Brevet FR2860532A1 — publié le 20050408

La présente invention concerne, dans le domaine du génie civil, un dispositif pour éliminer la vase accumulée dans les retenues d'eau (lacs de barrages notamment), sans pollution ni consommation globale d'eau notables, et ce, par modifications successives du comportement rhéologique et manipulation des vases. Le dépôt en fond des retenues et cours d'eau (également que l'eau y stagne ou y circule) de vases, issues notamment des bassins versants, réduit leur capacité (jusqu'à plus de 50% du volume disponible) et abrège leur durée de vie. La part solide de cette vase saturée d'eau, est constituée en majorité par des argiles ou des limons (silts en anglais) dont la dimension des particules élémentaires est de l'ordre de moins de 1 à quelques dizaines de microns. La technique habituellement utilisée, dès que la dimension de la retenue justifie une organisation rationnelle, schématisée sur la figure 1, consiste à découper en surface la vase en place (4) par un couteau tournant autour de son axe, dit cutter (5), et monté sur une drague (1); et à pomper de l'eau (3) chargée de ces morceaux de vase dans des conduites flottantes (2), qui rejettent cette mixture généralement à l'aval de la retenue (6), d'où s'écoule l'eau chargée de particules microscopiques de vase (7), alors que le restant des morceaux de vase érodés s'accumule (8). Ce dispositif présente de graves inconvénients renchérissant considérablement ou empêchant l'opération, notamment: - Pour éviter que des bouchons de vase obstruent les conduites de refoulement, il est nécessaire d'entrainer les morceaux de vase découpés, rejetés par les conduites, dans un fort courant d'eau, ce qui induit une consommation d'eau d'un volume largement multiple de celui de la vase en place évacuée avec ce volume d'eau (sachant qu'après la phase transitoire de dépôt, les vases de diverses origines géologiques atteignent un état pseudo stable caractérisé par une teneur en eau et une cohésion relativement uniformes, croissant lentement avec la profondeur de vase). Non seulement cette consommation d'eau est onéreuse, mais souvent, elle ne permet de travailler qu'après de courts épisodes pluvieux. - La mixture (6) rejetée est, malgré une couleur uniforme, de concentration (ci-après l'expression: concentration de la vase ou de la mixture, signifie: rapport du poids de matière sèche d'un volume de vase à celui de l'eau concernée par ce volume de vase, ou de mixture) hétérogène, contenant des morceaux de vase (8) à teneur en eau proche de celle de la vase en place, et de l'eau polluée (7) par les particules de vase érodées des morceaux lors du transport, bien moins concentrée que (8) , qui se dépose dans la suite du cours d'eau (souvent sur plusieurs kilomètres, vu la faible dimension des particules solides) et provoque une pollution prohibitive. - Les vases sont plus ou moins thixotropiques, c'est-à-dire que leur résistance au cisaillement au repos est plus élevée que lorsqu'elles sont en mouvement, ce qui, pratiquement, empêche leur dragage et leur manipulation par des pelles ou des godets, et a fait préférer leur transport hydraulique, globalement gravitaire. Le dispositif selon l'invention consiste à réduire ou supprimer ces inconvénients par la combinaison originale de procédés dont le principe est connu, mais n'est pas appliqué pour le dévasement, faute de leur combinaison. Dans sa forme préférentielle, représentée en figure 2, il consiste à: -a) Soumettre la vase (4) à des vibrations forcées qui réduisent ou détruisent sa résistance au cisaillement (laquelle, dans les sols fins qui constituent la majeure partie de la vase, est assimilable à sa cohésion, c'est-à-dire à sa résistance au cisaillement sans surcharge), en faisant vibrer le cutter (10), etlou par apport de sources de vibrations 2860532 2 indépendantes, constituées préférentiellement d'aiguilles vibrantes (9), disposées près du cutter, car la source de vibrations ne détruit la cohésion de la vase que dans un rayon limité. -b) Découper la vase vibrée avec un cutter (10), vertical ou inclinable, rotatif ou non, mais à forte vitesse (ce que permet, à puissance égale, la réduction de la cohésion par la vibration) en sorte d'obtenir, par mélange avec l'eau, pompée simultanément de la retenue (3) et/ou injectée séparément (11), une mixture homogène (à la différence des morceaux de vase entrainés par l'eau) dont la teneur en eau soit appropriée à la suite du traitement. -c) Pomper cette mixture homogène (pompe 12). -d) Injecter dans la conduite de refoulement (13) de la pompe un produit floculant (de nature chimique appropriée à celle de la vase), sous forme préférentiellement liquide par pompage depuis un réservoir (14), en sorte que, de préférence au point de rejet (15) de la mixture ainsi traitée, les particules d'argiles et limons s'accumulent en flocs (16) qui, par leur taille millimétrique, précipitent par gravité, provoquant la ségrégation de la vase floculée et de l'eau claire libérée (17) qui est récupérée dans la retenue et/ou rejetée ailleurs, notamment en aval. Le rendement de la floculation dépend nettement de la concentration de la mixture traitée. Ne peut donc correctement floculer qu'une mixture de concentration appropriée et relativement homogène, d'où la nécessité du traitement préalablement décrit. En outre, la distance entre la ou les points d'injection des floculants et le point de ségrégation entre la vase floculée et l'eau libérée, doit être choisie de façon optimale, pour permettre la formation des flocs par le mélange du courant de mixture (de la pompe 12) et du courant de floculant (du réservoir 14), sans les détruire (au repos, ou soumis à des manipulations moins turbulentes, les flocs sont stables). -e) Choisir le mode et la zone de dépôt, ainsi que la destination, le mieux adaptés au cas d'espèce, sachant que la floculation, grossissant les particules élémentaires de la mixture d'origine argileuse ou limoneuse, leur confère un frottement interne, inhibe leurs propriétés thixotropiques et améliore leur perméabilité, rendant ainsi la mixture traitée manipulable pas seulement par entrainement hydraulique, mais par exemple par godets, pelles ou tapis roulants disposés à l'endroit le mieux approprié, en vue de son évacuation ou de sa réutilisation (par exemple agricole ou en remblai). La mixture, floculée selon l'invention, a, en effet, des caractéristiques mécaniques supérieures à celles de la vase déplacée par la méthode classique, et, remblayée hors de la nappe phréatique, elle a un frottement interne progressivement suffisant pour lui conférer un comportement de sol frottant et portant, qui permette, entre autres, de la terrasser, ou la surcharger, éventuellement après compactage. Sur le figure 2 est représentée l'application de l'invention avec évacuation par un tapis roulant (18) se déversant dans un camion (19). Le mode d'évacuation dépend évidemment des cas d'espèce. Outre le rejet d'eau claire, et sa récupération, l'invention permet, par l'amélioration du frottement interne du dépôt de vase traitée par rapport à la vase initiale, sa manipulation. De l'efficacité de la floculation dépendent la récupération d'eau (notamment en pays arides) et/ou le rejet d'eau claire (indispensable contre la pollution par l'eau chargée s'écoulant du dépôt de vase, qu'on observe dans la technique habituelle à ce jour), ainsi que la manipulation de la mixture précipitée, plus aisée que le seul entraînement hydraulique. Et l'efficacité de la floculation est conditionnée par la phase initiale de l'invention, nécessaire pour transformer la vase originelle en une mixture homogène, dont la concentration appropriée permette l'application de la floculation dans des conditions économiques. Sous ses formes dérivées, l'invention est caractérisée par l'adaptation aux cas d'espèce: - en modifiant ceux de ses éléments qui ne s'avèrent pas indispensables dans certains cas, par exemple en conservant (figure 3), après homogénéisation et adaptation de la concentration de la mixture, l'entrainement en conduite (2), l'injection du floculant (14) avant son extrémité, et le renvoi d'eau claire (17) dans la retenue depuis l'aval; ou bien, si localement, une faible cohésion des vases (avant fin de leur sédimentation, ou en cas de faible composante argileuse) permet de s'affranchir de sa destruction par vibration ou de leur dilution, pour obtenir un mélange approprié à la suite du traitement; ou bien si, localement, une vase sableuse permet la précipitation de la mixture sans adjonction de floculants; - ou en adaptant - ou complétant - certains de ces éléments à des contraintes annexes, par exemple en utilisant la vibration pour faciliter le déplacement de ces éléments (cutter, drague...), pour créer des chenaux, ou pour améliorer l'usage de grilles destinées à arrêter de gros éléments perturbateurs (arbres et végétaux, blocs...); ou bien, en l'absence d'eau libre au-dessus de la vase, en injectant initialement une eau d'apport extérieur et la réutilisant. L'invention est applicable, pour déplacer tous amas de sols à prépondérance de particules fines, sans consommation globale d'eau ni pollution notables, notamment pour le dévasement des lacs de barrages. REVENDICATIONS 1) Procédé destiné à déplacer les vases accumulées dans les retenues et cours d'eau, caractérisé par le pompage de la vase et l'injection de floculants dans la conduite de rejet de la pompe. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la vase est mélangée à de l'eau lors du 5 pompage. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la vase est soumise à des vibrations entretenues. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que tout ou partie de l'eau libérée par le traitement est récupérée. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que tout ou partie de l'eau récupérée est envoyé dans la zone envasée. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la mixture floculée, séparée de l'eau libre, est manipulée et/ou terrassée sans entrainement hydraulique. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3, 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que les sources de 15 vibrations sont disposées et dimensionnées de façon à permettre le déplacement d'éléments de l'installation dans la vase. 8) Utilisation en remblai du produit résultant du traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9) Utilisation agricole du produit résultant du traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes.