Brevet FR2836942A1 — publié le 20030912

DISPOSITIF MOBILE DE PRELEVEMENT D'EAU ET PROCEDE DE PRELEVEMENT UTILISANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de prélèvement dans un cours d'eau, adapté notamment pour alimenter en eau une petite unité de production d'électricité. Usuellement, pour recueillir l'eau d'alimentation d'une unité hydroélectrique, un ensemble fixe de collecte de l'eau est aménagé dans une partie d'un cours d'eau ou d'un lac. De tels ensembles sont fixes, sous forme d'ouvrages maçonnés construits dans le lit du cours d'eau ou sur la berge. La mise en place d'un tel ouvrage nécessite des travaux de génie civil, généralement coûteux, et engendre toujours des perturbations notables pour l'environnement naturel dans lequel il est construit. De tels ensembles de collecte d'eau ne sont pas appropriés pour des unités mobiles de production hydroélectrique, par exemple des unités de secours destinées à être installées temporairement à proximité de lieux de consommation électrique, notamment pour des dépannages urgents. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de prélèvement d'eau dont l'installation dans un cours d'eau est simple, avec un impact réduit sur l'environnement, et qui peut être mis en place rapidement. L'invention propose un dispositif mobile de prélèvement d'eau, comprenant une première enceinte, des moyens d'admission d'eau dans la première enceinte, une seconde enceinte ayant au moins un orifice de sortie d'eau, et des moyens de transfert d'eau de la première vers la seconde enceinte présentant, vers la première enceinte, une section de passage située à distance au-dessus du fond de la première enceinte. Un avantage de ce dispositif de prélèvement d'eau réside dans sa simplicité, dont résultent des possibilités de réalisation à faible coût et de poids réduit, adaptées à des manipulations rapides. Lors d'un prélèvement d'eau à l'aide d'un tel dispositif, l'eau pénètre dans la première enceinte par les moyens d'admission. L'eau est ensuite transférée à la seconde enceinte, et est aspirée vers l'extérieur par une canalisation reliée à l'orifice de sortie d'eau. L'aspiration de l'eau peut être effectuée de diverses façons : par une pompe, par un effet de déclinaison ou par un effet de siphon appliqué à la canalisation reliée à l'orifice de sortie d'eau. Les moyens d'admission, qui peuvent consister en une grille ajourée, ont pour fonction, notamment, d'éviter l'entrée dans le dispositif de corps relativement volumineux en suspension dans la réserve d'eau où le dispositif est installé. De tels corps pourraient en effet perturber le prélèvement et l'utilisation de l'eau prélevée. Grâce à l'agencement des moyens de transfert, la première enceinte est le siège d'une décantation de l'eau qui pénètre dans le dispositif. Ainsi, les éventuels débris ou composants plus denses que l'eau qui parviennent à entrer dans la première enceinte, tels que sable, graviers, etc, sont bloqués au niveau des moyens de transfert, et ne pénètrent pas dans la seconde enceinte. Dans la seconde enceinte, l'eau peut acquérir un écoulement peu ou pas turbulent qui facilite sa sortie par l'orifice de sortie d'eau. Ainsi, la perte de pression associée à l'écoulement de l'eau au sein du dispositif est réduite. Pour cela, les moyens de transfert présentent avantageusement, du côté de la seconde enceinte, une section de passage située au-dessus de chaque orifice de sortie d'eau. Cette configuration de la seconde enceinte est particulièrement favorable à une circulation de l'eau dans l'ensemble de son volume, de telle façon que celle-ci n'est pas inutilement surdimensionnée. Le dispositif de prélèvement d'eau peut en outre comporter au moins une cheminée dressée au-dessus de l'une des enceintes avec laquelle elle communique. Une telle cheminée évite ou, tout au moins, réduit la propagation dans le dispositif de prélèvement d'eau d'une onde de choc provoquée par une éventuelle interruption soudaine de l'aspiration de l'eau par l'orifice de sortie d'eau. Elle évacue en effet vers l'extérieur une partie au moins de l'énergie de l'onde de choc. En l'absence de cheminée ou de tout autre précaution appropriée, une telle onde de choc, ou coup de bélier, risquerait d'endommager le dispositif de prélèvement d'eau. De préférence, la cheminée débouche dans la seconde enceinte, à proximité de l'orifice de sortie d'eau, afin d'évacuer l'onde de choc dès son entrée dans le dispositif. L'invention concerne aussi un procédé de prélèvement dans une réserve d'eau, dans lequel on immerge au moins partiellement dans la réserve un dispositif mobile de prélèvement d'eau tel que décrit précédemment. Dans un mode d'exécution préféré, on oriente les moyens d'admission d'eau du dispositif de prélèvement vers l'aval relativement à une direction d'écoulement de l'eau dans la réserve, ce qui permet d'obtenir l'écoulement le moins perturbé à l'intérieur du dispositif. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de prélèvement d'eau selon l'invention, représenté partiellement démonté ; - la figure 2 illustre l'installation du dispositif de la figure 1 dans le lit d'une s rivière ; - la figure 3 montre une section partielle de la grille d'admission d'eau d'un tel dispositif. Le dispositif de prélèvement d'eau de la figure 1 est formé de deux parties distinctes 1 et 2, délimitant deux enceintes respectives. Chacune de ces parties 1,2 comprend un corps cylindrique de même diamètre interne, par exemple réalisé en polyéthylène à haute densité (PEHD). La partie 2 peut être emboîtée dans la partie 1. L'ensemble a ainsi une configuration générale cylindrique d'axe X. La partie 1 peut être prolongée pour former un raccord cylindrique 3 ayant un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre externe de la partie 2, afin de permettre un emboîtement sensiblement étanche de la partie 2 dans la partie 1. Un crochet de verrouillage, non représenté, peut maintenir les deux parties 1 et 2 emboîtées l'une dans l'autre, ou permettre de les libérer l'une de l'autre, notamment pour une intervention à l'intérieur du dispositif de prélèvement d'eau. A son extrémité opposée à l'enceinte 2, l'enceinte 1 présente une grille d'admission d'eau 5. La grille 5 est préférablement la plus large possible, pour permettre un débit d'entrée d'eau important. Pour cela, la grille 5 est disposée obliquement par rapport à l'axe X, par exemple avec une orientation de 30 . Une telle inclinaison de la grille 5 est suffisante pour empêcher que des objets ou débris présents dans l'eau de la rivière où on installera le dispositif restent posés dans la zone d'admission de l'eau. La partie 2 comporte une cloison 4 au niveau de son extrémité qui s'emboîte dans la partie 1. Cette cloison 4 possède une forme de disque coupé, et obstrue la section intérieure de la partie 2 jusqu'à une hauteur h par rapport au fond de l'enceinte 1. A titre d'illustration, la hauteur h peut être d'environ 14 cm lorsque le diamètre des enceintes 1,2 est d'environ 34 cm. Lorsque les parties 1,2 sont assemblées, la cloison 4 sépare les deux enceintes au-dessous de la hauteur h, et les laisse communiquer au-dessus de cette hauteur. L'extrémité de l'enceinte 2 opposée à l'enceinte 1 est fermée par une paroi 6, par exemple plane et inclinée de 45"par rapport à l'axe X. Comme montré sur les figures 1 et 2, les deux parties 1,2 sont assemblées de façon que les plans de la grille d'admission 5 et de la paroi 6 soient tous deux orientés vers le haut. Les génératrices de plus grandes longueurs des enceintes cylindriques définissent alors le fond du dispositif. Deux raccords tubulaires 7,8, disposés symétriquement de part et d'autre de l'enceinte 2, permettent de relier celle-ci à deux canalisations 10,11 (figure 2). Ces deux raccords tubulaires 7,8 débouchent dans l'enceinte 2 par deux orifices disposés symétriquement sur les deux cotés latéraux de l'enceinte et de préférence au-dessous du niveau défini par la cloison 4 (hauteur h par rapport au fond des enceintes) et au-dessus du fond de l'enceinte 2, pour éviter que d'éventuels débris présents au fond de l'enceinte 2, tels que des graviers, ne soient pas entraînés avec l'eau évacuée. Par exemple, les bords supérieurs de ces orifices peuvent être à 1 cm au- dessous du sommet de la cloison 4. Les raccords 7,8 sont avantageusement disposés dans un plan horizontal et, dans ce plan, ils font saillie obliquement en divergeant en direction de la première enceinte 1 et de la grille d'admission 5, comme le montrent les figures 1 et 2. Leur angle avec l'axe X est par exemple de 22 . Cette orientation des raccords 7, 8, combinée avec la position des orifices correspondants dans l'enceinte 2, procure un écoulement peu turbulent de l'eau dans l'enceinte 2, favorable à l'obtention d'un débit élevé de prélèvement d'eau, avec une perte de pression réduite. Au droit des orifices 7,8, il est prévu un conduit 9 formant cheminée, qui communique avec l'intérieur de l'enceinte 2 et qui est ouvert à son extrémité supérieure. La figure 2 représente le dispositif de la figure 1 installé dans une réserve d'eau, constituée par une rivière 100 dans l'exemple considéré. Les deux enceintes assemblées 1,2 sont posées dans le lit de la rivière, en disposant le fond du dispositif approximativement horizontalement. Pour que le dispositif de prélèvement d'eau soit opérationnel, l'eau de la rivière doit dépasser le niveau supérieur de la cloison 4. Eventuellement, le niveau d'eau de la rivière peut être artificiellement remonté à l'endroit du dispositif de prélèvement d'eau en disposant des cailloux autour de ce dernier dans le lit de la rivière. On oriente le dispositif de prélèvement d'eau de façon à ce que l'axe X de sa forme cylindrique soit approximativement parallèle à la direction C du courant dans la rivière, la partie 1 étant disposée vers l'aval et la partie 2 vers l'amont. Le flux d'eau (C2) qui pénètre dans le dispositif par la grille 5, orientée vers l'aval, est alors à contre-courant de l'écoulement principal de la rivière qui contourne le dispositif (C1). Cet écoulement est favorisé par la configuration oblique de la paroi arrière 6 de l'enceinte 2, qui contribue aussi à immobiliser le dispositif au fond de la rivière. Une telle disposition évite que des objets d'inertie relativement importante, entraînés par le courant C de la rivière, viennent heurter la grille 5. Par ailleurs, si l'admission d'eau plaque sur la grille 5 des débris qui l'obstruent en partie, il suffit de couper momentanément le prélèvement de l'eau pour que le courant C1 de la rivière évacue ces débris. La présence des raccords 7,8 en saillie de chaque côté du dispositif facilite aussi l'installation et le maintien en place du dispositif de prélèvement d'eau dans la rivière 100. Pour cela, deux piquets 12 et 13 enfoncés dans le lit de la rivière de chaque côté de l'enceinte 2, juste en aval des raccords 7,8, empêchent que le dispositif soit entraîné par le courant C. Une liaison entre les deux piquets 12 et 13, non représentée, peut en outre contribuer à maintenir le dispositif au contact du fond de la rivière. Le flux d'eau C2 admis dans l'enceinte 1 à travers la grille 5 évolue de la façon suivante à l'intérieur du dispositif : il traverse d'abord l'enceinte 1 où un phénomène de décantation fait déposer des matières en suspension qui n'ont pas été retenues par la grille ; l'eau est ensuite transférée dans la seconde enceinte 2 en passant au-dessus de la cloison 4 ; le flux est défléchi par la paroi oblique 6 vers le fond de cette enceinte 2 où il se divise en deux flux sensiblement égaux et symétriques, respectivement évacués par les raccords 7 et 8. A l'opposé du dispositif, les canalisations 10,11 débouchent à un point situé sensiblement plus bas, par exemple au niveau d'une unité hydroélectrique, de sorte qu'un effet de siphon aspire le flux d'eau à l'intérieur du dispositif. Avantageusement, on cherche à réduire la perte de pression de l'eau prélevée qui se produit à travers la grille 5. La grille 5, telle que représentée sur les figures 1 et 2, est par exemple formée de quatre rangées horizontales de barreaux 20 séparés par des ouvertures 21. La figure 3 est une section, selon le plan iii indiqué sur la figure 1, de trois barreaux 20 successifs d'une même rangée, séparés deux à deux par des ouvertures 21. Le profil suivant de la grille 5 est associé à une perte de pression réduite : les barreaux 20 ont une section en forme de trapèze symétrique de grand côté e de 8 mm environ, de petit côté f de 4 mm environ et de hauteur g de 8 mm environ, espacés de e. La grille 5 est en outre orientée de façon à ce que les grands côtés des trapèzes de section de barreaux 20 soient disposés vers l'extérieur de l'enceinte 1. Ainsi, les éventuels débris appliqués par le courant C2 contre la grille 5 pénètrent moins dans les ouvertures 21, sans risque de coincement entre deux barreaux 20. Un dispositif de prélèvement d'eau tel que précédemment décrit, avec des dimensions de l'ordre de quelques dizaines de centimètres est d'un poids réduit (de l'ordre de 15 kg). Il est donc aisément déplaçable dans un cours d'eau ou une réserve, et transportable dans une autre réserve. Il permet un débit de prélèvement d'eau au moins de l'ordre de 250 litres par minute. Ce débit est suffisant pour alimenter différentes installations telles qu'une petite unité de production d'hydroélectricité, de puissance inférieure à 10 kW environ, une unité d'arrosage, un circuit d'irrigation ou un circuit de refroidissement, par exemple d'une unité industrielle. Eventuellement, plusieurs dispositifs de prélèvement d'eau tels que décrits peuvent être associés en parallèle afin de fournir un débit total supérieur d'eau prélevée. Leurs canalisations 10,11 peuvent rejoindre un collecteur commun pour amener l'eau jusqu'à l'installation qui l'utilise. Certaines utilisations du dispositif de prélèvement d'eau selon l'invention requièrent la possibilité de pouvoir arrêter rapidement le prélèvement de l'eau, par exemple au moyen d'une vanne quart de tour. La cheminée à permet d'atténuer l'onde de choc survenant lors de tels arrêts du prélèvement d'eau, et qui se propage dans les conduites d'aspiration 10,11. L'extrémité supérieure de la cheminée 9 est destinée à rester émergée lors de l'installation du dispositif dans la rivière 100. Après une certaine durée de prélèvement d'eau au moyen du dispositif représenté sur les figures 1 et 2, l'enceinte 1 contient une certaine quantité de sable et de produits de décantation retenus par la cloison 4. Il suffit alors de désolidariser les deux enceintes 1,2 et de vider l'enceinte 1 par son côté ouvert. REVENDICATIONS 1. Dispositif mobile de prélèvement d'eau, comprenant une première enceinte (1), des moyens (5) d'admission d'eau dans la première enceinte, une seconde enceinte (2) ayant au moins un orifice de sortie d'eau (7,8), et des moyens de transfert d'eau de la première vers la seconde enceinte présentant, vers la première enceinte, une section de passage située à distance au-dessus du fond de la première enceinte. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de transfert présentent, du côté de la seconde enceinte (2), une section de passage située au-dessus de chaque orifice de sortie d'eau (7,8). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une cheminée (9) dressée au-dessus de l'une des enceintes (1,2) avec laquelle elle communique. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel la cheminée (9) débouche dans la seconde enceinte (2) au voisinage de l'orifice de sortie d'eau (7,8). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'admission d'eau comprennent une grille (5) située à une extrémité de la première enceinte (1) opposée aux moyens de transfert d'eau. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la grille (5) s'étend dans un plan incliné par rapport à un axe (X) de la première enceinte (1). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la grille (5) comporte des barreaux (20) ayant une section transversale plus large vers l'extérieur que vers l'intérieur de la première enceinte (1). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les première et seconde enceintes (1,2) sont contiguës et séparées par une cloison (4) ayant une ouverture à sa partie supérieure pour former les moyens de transfert d'eau. 9. Dispositif selon la revendication 8, comprenant deux pièces raccordables de manière étanche pour délimiter respectivement les première et seconde enceintes (1,2), ladite cloison (4) appartenant à la pièce délimitant la seconde enceinte. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde enceinte (2) présente une paroi inclinée (6) à une extrémité du dispositif opposée aux moyens de transfert, de manière à faciliter l'écoulement de l'eau à l'extérieur du dispositif posé dans une réserve d'eau, dans une direction allant de ladite paroi vers les moyens d'admission. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la seconde enceinte (2) a au moins une paire d'orifices de sortie d'eau (7,8) disposés symétriquement sur deux cotés latéraux de la seconde enceinte. 12. Dispositif selon la revendication 11, dans lequel les orifices de chaque paire débouchent dans des raccords tubulaires respectifs (7,8) faisant saillie obliquement en divergeant en direction des moyens d'admission d'eau dans la première enceinte (1). 13. Procédé de prélèvement dans une réserve d'eau, dans lequel on immerge au moins partiellement dans la réserve un dispositif mobile de prélèvement d'eau selon l'une quelconque des revendications précédentes. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel les deux enceintes du dispositif de prélèvement ont une forme générale cylindrique, et dans lequel on positionne le dispositif de façon que l'axe de la forme cylindrique soit sensiblement parallèle à une direction d'écoulement de l'eau dans la réserve (100). 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, dans lequel on oriente les moyens d'admission d'eau du dispositif de prélèvement vers l'aval relativement à une direction d'écoulement de l'eau dans la réserve (100). 16. Procédé selon la revendication 15, dans lequel la seconde enceinte (2) du dispositif de prélèvement a au moins une paire d'orifices de sortie d'eau (7,8) disposés symétriquement sur deux cotés latéraux du dispositif, dans lequel on fixe deux butées au fond de la réserve et on positionne le dispositif en appliquant les orifices de sortie d'eau contre lesdites butées. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel le dispositif de prélèvement comporte au moins une cheminée (9) dressée au-dessus de l'une des enceintes (1,2) avec laquelle elle communique, et on le dispose dans la réserve de façon qu'une extrémité supérieure de la cheminée soit émergée.