Brevet FR3034517A1 — publié le 20161007

DISPOSITIF POUR EVALUER L'ECOULEMENT D'UN PREMIER FLUIDE VERS UN SECOND FLUIDE A TRAVERS UNE PAROI La présente invention concerne les dispositifs pour évaluer l'écoulement d'un premier fluide vers un second fluide à travers une paroi séparant les premier et second fluides, le premier fluide ayant une densité plus grande que celle du second fluide et le dispositif étant apte à être utilisé dans un milieu où règne une force de gravitation définissant de ce fait des points à un niveau haut et des points à un niveau bas, l'écoulement du 10 premier fluide se faisant par un chemin de fuite situé dans la paroi et dont l'entrée est située dans le premier fluide à un niveau supérieur à celui dans lequel est située sa sortie dans le second fluide. Ces dispositifs trouvent une application particulièrement avantageuse pour la détection des fuites dans notamment les digues et radiers de 15 canaux. Il est bien connu que les gestionnaires de canaux revêtus, tant de navigation que d'exploitation hydraulique, sont confrontés à la problématique de localisation des zones d'entonnements de fuites d'eau dans les digues bordant ces ouvrages, c'est-à-dire des zones où se produisent des 20 phénomènes d'aspiration ou de transit d'eau, ainsi que de qualification et de quantification des écoulements de fuites. Car ces échanges hydrauliques des canaux ou analogues vers et à travers les digues constituent des risques potentiels d'érosion interne de ces digues qui doivent être traités dès qu'ils sont repérés. 25 Les techniques de détection-localisation des zones à risque des digues connues sont aujourd'hui exclusivement qualitatives et permettent de localiser globalement des portions de digues humides, ou potentiellement le siège de circulations d'eau, sans pouvoir toutefois déterminer avec précision les zones d'entonnements des fuites au niveau des bajoyers ou parois du 30 canal lui-même, lesquelles sont généralement revêtues de dalles d'étanchéité et d'anti batillage, ni qualifier et quantifier ces fuites. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un dispositif tel que défini ci-dessus, qui soit fiable et précis et qui permette de localiser 3034517 2 les zones de parement à l'origine d'écoulements dans les corps de digue, qui soit performant pour la détection et la localisation avec précision des emplacements des zones "fuyardes" (joints, fissures, trous, ...) qui "aspirent" l'eau des canaux ou corps de digues/barrages au travers de leurs revêtements réputés étanches. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif pour évaluer l'écoulement d'un premier fluide vers un second fluide à travers une paroi séparant lesdits premier et second fluides, le premier fluide ayant une densité plus grande que celle du second fluide et le dispositif étant apte à 10 être utilisé dans un milieu où règne une force de gravitation définissant de ce fait des points à un niveau haut et des points à un niveau bas, l'écoulement du premier fluide se faisant par un chemin de fuite situé dans ladite paroi et dont l'entrée est située dans le premier fluide à un niveau supérieur à celui dans lequel est située sa sortie dans le second fluide, 15 caractérisé par le fait qu'il comporte : - un tapis, ledit tapis étant relativement souple et ayant une face d'appui apte à être plaquée contre la surface de ladite paroi tournée vers ledit premier fluide, - au moins un capteur, ledit capteur ayant une fenêtre active de 20 mesure et étant apte à délivrer en sortie un signal fonction de la valeur d'au moins l'un des paramètres suivants : flux, pression, température, vitesse d'écoulement du fluide, présence de particules, densité du fluide, coloration du fluide, - des moyens pour monter ledit capteur en coopération avec ledit 25 tapis de façon que sa fenêtre active de mesure soit tournée vers l'espace vu par ladite face d'appui du dit tapis, et - une unité de gestion pour traiter ledit signal délivré en sortie du dit capteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 30 apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels : 3034517 3 La figure 1 est un schéma de principe du dispositif selon l'invention dans une application, à la détection, localisation, etc. de fuites dans une digue ou analogue d'un canal ou analogue, et La figure 2 est une coupe schématique d'une partie du schéma illustré sur la figure 1, permettant d'expliciter le fonctionnement du dispositif. Il est tout d'abord précisé que, sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une 10 des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à l'autre figure. Il est aussi précisé que les figures représentent un mode de réalisation de l'objet selon l'invention, mais qu'il peut en exister d'autres qui répondent à la définition de cette invention. - 15 Il est en outre précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. Réciproquement, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et 20 si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. Il est également précisé que lorsque, dans la présente description, 25 une expression définit à elle seule, sans mention particulière spécifique la concernant, un ensemble de caractéristiques structurelles, ces caractéristiques peuvent être prises, pour la définition de l'objet de la protection demandée, quand cela est techniquement possible, soit séparément, soit en combinaison totale et/ou partielle. 30 Il est enfin précisé que, dans la présente description, si l'adverbe "sensiblement" est associé à un qualificatif d'un moyen donné, ce qualificatif doit être compris au sens strict ou approché. 3034517 4 En référence aux deux figures annexées, la présente invention concerne un dispositif pour évaluer l'écoulement d'un premier fluide 11 vers un second fluide 12 à travers une paroi 13 séparant ces premier et second fluides, le premier fluide ayant une densité plus grande que celle du second fluide et le dispositif étant apte à être utilisé dans un milieu où règne une force de gravitation définissant de ce fait des points à un niveau haut et des points à un niveau bas, l'écoulement du premier fluide se faisant par un chemin de fuite 14 situé dans la paroi et dont l'entrée est située dans le premier fluide à un niveau supérieur à celui dans lequel est située sa sortie dans le second fluide. Le dispositif comporte un tapis 20 relativement souple et ayant une face d'appui 21 apte à être plaquée contre la surface 22 de la paroi 13 tournée vers le premier fluide 11 ; au moins un capteur 30 ayant une fenêtre active de mesure 31 et étant apte à délivrer en sortie 32 un signal fonction de la valeur d'au moins l'un des paramètres suivants : flux, pression, température, vitesse d'écoulement du fluide, présence de particules, densité du fluide, coloration du fluide ; des moyens pour monter le capteur en coopération avec le tapis 20 de façon que sa fenêtre active de mesure 31 soit tournée vers l'espace vu par la face d'appui 21 du tapis 20; et une unité de gestion 40 pour traiter le signal délivré en sortie 32 du capteur 30. Le terme "tapis" est utilisé dans la présente description pour définir tout moyen qui permet de réaliser une enceinte de confinement autour d'au un moins un point donné. be façon très avantageùse, du fait des caractéristiques structurelles du dispositif définies ci-dessus, le dispositif comporte en outre des moyens 50 pour déplacer le tapis sur la surface 22 de la paroi 13 tournée vers le premier fluide 11 et, de préférence, des moyens 51 pour corréler la position du tapis 20 par rapport à au moins un point de référence de cette surface 22. Ces moyens pour déplacer le tapis peuvent être de tout type, notamment 30 des moyens de traction ou des moyens de télé opération autonomes. Quant aux moyens de corrélation 51, ils peuvent être manuels ou automatiques, par exemple par informatique, éventuellement mécaniques. 3034517 5 C'est pour cette raison qu'ils ont été représentés, sur la figure 1, en traits interrompus. Selon une réalisation possible et avantageuse, les moyens 50 pour déplacer le tapis 20 sur la surface 22 de la paroi 13 tournée vers le premier fluide 11, dans quelque direction et quelque sens que ce soit, sont constitués d'un treuil 52 et d'un lien 53 dont une extrémité 54 est liée au tapis 20, son autre extrémité étant liée au tambour du treuil 52, le lien s'enroulant autour du tambour au fur et à mesure du déplacement du tapis. Selon une réalisation préférentielle, le signal délivré en sortie 32 du 10 capteur 30 étant transmis par fil à l'unité de gestion 40, le lien 53 et ce fil de transmission du signal sont liés l'un à l'autre, par exemple en étant juxtaposés solidairement l'un sur l'autre, pour assurer la sécurité du fil de transmission, étant donné que le lien de traction est d'une nature beaucoup plus solide que le fil de transmission. 15 Selon une réalisation très avantageuse, figure 2, la face d'appui 21 comporte des alvéoles 35 qui peuvent être souples ou articulées les unes par rapport aux autres et, de préférence, la fenêtre active de mesure 31 du capteur est alors située sensiblement dans le fond d'une des alvéoles 35. Pour que le tapis 20 soit à la fois souple et solide pour permettre 20 d'obtenir des résultats de mesures fiables, il est préférable qu'il soit réalisé dans l'un des matériaux suivants : caoutchouc armé, PVC ou ABS moulé, polypropylène ou propylène, élastomère, résines micro et/ou bi-composants, etc... Le dispositif selon l'invention dont la structure a été définie ci-dessus, 25 trouve des applications particulièrement avantageuses pour l'évaluation des fuites d'un premier fluide 11 vers un second fluide 12 à travers une paroi 13 constituant l'un des éléments suivants : digue ; radier ; barrage ; bajoyer ; bord ou berge d'une rivière, d'un fleuve, d'un canal, d'une retenue d'eau, d'une cuve, d'un bassin, quand notamment le premier fluide 11 est essentiellement de l'eau et le second fluide 12 est l'air ambiant de l'atmosphère terrestre. 3034517 6 Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante : Le tapis 20 est tout d'abord plaqué sur la surface 22 de la paroi 13, à un endroit qui pourrait être le siège d'une fuite d'eau, de façon que sa face d'appui 21, et donc aussi la fenêtre active de mesure 31, soit au contact de cette surface 22. Si le tapis 20 recouvre au moins une entrée d'un chemin de fuite 14, figure 2, il réalise en quelque sorte une enceinte de confinement plus ou moins étanche autour de l'entrée de ce chemin de fuite entre la surface 22 de la paroi 13 et la face d'appui 21 du tapis 20. Le capteur 30 va alors 10 délivrer un signal qui est fonction de l'écoulement du fluide et/ou de la pression qui se trouve dans cette enceinte de confinement autour de l'entrée du chemin de fuite 14, entrée comprise. Ce signal est analysé dans l'unité de gestion 40 qui, par exemple par comparaison avec notamment des abaques préenregistrées et/ou par des 15 calculs, délivre en sa sortie 41 une information qualitative et/ou quantitative sur la fuite. Les techniciens pourront alors intervenir, par exemple étancher la fuite avant qu'elle ne s'aggrave. Mais, selon une caractéristique importante du dispositif, le tapis 20 peut être déplacé sur la surface 22 de la paroi 13, par exemple pas à pas ou 20 en continu selon les cas, en indexant ses positions successives par rapport à un point origine de cette surface 22, notamment grâce aux moyens 51. En conséquence, en plus d'informations qualitatives et quantitatives sur les fuites, l'unité de gestion délivre alors des informations de localisation de ces fuites rencontrées lors du déplacement du tapis sur la surface 22 de 25 la paroi 13. Il est alors évident que le dispositif selon l'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour détecter et évaluer, c'est-à-dire quantifier et/ou qualifier les éventuelles fuites dans des digues et/ou radiers de canaux de navigation, d'alimentation en eau ou analogues, qui 30 sont très longs. Une telle évaluation serait presque impossible à obtenir avec les techniques de l'art antérieur. 3034517 7 Notamment, dans ce cas d'application, le dispositif selon l'invention permet de déceler des phénomènes d'aspiration (entonnements) au niveau des joints de dalles et/ou fissures, et au travers des revêtements divers pouvant constituer le parement des ouvrages comme ceux mentionnés ci-dessus. La mesure des débits peut être effectuée point par point ou en continu sur des bandes de mesures horizontales ou transverses. La surface confinée par le tapis 20 doit être la plus grande possible (1 à 2 m2) de façon qu'il soit apte à épouser les surfaces à étudier et à permettre leur isolement 10 plus ou moins étanche, en tout cas avec une relativement grande perte de charge. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le dispositif comporte un capteur 30. Cependant, de préférence, il comportera une pluralité de capteurs 30 parfaitement localisés sur le tapis, par exemple des capteurs de 15 débit pour mesurer le débit d'aspiration et quantifier le volume et la vitesse des fluides aspirés dans les chemins de fuite, figure 2. Ces mesures de débit possibles peuvent être de tous types. A titre d'exemple, il peut être cité les mesures par : - par micro-moulinets ; 20 - par capteurs ou effet doppler ultrasonique adaptés à la sensibilité de flux désirée, qui présentent l'avantage d'une absence d'encrassement par rapport aux systèmes mécaniques de type moulinet ; - par débitmètres à éléments laminaires ou débitmètres classiques thermiques; 25 - par débitmètres effectuant des mesures par différence de pression, variation de densité, effets venturi, déplacement de capteurs Vortex, coloration ou marquage par traceurs. REVENDICATIONS1. Dispositif pour évaluer l'écoulement d'un premier fluide (11) vers un second fluide (12) à travers une paroi (13) séparant lesdits premier et second fluides, le premier fluide ayant une densité plus grande que celle du second fluide, le dispositif étant apte à être utilisé dans un milieu où règne une force de gravitation définissant de ce fait des points à un niveau haut et des points à un niveau bas, l'écoulement du premier fluide se faisant par un chemin de fuite (14) situé dans ladite paroi et dont l'entrée est située dans le 10 premier fluide à un niveau supérieur à celui dans lequel est située sa sortie dans le second fluide, caractérisé par le fait qu'il comporte : - un tapis (20), ledit tapis étant relativement souple et ayant une face d'appui (21) apte à être plaquée contre la surface (22) de ladite paroi (13) 15 tournée vers ledit premier fluide (11), - au moins un capteur (30), ledit capteur ayant une fenêtre active de mesure (31) et étant apte à délivrer en sortie (32) un signal fonction de la valeur d'au moins l'un des paramètres suivants : flux, pression, déplacement de particules en suspension, de coloration, des moyens pour monter ledit 20 capteur en coopération avec ledit tapis (20) de façon que sa fenêtre active de mesure (31) soit tournée vers l'espace vu par ladite face d'appui (21) du dit tapis (20), et - une unité de gestion (40) pour traiter ledit signal délivré en sortie (32) du dit Capteur (30). 25 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (50) pour déplacer ledit tapis sur ladite surface (22) de ladite paroi (13) tournée vers ledit premier fluide (11) et des moyens (51) pour corréler la position du dit tapis (20) par rapport à au moins un point de 30 référence de ladite surface (22). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens (50) pour déplacer ledit tapis (20) sur ladite surface (22) de ladite 3034517 9 paroi (13) tournée vers ledit premier fluide (11) sont constitués par un treuil (52) et un lien (53) dont une extrémité (54) est liée au dit tapis (20), son autre extrémité étant liée au tambour du dit treuil (52). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, ledit signal délivré en sortie (32) du dit capteur étant transmis par fil à ladite unité de gestion (40), ledit lien (53) et ce dit fil de transmission du dit signal sont liés l'un à l'autre, il en est de même en cas de transmission par onde. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite face d'appui (21) comporte des alvéoles 35). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite fenêtre active de mesure (31) du dit capteur est située sensiblement dans le fond d'une des alvéoles (35). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit tapis (20) est réalisé dans l'un des matériaux suivants : caoutchouc armé, PVC ou ABS moulé, polypropylène, propylène, 20 élastomère, résines microcomposants, résines bi-composants. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ladite paroi (13) est au moins l'un des éléments suivants : digue ; radier ; barrage ; bajoyer ; bord ou berge d'une rivière, d'un fleuve 25 d'un canal, d'une retenue d'eau. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit premier fluide (11) est essentiellement l'eau et le second fluide (12) est l'air ambiant de l'atmosphère terrestre. 30