Brevet FR2983881A1 — publié le 20130614

La présente invention concerne le domaine technique des ouvrages assurant une régulation hydraulique des effluents dans un réseau unitaire d'assainissement et elle vise plus précisément le domaine technique lié aux ouvrages de dérivation dont la fonction est d'évacuer les pointes de ruissellement dans un collecteur de décharge. Dans le domaine technique préféré de l'invention, il est connu de réaliser un ouvrage de dérivation appelé déversoir d'orage, aménagé sur un collecteur principal pour assurer le rejet direct, lorsque le débit à l'amont dépasse une certaine valeur, d'une partie des effluents dans un collecteur de collecte qui généralement débouche dans le milieu naturel ou plus rarement dans un bassin d'orage ou de dépollution. Un tel déversoir d'orage est conçu pour déverser le débit excédentaire de pluie sans mise en charge et décantation dans la conduite amont et sans surcharge excessive de débit dans le réseau à l'aval. Bien entendu, un déversoir d'orage doit aussi laisser transiter le débit des effluents de temps sec sans déversement et sans faire trop chuter la vitesse de l'écoulement afin de limiter la décantation des matières en suspension dans l'effluent. De tels déversoirs d'orage sont de plus en plus souvent pourvus d'équipements métrologiques pour surveiller, en particulier en termes de 20 qualité et de débit, les flux déversés notamment dans le milieu naturel pour pouvoir connaître l'impact environnemental de ces rejets. En pratique, il apparaît difficile d'obtenir une mesure fiable sur les flux déversés vers le milieu naturel. En effet, les déversoirs d'orage sont de conception très différente pour être adaptés aux réseaux dans lesquels ils 25 sont installés ne permettant pas de disposer de techniques de mesure fiables et reconnues. De par le fonctionnement des déversoirs d'orage, les conditions dans lesquelles sont réalisées les mesures sont instables, imprévisibles avec de grandes plages de variation. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état 30 de la technique en proposant une nouvelle technique permettant de contrôler de manière précise et fiable, en termes notamment de qualité et de quantité des flux déversés en particulier dans le milieu naturel. Pour atteindre un tel objectif, l'ouvrage pour surveiller et maîtriser le débit et la qualité des effluents dans un collecteur de décharge se présente sous la forme d'une boîte délimitant intérieurement : - une chambre d'arrivée reliée à une entrée des effluents et 5 comportant un élargissement progressif, un système de dissipation d'énergie et une zone de décantation, - une chambre de mesure communiquant avec la chambre d'arrivée par un passage déversant s'étendant au-dessus d'une marche qui se prolonge à l'intérieur de la chambre de mesure par un déversoir latéral, la 10 chambre de mesure qui est reliée à une sortie des effluents, est équipée d'un dispositif de mesure comportant au moins un capteur de mesure du débit et de la qualité des effluents au niveau du déversoir latéral. De plus, l'ouvrage selon l'invention peut présenter en outre en combinaison au moins l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles 15 suivantes : - le déversoir latéral est avec entonnement, - le déversoir latéral avec entonnement comporte deux parois latérales d'entonnement convergentes entre elles, - le déversoir latéral avec entonnement possède un angle 20 d'entonnement compris entre 5° et 20°, - le déversoir latéral avec entonnement comporte un fond de forme cylindro-conique pour assurer la décantation des effluents et la fiabilité des mesures, - l'élargissement progressif de la chambre d'arrivée est relié à l'entrée 25 des effluents et se trouve équipé du système de dissipation d'énergie, l'élargissement progressif débouchant dans la zone de décantation, - l'élargissement progressif comporte également un système d'accélération de l'écoulement des effluents, - la marche comporte une ouverture de passage équipée d'une vanne 30 de vidange, - le dispositif de mesure comporte de façon supplémentaire, des capteurs de métrologie adaptés à l'ouvrage, - l'ouvrage comporte au moins un regard d'accès muni d'une trappe d'accès, - l'ouvrage comporte une boîte réalisée en matériaux issus de filières de valorisation des matières, - l'ouvrage se présente sous la forme d'une boîte préfabriquée. Un autre objet de l'invention est de proposer un collecteur de décharge pourvu d'un ouvrage entre un collecteur principal et un milieu de décharge. Selon l'invention, le collecteur comporte un ouvrage dont les entrées et sortie sont reliées respectivement à des parties amont et aval du collecteur de décharge. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1. est une vue schématique illustrant la mise en oeuvre d'un ouvrage dans un collecteur de décharge. La Figure 2 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un ouvrage conforme à l'invention. La Figure 3 est une vue de dessus en coupe d'un ouvrage conforme à l'invention. La Figure 4 est une vue en coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes IV-IV de la Fig. 3. La Figure 5 est une vue en coupe transversale prise sensiblement selon les lignes V-V de la Fig. 3. La Figure 6 est une vue en perspective en partie éclatée d'une partie de l'ouvrage conforme à l'invention. La Fig. 1 illustre à titre d'exemple un réseau unitaire d'assainissement comportant un collecteur principal 1 sur lequel est installé un déversoir d'orage 2 permettant de délimiter par rapport au sens de déplacement des effluents, en amont, un collecteur amont 11 et en aval, un collecteur aval 12. Le déversoir d'orage 2 est adapté pour dériver une partie des effluents vers un collecteur de décharge 3 lorsque le débit dans le collecteur amont 11 dépasse une certaine valeur de manière à limiter le débit dirigé par temps de 2 9 8 3 8 8 1 4 pluie dans le collecteur aval 12. Les effluents dérivés dans le collecteur de décharge 3 sont dirigés vers un milieu de décharge. Ce milieu de décharge est généralement le milieu naturel ou par exemple un bassin de dépollution dans lequel les effluents sont stockés avant d'être réinjectés dans le réseau 5 d'assainissement. Le déversoir d'orage 2 ne sera pas décrit plus précisément dans la mesure où il ne fait pas partie précisément de l'objet de l'invention et est bien connu de l'homme du métier. L'objet de l'invention concerne un ouvrage 5 pour surveiller et maîtriser 10 le débit des effluents dans le collecteur de décharge 3. L'ouvrage 5 se présente sous la forme d'un corps creux ou d'une boîte installée sur le collecteur de décharge 3 qui comporte en amont de l'ouvrage 5, dans le sens de déplacement des effluents, une partie amont 31 et en aval de l'ouvrage 5, une partie aval 32. 15 Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 2 à 4, l'ouvrage 5 comporte une arrivée ou entrée 6 pour les effluents, destinée à être raccordée à la partie amont 31 du collecteur de décharge 3, et une sortie 7 pour les effluents, destinée à être raccordée à la partie aval 32 du collecteur de décharge 3. L'entrée 6 et la sortie 7 sont connectées de manière étanche 20 de toute manière appropriée avec les parties amont et aval du collecteur de décharge 3. Selon une variante préférée de réalisation, l'ouvrage 5 est réalisé par une boîte préfabriquée en usine et transportée pour être installée in situ. Bien entendu, dans certaines applications il peut être prévu de réaliser ln situ 25 l'ouvrage 5 conforme à l'invention. Selon une variante préférée de réalisation, l'ouvrage 5 est réalisé en matériaux issus de filières de valorisation de matières telles qu'en matière plastique recyclée ou en béton recyclé par exemple. L'ouvrage 5 est réalisé par une boîte présentant une forme générale 30 parallélépipédique dans le sens où elle présente une paroi de dessus 51 et une paroi de fond 52 raccordées entre elles par deux parois latérales 53, la 2 9 83 88 1 5 boîte pouvant être fermée par des parois d'extrémité 54 présentant l'entrée 6 et la sortie 7. La boîte selon l'invention délimite intérieurement une chambre d'arrivée 9 reliée à l'entrée 6 des effluents et communiquant avec une 5 chambre de mesure 11 reliée à la sortie 7 des effluents. La chambre d'arrivée 9 comporte un élargissement progressif 12, un système de dissipation d'énergie 13 et une zone de décantation 14. L'élargissement progressif 12 est relié à l'entrée 6 des effluents délimité par une extrémité de la boite dans l'exemple illustré. Bien entendu, 10 la boîte 5 peut être pourvue d'une paroi d'extrémité 54 dans laquelle est aménagé un passage pour former l'entrée 6 de la boîte 5. L'élargissement progressif 12 est conçu pour, à partir de l'entrée 6, augmenter progressivement la section d'écoulement des effluents jusqu'à la zone de décantation 14. L'élargissement progressif 12 est réalisé de toutes manières 15 appropriées. Dans l'exemple illustré, les deux parois latérales 53 divergent à partir de l'entrée 6, symétriquement par rapport à l'axe longitudinal X de la boîte, selon une angulation de quelques degrés à quelques dizaines de degrés. Dans l'exemple illustré, l'élargissement progressif 12 intéresse 20 également le fond 52 de la boîte qui comporte une première partie d'écoulement 521 reliée à l'entrée 6 et à un système d'accélération de l'écoulement 523. Dans l'exemple illustré, le système d'accélération de l'écoulement 523 du fond est une pente reliée à une deuxième partie d'écoulement 524 reliée à la zone de décantation 14. Bien entendu, le 25 système d'accélération de l'écoulement pourrait être réalisé de manière différente. Dans l'exemple illustré, les parties d'écoulement 521 et 524 présentent une très légère pente d'écoulement. L'élargissement progressif 12 participe à la stabilisation des effluents arrivant par l'entrée 6. Selon une caractéristique de réalisation, 30 l'élargissement progressif 12 est équipé du système de dissipation d'énergie 13. Le système de dissipation d'énergie 13 comporte un ou plusieurs éléments dissipatifs de forme quelconque s'étendant à partir de la 2 9 8 3 8 8 1 6 paroi de fond 52. Dans l'exemple illustré, le système de dissipation d'énergie 13 comporte un premier élément de dissipation 131 et un deuxième élément de dissipation 132. Ces deux éléments de dissipation 131, 132 sont aménagés dans la deuxième partie d'écoulement 524 dans l'exemple illustré 5 et peuvent être réalisés de toute manière appropriée La mise en oeuvre combinée de l'élargissement progressif 12 et du système de dissipation d'énergie 13 conduit à stabiliser le flux des effluents entrant qui arrive ensuite dans la zone de décantation 14. Il est à noter que dans la zone de décantation 14, les deux parois latérales 53 s'étendent 10 parallèlement l'une à l'autre. La chambre d'arrivée 9 communique par sa zone de décantation 14 avec la chambre de mesure 11, à l'aide d'un passage déversant 15 s'étendant au-dessus d'une marche 16. Il doit être compris que la zone de décantation 14 est fermée dans le sens d'écoulement des effluents par la 15 marche 16 qui s'élève à partir de la paroi de fond 52 pour délimiter avec la paroi de dessus 51, le passage déversant 15. La marche 16 se prolonge à l'intérieur de la chambre de mesure 11, par un déversoir latéral 18 qui dans l'exemple avantageux illustré aux Fig. 2 à 6, est avec entonnement (Fig. 5 et 6). Le déversoir latéral avec 20 entonnement 18 comporte deux parois latérales d'entonnement 19 s'étendant à partir de la marche 16 en convergeant entre elles, à partir de cette marche de manière sensiblement symétrique par rapport à l'axe longitudinal X. Les effluents provenant du passage déversant 15 sont donc amenés à se déverser latéralement de part et d'autre des parois 25 d'entonnement 19. Dans l'exemple illustré, les deux parois latérales d'entonnement 19 sont raccordées à la paroi d'extrémité 54 en étant écartées l'une de l'autre. Selon un exemple préféré de réalisation, le déversoir latéral avec entonnement 18 possède un angle d'entonnement a compris entre 5 et 20°. Cet angle d'entonnement a est pris entre l'axe 30 longitudinal X d'ouvrage et la direction de la paroi d'entonnement 19. Les effluents sont recueillis dans une chambre de récupération 21 communiquant avec la sortie 7 aménagée dans l'exemple illustré, dans une paroi d'extrémité 54 de la boîte sur laquelle se raccordent les parois latérales 53, la paroi de fond 52 et la paroi de dessus 51. Selon une variante avantageuse de réalisation, le déversoir latéral avec entonnement 18 comporte un fond 22 de forme cylindro-conique s'étendant entre les deux parois latérales d'entonnement 19. Les deux parois latérales d'entonnement 19 sont ainsi fermées entre elles, avec la marche 16 et la paroi d'extrémité 54 pour constituer une sorte de cuve s'étendant à distance de la paroi de fond 52 de la boîte. Le fond 22 se trouve par exemple supporté par des piliers 23 permettant de réaliser une chambre de récupération 21 commune pour les effluents déversés de part et d'autre des parois latérales d'entonnement 19. Les effluents déversés à partir du passage 15 tombent ainsi dans ce fond 22 jusqu'à venir dépasser les bords supérieurs 191 des parois latérales d'entonnement 19 de sorte que le déversement des effluents s'effectue alors de part et d'autre de ces parois latérales d'entonnement 19. Il est à noter que le fond 22 du déversoir latéral avec entonnement 18 assure la décantation des effluents. Il doit être considéré que lorsque le débit des effluents est suffisamment important pour traverser le passage déversant 15, les effluents présentent un écoulement stabilisé au-dessus de ce déversoir latéral avec entonnement 18, c'est-à-dire entre les deux parois latérales d'entonnement 19 et la marche 16. Ainsi, le déversoir latéral avec entonnement 18 délimite une zone de mesure 25 entre les deux parois latérales d'entonnement 19 et la marche 16. Une telle zone de mesure 25 contient toujours, après le premier ruissellement, des effluents. Le niveau des effluents dans cette zone de mesure 25 s'élève jusqu'aux bords supérieurs 191 des parois latérales d'entonnement 19 lorsqu'aucun effluent n'arrive dans la chambre de mesure 11. Lorsque le débit des effluents est suffisamment important pour traverser le passage déversant 15, alors le niveau des effluents s'élève dans la zone de mesure 25 à un niveau supérieur par rapport aux bords supérieurs 191 des parois latérales d'entonnement 19. Ainsi, il peut apparaître une différence de niveau par exemple de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres. La chambre de mesure 11 est équipée d'un dispositif de mesure 28 adapté pour réaliser des relevés métrologiques dans la zone de mesure 25. Le dispositif de mesure 28 comporte au moins un capteur de mesure du débit et de la qualité des effluents au niveau du déversoir latéral avec entonnement 18 c'est-à-dire dans la zone de mesure 25. Le dispositif de mesure 28 comporte ainsi au moins un capteur apte à réaliser une mesure en continu du débit des effluents dans la zone de mesure 25. Ce capteur de mesure peut être de tout type connu en soi avec ou sans contact. Par exemple, le capteur de mesure de débit est du type à ultrasons placé au-dessus de la surface d'entonnement du déversoir latéral 18. Dans l'exemple illustré, le capteur de mesure 28 est schématisé comme étant par exemple fixé sous la paroi de dessus 51, à l'aplomb de la zone de mesure 25. Il est à noter que dans la zone de mesure 25, le niveau des effluents varie peu et l'écoulement des effluents est stable en surface. Il s'ensuit que les mesures de débit peuvent être réalisées avec une grande précision. Le fond 22 du déversoir latéral avec entonnement 18 contribue ainsi à la fiabilité des mesures. Le dispositif de mesure 28 comporte également au moins un capteur permettant de surveiller la qualité des rejets. Ainsi, le dispositif de mesure 28 comporte au moins un capteur de prélèvement ou un capteur du type turbidimètre, spectromètre UV visible, capteurs à micro-ondes, etc. agissant dans la zone de mesure 25. D'une manière générale, il doit être considéré que le dispositif de mesure 28 comporte des capteurs de métrologie adaptés à l'ouvrage et aux grandeurs physiques à mesurer. Selon une variante préférée de réalisation, l'ouvrage 1 comporte au moins un regard d'accès 30 aménagé par exemple dans la paroi de dessus Si de la boîte. Ce passage d'accès 30 est muni d'une trappe d'accès pour permettre à une personne de rentrer à l'intérieur de l'ouvrage pour assurer les opérations de maintenance. 2 9 83 8 8 1 9 Par exemple, il peut être prévu de réaliser à l'intérieur de la boite, à l'aplomb de chaque regard d'accès, une banquette 32 de réception du personnel, s'élevant au-dessus du fond 52 de la boîte. Selon une autre caractéristique de l'invention, la marche 16 est 5 aménagée pour présenter une ouverture 33 pourvue d'une vanne de vidange 34 pilotée manuellement ou automatiquement. L'ouverture de passage 33 permet de vidanger la chambre d'arrivée 9 dans la chambre de récupération 21. Dans l'exemple préféré de réalisation illustré aux Fig. 2 à 6, le 10 déversoir latéral 18 est avec entonnement à deux parois latérales 19 déversantes. Une telle réalisation permet d'obtenir une lame d'effluents particulièrement bien stabilisée de sorte que des mesures précises peuvent être obtenues. Un tel mode de réalisation présente également l'avantage de pouvoir réaliser une chambre de mesure de faible longueur. A titre 15 d'exemple, il peut être envisagé de réaliser une boîte 5 avec une longueur totale inférieure à 10 mètres. Pour certaines applications, il est à noter que le déversoir latéral 18 peut comporter une seule paroi déversante convergente vers le milieu de la chambre de mesure 11. Un tel mode de réalisation revient à supprimer l'une 20 des deux parois latérales d'entonnement 19 du déversoir latéral illustré aux Fig. 2 à 6. Selon un autre mode de réalisation, le déversoir latéral 18 peut comporter une ou deux parois latérales déversantes s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal X de l'ouvrage. Selon cet autre mode de réalisation, le déversoir latéral 18 ne comporte pas d'entonnement. 25 Il ressort de la description qui précède que l'ouvrage 5 selon l'invention peut être facilement installé sur les collecteurs de décharge 3. A cet égard, l'objet de l'invention vise en pratique, à réaliser une gamme d'ouvrages 5 dimensionnés pour s'adapter au diamètre des collecteurs de décharge et au débit maximum de tels collecteurs. Il est à noter que le dimensionnement de 30 l'ouvrage 5 tient compte du débit maximum des effluents dans le collecteur de décharge 3 de sorte que l'ouvrage 5 ne forme pas une retenue pour les effluents. REVENDICATIONS1 - Ouvrage pour surveiller et maîtriser le débit et la qualité des effluents dans un collecteur de décharge (3), caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une boîte délimitant intérieurement : - une chambre d'arrivée (9) reliée à une entrée (6) des effluents et comportant un élargissement progressif (12), un système de dissipation d'énergie (13) et une zone de décantation (14), - une chambre de mesure (11) communiquant avec la chambre d'arrivée (9) par un passage déversant (15) s'étendant au-dessus d'une marche (1.6) qui se prolonge à l'intérieur de la chambre de mesure par un déversoir latéral (18), la chambre de mesure (11) qui est reliée à une sortie (7) des effluents, est équipée d'un dispositif de mesure (28) comportant au moins un capteur de mesure du débit et de la qualité des effluents au niveau du déversoir latéral (18). 2 - Ouvrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déversoir latéral (18) est avec entonnement. 3 - Ouvrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déversoir latéral avec entonnement (18) comporte deux parois latérales (19) d'entonnement convergentes entre elles. 4 - Ouvrage selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que le déversoir latéral avec entonnement (18) possède un angle d'entonnement compris entre 5° et 20°. 5 - Ouvrage selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le déversoir latéral avec entonnement (18) comporte un fond (22) de forme 25 cylindro-conique pour assurer la décantation des effluents et la fiabilité des mesures. 6 - Ouvrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élargissement progressif (12) de la chambre d'arrivée (9) est reliée à l'entrée (6) des effluents et se trouve équipée du système de dissipation 30 d'énergie (13), l'élargissement progressif (12) débouchant dans la zone de décantation (14). 7 - Ouvrage selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élargissement progressif (12) comporte également un système d'accélération de l'écoulement des effluents. 8 - Ouvrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la marche (16) comporte une ouverture de passage (33) équipée d'une vanne de vidange (34). 9 - Ouvrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (28) comporte de façon supplémentaire, des capteurs de métrologie adaptés à l'ouvrage. 1.0 10 - Ouvrage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un regard d'accès (30) muni d'une trappe d'accès. 11 - Ouvrage selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une boîte réalisée en matériaux issus de filières de valorisation des matières. 15 12 - Ouvrage selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une boîte préfabriquée. 13 - Collecteur de décharge (3) entre un collecteur principal (1) et un milieu de décharge, caractérisé en ce qu'il comporte un ouvrage (5) conforme à l'une des revendications 1 à 12 dont les entrées (6) et sortie (7) 20 sont reliées respectivement à des parties amont (31) et aval (32) du collecteur de décharge (3).