precipitation atmospherique pour assurer le cycle suivant de transite et de stockage des eaux du collecteur. Ce dispositif de pompe 23 transporte les eaux du collecteur de reception 25 se trouvant a un niveau plus eleve du puits de reception 11. On constate que les conduites de transite 17 debouchent dans ce collecteur de reception 25. Dans le mode de realisation de la figure 2, la partie de collecteur 8 plus profonde 4, sous le fleuve et le plan d'eau et qui sert de capacite de stockage de fortes precipitations atmospheriques s'etend jusqu'a la station de traitement ST. Dans le mode de realisation represente sur la figure 4, la partie de collecteur profonde 8 des eaux d'etiage et des eaux de fortes precipitations atmospheriques par effet de siphon s'etend uniquement sur une partie de la longueur du collecteur, ciest-a-dire jusquia un puits intermediaire 27 entre les stations d'origine SO et de traitement ST, la continuite du transit des eaux, a partir du puits 27 jusqutau puits 11 de la station de la station de traitement etant assure par un ecoulement gravitaire a travers une portion de collecteur 29 situee a un niveau plus haut. La puits 27 est pourvu d'un dispositif de relevage des eaux du collecteur 29. Dans ce mode de realisation seulement une partie des fortes precipitations est stockee tandis que le reste evacue par l'ecoulement gravitaire du puits 27 au puits 11 et ainsi la station de traitement ST. Le mode de realisation selon la figure 4 presente les avantages de procurer une economic de pompage du stockage des eaux de fortes precipitations atmospheriques, une reprise des eaux par ecoulement gravitaire de l'ouvrage de branchement au puits 27. Il enleve la necessite d' augmentation de la section du collecteur entre le puits de reception 27 et la station de traitement ST due a la presence des conduites fonctionnant en siphon et posees a l'interieur du collecteur, tout en conservant la meme section d'ecoulement des eaux de fortes precipitations atmospheriques. Ce dispositif apporte egalement une economic de fourniture et pose des conduites de transite des eaux d'etiage pour le troncon entre le puits 29 vers la station de traitement ST. Pour que le systeme de transit selon l' invention puisse fonctionner, par effet siphon tout senl ou par effet siphon plus effet gravitaire, le trace du collecteur doit respecter certaines conditions de niveau indiquees sur les figures 2 et 4. Ces niveaux vent references au niveau general de la France qui correspond au niveau de la mer et vent indiques par la lettre N. Au puits de depart 10 de la station d'origine 50, le niveau N1 est le niveau le plus eleve. La partie de collecteur 8 sous la couche des Sables de Beauchamp commence au niveau N2 et se termine au niveau N3 qui est inferieur au niveau N2. Au puits 11 (figure 2) et au puits 27 (figure 4) le collecteur 7 remonte respectivement aux niveaux N4 et N5, qui vent inferieurs au niveau N1. Ensuite le collecteur 29 descend a un niveau inferieur au niveau N4, pour assurer un ecoulement par gravite. A titre dexemple, le niveau N1 pourrait avoir la cote de + 12,80 m, le niveau N2 la cote de + 3,55 m, le niveau N3 la cote de +. 262 m, le niveau N4 la cote de + 6,50 m et le niveau N5 la cote de + 9, 03 m. Bien entendu ces valeurs vent seulement donnees a titre d'exemple. Concernant le canal du collecteur, a titre d'exemple, il pourrait avoir un diametre de 4 m et les conduites de transit permanentes 17 un diametre de 1, 2 m. La figure 5 illustre un autre mode de realisation du systeme de transit des eaux usees selon ['invention, qui comporte au niveau d'un puits intermediaire 30 l'arrivee d'un autre collecteur 31 comportant egalement deux conduites de transit du type des conduites 17 a l' interieur d'un canal de plus grand diametre. Etant donne que l 'ensemble du systeme fonctionne par conduite forcee, la cote de depart du collecteur 31 est au niveau N1 et l'arrivee au puits 30 au niveau N7. Dans ce puits le canal collecteur et les deux conduites descendent verticalement et vent branches respectivement au canal de collecteur et des conduites en provenance du puits 10 a station d'origine SO et se trouvent au niveau N8. Apres le branchement le canal collecteur arrive a la station de traitement au niveau N9 ou les eaux peuvent etre pompees a un niveau N10. Le canal collecteur 31 pourrait avoir un diametre de 2,8 m, et les conduites 32 un diametre de 1 m. Apres le branchement, le canal collecteur pourrait avoir, touj ours a titre d'exemple, comme auparavant, un diametre de 4 m. Concernant les niveaux, les niveaux N7 et N8 au puits 30 pourrait avoir les cotes respectivement de + 9,03 m et de - 0,09 m, le niveau N9 a la cote - 2,62 m et le niveau N10 a la cote de + 6,50 m. Ainsi la figure 5 illustre la possibilite d'un systeme de transit des eaux usees selon l 'invention fonctionnant par effet siphon et comportant plusieurs puits d'origine de collecteur et d'eaux de transit d'etiage et d'eaux de transit de fortes precipitations atmospheriques. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procede de construction d'un systeme hydraulique de transit d'eaux pluviales et d'eaux usees d'une station d'origine a une station de reception telle qu'une station de traitement des eaux, adaptee pour passer par une zone pouvant comporter notamment un cours d'eau tel qu'un fleuve et/ou un plan d'eau, caracterise en ce que lion construit un collecteur de transit entre la station d'origine SO et la station de reception ST dont au moins la portion se trouvant sous la zone comportant le cours d'eau et/ou le plan d'eau est realisee sous une couche geologique etanche (4), de protection contre une submersion par les eaux du cours d'eau ou du plan d'eau. 2. Systeme hydraulique de transit d'eaux pluviales et d'eaux usees, pour la mise en muvre du procede selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comporte un collecteur de transit (7) dont au moins la portion se trouvant sous la zone comportant notamment le cours d'eau et/ou le plan d'eau, est construite sous une couche geologique etanche (4) de protection contre une submersion par les eaux du cours d'eau ou du plan d'eau. 3. Systeme hydraulique selon la revendication 2, caracterise en ce que le collecteur de transit (7) comprend un canal collecteur de transit (15) dimensionne de facon a pouvoir constituer un collecteur de transit par effet de siphon et de stockage occasionnel des eaux de fortes precipitations atmospheriques. 4. Collecteur de transit selon la revendication 3, caracterise en ce que le collecteur de transit (7) comporte au moins une conduite de transit permanente (17) s'etendant a l'interieur du canal collecteur (15) de facon a pouvoir fonctionner par effet siphon en continu pour lecoulement des eaux d'etiage et des eaux usees. 5. Collecteur de transit selon la revendication 4, caracterise en ce que la portion (8) de transit par effet siphon du collecteur de transfert (7) sietend jusqu'a un puits d' arrive (11, 27) comportant au niveau de sa base l'arrivee de la portion de collecteur (8) et, a un niveau plus eleve, un collecteur (25, 29) de transit des eaux recues par effet gravitaire a la station de traitement (ST). 6. Systeme de transit selon la revendication 5, caracterise en ce que le puits d'arrivee (11, 27) du collecteur de transit par effet siphon comporte un dispositif de pompe de relevage (13) des eaux stockees dans le collecteur apres une forte precipitation atmospherique au collecteur (25, 29) de transit par effet gravitaire. 7. Systeme de transit selon l'une des revendications 4 a 6, caracterise en ce que le puits d'arrivee (11) se trouve dans la station de reception et de traitement (ST). 8. Systeme de transit selon l'une des revendications 4 a 6, caracterise en ce que le puits d'arrivee (27) se trouve a un emplacement intermediaire entre la station d'origine (SO) et la station de reception et de traitement (ST). 9. Systeme de transfert selon l'une des revendications 3 a 5, caracterise en ce qu'il comporte au moins un deuxieme collecteur d'origine (31) branche au collecteur de transit precise (7), au fond d'un puits approprie (30).