Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
IMPROVEMENT TO INSTALLATIONS WHICH ARE USED TO LOWER AN AQUIFER IN A POROUS SUBSTRATE BY MEANS OF DRAINAGE, IN ORDER TO ENABLE THE DEPOSITION OF A SOLID SEDIMENTARY MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/033419
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an improvement to installations which are used to lower an aquifer in a porous substrate (5), particularly sand, by means of drainage, in order to enable the deposition of a solid sedimentary material which is suspended in a natural body of water (2) that is subject to variations in level and which is associated with the porous substrate (5), by reducing the hydraulic pressure inside said substrate. The installation comprises at least one water collection drain (6, 6') which is buried in the substrate (5). The aforementioned drain (6, 6') is connected to a gathering station (10) by means of a manifold system (12, 12'), said station being equipped with a pumping system (13) which is designed to pump the water collected. The above-mentioned manifold system (12, 12') conveys the water collected by the drain(s) (6, 6') into the gathering station (10). The installation comprises means (20, 20') for automatically determining the level of the natural water body (2), which are connected to means (18 and, optionally, 16, 16') for stopping the pumping system (13) directly or indirectly when the level of the natural water body (2) is above a determined threshold value. In addition, the means used for automatically determining the level of the natural water body (2) preferably take the form of a piezometric-type pressure sensor (20, 20').

More Like This:
JP2001059211STORING SANDBAG
Inventors:
LINDEROTH CARL FREDRIK (CH)
Application Number:
PCT/EP2004/011351
Publication Date:
April 14, 2005
Filing Date:
October 06, 2004
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
FIP (CH)
LINDEROTH CARL FREDRIK (CH)
International Classes:
E02B3/04; E02B11/00; (IPC1-7): E02B3/04
Foreign References:
EP0108269A21984-05-16
US5294213A1994-03-15
Attorney, Agent or Firm:
Catherine, Alain (7 rue de Madrid, Paris, FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS-
1. Installation assurant l'abaissement par drainage d'une nappe aquifère dans un substrat poreux (5), pour permettre la dépose d'une matière solide sédimentaire qui est en suspension dans une masse d'eau naturelle (2) sujette à des variations de niveau, associée audit substrat poreux (5), par réduction de la pression hydraulique à l'intérieur dudit substrat (5), laquelle installation comporte au moins un drain (6,6') de collecte d'eau enfoui dans ledit substrat (5), lequel drain (6,6') est raccordé par un système collecteur (12,12') à une station collectrice (10), lequel système collecteur (12,12') assure l'acheminement de l'eau collectée par ledit ou lesdits drains (6,6') dans ladite station collectrice (10), ceci par simple gravité, laquelle station collectrice (10) comporte un système de pompage (13) adapté pour refouler l'eau collectée, par exemple dans la masse d'eau naturelle (2), par l'intermédiaire d'une canalisation de refoulement (14) indépendante dudit système collecteur (12,12'), caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (20,20') pour déterminer automatiquement le niveau de la masse d'eau naturelle (2), reliés à des moyens (18 et éventuellement 16,16') qui permettent d'arrter directement ou indirectement le système de pompage (13) lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle (2) est audessus d'une valeur seuil déterminée.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens qui permettent d'arrter directement ou indirectement le système de pompage (13) lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle (2) est audessus d'un seuil déterminé consistent en un système de gestion électronique (18).
3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens pour déterminer automatiquement le niveau de la masse d'eau naturelle (2) se présentent sous la forme d'au moins un capteur de pression (20,20').
4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens pour déterminer automatiquement le niveau de la masse d'eau naturelle (2) se présentent sous la forme d'au moins un capteur de pression (20,20') disposé au niveau du drain (6,6').
5. Installation selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le capteur de pression (20,20') consiste en un capteur de type piézométrique.
6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un capteur piézométrique (20,20') disposé au niveau du fond d'un tube vertical crépiné (21,21'), et adapté pour mesurer la hauteur d'une colonne d'eau dans ledit tube (21, 21').
7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le système de pompage (13) de la station collectrice (10) est associé à un système de capteurs (15) qui permet sa mise en route à partir du moment où l'eau atteint un niveau haut déterminé dans ladite station (10), et qui permet son arrt lorsque l'eau atteint un niveau bas déterminé.
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une vanne (16,16') située sur le système collecteur (12,12'), entre le drain (6, 6') et la station collectrice (10), la mise en oeuvre de ladite ou desdites vannes (16,16') étant régulée par les moyens de gestion électroniques (18) de sorte à ouvrir ladite ou lesdites vannes (16,16') lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle (2) passe sous un certain seuil, dit « seuil d'ouverture », autorisant ainsi l'alimentation en eau de ladite station collectrice (10), et de sorte à fermer automatiquement ladite ou lesdites vannes (16,16') lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle (2) dépasse un certain seuil, dit « seuil de fermeture », empchant ainsi l'alimentation en eau de ladite station (10) et entraînant l'arrt indirect du système de pompage (13) par l'intermédiaire du système de capteurs interne (15), lesdits seuils d'ouverture et de fermeture pouvant tre les mmes.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la ou les vannes (16,16') sont situées chacune au niveau de l'arrivée du système collecteur (12,12') dans la station collectrice (10).
10. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs drains ou systèmes de drainage (6,6') disposés à des niveaux différents dans le substrat poreux (5), chaque drain ou système de drainage (6,6') étant associé à son propre système de vanne (16,16'), la mise en oeuvre de ces différentes vannes (16,16') étant régulée séparément par le système de gestion électronique (18).
11. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens de gestion électroniques (18) régulent directement la mise en oeuvre du système de pompage (13) disposé dans la station collectrice (10), de sorte à couper automatiquement ledit pompage (13) lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle (2) dépasse un certain seuil, dit « seuil de fermeture », et inversement, apte à remettre le pompage (13) en route lorsque ledit niveau passe sous un certain seuil, dit « seuil d'ouverture », lesdits seuils de fermeture et d'ouverture pouvant tre les mmes.
Description:
PERFECTIONNEMENT AUX INSTALLATIONS ASSURANT L'ABAISSEMENT PAR DRAINAGE D'UNE NAPPE AQUIFERE DANS UN SUBSTRAT POREUX POUR PERMETTRE LA DEPOSE D'UNE MATIERE SOLIDE SEDIMENTAIRE La présente invention concerne un perfectionnement aux installations assurant l'abaissement par drainage d'une nappe aquifère dans un substrat poreux, pour permettre la dépose d'une matière solide sédimentaire qui est en suspension dans une masse d'eau naturelle sujette à des variations de niveau, associée audit substrat poreux, ceci par réduction de la pression hydraulique à l'intérieur dudit substrat.

Une installation de ce genre est décrite en détail dans le document EP-A- 0108 269. Cette installation permet, de manière simple et efficace, d'obtenir une sédimentation ou accrétion de matière sédimentaire sur les bordures d'une masse d'eau recouvrant un substrat sablonneux ou similaire, en particulier pour protéger les côtes marines ou les rives de lacs exposées à l'érosion, ainsi que pour regagner des terres sur les surfaces recouvertes d'eau.

L'installation faisant l'objet des figures 1 et 2 de ce document EP-A-0 108 269 comporte des drains de collecte d'eau enfouis dans le sable de préférence au-dessous du niveau moyen de la masse d'eau ; ces drains sont raccordés par un système collecteur à une station collectrice dans laquelle est aménagé un système de pompage électrique. Ce système de pompage est adapté pour refouler hors de la station collectrice l'eau récupérée par les drains et qui a été acheminée par le système collecteur.

Dans le cadre de l'équipement d'un littoral de mer ou d'océan, l'eau collectée par le ou les drains a été préalablement filtrée par le sable de la plage et elle peut tre utilisée dans des aquariums marins, dans des piscines d'eau de mer, ou des marais salants elle peut aussi tre restituée à la mer.

La figure 3 de ce document EP-A-0 108 269 illustre une variante de réalisation, de conception très différente, dans laquelle l'installation est dépourvue de drain de collecte d'eau. L'acheminement de l'eau dans un fossé collecteur s'effectue par diffusion dans le substrat sablonneux ; il est prévu en outre une canalisation d'évacuation équipée d'une vanne qui, en position ouverte, permet le refoulement de l'eau collectée dans le fossé, lorsque le niveau de la masse d'eau passe sous le niveau de ladite canalisation d'évacuation.

L'effet correspondant d'abaissement de la nappe aquifère dans le sable peut tre amplifié par le pompage de l'eau dans le fossé collecteur, lorsque la vanne précitée est

fermée et que le niveau de la masse d'eau se situe au-dessus du niveau de la canalisation d'évacuation.

Mais, dans tous les cas, le système de pompage de la station collectrice ou du fossé collecteur fonctionne indépendamment du niveau de la mer. En conséquence, au cours des périodes où le niveau de la mer est au-dessus d'un certain seuil, on pompe une grande quantité d'eau en partie inutilement, ce qui pénalise le rendement énergétique et rend l'exploitation de l'installation relativement coûteuse.

Une autre installation du mme genre est décrite dans le document US-A- 5 294 213. L'installation correspondante comprend une pluralité de conduits longitudinaux parallèles en forme de drains, enfouis dans le sable, certains au-dessus du niveau bas des marées, et pour les autres au-dessous de ce niveau bas. Ces différents drains sont reliés par des canalisations équipées de moyens mécaniques intégrés, en forme de vannes et de pompes, qui confèrent auxdits drains une activité soit de collecte des eaux provenant du substrat sablonneux, soit de diffusion de l'eau dans ce substrat sablonneux, cela notamment en fonction de la position des drains, du niveau de la masse d'eau, de l'intensité des vagues ou de la vitesse du vent.

L'eau chemine dans un sens ou dans l'autre à l'intérieur des canalisations, en fonction de l'effet recherché, et ceci en permanence sous l'effet des pompes.

Lors de la collecte, l'eau des drains est renvoyée à la mer, sauf en cas exceptionnel de tempte où elle chemine par des réservoirs de stockage formant tampon.

Le fonctionnement de ce type d'installation nécessite la présence de drains au- dessus et au-dessous du niveau bas de la masse d'eau, ce qui complique grandement les opérations de génie civil au moment de la construction. En outre, cette installation a une structure complexe du fait de la présence imposée de pompes et de vannes à double sens de fonctionnement, disposées à l'intérieur des canalisations.

D'autre part, les pompes doivent fonctionner quasiment en permanence, dans un sens ou dans l'autre, ce qui est relativement coûteux en énergie.

La présente invention concerne une installation du type de celle faisant l'objet des figures 1 et 2 du document EP-A-0 108 269, et le but recherché est de réguler automatiquement et de manière optimale le système de drainage, afin de permettre la dépose d'un maximum de sédiments sur la surface du substrat poreux, ceci avec un minimum de consommation énergétique.

A cet effet, l'installation concernée assurant l'abaissement par drainage d'une nappe aquifère dans un substrat poreux, pour permettre la dépose d'une matière solide sédimentaire qui est en suspension dans une masse d'eau naturelle sujette à des

variations de niveau, associée audit substrat poreux, ceci par réduction de la pression hydraulique à l'intérieur dudit substrat, est du type utilisant au moins un drain de collecte d'eau enfoui dans ledit substrat, lequel drain est raccordé par un système collecteur à une station collectrice ; le système collecteur assure l'acheminement de l'eau collectée par le ou les drains précités, dans ladite station collectrice, ceci par simple gravité ; d'autre part, la station collectrice comporte un système de pompage adapté pour refouler l'eau collectée, par exemple dans la masse d'eau naturelle, par l'intermédiaire d'une canalisation de refoulement indépendante dudit système collecteur.

Conformément à la présente invention, l'installation comporte des moyens adaptés pour déterminer automatiquement le niveau de la masse d'eau naturelle, reliés à des moyens (de préférence des moyens de gestion électroniques) qui permettent d'arrter directement ou indirectement le système de pompage de la station collectrice lorsque le niveau de la masse d'eau est au-dessus d'une valeur seuil déterminée.

On met ainsi en oeuvre les pompes d'évacuation de l'eau collectée uniquement dans les moments où cette évacuation est efficace du point de vue de l'abaissement du niveau de la nappe aquifère dans le substrat poreux.

L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le cadre d'un équipement de littoral d'une mer ou d'un océan sujet aux effets des marées.

Les moyens pour déterminer automatiquement le niveau de la masse d'eau naturelle se présentent avantageusement sous la forme d'au moins un capteur de pression. Ce capteur de pression est de préférence disposé au niveau du drain et il consiste avantageusement en un capteur de type piézométrique.

Selon une forme de réalisation intéressante, le capteur piézométrique est disposé au niveau du fond d'un tube vertical crépiné et il est adapté pour mesurer la hauteur d'une colonne d'eau dans ledit tube.

De préférence, le système de pompage de la station collectrice est associé à un système de capteurs qui permet sa mise en route à partir du moment où l'eau atteint un niveau haut déterminé dans ladite station, et qui permet son arrt lorsque l'eau atteint un niveau bas déterminé. Dans ce cadre et selon une forme de réalisation possible, l'installation comporte au moins une vanne située sur le système collecteur, entre le drain et la station collectrice (et avantageusement située au niveau de l'arrivée du système collecteur dans la station collectrice) ; les moyens de gestion électroniques régulent la mise en oeuvre de cette vanne de sorte à assurer son ouverture automatique lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle passe sous un certain seuil,

dit « seuil d'ouverture », autorisant ainsi l'alimentation en eau de la station collectrice, et de sorte à la fermer automatiquement lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle dépasse un certain seuil, dit « seuil de fermeture », empchant ainsi l'alimentation en eau de la station et entraînant l'arrt indirect du système de pompage par l'intermédiaire du système de capteurs interne ; les seuils d'ouverture et de fermeture peuvent tre les mmes.

Dans une forme de réalisation particulièrement intéressante, l'installation comporte plusieurs drains ou systèmes de drainage disposés à des niveaux différents dans le substrat poreux ; chaque drain ou système de drainage est associé à son propre système de vanne, la mise en oeuvre de ces différentes vannes étant régulée séparément par le système de gestion électronique de l'installation.

Selon une autre forme de réalisation possible, les moyens de gestion électroniques régulent directement la mise en oeuvre du système de pompage disposé dans la station collectrice. Cette régulation est réalisée de sorte à couper automatiquement le pompage lorsque le niveau de la masse d'eau naturelle dépasse un certain seuil, dit « seuil de fermeture », et inversement, apte à remettre le pompage en route lorsque ledit niveau passe sous un certain seuil, dit « seuil d'ouverture » ; là encore, lesdits seuils de fermeture et d'ouverture peuvent tre les mmes.

Mais l'invention sera encore illustrée, sans tre aucunement limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une côte équipée d'une installation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique illustrant un capteur permettant la détection automatique du niveau de la mer dans l'installation représentée sur la figure 1.

La figure 1 illustre le littoral 1 d'une mer 2 présentant des marées entre un niveau haut 3 et un niveau bas 4. Dans le rivage sablonneux 5 on a enfoui un tuyau de drainage 6, disposé parallèlement à la ligne de mer, entre les niveaux haut 3 et bas 4 des marées, et de préférence sous le niveau moyen 7 des marées.

Le drain 6 est de type et de dimensions appropriés pour assurer sa fonction d'abaissement de la nappe aquifère dans le matériau sablonneux ; pour cela, et pour assurer l'évacuation de l'eau qu'il collecte, ce drain 6 est connecté à une station collectrice 10 par l'intermédiaire d'un système collecteur, ici illustré sous la forme d'une canalisation 12.

La station collectrice 10 consiste en une fosse de dimensions et de profondeur appropriées, équipée d'un système de pompage 13 permettant de refouler à l'extérieur les eaux collectées, par l'intermédiaire d'une canalisation de refoulement 14. Comme indiqué auparavant, ce refoulement peut tre réalisé directement dans la masse d'eau 2 ; en fonction des particularités liées au site équipé, on peut aussi envisager d'utiliser l'eau collectée pour l'approvisionnement d'aquariums, de piscines, de marais salants ou autres.

Le système de pompage 13 consiste en une ou plusieurs pompes à eau électriques. Le fonctionnement de cette ou de ces pompes 13 est géré par un système de capteurs interne à la station, illustré uniquement schématiquement et repéré 15 ; en particulier la ou les pompes 13 sont mises en route à partir du moment où l'eau atteint un niveau haut déterminé dans la fosse, et elles sont stoppées lorsque l'eau atteint un niveau bas déterminé.

Au niveau de son arrivée dans la station collectrice 10, le système collecteur 12 comporte une vanne 16 commandée par une motorisation électrique 17. Cette vanne 16 détermine, selon sa position ouverte ou fermée, l'alimentation ou non de la station 10 par les eaux provenant du drain 6.

Le fonctionnement de la vanne 16 par l'intermédiaire de la motorisation 17 est géré par un automate programmable 18, en fonction d'informations reçues relatives au niveau de la mer.

Les informations correspondantes sont fournies à l'automate programmable 18 par l'intermédiaire d'un capteur 20 apte à déterminer le niveau de la mer 2 au moment opportun.

Le capteur 20 se présente avantageusement sous la forme d'un piézomètre adapté pour mesurer la hauteur d'une colonne d'eau. Tel qu'illustré sur la figure 2, le piézomètre 20 peut tre positionné au niveau du fond d'un tube vertical crépiné 21 (c'est-à-dire un tube poreux ou perforé), pour mesurer la hauteur de la colonne d'eau dans ce tube. Le piézomètre 20 peut tre suspendu juste au-dessus du fond du tube 21, maintenu par exemple par le câblage 22 qui le raccorde à l'automate programmable 18. Le tube 21 est disposé verticalement dans le matériau sablonneux au niveau du tuyau de drainage 6 ; il peut avoir une hauteur de l'ordre de 1 à 3 mètres ; sa porosité, ou les perforations qui l'équipent sont adaptées pour permettre le passage de l'eau tout en retenant les grains de sable ou les matières solides environnantes.

La hauteur de la colonne d'eau dans le tube 21 est représentative du niveau de la mer lorsque celui-ci se situe au-dessus du capteur 20. L'information correspondante

est adressée par le capteur de pression 20 à l'automate 18 qui, par traitement de l'information, compare la valeur reçue avec une ou des valeur (s) de seuil déterminée (s) à l'avance.

Dans le cas où le niveau de la masse d'eau 2 se situe au-dessus d'une valeur seuil déterminée (dite « seuil de fermeture »), l'automate 18 ferme la vanne 16 par l'intermédiaire de la motorisation 17 ; alors le système de pompage 13 s'arrte de lui- mme sous l'effet du système de capteurs 15, lorsque l'eau atteint le niveau bas prédéterminé dans la station 10.

En revanche, lorsque le niveau de la mer se situe sous une valeur de seuil déterminée (dite « seuil d'ouverture »), l'automate 18 ouvre la vanne 16 de manière à assurer l'évacuation de l'eau collectée pendant cette période par le drain 6, pour que ce dernier assure pleinement sa fonction d'abaissement de la nappe aquifère dans le sable. Le seuil de fermeture et le seuil d'ouverture peuvent tre les mmes. On peut aussi envisager d'utiliser des seuils différents notamment en fonction du sens de la marée.

En conséquence, on va éviter de remplir inutilement la station collectrice 10 lorsque le niveau de la mer se situe au-dessus du seuil de fermeture, et la mise en oeuvre de la ou des pompes 13 sera rationalisée.

Un capteur unique peut gérer plusieurs vannes liées à plusieurs drains ou systèmes de drainage. Ce capteur unique peut tre placé au niveau du drain comme illustré sur la figure 1, mais on peut également envisager qu'il soit placé ailleurs, en tout endroit où l'on peut mesurer le niveau de la mer.

Pour optimiser le fonctionnement de l'installation, on peut prévoir la présence d'une pluralité de drains ou de systèmes de drainage disposés à des niveaux différents dans le substrat poreux, entre les niveaux haut 3 et bas 4 des marées. Dans ce cas, et tel qu'illustré en pointillés sur la figure 1, un ou plusieurs autres drains 6'peuvent tre associés au drain précité 6, lesquels drains supplémentaires 6'comportent leur propre système collecteur 12'muni de leur propre vanne 16'avec motorisation 17', et de leur propre capteur de pression 20', 21'.

Les différents drains 6,6'sont implantés dans le substrat poreux 5 à des niveaux différents, adaptés selon le site équipé.

Dans ce cas, l'automate programmable 18 gère l'ouverture des vannes 16,16' indépendamment les unes des autres, en fonction du niveau de la mer détecté par les capteurs 20,20', et cela pour assurer l'évacuation de l'eau collectée par le drain correspondant 6,6', uniquement lorsque le niveau de la mer se situe sous le seuil d'ouverture du drain concerné.

Dans une variante de réalisation de l'invention, et de préférence en cas de présence d'un drain ou d'un système de drainage unique, on peut se dispenser du système de vannes 16 et assujettir le fonctionnement de la ou des pompes 13 à l'automate programmable 18 qui reçoit toujours les informations relatives au niveau de la mer par l'intermédiaire du capteur de pression 20.

La gestion en question est illustrée par la flèche en pointillés repérée 24.

Dans ce cas, lorsque le niveau de la mer se situe sous le seuil d'ouverture, l'automate 18 met en oeuvre le système de pompage 13 ; ce dernier est alors géré par les capteurs internes 15.

En revanche, l'automate 18 stoppe le pompage lorsque le niveau de la mer dépasse le seuil de fermeture. Dans ce cas, le système collecteur 12 remplit la station 10 par simple gravité.

On notera que dans tous les cas de figures, le système de drainage peut tre constitué de plusieurs drains juxtaposés ; le système collecteur de ces drains juxtaposés peut comporter un puits de collecte lui-mme connecté à la station de pompage par une simple canalisation.

De manière générale, le positionnement des drains est adapté selon les conditions hydrogéologiques du site équipé ; en tout état de cause, ils ne sont jamais placés sous la ligne la plus basse de la masse d'eau.

D'autre part, dans des variantes moins performantes, on peut envisager de gérer l'installation selon l'invention par des moyens mécaniques plutôt qu'électroniques.