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RANNEY METHOD WATER SUPPLIES9 INC., résidant à COLOMBUS (E.U.A.).
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CAPTAGE DE L'EAU,
La présente invention concerne un dispositif de captage de l'eau et un procédé d'installation de ce dispositif.
Un collecteur d'eau de type auquel s'applique l'invention, con- siste en général en un caisson vertical qu'on fait descendre dans le sol jusqu'à ce qu'il rencontre une couche aquifère. Puis on pousse à travers la paroi du cassion, dans la couche aquifère, des tuyaux collecteurs perforés ou à trous dans le sens radial en dehors, à un ou plusieurs niveaux et en nombre suffisant pour recueillir le volume d'eau qu'on désireo L'eau coule par gravité par les tuyaux perforés dans le caisson d'en. elle est aspirée par des tuyaux qui la font arriver aux points où elle doit être utiliséeo
Certains problèmes se posent à propos de l'installation d'un dispositif collecteur du type précité, en particulier en ce qui concerne le traitement de la zone entourant immédiatement chaque tuyau collecteur.
Il est évident que ces zones doivent être extrêmement perméables à l'eau, pour maintenir dans les différents tuyaux collecteurs un débit suffisant pour obtenir le vplume qu'on désire dans le collecteur, et que l'eau passant dans chaque tuyau collecteur ne doit sensiblement être exempte de sable ou de terre. C'est pourquoi il est important de faire correspondre à chaque tuyau perforé une couche à travers laquelle l'eau filtre et arrive dans le tuyau sensiblement débarrassée de terre et de sable, avant de mettre le col- lecteur en marche, de façon que l'eau amenée dans le caisson par le tuyau perforé ne soit sqûillée en aucune manière.
Lorsqu'on pousse le tuyau perforé hors du caisson, on rencontre une assez forte résistance que est due au frottement entre le tuyau et la terre. Cette résistance et ce frottement sont dus en partie à la pression exercée par la terre sur les côtés des tuyaux et en partie au déplacement de la terre par l'extrémité de tête du tuyau lorsqu'on le pousse en dehors.
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Dans les deux cas, la terre a tendance à s'accumuler et à se tasser autour du tuyau et à s'opposer ainsi à son mouvement vers l'extérieur. Il est im- portant dans ce cas de modifier cette situation en enlevant au moins une partie de l'excès de terre autour du tuyau qui empêche ce dernier d'avancer en dehors. Tel est le cas en particulier si, pour une raison quelconque, le tuyau pénètre dans une zone argileuse ou analogue pendant son mouvement en dehors. L'enlèvement de la terre de cette manière générale ne s'effectue dans les meilleures conditions que lorsqu'il est possible de faire sortir l'eau et la terre ou le sable entraînés de zones choisies le-long du tuyau perforé.
En tenant compte de ces considérations, le principal objet de l'invention consiste dans un dispositif de captage de l'eau et un,procédé d'installation de ce dispositif par lequel on remédie aux inconvénients précités qui ont empêché de fonctionner convenablement les installations antérieures.
D'autres objets de l'invention sont les suivants : un procédé perfectionné et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé combiné avec la préparation d'une couche ou zone autour d'un tuyau perforé dans un collecteur d'eau du type précité; un procédé et un dispositif permettant d'enlever au choix la terre et les fines autour d'un tuyau perforé dans une zone choisie le long de ce tuyau; un procédé et un dispositif de traitement de zones choisies li- mitées le long d'un tuyau perforé, de façon à détacher et à remuer la terre et les fines et à les enlever intérieurement de ces zones et à préparer ain- si une zone ou espace autour de chaque tuyau dans lequel l'eau limpide non souillée passe dans.le tuyau perforé puis dans le caisson.
Les objets qui précèdent ainsi que d'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la fig. 1 est une coupe verticale d'une installation type de captage d'eau construite suivant l'invention; la fig. 2 est une vue en plan observée d'une manière générale suivant la, ligne 2-2 de la fig. 1 et indiquant de quelle manière les tuyaux perforés du collecteur sont disposés radialement; la fig. 3 représente le dispositif suivant l'invention comportant un tuyau perforé dans une position intermédiaire en dehors et un dispositif d'enlèvement sélectif du sable suivant l'invention, en position de retrait;
la fig. 4 est une vue semblable à la fig. 3, sur laquelle le dispositif d'enlèvement sélectif du sable est en position d'avancement en vue du traitement au choix de la zone entourant une certaine portion du tuyau perforé; la fig. 5 est une coupe, à plus grande échelle, d'une portion du dispositif de purge ou d'injection d'eau ou d'air et d'enlèvement du sa- ble ; la fig. 6 est une vue semblable aux figs. 3 et 4 et indique ce qui se passe lorsqu'on refoule de l'eau ou de l'air sous pression dans le dispositif d'enlèvement du sable;
Les figs. 7 et 8 sont des coupes partielles représentant des détails de construction du collecteur.
Suivant les fig. 1 et 2 enparticulier, le collecteur d'eau sui- vant l'invention et installé conformément aux procédés de l'invention, con- siste en un caisson central 10 qu'on fait descendre verticalement dans le sol en coulant des couronnes de béton l'une sur l'autre et en creusant au- dessous des couronnes de façon à les faire descendre verticalement dans le sol à la profondeur qu'on désire.
On détermine au début la position du cais-
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son par une prospection et en même temps la profondeur à laquelle il doit être descendue
Une ou plusieurs des couronnes coulées les premières du caisson, et, par suite, une ou plusieurs des couronnes qui se trouvent au fond du caisson lorsqu'il a atteint la profondeur qu'on désire, sont pourvues de trous espacés dans le sens circonférentiel, par lesquels les tuyaux dirigés radiale- ment du collecteur doivent être poussés.
Suivant 3a technique bien connue, les trous sont bouchés par des panneaux, ou éléments analogues, qui se brisent facilement lorsqu'on pousse le tuyau perfore contre eux en exerçant un effort suffisant.
Les tuyaux perforés dirigés radialement des figs. 1 et 2 sont désignés par 12 et comportent chacun à leur extrémité intérieure un robinet- vanne 14 commandé par une tige 16 qui se prolonge de bas en haut jusqu'à une hauteur supérieure au niveau de l'eau dans le caisson et jusqu'à une plate-forme de manoeuvre 18.
L'eau qui se rassemble dans le caisson en venant des tuyaux col- lecteurs peut y être aspirée hors du caisson par une pompe appropriée et re- foulée dans un tuyau de distribution 20.
Les puits du type décrit sont extrêmement importants lorsqu'il s'agit de capter l'eau nécessaire aux besoins industriels ou municipaux et il n'est pas rare que la capacité de ces collecteurs atteigne plusieurs di- zaines de millions de litres par jour.
Etant donné que le volume d'eau qui passe dans le collecteur est extrêmement grand, il est important que les couches qui entourent les tuyaux perforés soient propres et poreuses pour que l'eau puisse passer rapidement dans les tuyaux perforés et en même temps ne soit pas souillée de terre ou de sable.
Les figs. 3 et 4 et, plus spécialement la fig. 3, indiquent en détail de quelle manière on fait sortir d'un caisson les tuyaux perforés, suivant l'invention. Le trou par lequel on fait sortir le tuyau 12 est dé- signé par 22 et contient un manchon métallique 24 à bride pénétrant dans le trou du côté du caisson et scellé dans sa position soit au moment où on cou- le la couronne correspondante du caisson, soit une fois le caisson terminé et avant de faire sortir le tuyau perforé.
La bride 26 de manchon 24 reçoit une bride annulaire 28 qui y est fixée par des vis 30 (fig. 7).
On intercale entre la bride annulaire 28 et la bride 26 de l'ex- trémité du manchon 24 un manchon de garniture élastique 32 en une matière analogue au caoutchouc, qui se prolonge en dedans le long de la portion axiale du manchon 24 et qui est en contact étroit avec le tuyau perforé 12 qu'il entoure. Cette garniture empêche les fuites.
Un robinet-vanne 34 est disposé à l'intérieur du caisson et con- tre la bride annulaire 28, et, de préférence, il correspond ou il est iden- tique au robinet-vanne 14 précité et sert à commander le tuyau perforé une fois le collecteur terminé et mis en marche.
Un raccord 36 en forme d'Y, figs. 3 et 4, boulonné sur la face du robinet-vanne 34 opposéeà sa face d'accouplement avec le manchon 24 comporte un tuyau de dérivation incliné 38 contenant un robinet, tel qu'un robinet-vanne 40,' ainsi qu'un tuyau 42 dans le prolongement axial du tuyau perforé, dans lequel coulisse un tuyau collecteur de sable 44, dont l'étan- chéité par rapport à l'extrémité du c8té gauche du tuyau 42 est assurée par une bague,de garniture annulaire élastique 46.
Le tuyau collecteur de sable 44 comporte à son extrémité du cô- té du côté droit un ensemble construit suivant l'invention et consistant en bagues de garniture élastiques espacées 48 et 50 et un manchon intermé- diaire creux perforé 52. Le tuyau collecteur de sable 44 communique avec
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l'intérieur du manchon 52 et extérieurement par ses perforations avec l'es- pace qui se trouve entre les bagues de garniture 48 èt 50.
Le diamètre du tuyau de dérivation 36 du raccord en Y est sensi- blement égal au diamètre intérieur du tuyau perforé 12, de sorte qu'il est facile de faire avancer le tuyau collecteur de sable et l'ensemble précité dans le sens de l'axe, de la position de la figo 3 dans une position choisie quelconque le long du tuyau perforé, telle que celle de la fig. 4.
Le dispositif décrit ci-dessus est utilisé de la manière suivante pour préparer une couche autour du tuyau perforé:
On fait sortir par éléments le tuyau perforé par le robinet-vanne 34 et le trou du caisson, au moyen d'un piston hydraulique ou analogue dis- posé dans le caisson et exerçant l'effort nécessaire à cet effet. On dispose de préférence à ce moment l'ensemble d'enlèvement du sable de l'extrémité du tuyau collecteur de sable dans le tuyau perforé, dans la région de la paroi du caisson de cet ensemble sert de joint empêchent l'eau d'inonder le caisson, pendant qu'on pousse le tuyau perforé en dehors.
Pendant qu'on pousse en dehors le tuyau perforé, on enlève le raccord en Y, plus couramment désigné sous le nom de raccord d'injection, en permettant ainsi au piston hydrauli- que ou analogue qui sert à pousser le tuyau perforé, d'exercer son action à peu près sur tout le diamètre correspondant du caisson. Lorsque chaque élément du tuyau perforé arrive au voisinage de la paroi du caisson , on y soude un nouvel élément et on pousse de nouveau le tuyau perforé en dehors.
Il est nécessaire de purger périodiquement le tuyau perforé et à cet effet on boulonne le raccord de purge 36 dans sa position contre la face du coté gauche du robinet-vanne 34, puis on fait revenir en arrière le tuyau collecteur de sable et l'élément collecteur qui y est accouplé dans la position de la fig. 3. Puis on ouvre le robinet-vanne 40 en permettant ainsi à l'eau de couler librement dans le tuyau perforé et de sortir par le robinet 40 dans le caisson, dans lequel on l'aspire par la pompe et on l'é- vacue,
Si pendant qu'on fait avancer le tuyau perforé, il devient néces- saire de traiter la terre autour d'une portion choisie de la longueur du tuyau, on peut fermer le robinet-vanne 40 et pousser le tuyau collecteur et l'élément d'enlèvement du sable en dedans dans la position qui convient, par exemple celle de la figo 4.
A ce moment, lorsqu'on ouvre l'extrémité du côté du caisson du tuyau collecteur de sable 44, l'eau coule comme l'indiquent les flèches de la figo 4, par une portion choisie et limitée de la couche en- tourant le tuyau perforé et entraîne la terre, le sable et les fines dans l'élément d'enlèvement du sable et les fait arriver le long du tuyau collec- teur de sable dans le caisson.
S'il est nécessaire d'agiter le sol autour du tuyau perforé pour en détacher la terre et le sable, on peut faire agir la pression dans le tuyau collecteur de sable 44, par exemple en y: refoulant de l'eau ou de l'air, et la circulation dans le tuyau collecteur de sable et dans l'élément d'en- lèvement du sable s'effectue en sens inverse, comme l'indiquent les flèches de la fig. 6, en désagrégeant les fines, le sable et la terre autour du tuyau perforé dans la région de l'élément d'enlèvement localisé au choix du sable, puis, en faisant cesser la pression dans le tuyau collecteur de sable, la circulation peut s'établir de dehors en dedans en partant de l'extérieur du tuyau perforé, passant par l'élément d'enlèvement du sable et le tuyau collecteur du sable et arrivant dans le caisson.
En déplaçant l'élément d'enlèvement du sable le long du tuyau perforé, on peut traiter n'importe quelle zone choisie limitée et amener ainsi la couche entière entourant le tuyau perforé dans l'état qui convient le mieux pour faire arriver de l'eau pure non souillée par le tuyau perforé dans le caisson.
L'opération finale du traitement de la couche entourant le tuyau perforé s'effectue après avoir fait pénétrer ce tuyau perforé sur la longueur voulue, puis on en retire le raccord de purge 36 en Y, le tuyau collecteur
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de sable 44 et l'élément d'enlèvement du sable, en faisant revenir en arrière le tuyau collecteur et l'élément d'enlèvement du sable dans leur position de la fig. 3 on ferme le robinet-vanne 34 et on déboulonne et enlève le raccord de purge.
Il arrive souvent que, pendant le mouvement en dehors dans le tuyau perforé de l'élément d'enlèvement du sable, que la terre ou le sable s'y accumulant empêche de le faire avancer,et c'est pourquoi la plaque 60 de l'extrémité du coté droit de l'élément d'enlèvement du sable, (fig. 5) est percée d'un trou central 62 qui permet à l'eau de couler en entraînant avec elle la terre et le sable de la partie située en avant de cet élément, en permettant ainsi de l'amener dans une position choisie quelconque sur toute la longueur du tuyau perforé.
Il ressort de la description qui précède, que le procédé, per- fectionné suivant 1' inventiond'installation d'un collecteur d'eau du type décrit, et que la forme de construction perfectionnée du collecteur, rendant les tubes perforés plus faciles à faire pénétrer dans le sol, permettent de se passer d'une tête de forage spéciale ou démontable quelconque, ne com- portant pas de cloisons dans le tuyau dans lequel l'eau peut aisni circuler sans obstacle, tandis que la couche entourant chaque tuyau collecteur peut être traitée en un point localisé choisi de fagon à l'amener dans l'état qui convient le mieux à un captage de volumes considérables d'eau non souil- lée par les tuyaux perforés dans le caisson.
Il a été question dans la description qui précède d'un disposi- tif de captage de l'eau;, mais il doit être bien entendu que, dans certains casn on pourrait effectuer une installation sensiblement identique qui pour- rait servir non à capter l'eau dans le sol, mais à y faire arriver de l'eau.
Il doit donc être bien entendu que l'expression "dispositif collecteur d'eau" doit être considérée comme désignant les dispositifs et leur installation qui conviennent, non seulement au captage de l'eau dans le sol mais encore à l'amenée de l'eau dans le solo
A titre d'exemple de la manière dont on pourrait se servir d'un collecteur d'eau pour faire arriver de l'eau dans le sol, il pourrait arri- ver que certaines couches aquifères aient été épuisées par des puits ordi- naires ou analogues jusqu'à un point situé au-dessous du niveau où ces puits peuvent fonctionner.
On peut facilement remédier à cette difficulté en fai- sant descendre un collecteur d'eau suivant l'invention dans la couche aqui- fère et comportant un moyen de faire arriver de l'eau dans le caisson, pro- venant par exemple d'un courant adjacent ou analogue ou en faisant passer l'eau ainsi amenée dans le caisson en dehors par le tuyau perforé dans la couche aquifère pour en maintenir le niveau à la hauteur voulue.
Bien entendu l'invention ne doit pas être considérée comme limi- tée à la forme de réalisation représentée et décrite qui n'a été choisie qu'à titre d'exemple.