EP4176135A1 - Method for the construction and sustainable management of a hybrid turf sports ground with water table and hybrid turf sports ground - Google Patents

Method for the construction and sustainable management of a hybrid turf sports ground with water table and hybrid turf sports ground

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Publication number
EP4176135A1
EP4176135A1 EP21746526.9A EP21746526A EP4176135A1 EP 4176135 A1 EP4176135 A1 EP 4176135A1 EP 21746526 A EP21746526 A EP 21746526A EP 4176135 A1 EP4176135 A1 EP 4176135A1
Authority
EP
European Patent Office
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water
capillary
layer
substrate
depth
Prior art date
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Granted
Application number
EP21746526.9A
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German (de)
French (fr)
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EP4176135B1 (en
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Edmond-Pierre Picard
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Natural Grass
Original Assignee
Dendro Concept
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Filing date
Publication date
Application filed by Dendro Concept filed Critical Dendro Concept
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Publication of EP4176135B1 publication Critical patent/EP4176135B1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
    • E01C13/08—Surfaces simulating grass ; Grass-grown sports grounds
    • E01C13/083—Construction of grass-grown sports grounds; Drainage, irrigation or heating arrangements therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
    • E01C13/02—Foundations, e.g. with drainage or heating arrangements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
    • E01C13/08—Surfaces simulating grass ; Grass-grown sports grounds
    • E01C2013/086—Combination of synthetic and natural grass

Definitions

  • the present invention relates to a method for the construction and sustainable management, in particular water-saving, of a turfed hybrid sports ground, with an adjustable level water table in the structure, with sufficient sub-irrigation of the roots. by spontaneous capillarity from the water table, while respecting the oxygenation and aeration needs of the substrate and roots and with a water content conducive to the good mechanical behavior of the sports floor.
  • the method even offers water autonomy for the land, that is to say land that can do without network water for its irrigation.
  • the method also offers an eco-responsible method of active oxygenation of the roots and convective air conditioning of the substrate and the grassed surface.
  • the durable turfed hybrid sports field comprises a structure (S) placed on a subgrade (F), this structure comprising (i) one or more superposed homogeneous porous layers, including at least one layer of hybrid game (H), (ii) a lawn whose roots are anchored in this layer of hybrid game (H) and (iii) means for bringing water into the structure or evacuating it, d create a water table there (N) and manage the piezometric level inside the structure (S) at a shallow depth (Ppiezo), which can vary between a minimum depth (Ppiezo min) and a maximum depth (Ppiezo max)
  • This invention is applicable in all climates and in particular temperate climates, dry climates in summer and heavy winter precipitation of the Mediterranean type or tropical climates. This invention also responds to the situation of salty irrigation water, relatively common in tropical or sub-Mediterranean zones.
  • the invention relates to 3 systems, corresponding to 3 stages of the invention:
  • the first part of the invention is a first system which relates to the general case of the invention.
  • a set of rules concerning the choice of the composition of the substrate and the management of the evolution over time of the depth of the water table in the structure according to the main capillary curve of the said substrate makes it possible to guarantee irrigation. spontaneous capillary ensuring the needs of the lawn in terms of irrigation, oxygenation of the roots and aeration of the substrate.
  • the second part of the invention is within the framework of the system developed in the first part, in the particular case where the structure comprises a specific high-performance storage layer but with a fixed storage volume.
  • the invention then makes it possible to minimize the consumption of water from the outside by a system for managing the depth of the water table as a function of time from the constraints defined in the first part of the invention, in order to to optimize the storage of precipitation water in the water table for time-delayed lawn irrigation.
  • the system also preferably determines the desired thickness of the substrate layer located above said storage layer.
  • an additional constraint in terms of maximum depth of the water table is proposed to guarantee the flexibility of the sports ground despite the presence of said mechanically rigid upper surface. rigid.
  • the third part of the invention also falls within the framework of the system developed in the first part and relates to an alternative solution to overcome the shortcomings of the storage layers known to the state of the art.
  • the proposed use of caissons with a vertically movable bottom and new associated means makes it possible to better manage the depth of the water table, at a depth independent of the quantity of water stored, in order to be able to conserve water from winter precipitation and the to be used in summer for irrigation, to choose the level of the water table independently of the quantity of water stored in order to optimize the spontaneous efficiency of capillarity, to oxygenate and condition the substrate by upward and downward convection of water of the web through the substrate, in an optimal way and at a lower energy cost.
  • the general principle of the invention is to give criteria which make it possible to achieve 4 objectives serving as a framework for the invention and then 2 additional objectives within this framework: [011] -
  • the root oxygenation section In the part of the substrate below the surface in which the development of the roots is desired, here referred to as the "root oxygenation section", it is important to avoid a sufficiently large and sufficiently long drop in the quantity of oxygen in the porosity of the substrate at the level of the roots.
  • the objective is to avoid having a negative effect on root development, a phenomenon particularly frequent in winter in temperate climates if the substrate is too close to the level of a water table in nature or if the thickness of substrate above a draining layer is insufficient in the case of sports grounds conventionally made with substrate on a draining layer.
  • the sports field In periods of sports use of the field and in particular in the particular case of achievements where the constructive structure comprises a hard layer for the storage of water, the sports field must be flexible, that is to say provide a damped response in reaction to the mechanical stresses of the sporting gesture.
  • this flexibility above a hard layer is increased by 40% if there is a "perched layer" of at least 4 cm, that is to say a quasi-saturation by capillarity of the substrate placed just above said hard storage layer.
  • the first 2 objectives to be achieved give rise, according to the invention, to criteria of minimum depth of the water table, while the following two give rise to criteria of maximum depth of the water table. Moreover, these 4 groundwater depth criteria (2 minimum and 2 maximum) all depend on the characteristics of the substrate.
  • the principle of the invention is to achieve 2 additional specific objectives: [017] - Minimize the thicknesses of the layers to minimize the costs and the consumption of water from the outside by optimal management of the depth of the water table to store there the rainwater intended for irrigation of the lawn delayed in time for layers known from the state of the art, with constant storage volume, respecting the needs of the lawn.
  • the particularity of the invention is to sufficiently specify the type of substrate and the rules to be respected according to the substrate to allow all these conditions, which are generally incompatible with each other, to be respected.
  • Pi being the depth of a point where we want to observe the effect of the depth of the water table, such as for example 5 cm from the surface to see the effect of the water table on the oxygenation of the roots at 5 cm from the surface. It is a point that we look at at a key moment but whose depth does not vary over time.
  • P 2 (t) is the over-depth of the water table at time t and can therefore vary according to a strategy developed according to the invention.
  • P 2 (t) is the over-depth of the water table at time t and can therefore vary according to a strategy developed according to the invention.
  • the depth of zero capillary pressure with respect to the point of depth Pi corresponding to the additional depth P 2 of the water table between the point considered and the water table is a first new and fundamental degree of freedom introduced by the situation of the presence according to the invention of a sheet of water which fixes the depth of the zero capillary pressure.
  • the analysis of the objectives targeted by the invention shows that they are all objectives relating only to a given period of time and essentially depending, at least for some of them, on a combination of effects in the period of time preceding the said given period of time.
  • the bias according to the invention is to look for a way to increase the air content but only a little and only from time to time rather than to seek to have a "good” air content all the time. air, assuming that the convection of oxygen by drainage from time to time is a thousand times more effective than a permanent diffusion of oxygen requiring a "good” air content at all times.
  • the bias of the invention is therefore the choice of a scenario P2(t) with minimum depth of the water table to be respected "from time to time", minimum depth of the water table being determined according to the invention from of the capillary drainage curve of the grass growing medium.
  • the bias of the invention is to impose a scenario of groundwater depth which allows the oxygenation of the roots by the game of spontaneous balance under the effect of gravity and capillarity without the need for additional active action. This does not, moreover, prevent such additional means from also being proposed according to the invention in preferred embodiments.
  • the water storage system must already have a water storage volume of sufficient size in relation to the needs, but it must also be able to be filled and emptied in accordance with the temporal distribution of the needs and according to a filling and emptying chronology which also respects the rules of groundwater depth previously determined.
  • a second step of proposing a new type of storage layers with mobile bottom offers the possibility of a water table depth independent of the quantity of water in stock and allows submersions-drainages to be carried out to condition ner actively the temperature and oxygenation by convection of water from the aquifer or convection of air passing through the aquifer.
  • the contribution targeted by the invention is generally to allow sustainable management of grassed land by a coherent choice of materials and thicknesses of the layers constituting the land and by adjusting the depth at different key moments. a sheet of water in the structure, in order to make the resistance and flexibility of the ground compatible, spontaneous hydration by capillarity and good oxygenation of the roots as well as summer ventilation conducive to the natural prevention of diseases in hot period.
  • a contribution in a particular case of realization with more efficient and more expensive storage layers is the determination of a strategy for managing the depth of the water table according to the seasons and the precipitation while respecting the constraints determined previously for minimizing water consumption from the network by optimizing the ability to use rainwater for delayed turf irrigation.
  • Another contribution in a particular embodiment is the proposal for new means of storing precipitation water in the groundwater of the structure with tanks with a vertically movable bottom, allowing water autonomy, in particular in a Mediterranean climate. , by the storage in the rainy season of a large quantity of water in the water table located in said reservoirs, this quantity of water then being usable in a deferred manner in the dry season for G capillary irrigation of the lawn.
  • Another contribution targeted by the invention in the particular case of a tank with a vertically mobile bottom is to allow active management allowing the optimal oxygenation of the roots and the ideal thermal conditioning of the substrate and the lawn and its environment. using only calorific resources naturally present in the environment with marginal mechanical energy consumption
  • the land management process is particularly distinguished by the determination, depending on the substrate, of minimum depths that the water table must respect at certain key times.
  • the approach of the invention is to consider the objectives to be achieved and to translate them into intermediate objectives relating to the water content curve and to the capillary flows.
  • Another aspect of the invention is to consider the chronology of the desired effects, to notice that they do not all have the same chronological cycles and to deduce therefrom a management of the evolution over time of the depth of the water table for achieve all the objectives, not necessarily all at the same time but all at the necessary time.
  • Another particular aspect of the invention is to move away, concerning capillarity, from principles very commonly accepted in the state of the art but often simplistic and erroneous and to consider in a more detailed way the contributions of work scientific studies relating to capillarity in porous media, some of which are fairly recent, in order to deduce, through an innovative analysis, the conditions relating to the nature of the substrates and to the management of a water table allowing the achievement of the intermediate objectives set during of the first phase of analysis in terms of water content curve and capillary flow.
  • the invention relates to a complete range of turfed hybrid sports grounds, ranging from the construction of the ideal pitch to, for example, the inexpensive repair and with partial reuse of the materials in place of existing grounds initially operating on a draining layer.
  • the invention relates to an installed sports field, with a root development zone in the upper part, of PTOR thickness (depth of the root oxygenation slice) placed on a lower zone in which it is possible to manage the level of a water table.
  • the root development zone may itself consist of a single-layer substrate or a multi-layer substrate. In all cases it comprises a layer of hybrid substrate.
  • the lower zone can also consist of a single layer or several stacked layers.
  • the upper layer of the lower zone may optionally have the same constitution as the lower layer of the root development zone, without discontinuity.
  • the distinction being simply that the requirements in terms of oxygenation relate to a zone of oxygenation of the roots, the thickness of which is between 5 cm and 15 cm depending on the choice of requirements of the different achievements.
  • a terrain according to the invention as consisting of a substrate placed on a storage layer intended the storage of water in the water table, this water being intended for the subsequent irrigation of the lawn by capillarity and the depth of the water table being decisive for the behavior of the water inside the substrate.
  • a boundary which may possibly be completely artificial between the substrate and the water storage medium.
  • This boundary does not necessarily correspond to a discontinuity in the structure of the terrain because the terrain may or may not be multilayered.
  • the boundary between the substrate and the storage medium most frequently corresponds to a material boundary between a culture substrate layer laid down and a distinct storage layer on which the substrate rests, said distinct layer being of a porous and capillary medium. chosen for its water storage performance far superior to that of a culture substrate.
  • the border is virtual, corresponding to a border considered arbitrarily for the needs of the description of a terrain consisting of a single layer of a material having both characteristics culture substrate and porous draining and capillary medium and considered above the arbitrary border as a substrate and considered below as a water storage layer.
  • the first step in describing the invention is the general analysis of the conditions for managing the depth of the water table in order to obtain sufficient capillary flow and sufficient oxygenation of the roots, good flexibility of the sports floor and good superficial aeration on the surface.
  • the individual steps of the invention relate to the 2 general biases of the invention then 4 general objectives targeted (oxygenation of the roots, surface aeration during heat waves, spontaneous irrigation by capillarity, softening of the sports ground in the event of a layer of rigid storage) and finally use all these steps to describe the complete system in the case of a fixed volume storage layer and then in the case of a variable volume storage layer.
  • the general principle of the invention aims to sufficiently specify the type of substrate and the rules to be respected by managing variations in depth over time. of the water table, the said rules and the said management being established according to an adequate determination of the substrate as well as the choice and the management of the layers of water storage to make it possible to finally achieve the objectives.
  • [080] - H the proposal for storage boxes with movable bottom and variable storage volume with management proposal using these boxes for water autonomy, for oxygenation and for the climatic conditioning of the substrate
  • [081] 2 first general objectives (C and D) to be achieved give rise according to the invention to criteria of minimum depth of the water table while the two following ones (E and F) give rise to criteria of maximum depth of the water table.
  • these 4 groundwater depth criteria (2 minimum and 2 maximum) all depend on the characteristics of the substrate (determined in A).
  • the bias of the invention is the principle of a joint search for a desirable type of substrate and the use to characterize said substrate of the main drainage curve, known in English by the abbreviation SMRC (corresponding to Soil Moisture Retention Curve) to increase and approach the water content (and therefore the air content) at different depths in the substrate depending on the depth of the water table.
  • SMRC Soil Moisture Retention Curve
  • total porosity e water content OEAU + air content OAIR.
  • OAIR air content and the OEAU water content are naturally an air content by volume and a water content by volume, and unless otherwise stated, this is the case throughout the present application.
  • the two curves of air content and water content as a function of suction or capillary pressure expressed in water height are therefore deduced from each other from the total porosity.
  • h cdrainage is the function that assigns to any volumetric water content 0 the corresponding capillary height h cdrainage (0) on said main drainage curve.
  • This "soil moisture retention curve” or “main drainage curve” is an intrinsic characteristic of a porous material and therefore of the substrate (at a given compaction) , accessible experimentally and defined as the volumetric equilibrium water content curve capillary as a function of capillary tension (expressed in height of water in cm and on a non-logarithmic natural scale), said curve being obtained by quasi-static drainage from the initially saturated state.
  • the PF curves are not intended to give precision over the entire extent of the range and in particular are not precise enough for the small capillary pressure values which are those used in the context of the invention. .
  • Figure 4a shows step n where the bottom of the sample of thickness a is at height z.
  • Figure 4b shows step n+1 where the bottom of the sample of thickness a is at height z + Dz , i.e. after the sample has been lifted from the height Dz
  • the curve of the hydric drainage profile shown in Figures 4a and 4b is the curve which gives the abscissa the quantity of water q(z) which remains in the porosity after complete emptying as a function of the capillary height h c shown in ordered
  • (z) is the altitude of the bottom of the sample (5) relative to the level of the water table (6) corresponding to step n of the recurrence and (z + a) is therefore the altitude of the top of the sample at step n of the recurrence.
  • (z + a) is therefore the altitude of the top of the sample at step n of the recurrence.
  • going up therefore the altitude of the bottom of the sample which passes to z + and the top of the passing sample
  • Figures 4a and 4b show in gray which part of the curve corresponds to the thickness of the sample and this part of the curve therefore shifts naturally with respect to the curve when passing from Figure 4a to Figure 4b.
  • a pressure control device (1) and an incoming/outgoing volume measuring device (3) are available on a water circuit (2) which connects the sample water (5) placed on a porous medium (4) at the water table so that the capillary pressure at any point of the sample is the pressure corresponding to the altitude of this point with respect to the piezometric level (6) of the water table.
  • the sample (5) is placed on a porous medium (4) suitable for uniformly transmitting the capillary pressure in the sample, this porous medium being connected to the sheet by the circuit of water (2)
  • Dz gives the maximum uncertainty on the height of the capillary fringe (even if we can further tighten the uncertainty by comparing the loss of water at pitch p with that at pitch (P+1).
  • FIG. 5 gives a curve representative of a substrate used in a sports field and usable in the context of the present invention.
  • the water content and air content curves are shown together, which are deduced from each other since at each height, the sum of the water content and the air content is equal to the total porosity which is the value of the water content at the level of the water table, (here 41% in the example, where the porosity is the same from top to bottom, being the same substrate) .
  • the S-shape of the water curve is typical of the main drainage curves of all porous materials with, starting from zero height above the water table and increasing this height taken here as abscissa, a part substantially horizontal up to a point of relatively sudden change in slope, which is called the air inlet point, the corresponding quasi-saturated thickness being called the capillary fringe.
  • the resulting air curve has the same type of shape, symmetrical with respect to the horizontal axis at half the porosity and only rises to the level of the residual water content at capillary pressure. high.
  • This reference curve taken as an example in Figure 5 relates to a substrate composed of 45% medium sand (250 ⁇ m to 500 ⁇ m) and 55% coarse sand (500 ⁇ m to 2 mm). Thanks to the possibility of lowering the depth of the sheet, it is also possible according to the invention to choose finer substrates such as substrates comprising 100% medium sand or even a little fine sand, which would slightly increase the height of the capillary fringe and therefore the point of entry of drainage air and very slightly decrease the negative slope of the curve of water content relative to the height of water above the water table (less water loss per cm of elevation above the water table).
  • the Radicalized substrate very quickly has an interesting minimum air content but this does not vary quickly when one rises further and the water content seems the same over the entire height of the substrate, with moreover a dynamic. of rebalancing during drying which makes it possible to maintain a moist height all the way to the top without a drying front.
  • the laws of the physics of granular media being universal, the main drainage curve is also chosen as the best way to estimate fairly finely and by increasing the quantity of water retained in the soil by capillarity at equilibrium and increasing it again, but possibly considerably, during an upward capillary flow.
  • the main capillary characteristic curve of quasi-static drainage from the initial saturated state itself makes it possible to define the decreasing function h c drainage which at any water content Q between the water content at the wilting point and the total porosity of the substrate (content at saturation) associates the capillary height h c drainage (Q) which is the height above the piezometric level of the water table at which the water content at capillary equilibrium is equal to Q on a path quasi-static drainage from the initial saturated state (the water content being lower for a higher capillary height).
  • h c drainage (Q) which is chosen according to the invention to characterize a substrate according to the invention, or, equivalently, h CdrainageAiR (0) defined by hcdrainageAIR(O) — hcdrainage (£ — Q).
  • h cdrainageAiR (%), "the capillary height of 10% air porosity", is 19 cm.
  • the total porosity is 41%.
  • Pi is the depth of the point where we want to observe the effect of the depth of the water table:
  • Pi is the depth of a point that we look at at a key moment but the depth of the point considered depends on the construction of the terrain and does not vary with time.
  • P2(t) is the additional depth of the water table at time t and can therefore vary according to a strategy developed according to the invention to meet all the objectives targeted.
  • the invention does not aim for a compromise concerning the water content and the air content at a given altitude which should simultaneously meet a set of more or less compatible objectives, but rather aims for a strategy with a degree of additional freedom which is the additional depth of the water table P2 between the point considered and the water table and another additional degree of freedom which is the variation of this additional depth of the water table P2 (t) with respect to time.
  • the first element to be taken into account is the fact that the problem linked to the consumption of oxygen by the roots, poorly counterbalanced by an insufficient renewal by diffusion of oxygen from the air of the porosity, is a phenomenon slow. Therefore, it is not necessary to have a permanently high air content in the oxygenation layer of the roots, but on the contrary it is more advantageous to have only a little air in normal times and to sudden influxes of air from outside from time to time.
  • roots and micro-organisms can, for their respiration, take up oxygen present both in the aerial phase and in the aqueous phase of the porosity.
  • the water content or the additional air content at a given time is therefore of no importance for the possibility of respiration of the roots, any more than the presence of carbon dioxide which is not toxic and whose effect is even positive and which is not a subject within the scope of the invention.
  • the subject is the consumption of oxygen for the respiration of roots and microorganisms, consumption which causes a decrease in available oxygen which is equal at any time to the quantity of oxygen in stock at a given previous time. , reduced by consumption since then and increased by the possible renewal of oxygen since then. Spontaneously, the only possible supply of oxygen comes from the surface.
  • the air porosity is indeed so interesting for the oxygenation of the roots, it is essentially, on the one hand, because it represents the volume of porosity likely to fill with water which will then have to evacuate by drainage under the effect of gravity and will then be replaced by fresh, well-oxygenated air coming from the atmosphere and, on the other hand, because the air in the porosity can store 50 times more oxygen per unit volume than pore water.
  • This root oxygenation constraint is described here as a winter constraint but it can also apply in a tropical climate, the aeration constraint of the root oxygenation section being in the same way to respect ter “from time to time”, as much as necessary, to ensure satisfactory oxygenation of the roots, the objective being to ensure a regular arrival of oxygen by emptying the substrate by drainage.
  • An oxygen renewal criterion can be, according to the invention, to decide that the total concentration of oxygen in the porosity must remain at all times above a pre-determined sufficient oxygen concentration. It is preferable to define the criterion by the concentration in the porosity because this definition works even at water saturation.
  • oxygen represented 0.192% of the porosity before the arrival of air.
  • the “from time to time” is to be understood as as much as necessary to maintain the rate of oxygenation of the gaseous or dissolved air at a level above a sufficient predetermined value.
  • a value of 4% as seen in the example above can be chosen for satisfactory oxygenation to determine the "from time to time” and the rate of aeration after drainage determines the depth of the water table during the drainage.
  • the root oxygenation slice is a slice going from the surface to the depth P T OR, and this slice has only one layer of substrate , the relationship is deduced directly from the main drainage curve thanks to the previously defined function h c drainage (Q) of capillary height corresponding to a water content Q a capillary height h c drainage (Q) defined by the main curve drainage.
  • the method according to the invention must then include a step of prior definition of the depth P T OR of a slice of oxygenation of the roots of the grass from the surface to said depth P T OR, which is greater than or equal to 5 cm and preferably between 5 and 15 cm.
  • n(P T o R ) is the number of layers entirely or partially above said minimum slice of root oxygenation (TOR) of thickness PTOR and taking as the definition of a layer entirely or partially included in said superficial slice of root oxygenation (TOR) the fact that U,-i ⁇ PTOR , which makes it possible to define the integer n (PTOR) ⁇ N by the relationship:
  • the main drainage curve is also used to determine the minimum depth P2(t) allowing sufficient air content to be obtained at 5 cm from the surface during heat waves.
  • the principle according to the invention is to impose at 5 centimeters from the surface a minimum air content which will be chosen in any case greater than or equal to 10% and preferably greater than or equal to 15%.
  • [265] second step analyze the tenuous link in principle between water content curve and capillary flow by the simple form of the equations of water movement from the water table below due to the capillary imbalance generated at the top by water consumption in the event of evaporative climatic demand;
  • the quasi-static drainage curve can be obtained from the saturated state, which is an intrinsic characteristic of the substrate.
  • the substrates made up of an assembly of grains generating coarse and fine pores connected at all levels over the entire slice of substrate are not comparable to capillaries in parallel but should rather be represented as an assembly of capillaries with sizes representative of the substrate and everywhere connected to each other from the bottom to the top of the substrate.
  • porous models are very eloquent and useful because they make it possible to interpret the two major effects in a substrate which are, on the one hand, the motor of the circulation linked to an average Laplace force to which we can make a Laplace's equivalent radius and, on the other hand, the viscous resistance to flow to which an equivalent viscosity radius can be matched, greater than the Laplace radius and allowing in the event of heterogeneity of the porosities of the substrate to circulate a large quantity of water more quickly through the large porosities, part of which is discharged gradually into increasingly narrow pores with an average capillary force corresponding to a finer porosity to rise higher top without having to support the water rising from below.
  • a fiber chosen for its fineness much lower than the porosity of the sand makes it possible to slightly separate the grains by increasing the porosity of viscosity (simultaneous increase in drainage permeability and capillary flow velocity) while creating finer spaces between the fiber and the grains between which it threads, which will create finer porosity and increase capillary strength, the fiber being itself a fine capillary used to raise water but also to maintain the capillary cohesion of the sand despite a drying situation.
  • the upward flow being the quantity of water which rises through a horizontal surface during an interval of time, it is at most this quantity which could be captured at any level to feed the roots. .
  • the roots absorbed all the upflow at a given level, there would be no upflow left above it and there would be no supply to compensate for consumption above that level.
  • the quantity of water that can be withdrawn per unit time 30 / 3t is equal to the vertical gradient of the capillary flow 3q / 3z .
  • h (0) is the suction pressure relative to atmospheric pressure, i.e., by expressing the pressure P in water height:
  • such an ascending capillary flow is capable of renewing all the water withdrawn from the substrate by the roots, by a continuous renewal at the rate of the consumption of the roots, while allowing a real intensity of evapotranspiration at the height potential evapotranspiration.
  • the bias of the invention is therefore to restrict itself from the outset to a depth less than a maximum depth and to a choice of coarse and hybrid substrate, determined in such a way as to satisfy the two requirements for satisfactory spontaneous irrigation and mechanical strength of the soil.
  • the flexibility of the pitch corresponds to the mechanical response of the pitch to a stress exerted on its surface during the sporting gesture.
  • the terrain opposes, with a slight delay, a reaction force on said surface of the terrain.
  • This reaction depends on the one hand on the reaction force of the storage layer on which the substrate rests, which must itself block at a certain depth to block in turn from bottom to top the successive slices to the surface and also depends, on the other hand, on the damping deformation by the substrate of the blocking signal from the bottom of the substrate during the transmission of the blocking from bottom to top.
  • This element is essential from an economic point of view because the entire storage volume can be used by having reduced the thickness of the substrate placed above: there is therefore no need to save money on the substrate. 'increase the size of the storage layer with an equivalent storage volume of water.
  • the objective is to have optimal flexibility of the ground, which leads to not lower the level too low to keep 4 cm of saturation above the roof of the storage layer, which therefore makes it possible to descend to the depth equal to the thickness of the capillary fringe reduced by 4 cm without losing the flexibility provided by a layer perched at least 4 cm
  • This flexibility criterion must be taken into account in the search for the optimal strategy and gives room for maneuver in the level of the water table to maintain the flexibility of the perched water table according to the curve of the substrate, but contrary to the root oxygenation criterion or the summer aeration criterion, the flexibility criterion is independent of the thickness of the layer of substrate.
  • the grounds according to the invention presented below have a structure which can be described as consisting of a layer of substrate with a thickness of 10 to 40 cm placed on a capillary storage layer. with a thickness of 5cm to 200cm, said capillary storage layer being located between the depth PTOIT of its roof and PFOND of its bottom and characterized:
  • the capillary storage layer has natural capillary characteristics or by the artificial addition of suitable means allowing water to rise in the layer of substrate laid above whatever the piezometric level of the water table between PTOIT and PFOND with a capillary flow at least equivalent to that which would result from the same evaporation demand at the top of the same substrate placed on medium sand (between 250pm and 500pm) with a water table at the same depth.
  • the effectiveness of a porous layer is determined by its storage coefficient, i.e. the ratio of the volume available to store water mobilized by the total volume of the storage layer layer for storage. However, this ratio corresponds to the effective porosity of the porous storage medium.
  • this storage coefficient corresponds to the effective porosity which increases with the particle size of the constituent grains while the capillarity decreases with this same granulometry.
  • the specific storage layers according to the invention must however have both a very high effective permeability at the same time as a sufficient capillary capacity to allow the lawn to be irrigated in summer in a satisfactory manner by a spontaneous capillary flow.
  • the water storage volume mobili sand by capillarity varies from 1% for clay and up to a maximum of 15 to 20% of the volume for medium sand which is the natural granular medium with the highest effective porosity.
  • the hydration needs of the lawn under the effect of an evaporative demand and this mobilisable water storage volume is up to 25% of the apparent volume for gravel, but the gravel does not have capillarity allowing the water stored there to rise by capillarity into the substrate above if the gravel is not saturated to the top.
  • a mobilizable water capacity of 25% by volume is certainly modest but already makes it possible to achieve substantial water savings and contribute significantly to the reduction of storm rains.
  • This rather modest storage efficiency of natural granular media can be very significantly increased by the use of an artificial granular medium specifically composed of a mixture comprising cement and coarse aggregates and known under the trade name of Capillary Concrete. .
  • this artificial granular medium makes it possible to obtain a significantly increased storage capacity, comprised between 40% and 50%.
  • a layer of Capillary Concrete is a mechanically stable layer of concrete, very porous with macro-pores and therefore very drivable and with very high porosity effective but very capillary and whose dimensions are determined by the shaping on site of the mixed product during installation on the building site, thus making it possible to adapt to the circumstances by complex 3 D shapes as can be found for example on grains or tees of golf.
  • its storage capacity of around 40 to 50% is still significantly lower than that of the artificial reservoirs presented below.
  • a storage layer of this type does indeed exist, totally artificial, made up of a juxtaposition of self-supporting “boxes”. Even if it is not a stack of aggregates but an artificial storage tank with additional artificial means added for the capillarity function, such a layer can be considered as a layer of a constituent porous medium of the structure of a sports field according to the invention.
  • Juxtaposed caissons used as a draining layer under the substrate of a sports field are already known as "Permavoid” caissons and they can also be used to vertically mobilize by capillarity the water stored in the caissons in case adding specific additional means, this system being known commercially under the name “Blue2Green System”.
  • a layer of Permavoid boxes is a stable mechanical structure consisting of a juxtaposition of plastic boxes, of parallelepiped shape and of predetermined size, with an empty volume which represents more than 95% of the volume and with an upper horizontal surface.
  • these caissons are crossed vertically by a bundle of capillary columns distributed horizontally along 2 horizontal axes and arranged at an adequate distance from each other, allowing the water to rise by capillarity from the said water table to the substrate, to spread horizontally then go up in the substrate, with a homogeneous horizontal distribution of the capillary flow, in the presence of a sheet of water at any level inside the boxes despite the presence of a thickness of air separating the sheet of water from the bottom of the substrate.
  • porous constituting the structure of a terrain according to the invention this artificial layer being mechanically stable and load-bearing, hydrologically capillary and hyper-draining and with a storage coefficient (or by extension “effective porosity”) greater than 95%.
  • the two main advantages of this solution are on the one hand its optimal storage coefficient and on the other hand its ease and speed of implementation during construction, in the case of prefabricated modules that are easy to install.
  • the capillary function of the storage layers according to the invention which consists in allowing water to rise in the substrate by capillarity in the presence of a water table at any level inside said storage layer must always be ensured.
  • this capillary function of the storage layers according to the invention can be ensured naturally by the porosity properties of the porous medium of said storage layer or by adding additional artificial means.
  • the water table storage layer according to the invention may belong to one of the following three categories of porous media:
  • [376] a granular porous medium whose porosity determines a storage volume of the sheet by its effective porosity, permeability and capillarity insufficient to ensure the capillary function of said storage layer but whose capillary function is ensured by the addition of adequate artificial means; [377] - an artificial storage reservoir which is not a granular porous medium, with added capillary means to ensure the capillary function of the storage layer.
  • the maximum volume of water storage is in any case limited to 150 mm for the thick version of the Pemavoid boxes, whereas the water needs in summer in a Mediterranean climate for a real evapotranspiration desired according to the invention at the level of I ⁇ TR can be evaluated at 5 mm per day (or even 10 mm per day in extreme climates) or 150 mm per month (or even 300 mm per month) with periods of drought that can last 4 months ( or even 6 months), or a total volume of stored water needs of at least 600 mm if one wants water autonomy with real summer evapotranspiration equal, according to the invention, to the potential evapotranspiration. It would therefore require at least a storage volume 4 times greater, of the order of 60 cm to store water in winter for use in summer, which corresponds both to winter rainfall
  • the level of the water table is equal to the level of the bottom plus the height of the water store. If we assume a summer consumption of 60 cm, this means that in a low situation the level of the water table is equal to the thickness of the substrate, plus the air space above the high situation at the start of the season. summer plus the 60 cm water reserve for the summer
  • the Permavoid box solution is a solution that can meet, depending on the circumstances, between 75% and 100% of the annual water needs in this type of climate.
  • the specific storage layer can only store the water resulting from a rainfall event with a view to subsequent irrigation or flood reduction if the potential storage volume is not already filled with water when the event in question occurs; This involves a strong additional constraint of anticipation and possibly even partial emptying as a precaution to have a volume dedicated to the reduction of the floods, by sometimes anticipating the simple possibility of a precipitation which may not take place, which can in some achievements and circumstances reduce the storage capacity for delayed irrigation by the same amount.
  • capillary storage layers according to the invention as a combination of 1 to 7 layers among which:
  • the invention has provided a general approach that can be applied with various materials, various climates, various budgets and performance demands.
  • the principle of this particular solution proposed in this case according to the invention is to use the concept of solving the problems not all at the same time but each one at the time when it arises because the web has a variable depth over time, which not only allows to have a tidal range to make the best use of the storage volume but which also allows to have an influence on the oxygenation of the roots and on the aeration in heat waves which will depend on the variations in the groundwater level at the time concerned.
  • This drainage must be low enough not to reject too much water in total during successive drainages but sufficiently well calculated from the curve drainage to ensure at each drainage a sufficient air entry (here 5%) at the depth of the roots (here 5cm), so as to perfectly oxygenate said roots at said depth.
  • groundwater level increases by the height of water received by voluntary water supply or precipitation or decreases by the height of the water table. water rejected by drainage or consumed by evaporation, so that each variation in the level of the water table is done by contribution or equivalent reduction in the height of water in stock. Each descent of the level of the water table by drainage is done to the detriment of stored water which will no longer be available later.
  • the structure sought here is a thin hybrid substrate placed on a storage layer, it may in particular be a single-layer hybrid substrate on a storage layer or a two-layer substrate with a substrate hybrid on a layer of sand (but considering the hybrid substrate up to at least 5 cm deep), and said substrate being laid on the storage layer which can be a layer of gravel with a bundle of capillary wicks but preferably a layer of Capillary Concrete or preferably a layer of caissons with a network of capillary columns such as, for example, Permavoid-type caissons.
  • these high-performance storage structures have, on the other hand, a rigid upper surface at the interface of the substrate, which implies an additional condition of perched sheet to reduce the lack of flexibility which otherwise results therefrom.
  • the roots of a sports field should grow at least 5 cm and are very satisfactory if they grow densely at 7 or 8 cm, although they can grow up to 12 cm or even 15cm.
  • the targeted strategy to optimize the ecological and economic efficiency of the storage layer in terms of water saving is to fill the caissons "to the brim" in winter when the rain-evaporation balance is positive, then to leave lower the level of the water table to the bottom of the storage layer during the spring by irrigating the lawn by lowering the water stock with a slightly negative rain-evaporation balance and adding as much water as necessary to maintain the water table at its level at the bottom of the storage layer during summer and autumn until the positive balance causes the water level to rise again.
  • the storage level is considered to be the lowest level of the aquifer, but in winter the aquifer can rise higher in the substrate than the top of the storage layer.
  • the targeted strategy is then to let the water rise in autumn and winter until the substrate is almost saturated by the capillary fringe up to 5 cm from the surface and to lower the level of the water table as much times as necessary up to the roof of the storage (thus rejecting and losing the corresponding quantity of water), knowing that in any case there would be no more room for additional water in the storage layer nor in the substrate above and that these discharges are made as long as the following month has a positive forecast balance (rain minus precipitation).
  • D represents the small portion of the drained upper layer (3 cm in the example given above).
  • summer arrives and in particular during a heat wave, it is chosen according to the invention to have as a criterion a "theoretical" air content of at least 10% for the smallest storage thicknesses and at least 15% otherwise for classic hybrid sandy substrates.
  • the minimum thicknesses are obtained according to the storage thickness and the minimum air content requirement and a pilot foot chosen as follows :
  • the sheet will have to go down to 50 cm from the surface to make the best use of the storage layer and 50 cm from the grass surface. probably won't show signs of lack of water, but over an extended period of time and when the lawn needs it most, irrigation may fall short of what is needed for optimum growth.
  • the flexibility of the ground imposes a water table perched at least 4 cm above the hard roof of the storage layer. [489] This means that the flexibility conditions are only met if the depth of the water table in relation to the top of the storage layer is less than the thickness of the capillary fringe (i.e. the height of the entry point of air) decreased by 4 cm.
  • the capillary fringe has a thickness of approximately 13 cm, which implies not exceeding the depth of the roof of the storage layer by more than 9 cm.
  • the oxygenation constraint implies a minimum thickness between 17 and 19 cm depending on the choice of D between 1 and 3.
  • the Radicalized substrate makes it possible, without changing criteria or groundwater depth scenario, to lower this range between 12 cm and 15 cm.
  • the type of substrate just above the water table is important because the water table above the storage roof does not depend on the entire substrate but on the substrate just above the water table.
  • the Radical substrate which has a very thin capillary fringe, it is necessary to consider a Radical bi-layer placed on sand with at least 5 cm of sand at the base.
  • the minimum minimum substrate thickness is between 12cm and 15cm for a storage of 15cm.
  • D represents the small portion of the upper layer of the storage layer drained during winter drainage.
  • D varies between 0cm and 3 cm if storage thickness ⁇ 9 cm and D varies between 0 cm and 8 cm if storage thickness ⁇ 9 cm.
  • the capillary storage layer is a capillary storage layer specifically designed for this use and which comprises:
  • a preferred embodiment of the invention relates to a land construction structure composed of a layer of culture substrate (SUBSTRAT) placed on such a capillary storage layer specifically designed for this use, of greater thickness or equal to 15 cm, the thickness of the substrate being between 12 cm and 19 cm.
  • SUBSTRAT culture substrate
  • Another preferred embodiment of the invention relates to a land construction structure composed of a layer of culture substrate (SUBSTRAT) placed on such a capillary storage layer specifically designed for this use, of greater thickness or equal to 8 cm, the thickness of the substrate being between 13 cm and 22 cm.
  • SUBSTRAT culture substrate
  • Another preferred embodiment of the invention relates to a land construction structure composed of a layer of culture substrate (SUBSTRAT) placed on such a capillary storage layer specifically designed for this use, of greater thickness or equal to 5 cm, the thickness of the substrate being between 16 cm and 25 cm.
  • SUBSTRAT culture substrate
  • the invention proposes the constitution of artificial reservoirs with capillary means added in the form of integrally juxtaposed boxes and characterized by a vertically movable horizontal bottom and provided with means for raising and lowering according to a mode of management adapted according to the invention.
  • the present invention proposes a preferred solution characterized by new means and a new mode of management, with a storage tank artificial with a vertically mobile bottom, with added capillary means adapted to a mobile bottom and which give the sports grounds which are equipped with this functionality of autonomy in water impossible to obtain otherwise.
  • a specific storage layer was imagined consisting of a juxtaposition of sufficiently thick empty caissons, with a grid and a geotextile in the upper part and a vertically movable horizontal bottom:
  • [571] - to have both a maximum storage capacity with an adjustable groundwater level and at the same time without the constraint of having to discharge rainwater in winter or during a heat wave so that the level of the sheet complies with the depth conditions required according to the invention; [572] - to have the water stored in the caissons and a simple, inexpensive and incomparable effective way to be able to perform a rapid cycle of rising and falling in the substrate of the water table at any time water stored in these boxes, simply by going up and down the bottom of the boxes. This therefore makes it possible to act on the temperature of the substrate and the lawn and then to suck air from the surface atmosphere to renew the air in the substrate without the need for additional water from outside and without other means. that the bottom of the boxes slides vertically.
  • the storage layer of the ground structure consists of a juxtaposition of caissons, such as that shown schematically in vertical section in Figure 6 and designated as a whole by the reference 10 , having partly fixed vertical edges 11 and 12 at the periphery and a horizontal grid 13 at the top, with a hydrophilic geotextile (not shown) placed on the horizontal grid 13, the substrate (not shown) resting on said hydrophilic geotextile.
  • the level of the water table in the caissons is equal to the level of the bottom plus the depth of water stored, so it suffices at any time to adjust the level of the bottom, which is therefore mobile 14 , so that the level of the tablecloth is at the desired level.
  • the means for managing the level of the water table make it possible to know the level of the surface of the water table and to adjust the level of the mobile bottom 14 according to the instructions relating to the depth of this mobile bottom 14 and to follow the thickness of the water stock (which can possibly be confirmed by crossing information if electrical conductivity sensors are installed in the volume of the caissons.)
  • the mobile bottom 14 of each box 10 can go up and down by any suitable means.
  • An example of a means proposed according to the invention consists of the use of a jack 15 or a multitude of jacks.
  • the jacks can be chosen hydraulic or electric.
  • the movable bottom 14 of the caissons be equipped with a means capable of exerting a vertical force capable of carrying the weight of the water stock for the capillary purposes in passive mode and of overcoming the resistance exerted by the substrate to bottom-up water percolation for the purposes of actively managing culture conditions by water convection through the substrate;
  • [581] - to have a volume of water stored in the water table inside the caissons greater than the volume of air of the porosity of the substrate to be replaced by water.
  • Each jack 15 must itself rest on a stable surface 16 capable of withstanding without moving the force exerted in the opposite direction to support or raise the bottom of the box supporting the water.
  • the boxes can have a fixed bearing part on which rests the jack which carries the mobile floor.
  • An exemplary embodiment relates to a juxtaposition of 400 boxes of 20 m2 each of 16 tons per box, a jack, constituting a partition of a plot of 8000 m2, with in each box a hydraulic jack 15 lifting 20 tons, with a stroke of 1 meter, which allows in the low position to have a reserve of 80 cm of water below the minimum winter depth, when the caissons are installed so that the depth of the bottom of the caissons in its deepest position low, i.e. 80 cm below the minimum winter (and summer) depth determined according to the invention according to the water characteristics of the substrate.
  • the caissons are prefabricated elements designed to be easily transported and installed in the field.
  • Such a box 10 can be prefabricated as a kit.
  • the width of a box is slightly less than 2 meters and the length is for example 12 meters corresponding to a conventional length of a semi-trailer platform and the bottom of each box is an independent part equipped with connections to be connected from integrally with the bottom of a box on one side and at the bottom of another box on the other side and provided on the other hand with connections making it possible to secure a vertical wall of the box on one side, the vertical wall on the other side being secured to the next box.
  • the vertical walls are connected and secured to the upper grids, which are also connected and secured to the upper grids of the preceding box and of the following box.
  • the boxes are packaged for transport in packages of 2 boxes to be installed connected and joined together, each package having a thickness corresponding to 2 times the thickness of the bottoms of the box plus 2 times the thickness of the upper grilles of the box plus the thickness of the bottom-vertical partition and upper grille-vertical partition connections.
  • a number of these packages are then stacked on a semi-trailer bed to be transported to the construction site with the main constraint in terms of transport, given a very low weight constraint, not to exceed the heights allowed on the road.
  • the layers for storing precipitation water intended for use in deferred irrigation are constituted in an innovative way according to the invention by juxtaposed empty boxes, the vertical walls and the upper horizontal face in the form of grids of which are fixed. but whose horizontal bottom is equipped with means for sliding vertically between the vertical walls of the box between a maximum depth and a minimum depth.
  • caissons are also equipped according to the invention with a network of additional capillary paths which, in the presence of a water table at any level inside the caissons, allow the water to rise by capillarity from said water table to the substrate located above.
  • an impermeable membrane therein, which may for example be an EPDM membrane 17, fixed in the upper part by periphery of the box and not fixed to the vertical walls nor to the bottom but whose dimensions allow with the pressure of the water to be placed on the bottom and to marry the walls when the bottom of the boxes is at its maximum depth and which will adapt spontaneously by making folds when the bottom of the box rises.
  • an impermeable membrane which may for example be an EPDM membrane 17, fixed in the upper part by periphery of the box and not fixed to the vertical walls nor to the bottom but whose dimensions allow with the pressure of the water to be placed on the bottom and to marry the walls when the bottom of the boxes is at its maximum depth and which will adapt spontaneously by making folds when the bottom of the box rises.
  • the network of capillary paths can preferably be produced by a bundle of flexible wicks made of capillary fibers connected to the upper grid of the boxes and which hang down to the bottom of the box when the bottom is at its lowest and which fold up freely as needed when the bottom of the boxes rises.
  • the flexible capillary fiber wicks connected to the upper grid of the caissons may not hang down to the bottom of the caisson but have a rigid non-capillary part attached at the bottom to leave a pool of potentially saltier and therefore heavier unused water at the bottom of the water pool.
  • capillary columns can also be used but with an upper fixation around an axis of rotation allowing the capillary column to hang vertically all the way down when the movable bottom is at its lowest, the bottom of the capillary column being pushed from the top when the bottom rises by sliding the bottom of the column on the bottom and rotating the top of the column on its axis of rotation.
  • a means provided according to the invention to overcome these drawbacks is to have an upper grid whose capacity to deflect is relatively negligible compared to the amplitude of movement of its supports at the level of the vertical walls of the sound boxes. Provision is made for this purpose to have sufficiently rigid horizontal upper grids with respect to the distance between the parallel vertical walls, these horizontal grids resting at their ends on the vertical walls of the sound boxes, said boxes being equipped at their upper end of one or more connecting elements with the grids making it possible to fix and support the grids to their ends, said connecting elements being provided with a damping functionality specifically adjusted to provide the surface of the ground with adequate damping of the mechanical stresses corresponding to the sport in question.
  • the land construction and management method is also distinguished, in another preferred version of the invention, compatible with previous versions, by the proposal of a set of new means and methods for active storage management. of water for irrigation of the land in water autonomy with movable bottom boxes to overcome the disadvantages of water tanks by juxtaposition of fixed bottom boxes.
  • the objective is to use the presence of the web in the structure combined with the type of substrate chosen in the context of the invention to actively optimize the air conditioning and oxygenation of the substrate, in a mode of management particularly efficient and inexpensive in energy by the use of low temperature energy resources naturally available, quite often, in the environment of the field.
  • the active use of means creating upward air convection combined with the structure with incorporated water table allows eco-responsible optimization of the summer and winter air conditioning of the substrate and also of the strands turf of the turfed surface, using the air brought to a favorable temperature, low but sufficient in this type of exchange by convection, and thus allowing the judicious use of the natural energy resources available in the environment of the ground, this convective process only consuming, with the type of substrate chosen within the framework of the invention, a marginal mechanical energy compared to the caloric energy transported and exchanged with the substrate and the grass, even in the case referred to d a small temperature difference between the circulating air and the substrate to be air-conditioned.
  • an active circulation of air inside the substrate can also be used to increase oxygenation or to accelerate the drying of the substrate. culture.
  • a rapid cycle of ascent followed by a descent of the water level is also usable for an even faster exchange of calories between the water and the substrate, followed when the water goes down again, of a renewal of the air of the porosity by the air of the atmosphere and therefore of a renewal of the oxygenation of the substrate.
  • the thermal inertia of the air being low compared to that of the substrate, the renewed air then takes on the temperature of the substrate, modifying the latter only marginally.
  • the air space inside the box between the water in the water table and the substrate laid on top constitutes a homogeneous and resistance-free path of penetration towards said substrate, perfectly suited for a maintenance air conditioning of the climatic conditions of the substrate and of the lawn on the surface by upward air convection through the substrate, with an air distribution network upstream corresponding to the juxtaposition layout of the boxes, using the interior vertical partitions of the boxes as an air distribution network from the outside to the air space between the ply and the top of the box.
  • the boxes are pre-made plastic elements with self-supporting double-walled vertical walls, the hollow between the two walls serving as a pressurized air supply pipe for ascending air convection operations, and also used for import or export water transfers.
  • This solution can be used in the context of the invention but does not seem particularly judicious or satisfactory in that it doubles the storage infrastructures and involves great complexity and slowness in the transfer flows of the lower layer of storage to the upper storage layer or vice versa, which does not seem easily achievable under satisfactory economic and practical conditions and in that it does not allow the upper water table to be used for rapid and low-speed cycles.
  • the land management and construction method according to the invention comprises a step of installing a lawn on the surface of the upper layer (C1), said installation of said lawn being able to be carried out by sowing once said layer higher (Ci) installed in its final place during said construction step of said structure (S) or else which can be carried out beforehand by pre-cultivating said grass on a layer of substrate which is then broken down into a partition of sub-elements each comprising a volume of substrate of the same thickness with the precultivated grass on its surface and the roots installed therein, these sub-elements being transported and then finally assembled and installed to finalize the construction of said structure (S).
  • hybrid layer (H) consisting either (i) of a culture substrate which comprises synthetic reinforcing elements, or (ii) of a culture substrate which shares the space of the hybrid layer (H) with synthetic reinforcing elements.
  • an essential point of the invention concerns the step of managing the maximum depth (Ppi ézo ) of the piezometric level of the water table inside the structure (S), to allow good hydration of the turf by capillary flow from said layer.
  • the construction method includes a definition step:
  • the depth Ppiezo of the piezometric level of the water table must be maintained of water inside the structure (S) for at least part of the time of the year between a minimum depth PpiezoMiNTOR and the maximum value PpiezoMAX which verify the following relationships:
  • n(PTOR) is the number of layers fully or partially above said minimum slice of root oxygenation (TOR) of thickness PTOR and taking as the definition of a layer fully or partially included in said superficial slice of oxygenation of the roots (TOR) the fact that Y ⁇ PTOR , which makes it possible to define the integer n (PTOR) £ N by the relation:
  • e is the total porosity characteristic of the layer (Ci) in its state of compaction in situ
  • the function h C i drainage is the function characterizing the theoretical capillarity of the layer (Ci) in its state of compaction in situ, defined as the function which has a value of 0 water of water content by volume strictly between the water content e, at saturation and the water content at the wilting point associates the value h cdrainage (Q water ), which is the equivalent capillary height expressed in cm corresponding to Q water on the strictly decreasing curve of water content with respect to the pressure capillary on a quasi-static drainage path from the initial saturated state;
  • the invention also relates to land made using this construction method.
  • the field should preferably verify the relationship: YN 3 Ppi ézoMiN TOR
  • the depth of the piezometric level of the water table in summer, during a heat wave, when the night temperature exceeds 18 ° C, is regulated so that the relation is also verified:
  • the value required for the minimum summer air content at 5 cm from the surface Q 5cm is variable but at least equal to 10% and preferably greater than 15%.
  • a ground according to the invention must therefore, preferably, respect the relationship: [638] - where j is the number of the layer in which the points are located at 5 cm depth
  • this hybrid layer (H) preferably comprises :
  • the hybrid layer (H) belongs to one of the following configurations
  • the synthetic reinforcing elements are elongated or surface reinforcement elements such as, for example, fibers and the substrate (SUB sab) and these elongated or surface elements are mixed beforehand; This is the classic case of fiber substrates;
  • - synthetic reinforcing elements are long fibers that are incorporated into the substrate by, once the turf is installed; This is the classic case of hybrid pitches reinforced on site with long fibers which are implanted in the substrate in situ, once the turf has been installed by the technique known as "tufting", these techniques for creating hybrid pitches being also known as “stiched solutions”; [649] - the synthetic elements constituting a structure are a synthetic imitation grass carpet with a substrate incorporated between the strands of synthetic grass, a sowing being then carried out to finally constitute a synthetic carpet sown in which real natural grass grows.
  • the hybrid layer consists of the patented substrate known under the trade name Radicalé.
  • the turfed hybrid sports ground comprises a basin structure with a subgrade (F) and edges and an impermeable membrane placed on the subgrade (F ) and under the structure (S) and rising on the edges of said basin structure, so that the structure (S) has its bottom and its vertical peripheral edges isolated from the outside by said impermeable membrane.
  • the turfed hybrid sports field comprises a layer consisting of a patented porous concrete, with very coarse porosity, which is both very permeable and very capillary, known under the brand name Capillary Concreete®.
  • the turfed hybrid sports field comprises a combination of 1 to 5 layers among:
  • FIG. 1 The description, which is in no way limiting, should be read in conjunction with the following figures:
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a terrain comprising 5 layers according to the present invention
  • Figure 2 includes the 4 figures 2A, 2B, 2C and 2D which are 4 examples of compositions from 3 types of layers which can be identified by the pattern used to symbolize them:
  • [665] - a type of layer consisting of Capillary Concrete, identifiable in Figures 2 by triangles and denoted ( CC )
  • [666] - a type of layer made up of siliceous sand, identifiable in figures 2 by rectangles with a cross and denoted ( SS )
  • the figures represent the aerial part of the lawn which is denoted (g) and depicts an impermeable membrane denoted (Ml) and means represented as in Figure 1 by an arrow connecting the layers to a full container of water whose level determines the piezometric level of the water table.
  • FIG. 1A is a schematic sectional view of a terrain according to the invention comprising 1 single layer, consisting of Radicalized substrate,
  • FIG. 2B is a schematic sectional view of a ground according to the invention comprising 2 layers: a layer of Radical substrate at the top and a layer of sand at the bottom.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a terrain according to the invention also comprising 2 layers: a layer of Radical substrate at the top and a layer of Capillary Concrete at the bottom.
  • the 4 types of soil are clay soil (curve of type T1), loamy soil (curve of type T2), sandy soil (curve of type T3) and substrate soil corresponding to the type of water profile sought in invention (curve of the T4 type).
  • the hybrid layer is the 2nd layer (C2), represented with a graphic pattern to suggest the draining and elastic aspect of this lying down
  • Figure 1 shows a block of 5 layers Ci, C2, C3, C4, C5 placed on a subgrade (f), and the construction parameters Y1, Y 2 , Y3, Y4 and Y 5 .
  • these quantities Zi , Z 2 , Z 3 and Xi , X 2 and X 3 corresponding to example are therefore also represented by vectors.
  • These quantities appear on the right part of figure 1 as vectors directed upwards with their origin at the depth P Min and this makes it possible to observe whether the tip of the vector Xi is lower or higher than the tip of the vector Zi directed downwards from the surface since the condition to be respected according to the invention is graphically to have the tip of the vector Zi located higher than the tip of the vector Xi.
  • Figure 1 represents all the elements that allow visually and graphically to see that the example represented does indeed comply with the conditions sought by the invention.
  • figure 2 which represents 4 particular structures.
  • Beneath these layers may be a layer of a material (CC) known by the trade name Capillaire Concreete, which is an extremely porous capillary concrete.
  • this layer of (CC) has a very high macro-porosity and therefore has a maximum storage capacity per centimeter of layer and a particularly low mechanical resistance to the flow, which allows perfect horizontal homogenization of the convection flows and a power almost negligible mechanical resistance to flow.
  • a second variant illustrated by figure 2B is possible, according to the same model but replacing the single layer of Radicalé substrate by a layer of Radicalé of 8 to 30 cm (depending on the sport considered and the level of performance sought) on a layer of coarse sand from 20 to 200 cm.
  • a third variant presented in figure 2C, also in two layers, is also possible by replacing the sand with a product known as CC or Capillary Concreete (“capillary concrete”) which is a concrete that is both very porous with very large macropores and at the same time with strong capillarity.
  • CC Capillary Concreete
  • a first advantage of CC is that the additional storage volume per 10 cm of additional layer is of the order of 7 cm of water and above all, there is no need for drains to distribute the water horizontally. air or water under pressure or depressure to create an upward or downward movement of air or water because the permeability is such that the CC provides without delay and without significant mechanical resistance a perfect distribution layer which makes it possible to create convection vertical in the substrate placed above from a homogeneous horizontal base.
  • a second advantage of CC is that it constitutes a perfectly stable screed on which vehicles can be driven or stands installed and that a layer of Radicalé can be installed on CC and removed and then reapplied later, leaving meanwhile a perfectly clean, load-bearing and draining surface that can be used for multi-functional stadiums.
  • capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of 3 5 cm and whose culture substrate placed on it has a thickness of between
  • capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of 3 8 cm and whose culture substrate placed on it has a thickness of between
  • capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this purpose with a thickness of 3 15 cm and whose culture substrate placed on it has a thickness of between 16 cm and 25 cm cm.

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Abstract

The invention relates to a method for the construction and sustainable management of a hybrid turf sports ground, with management of a shallow water table in the structure of the sports ground, which comprises: a first step of constructing a structure (S) placed on a base (F), the structure comprising N stacked porous layers (Ci); a second step of installing turf on the surface of the top layer (Ci), the installation of the turf possibly being carried out by sowing; and, of the N layers, one hybrid layer (H) is constituted either (i) by a cultivation substrate that comprises synthetic reinforcing elements, or (ii) by a cultivation substrate that shares the space of the hybrid layer (H) with synthetic reinforcing elements.

Description

PROCÉDÉ DE CONSTRUCTION ET DE GESTION DURABLE D'UN TERRAIN DE SPORT HYBRIDE ENGAZONNÉ AVEC NAPPE D'EAU ET TERRAIN DE SPORT HYBRIDE ENGAZONNÉ METHOD FOR THE CONSTRUCTION AND SUSTAINABLE MANAGEMENT OF A HYBRID GRASS SPORTS FIELD WITH A WATERBED AND HYBRID GRASS SPORTS FIELD
[001] La présente invention concerne un procédé de construction et de gestion durable , en particulier économe en eau, d’un terrain de sport hybride engazonné, avec nappe d’eau à niveau réglable dans la structure, avec sub-irrigation des racines suffisante par capillarité spontanée depuis la nappe d’eau, tout en respectant les besoins d’oxygénation et d’aération du substrat et des racines et avec une teneur en eau propice au bon comportement mécanique du sol sportif. [001] The present invention relates to a method for the construction and sustainable management, in particular water-saving, of a turfed hybrid sports ground, with an adjustable level water table in the structure, with sufficient sub-irrigation of the roots. by spontaneous capillarity from the water table, while respecting the oxygenation and aeration needs of the substrate and roots and with a water content conducive to the good mechanical behavior of the sports floor.
[002] Dans une solution préférée, le procédé propose même une autonomie en eau du terrain, c’est à dire un terrain qui peut se passer de l’eau du réseau pour son irrigation. [002] In a preferred solution, the method even offers water autonomy for the land, that is to say land that can do without network water for its irrigation.
[003] Dans une autre solution préférée, compatible avec la précédente, le procédé propose également un procédé éco-responsable d’oxygénation active des racines et de climatisation convective du substrat et de la surface engazonnée. [003] In another preferred solution, compatible with the previous one, the method also offers an eco-responsible method of active oxygenation of the roots and convective air conditioning of the substrate and the grassed surface.
[004] Le terrain de sport hybride engazonné durable selon l’invention comprend une structure (S) posée sur un fond de forme (F), cette structure comprenant (i) une ou plusieurs couches poreuses homogènes superposées, dont au moins une couche de jeu hybride (H), (ii) un gazon dont les racines sont ancrées dans cette couche de jeu hybride (H) et (iii) des moyens permettant d’amener de l’eau dans la structure ou de l’en évacuer, d’y constituer une nappe d’eau (N) et d’en gérer le niveau piézo- métrique à l’intérieur de la structure (S) à une faible profondeur (Ppiézo), qui peut varier entre une profondeur minimale (Ppiézo min) et une profondeur maximale (Ppiézo max)· [004] The durable turfed hybrid sports field according to the invention comprises a structure (S) placed on a subgrade (F), this structure comprising (i) one or more superposed homogeneous porous layers, including at least one layer of hybrid game (H), (ii) a lawn whose roots are anchored in this layer of hybrid game (H) and (iii) means for bringing water into the structure or evacuating it, d create a water table there (N) and manage the piezometric level inside the structure (S) at a shallow depth (Ppiezo), which can vary between a minimum depth (Ppiezo min) and a maximum depth (Ppiezo max)
[005] Cette invention trouve à s’appliquer dans tous les climats et notamment les climats tempérés, les climats secs en été et à fortes précipitations hivernales de type méditerranéen ou les climats tropicaux. Cette invention répond aussi à la situation d’eau eau d’irrigation salée, relativement fréquente en zone tropicale ou sub-méditerra- néenne. [005] This invention is applicable in all climates and in particular temperate climates, dry climates in summer and heavy winter precipitation of the Mediterranean type or tropical climates. This invention also responds to the situation of salty irrigation water, relatively common in tropical or sub-Mediterranean zones.
[006] L’invention se rapporte à 3 systèmes, correspondant à 3 étapes de l’invention: [007] La première partie de l’invention est un premier système qui concerne le cas général de l’invention. Un ensemble de règles concernant le choix de la composition du subs trat et la gestion de l’évolution dans le temps de la profondeur de la nappe d’eau dans la structure en fonction de la courbe principale capillaire dudit substrat permet tent de garantir une irrigation capillaire spontanée assurant les besoins du gazon en terme d’irrigation, d’oxygénation des racines et d’aération du substrat. [006] The invention relates to 3 systems, corresponding to 3 stages of the invention: The first part of the invention is a first system which relates to the general case of the invention. A set of rules concerning the choice of the composition of the substrate and the management of the evolution over time of the depth of the water table in the structure according to the main capillary curve of the said substrate makes it possible to guarantee irrigation. spontaneous capillary ensuring the needs of the lawn in terms of irrigation, oxygenation of the roots and aeration of the substrate.
[008] La deuxième partie de l’invention se situe dans le cadre du système développé en première partie, dans le cas particulier où la structure comprend une couche de stockage spécifique performante mais à volume de stockage fixe. L’invention permet alors de minimiser la consommation d’eau depuis l’extérieur par un système de gestion de la profondeur de la nappe d’eau en fonction du temps à partir des con traintes définies en première partie de l’invention, afin d’optimiser le stockage de l’eau de précipitation dans la nappe d’eau pour une irrigation du gazon différée dans le temps. Le système détermine également de façon préférée l’épaisseur souhai table de la couche de substrat située au dessus de ladite couche de stockage. De plus, dans le cas où ladite couche de stockage d’eau présente une surface supé rieure mécaniquement rigide, une contrainte supplémentaire en terme de profondeur maximale de la nappe est proposée pour garantir la souplesse du sol sportif malgré la présence de ladite surface supérieure mécaniquement rigide. [008] The second part of the invention is within the framework of the system developed in the first part, in the particular case where the structure comprises a specific high-performance storage layer but with a fixed storage volume. The invention then makes it possible to minimize the consumption of water from the outside by a system for managing the depth of the water table as a function of time from the constraints defined in the first part of the invention, in order to to optimize the storage of precipitation water in the water table for time-delayed lawn irrigation. The system also preferably determines the desired thickness of the substrate layer located above said storage layer. Moreover, in the case where said water storage layer has a mechanically rigid upper surface, an additional constraint in terms of maximum depth of the water table is proposed to guarantee the flexibility of the sports ground despite the presence of said mechanically rigid upper surface. rigid.
[009] La troisième partie de l’invention se situe également dans le cadre du système dé veloppé en première partie et concerne une solution alternative pour pallier les dé fauts des couches de stockage connues de l’état de l’art. L'utilisation proposée de caissons à fond verticalement mobile et de nouveaux moyens associés permet de gérer au mieux la profondeur de la nappe, à une profondeur indépendante de la quantité d’eau stockée, pour pouvoir conserver de l’eau de précipitation hivernale et l’utiliser en été pour l'irrigation, pour choisir le niveau de la nappe indépendamment de la quantité d’eau stockée afin d’optimiser l’efficacité spontanée de la capillarité, pour oxygéner et climatiser le substrat par convection ascendante et descendante d’eau de la nappe à travers le substrat, de façon optimale et à moindre coût énergé tique. [009] The third part of the invention also falls within the framework of the system developed in the first part and relates to an alternative solution to overcome the shortcomings of the storage layers known to the state of the art. The proposed use of caissons with a vertically movable bottom and new associated means makes it possible to better manage the depth of the water table, at a depth independent of the quantity of water stored, in order to be able to conserve water from winter precipitation and the to be used in summer for irrigation, to choose the level of the water table independently of the quantity of water stored in order to optimize the spontaneous efficiency of capillarity, to oxygenate and condition the substrate by upward and downward convection of water of the web through the substrate, in an optimal way and at a lower energy cost.
[010] Le principe général de l’invention est de donner des critères qui permettent de réali ser 4 objectifs servant de cadre à l’invention puis 2 objectifs supplémentaires dans ce cadre : [011] - Dans la partie de substrat sous la surface dans laquelle on souhaite le développe ment des racines, ici dénommée «tranche d’oxygénation des racines», il importe d’éviter une baisse suffisamment importante et suffisamment longue de la quantité d’oxygène dans la porosité du substrat au niveau des racines. L’objectif est d’éviter d'avoir un effet négatif sur le développement racinaire, phénomène particulièrement fréquent en hiver dans les climats tempérés si le substrat est trop près du niveau d’une nappe d’eau dans la nature ou si l’épaisseur de substrat au-dessus d’une couche drainante est insuffisante dans le cas des terrains de sport classiquement réalisés avec substrat sur couche drainante. [010] The general principle of the invention is to give criteria which make it possible to achieve 4 objectives serving as a framework for the invention and then 2 additional objectives within this framework: [011] - In the part of the substrate below the surface in which the development of the roots is desired, here referred to as the "root oxygenation section", it is important to avoid a sufficiently large and sufficiently long drop in the quantity of oxygen in the porosity of the substrate at the level of the roots. The objective is to avoid having a negative effect on root development, a phenomenon particularly frequent in winter in temperate climates if the substrate is too close to the level of a water table in nature or if the thickness of substrate above a draining layer is insufficient in the case of sports grounds conventionally made with substrate on a draining layer.
[012] - En période caniculaire, il faut éviter une teneur en eau trop forte près de la surface, car une teneur en air insuffisante près de la surface en période de canicule favorise le développement des maladies tandis qu’un profil de teneur en eau croissante selon la profondeur avec une teneur en air suffisante en surface est le meilleur moyen possible de prévention des maladies, du moins tant que par ailleurs les plantes ne subissent pas de stress de manque d’eau d’irrigation. [012] - During a heat wave, it is necessary to avoid too high a water content near the surface, because an insufficient air content near the surface during a heat wave promotes the development of diseases, while a water content profile increasing with depth with sufficient air content at the surface is the best possible means of disease prevention, at least as long as the plants are not otherwise under stress from lack of irrigation water.
[013] - En toute période et plus particulièrement en été et en période caniculaire, le flux d’eau capillaire spontané depuis la nappe d’eau doit permettre de fournir aux racines assez d’eau pour permettre au gazon de fournir une évapotranspiration réelle aussi proche que possible de l’évapotranspiration potentielle. [013] - In any period and more particularly in summer and during heat waves, the spontaneous capillary water flow from the water table must make it possible to supply the roots with enough water to allow the lawn to provide real evapotranspiration as well close as possible to potential evapotranspiration.
[014] - En période d’utilisation sportive du terrain et en particulier dans le cas particulier des réalisations où la structure constructive comporte une couche dure pour le stockage de l’eau, le terrain de sport doit être souple, c’est à dire fournir une réponse amortie en réaction aux sollicitations mécaniques du geste sportif. Or, il est constaté que cette souplesse au-dessus d’une couche dure est augmentée de 40% s’il existe une « nappe perchée » d’au moins 4 cm, c’est à dire une quasi-saturation par capil larité du substrat posé juste au-dessus de ladite couche dure de stockage. [014] - In periods of sports use of the field and in particular in the particular case of achievements where the constructive structure comprises a hard layer for the storage of water, the sports field must be flexible, that is to say provide a damped response in reaction to the mechanical stresses of the sporting gesture. However, it has been observed that this flexibility above a hard layer is increased by 40% if there is a "perched layer" of at least 4 cm, that is to say a quasi-saturation by capillarity of the substrate placed just above said hard storage layer.
[015] Les 2 premiers objectifs à atteindre donnent lieu selon l’invention à des critères de profondeur minimale de la nappe tandis que les deux suivantes donnent lieu à des critères de profondeur maximale de la nappe. De plus, ces 4 critères de profondeur de nappe (2 minimales et 2 maximales) dépendent tous les quatre des caractéris tiques du substrat. [015] The first 2 objectives to be achieved give rise, according to the invention, to criteria of minimum depth of the water table, while the following two give rise to criteria of maximum depth of the water table. Moreover, these 4 groundwater depth criteria (2 minimum and 2 maximum) all depend on the characteristics of the substrate.
[016] Une fois réalisées ces 4 premiers objectifs qui servent de cadre général à l’invention, le principe de l’invention est de réaliser 2 objectifs spécifiques supplémentaires : [017] - Minimiser les épaisseurs des couches pour minimiser les coûts et la consommation d’eau depuis l’extérieur par une gestion optimale de la profondeur de la nappe d’eau pour y stocker l’eau de précipitation destinée à une irrigation du gazon différée dans le temps pour les couches connues de l’état de l’art, à volume constant de stockage, en respectant les besoins du gazon. [016] Once these first 4 objectives have been achieved, which serve as a general framework for the invention, the principle of the invention is to achieve 2 additional specific objectives: [017] - Minimize the thicknesses of the layers to minimize the costs and the consumption of water from the outside by optimal management of the depth of the water table to store there the rainwater intended for irrigation of the lawn delayed in time for layers known from the state of the art, with constant storage volume, respecting the needs of the lawn.
[018] - Optimiser le stockage de l’eau, l’oxygénation et le conditionnement climatique du substrat, de la surface engazonné et de son environnement par convection d’eau de la nappe ou d’air par la proposition et la mise en œuvre de nouveaux moyens de stockage à volume de stockage variable permettant une meilleure utilisation de la nappe d’eau et constitués de caissons à fond mobile. [018] - Optimize the storage of water, the oxygenation and the climatic conditioning of the substrate, the grassed surface and its environment by convection of water from the groundwater or air by the proposal and the implementation new storage means with variable storage volume allowing better use of the water table and made up of movable bottom boxes.
[019] La particularité de l’invention est de préciser suffisamment le type de substrat et les règles à respecter en fonction du substrat pour permettre de respecter toutes ces conditions, pourtant incompatibles entre elles en général. [019] The particularity of the invention is to sufficiently specify the type of substrate and the rules to be respected according to the substrate to allow all these conditions, which are generally incompatible with each other, to be respected.
[020] Dans son principe même, l’approche de l’invention se démarque de l’état de l’art sur 4 points : [020] In its very principle, the approach to the invention differs from the state of the art on 4 points:
[021] 1er point : Le principe innovant de l’invention pour déterminer les conditions à res pecter est de considérer que la profondeur de pression capillaire nulle égale à la profondeur de la nappe est variable dans le temps et peut s’écrire [021] 1st point: The innovative principle of the invention to determine the conditions to be respected is to consider that the depth of zero capillary pressure equal to the depth of the water table is variable over time and can be written
[022] P = Pi + P2 (t) [022] P = Pi + P 2 (t)
[023] Pi étant la profondeur d’un point où l’on veut observer l’effet de la profondeur de la nappe, comme par exemple 5 cm de la surface pour voir l’effet de la nappe sur l’oxygénation des racines à 5 cm de la surface. C’est un point que l’on regarde à un moment clé mais dont la profondeur ne varie pas avec le temps. [023] Pi being the depth of a point where we want to observe the effect of the depth of the water table, such as for example 5 cm from the surface to see the effect of the water table on the oxygenation of the roots at 5 cm from the surface. It is a point that we look at at a key moment but whose depth does not vary over time.
[024] Au contraire, P2(t) est la sur-profondeur de la nappe au temps t et peut donc varier en fonction d’une stratégie élaborée selon l’invention. La prise en compte de la pro fondeur de pression capillaire nulle par rapport au point de profondeur Pi, corres pondant à la profondeur supplémentaire P2 de la nappe entre le point considéré et la nappe est un premier degré de liberté nouveau et fondamental introduit par la situation de la présence selon l’invention d’une nappe d’eau qui fixe la profondeur de la pression capillaire nulle. [024] On the contrary, P 2 (t) is the over-depth of the water table at time t and can therefore vary according to a strategy developed according to the invention. Taking into account the depth of zero capillary pressure with respect to the point of depth Pi, corresponding to the additional depth P 2 of the water table between the point considered and the water table is a first new and fundamental degree of freedom introduced by the situation of the presence according to the invention of a sheet of water which fixes the depth of the zero capillary pressure.
[025] En second lieu, la prise en compte de la variation par rapport au temps de cette profondeur supplémentaire de la nappe P2 (t) en suivant un scénario déterminé selon l’invention est un second degré de liberté supplémentaire fondamental, constituant dans son simple principe une approche tout à fait nouvelle, ouvrant de très larges possibilités. [025] Secondly, taking into account the variation over time of this additional depth of the P 2 (t) aquifer by following a scenario determined according to the invention is a second fundamental additional degree of freedom, constituting in its simple principle an entirely new approach, opening up very wide possibilities.
[026] Or l’analyse des objectifs visés par l’invention montre qu’ils sont tous des objectifs ne concernant qu’une période de temps donnée et dépendant essentiellement, au moins pour certains d’entre eux, d’un cumul d’effets dans la période de temps pré cédant ladite période de temps donnée. [026] However, the analysis of the objectives targeted by the invention shows that they are all objectives relating only to a given period of time and essentially depending, at least for some of them, on a combination of effects in the period of time preceding the said given period of time.
[027] La détermination d’une évolution dans le temps des profondeurs de la nappe est donc un élément d’approche nouveau et essentiel de l’invention [027] The determination of an evolution over time of the depths of the water table is therefore a new and essential element of approach of the invention.
[028] - 2ème point : le principe choisi pour assurer l’oxygénation des racines [028] - 2nd point: the principle chosen to ensure oxygenation of the roots
[029] Il est classique dans l’état de l’art de confondre le besoin d’oxygénation des racines avec une nécessité permanente de teneur en air « suffisante ». Or, le problème d’oxygène des racines, s’il dépend en effet de la teneur en air ne dépend pas de la teneur en air instantanée ou de la teneur en air permanente mais d’un effet cumulatif sur une longue période lié à la teneur en air. [029] It is conventional in the state of the art to confuse the need for root oxygenation with a permanent need for “sufficient” air content. However, the oxygen problem of the roots, if it depends indeed on the air content does not depend on the instantaneous air content or the permanent air content but on a cumulative effect over a long period linked to the air content.
[030] Du coup, le parti pris selon l’invention est de chercher le moyen d’ augmenter la teneur en air mais seulement un peu et seulement de temps en temps plutôt que de chercher à avoir tout le temps une « bonne » teneur en air ,en partant du principe que la convection d’oxygène par drainage de temps en temps est mille fois plus efficace qu’une diffusion permanente d’oxygène nécessitant en permanence une « bonne » teneur en air. [030] As a result, the bias according to the invention is to look for a way to increase the air content but only a little and only from time to time rather than to seek to have a "good" air content all the time. air, assuming that the convection of oxygen by drainage from time to time is a thousand times more effective than a permanent diffusion of oxygen requiring a "good" air content at all times.
[031] Le parti pris de l’invention est donc le choix d’un scénario P2(t) avec profondeur minimum de la nappe à respecter « de temps en temps », profondeur minimum de la nappe étant déterminée selon l’invention à partir de la courbe de drainage capil laire du substrat de culture du gazon. [031] The bias of the invention is therefore the choice of a scenario P2(t) with minimum depth of the water table to be respected "from time to time", minimum depth of the water table being determined according to the invention from of the capillary drainage curve of the grass growing medium.
[032] Dans une perspective de développement durable, le parti pris de l’invention est d’im poser un scénario de profondeur de nappe qui permette l’oxygénation des racines par le jeu d’équilibre spontané sous l’effet de la gravité et de la capillarité sans né cessité d’action active supplémentaire. Ceci n’empêche pas par ailleurs que de tels moyens supplémentaires sont également proposés selon l’invention dans des réali sations préférées. [032] From a perspective of sustainable development, the bias of the invention is to impose a scenario of groundwater depth which allows the oxygenation of the roots by the game of spontaneous balance under the effect of gravity and capillarity without the need for additional active action. This does not, moreover, prevent such additional means from also being proposed according to the invention in preferred embodiments.
[033] - 3ème point : Le principe choisi pour assurer l’irrigation [034] Contrairement aux principes habituellement retenus selon l’état de l’art, le principe retenu selon l’invention n’est pas de s’intéresser à la teneur en eau au niveau des racines mais uniquement aux conditions d’un flux capillaire suffisant pour répondre à la demande climatique évaporatoire. [033] - 3rd point: The principle chosen to ensure irrigation [034] Contrary to the principles usually retained according to the state of the art, the principle adopted according to the invention is not to be interested in the water content at the level of the roots but only in the conditions of a capillary flow. sufficient to meet the evaporative climatic demand.
[035] En s’appuyant sur des résultats scientifiques assez récents concernant les flux ca pillaires à travers substrat avec nappe d’eau peu profonde en présence de demande évaporatoire, le principe retenu est tout simplement de déterminer une profondeur maximale de nappe et un type de substrat permettant de garantir une irrigation ca pillaire satisfaisante, indépendamment de la teneur en eau (à l’équilibre capillaire ou pendant le flux) à la profondeur des racines. [035] Based on fairly recent scientific results concerning capillary flows through the substrate with a shallow water table in the presence of evaporation demand, the principle adopted is quite simply to determine a maximum water table depth and a type of substrate to guarantee satisfactory capillary irrigation, regardless of the water content (at capillary equilibrium or during flow) at the root depth.
[036] - 4ème point : Le principe choisi pour optimiser le stockage de l’eau. [036] - 4th point: The principle chosen to optimize water storage.
[037] Le système de stockage d’eau doit déjà disposer d’un volume de stockage d’eau d’une taille suffisante par rapport aux besoins mais il doit également pouvoir être rempli et vidé conformément à la répartition temporelle des besoins et selon une chronologie de remplissage et de vidange qui respecte également les règles de profondeur de nappe précédemment déterminées. [037] The water storage system must already have a water storage volume of sufficient size in relation to the needs, but it must also be able to be filled and emptied in accordance with the temporal distribution of the needs and according to a filling and emptying chronology which also respects the rules of groundwater depth previously determined.
[038] Une première étape d’analyse de ces contraintes met en relief les limites des couches de stockage déjà connues de l’état de l’art et propose une stratégie de courbe d'évolution dans le temps de la profondeur de la nappe de nature à optimiser l’usage de ces couches déjà connues selon l’état de l’art. [038] A first stage of analysis of these constraints highlights the limits of the storage layers already known from the state of the art and proposes a strategy for the evolution curve over time of the depth of the nature to optimize the use of these layers already known according to the state of the art.
[039] Une seconde étape de proposition d’un nouveau type de couches de stockage avec fond mobile offre la possibilité d’une profondeur de nappe indépendante de la quan tité d’eau en stock et permet de réaliser des submersions- vidanges pour condition ner de façon active la température et l’oxygénation par convection d’eau de la nappe ou convection d’air passant par la nappe. [039] A second step of proposing a new type of storage layers with mobile bottom offers the possibility of a water table depth independent of the quantity of water in stock and allows submersions-drainages to be carried out to condition ner actively the temperature and oxygenation by convection of water from the aquifer or convection of air passing through the aquifer.
[040] L’apport visé par l’invention est de façon générale de permettre une gestion durable d’un terrain engazonné par un choix cohérent des matériaux et des épaisseurs des couches constitutives du terrain et par le réglage à différents moments clés de la profondeur d’une nappe d’eau dans la structure , afin de rendre compatibles la ré sistance et la souplesse du terrain, l’hydratation spontanée par capillarité et une bonne oxygénation des racines ainsi qu’une aération estivale propice à la prévention naturelle des maladies en période caniculaire. [041] Un apport dans un cas particulier de réalisation avec des couches de stockage plus performantes et plus onéreuses est la détermination d’une stratégie de gestion de la profondeur de la nappe en fonction des saisons et des précipitations en respectant les contraintes déterminées précédemment pour minimiser la consommation d’eau en provenance du réseau par l'optimisation de la capacité d’utiliser les eaux de pré cipitation pour l’irrigation différée du gazon. [040] The contribution targeted by the invention is generally to allow sustainable management of grassed land by a coherent choice of materials and thicknesses of the layers constituting the land and by adjusting the depth at different key moments. a sheet of water in the structure, in order to make the resistance and flexibility of the ground compatible, spontaneous hydration by capillarity and good oxygenation of the roots as well as summer ventilation conducive to the natural prevention of diseases in hot period. [041] A contribution in a particular case of realization with more efficient and more expensive storage layers is the determination of a strategy for managing the depth of the water table according to the seasons and the precipitation while respecting the constraints determined previously for minimizing water consumption from the network by optimizing the ability to use rainwater for delayed turf irrigation.
[042] Un autre apport dans un cas particulier de réalisation est la proposition de nouveaux moyens de stockage d’eau de précipitation dans la nappe de la structure avec des réservoirs à fond verticalement mobile, permettant une autonomie en eau, notam ment en climat méditerranéen, par le stockage en saison pluvieuse d’une grande quantité d’eau dans la nappe située dans lesdits réservoirs, cette quantité d’eau étant ensuite utilisable de façon différée en saison sèche pour G irrigation capillaire du gazon. [042] Another contribution in a particular embodiment is the proposal for new means of storing precipitation water in the groundwater of the structure with tanks with a vertically movable bottom, allowing water autonomy, in particular in a Mediterranean climate. , by the storage in the rainy season of a large quantity of water in the water table located in said reservoirs, this quantity of water then being usable in a deferred manner in the dry season for G capillary irrigation of the lawn.
[043] Un autre apport visé par l’invention dans le cas particulier de réservoir à fond verti calement mobile est de permettre une gestion active permettant l’oxygénation opti male des racines et le conditionnement thermique idéal du substrat et du gazon et de son environnement en n’utilisant que les ressources calorifiques naturellement présentes dans l’environnement avec une consommation énergétique mécanique marginale [043] Another contribution targeted by the invention in the particular case of a tank with a vertically mobile bottom is to allow active management allowing the optimal oxygenation of the roots and the ideal thermal conditioning of the substrate and the lawn and its environment. using only calorific resources naturally present in the environment with marginal mechanical energy consumption
[044] Les conditions favorables du premier apport visé rendent possible le second apport visé qui crée lui-même les conditions favorables pour le troisième apport visé. [044] The favorable conditions of the first targeted contribution make possible the second targeted contribution which itself creates the favorable conditions for the third targeted contribution.
[045] Les différentes réalisations possibles de l’invention combinent ainsi de multiples fa çons les différents moyens mis en œuvre par le procédé de gestion du terrain en gazon hybride et qui concourent tous à la réalisation de tout ou partie de ces apports visés ; Ces moyens comprennent en particulier : [045] The different possible embodiments of the invention thus combine in multiple ways the different means implemented by the hybrid turf field management process and which all contribute to the achievement of all or part of these targeted contributions; These means include in particular:
[046] - la détermination d’un type de substrat et d’une profondeur maximale de la nappe d’eau pour l’hydratation capillaire satisfaisante du gazon, [046] - the determination of a type of substrate and a maximum depth of the water table for the satisfactory capillary hydration of the lawn,
[047] - la détermination d’une profondeur minimale de la nappe d’eau à respecter selon une évolution dans le temps déterminée pour l’aération et l’oxygénation satis faisantes des racines, [047] - the determination of a minimum depth of the water table to be respected according to an evolution over time determined for the satisfactory aeration and oxygenation of the roots,
[048] - la détermination, en présence d’une couches de stockage d’eau nécessitant l’adjonction de moyens capillaires artificiels pour assurer la fonction capillaire du sys tème, d’une stratégie de profondeur de nappe et de détermination de l’épaisseur maximale du substrat posé sur ladite couche pour optimiser la capacité de stockage d’eau, [048] - the determination, in the presence of a water storage layer requiring the addition of artificial capillary means to ensure the capillary function of the system, of a strategy of groundwater depth and determination of the thickness maximum of the substrate placed on said layer to optimize the water storage capacity,
[049] - l’utilisation d’un nouveau type de couche de stockage d’eau, à fond mobile verticalement pour le stockage des eaux de précipitation en saison pluvieuse à utiliser de façon différée en saison sèche, pour la climatisation par convection et l’oxygénation optimale des racines par cycles de submersion-vidange du substrat. [049] - the use of a new type of water storage layer, with a vertically movable bottom for the storage of rainwater in the rainy season to be used later in the dry season, for air conditioning by convection and the optimal oxygenation of the roots by cycles of submersion-emptying of the substrate.
[050] De façon synthétique, le procédé de gestion du terrain se distingue particulièrement par la détermination, en fonction du substrat, de profondeurs minimales que doit respecter la nappe d’eau à certains moments clés. [050] In summary, the land management process is particularly distinguished by the determination, depending on the substrate, of minimum depths that the water table must respect at certain key times.
[051] La démarche de l’invention est de considérer les objectifs à atteindre et de les traduire en objectifs intermédiaires relatifs aux courbe de teneur en eau et aux flux capillaires. Un autre aspect de l’invention est de considérer la chronologie des effets recherchés, de remarquer qu’ils n’ont pas tous les mêmes cycles chronologiques et d’en déduire une gestion d’évolution dans le temps de la profondeur de la nappe pour atteindre l’ensemble des objectifs, pas forcément tous en même temps mais tous au moment nécessaire. [051] The approach of the invention is to consider the objectives to be achieved and to translate them into intermediate objectives relating to the water content curve and to the capillary flows. Another aspect of the invention is to consider the chronology of the desired effects, to notice that they do not all have the same chronological cycles and to deduce therefrom a management of the evolution over time of the depth of the water table for achieve all the objectives, not necessarily all at the same time but all at the necessary time.
[052] Un autre aspect particulier de l’invention est de s’éloigner, concernant la capillarité, de principes très communément admis dans l’état de l’art mais souvent simplistes et erronés et de considérer de façon plus fine les apports de travaux scientifiques relatifs à la capillarité dans les milieux poreux, dont certains assez récents, pour en déduire par une analyse innovante les conditions relatives à la nature des substrats et à la gestion d’une nappe d’eau permettant d’atteindre les objectifs intermédiaires fixés lors de la première phase d’analyse en terme de courbe de teneur en eau et de flux capillaires. [052] Another particular aspect of the invention is to move away, concerning capillarity, from principles very commonly accepted in the state of the art but often simplistic and erroneous and to consider in a more detailed way the contributions of work scientific studies relating to capillarity in porous media, some of which are fairly recent, in order to deduce, through an innovative analysis, the conditions relating to the nature of the substrates and to the management of a water table allowing the achievement of the intermediate objectives set during of the first phase of analysis in terms of water content curve and capillary flow.
[053] Enfin, un autre aspect important de l’invention est que malgré G ensemble des relations contraignantes imposées par l’invention, cette dernière permet finalement de répondre à toute la gamme des exigences rencontrées sur terrains de sport, de sorte que l’invention, avec sa grande variété de possibilités de réalisations, concerne finalement une gamme complète de terrains de sport hybrides engazonnés, allant de la construction du terrain idéal jusqu’à par exemple la réfection peu coûteuse et avec réutilisation partielle des matériaux en place de terrains existants fonctionnant initialement sur couche drainante. [054] De façon générale, l’invention concerne un terrain de sport installé, avec une zone de développement des racines en partie supérieure, d’épaisseur PTOR (profondeur de la tranche d’oxygénation des racines) posée sur une zone inférieure dans laquelle il est possible de gérer le niveau d’une nappe d’eau. [053] Finally, another important aspect of the invention is that despite G set of binding relationships imposed by the invention, the latter ultimately makes it possible to meet the full range of requirements encountered on sports grounds, so that the invention, with its wide variety of production possibilities, finally relates to a complete range of turfed hybrid sports grounds, ranging from the construction of the ideal pitch to, for example, the inexpensive repair and with partial reuse of the materials in place of existing grounds initially operating on a draining layer. [054] In general, the invention relates to an installed sports field, with a root development zone in the upper part, of PTOR thickness (depth of the root oxygenation slice) placed on a lower zone in which it is possible to manage the level of a water table.
[055] La zone de développement des racines peut être elle-même constituée d’un substrat mono couche ou d’un substrat multicouches. Dans tous les cas elle comprend une couche de substrat hybride. La zone inférieure peut être elle aussi constituée d’une monocouche ou de plusieurs couches empilées. De plus la couche supérieure de la zone inférieure peut avoir éventuellement la même constitution que la couche infé rieure de la zone de développement des racines, sans discontinuité. La distinction étant simplement que les exigences en terme d’oxygénation portent sur une zone d’oxygénation des racines, dont l’épaisseur est comprise selon les choix d’exi gences des différentes réalisations entre 5 cm et 15 cm. [055] The root development zone may itself consist of a single-layer substrate or a multi-layer substrate. In all cases it comprises a layer of hybrid substrate. The lower zone can also consist of a single layer or several stacked layers. In addition, the upper layer of the lower zone may optionally have the same constitution as the lower layer of the root development zone, without discontinuity. The distinction being simply that the requirements in terms of oxygenation relate to a zone of oxygenation of the roots, the thickness of which is between 5 cm and 15 cm depending on the choice of requirements of the different achievements.
[056] Pour décrire à l’homme de l’art le mode de fonctionnement spontané d’un terrain engazonné selon invention et comprenant une nappe d’eau dans sa structure et les modes de gestion proposés selon l’invention de ladite nappe , avec un mode de description général s’adaptant à la grande diversité des terrains et des mode de gestion rendue possible par la présente invention , il est pratique de considérer un terrain selon l’invention comme composé d’un substrat posé sur une couche de stockage destiné au stockage de l’eau dans la nappe d’eau, cette eau étant destinée à l’irrigation ultérieure du gazon par capillarité et la profondeur de la nappe d’eau étant déterminante pour le comportement de l’eau à l’intérieur même du substrat. [056] To describe to those skilled in the art the spontaneous mode of operation of a grassed field according to the invention and comprising a water table in its structure and the management modes proposed according to the invention of said water table, with a general mode of description adapting to the great diversity of terrains and management modes made possible by the present invention, it is practical to consider a terrain according to the invention as consisting of a substrate placed on a storage layer intended the storage of water in the water table, this water being intended for the subsequent irrigation of the lawn by capillarity and the depth of the water table being decisive for the behavior of the water inside the substrate.
[057] Peu importe que cette description d’un substrat posé sur une couche de stockage puisse amener à considérer une frontière qui peut éventuellement être tout à fait artificielle entre le substrat et le support de stockage de l’eau. Cette frontière ne cor respond pas forcément à une discontinuité de la structure du terrain car le terrain peut être multicouches ou non. La frontière entre le substrat et le support de stock age correspond le plus fréquemment à une frontière matérielle entre une couche de substrat de culture posée et une couche de stockage distincte sur laquelle repose le substrat, ladite couche distincte étant d’un milieu poreux et capillaire choisi pour sa performance stockage d’eau très supérieure à celle d’un substrat de culture. Ce- pendant, il peut arriver dans certaines réalisations que la frontière soit virtuelle, cor respondant à une frontière considérée de façon arbitraire pour les besoins de la des cription d’un terrain constitué d’un seule couche d’un matériau ayant à la fois des caractéristiques de substrat de culture et de milieu poreux drainant et capillaire et considéré au-dessus de la frontière arbitraire comme un substrat et considéré en dessous comme une couche de stockage d’eau. [057] It does not matter that this description of a substrate placed on a storage layer may lead to consider a boundary which may possibly be completely artificial between the substrate and the water storage medium. This boundary does not necessarily correspond to a discontinuity in the structure of the terrain because the terrain may or may not be multilayered. The boundary between the substrate and the storage medium most frequently corresponds to a material boundary between a culture substrate layer laid down and a distinct storage layer on which the substrate rests, said distinct layer being of a porous and capillary medium. chosen for its water storage performance far superior to that of a culture substrate. This- however, it may happen in certain embodiments that the border is virtual, corresponding to a border considered arbitrarily for the needs of the description of a terrain consisting of a single layer of a material having both characteristics culture substrate and porous draining and capillary medium and considered above the arbitrary border as a substrate and considered below as a water storage layer.
[058] De la même façon peu importe que la stratégie de gestion de la nappe soit une gestion impliquant une évolution du niveau de la nappe décidée suivant des critères précis ou que la nappe soit laissée libre d’évoluer sous la seule influence des pré cipitations spontanées et de l’évaporation spontanée ou encore que la nappe soit contrainte à rester à un niveau fixé d’avance. [058] In the same way, it does not matter whether the strategy for managing the aquifer is a management involving a change in the level of the aquifer decided according to specific criteria or whether the aquifer is left free to evolve under the sole influence of precipitation. spontaneous evaporation or that the water table is forced to remain at a level fixed in advance.
[059] De même, pour expliquer à l’homme de l’art le fonctionnement du terrain, il est pra tique de considérer un exemple particulier avec une configuration familière d’un substrat posé sur une couche drainante de gravier car l’homme de l’art connaît par faitement ce cas de figure. [059] Similarly, to explain to those skilled in the art how the ground works, it is practical to consider a particular example with a familiar configuration of a substrate placed on a draining layer of gravel because the skilled person the art perfectly knows this scenario.
[060] Bien sûr, il faudra transformer le terrain sur couche drainante en terrain avec nappe dans le terrain, en supposant que le terrain entier soit doté selon l’invention de moyens supplémentaires pour transformer la couche drainage de gravier en couche de stockage d’eau selon l’invention. On suppose donc l’adjonction et l’installation dans le gravier d’un réseau de mèches souples capillaires ou bien de colonnes rigides capillaires pour créer une continuité capillaire entre la nappe à l’intérieur du gravier et le substrat posé au-dessus du gravier malgré la barrière capillaire consti tuée par le gravier rempli d’air entre la nappe et le substrat et l’on suppose également que l’ensemble du terrain a été placé dans une enceinte imperméable sur ses côtés et au fond avec juste des moyens adéquats pour rajouter ou supprimer un volume d’eau dans la nappe afin d’en faire évoluer le niveau selon le souhait du gestionnaire du terrain. [060] Of course, it will be necessary to transform the land on a draining layer into land with a water table in the land, assuming that the entire land is provided according to the invention with additional means for transforming the drainage layer of gravel into a storage layer of water according to the invention. We therefore assume the addition and installation in the gravel of a network of flexible capillary wicks or rigid capillary columns to create capillary continuity between the water table inside the gravel and the substrate placed above the gravel despite the capillary barrier formed by the air-filled gravel between the water table and the substrate and it is also assumed that the whole ground has been placed in an impermeable enclosure on its sides and bottom with just adequate means to add or remove a volume of water in the water table in order to change the level according to the wishes of the land manager.
[061] Cet exemple est intéressant en ce qu’il permet de comparer le même substrat posé sur la même couche de gravier mais avec l’adjonction de moyens rendant le gravier capillaire pour étudier les différences fondamentales qui en découlent dans le haut du substrat. [062] D’ailleurs, une telle couche de stockage d’eau en graviers dotée artificiellement de moyens supplémentaires ne constituerait pas une couche de stockage particulièrement performante et n’est probablement pas le meilleur choix pour la construction d’un terrain neuf et performant mais le gravier déjà présent dans les couches drainantes de terrains existants est cependant un matériau à considérer sérieusement pour la rénovation et la transformation de terrains existants en terrain selon l’invention, le gravier d’anciennes couches drainantes étant déjà livré sur place et potentiellement disponible gratuitement ou même à prix négatif. [061] This example is interesting in that it makes it possible to compare the same substrate laid on the same layer of gravel but with the addition of means making the gravel capillary in order to study the fundamental differences which result therefrom at the top of the substrate. [062] Moreover, such a gravel water storage layer artificially provided with additional means would not constitute a particularly efficient storage layer and is probably not the best choice for the construction of a new and efficient ground. but the gravel already present in the draining layers of existing land is however a material to be seriously considered for the renovation and transformation of existing land into land according to the invention, the gravel of old draining layers being already delivered on site and potentially available free or even at a negative price.
[063] L’étude de la gestion de la profondeur de la nappe d’eau dans le cas particulier où la structure comprend une couche artificielle de stockage d’un type déjà connu de l’état de l’art, c’est à dire dont le volume est fixe dans le temps, représente une part non négligeable de l’invention. [063] The study of the management of the depth of the water table in the particular case where the structure comprises an artificial storage layer of a type already known from the state of the art, that is to say whose volume is fixed over time, represents a non-negligible part of the invention.
[064] L’autre cas particulier particulièrement important décrit ensuite est le cas d’une couche artificielle de stockage à fond mobile selon l’invention dont le volume de stockage est rendu variable pour que le niveau de la nappe ne soit plus contraint par la quantité d’eau stockée dans la structure. [064] The other particularly important particular case described next is the case of an artificial storage layer with a moving bottom according to the invention, the storage volume of which is made variable so that the level of the water table is no longer constrained by the amount of water stored in the structure.
[065] Cependant, la première étape de description de l’invention est l’analyse générale des conditions de gestion de la profondeur de la nappe pour l’obtention d’un flux capillaire suffisant et d’une oxygénation suffisante des racines, d’une bonne souplesse du sol sportif et d’une bonne aération superficielle en surface. [065] However, the first step in describing the invention is the general analysis of the conditions for managing the depth of the water table in order to obtain sufficient capillary flow and sufficient oxygenation of the roots, good flexibility of the sports floor and good superficial aeration on the surface.
[066] En effet, le principe de la description des cas particuliers de structures comprenant des structures de stockage performantes s’appuie justement sur lesdites conditions de gestion de la profondeur de la nappe déterminées précédemment pour l’obtention d’oxygénation, de souplesse, d’aération et de flux satisfaisants. [066] Indeed, the principle of the description of the particular cases of structures comprising high-performance storage structures is based precisely on the said conditions for managing the depth of the water table determined previously for obtaining oxygenation, flexibility, ventilation and satisfactory flow.
[067] Les étapes individuelles de l’invention concernent les 2 partis pris généraux de l’invention puis 4 objectifs généraux visés (oxygénation des racines, aération superficielle en période caniculaire, irrigation spontanée par capillarité, assouplissement du sol sportif en cas de couche de stockage rigide) et utilisent enfin toutes ces étapes pour décrire le système complet dans le cas de couche de stockage à volume fixe puis dans le cas de couche de stockage à volume variable. [067] The individual steps of the invention relate to the 2 general biases of the invention then 4 general objectives targeted (oxygenation of the roots, surface aeration during heat waves, spontaneous irrigation by capillarity, softening of the sports ground in the event of a layer of rigid storage) and finally use all these steps to describe the complete system in the case of a fixed volume storage layer and then in the case of a variable volume storage layer.
[068] Le principe général de invention vise à préciser suffisamment le type de substrat et les règles à respecter par une gestion des variations dans le temps des profondeurs de la nappe, les dites règles et ladite gestion étant établis en fonction d’une déter mination adéquate du substrat ainsi que le choix et la gestion des couches de stock age d’eau pour permettre d’atteindre finalement les objectifs. [068] The general principle of the invention aims to sufficiently specify the type of substrate and the rules to be respected by managing variations in depth over time. of the water table, the said rules and the said management being established according to an adequate determination of the substrate as well as the choice and the management of the layers of water storage to make it possible to finally achieve the objectives.
[069] Les principes de l’invention concernent donc : [069] The principles of the invention therefore relate to:
[070] - les 2 partis pris de l’invention : [070] - the 2 biases of the invention:
[071] - A : la caractérisation du substrat par sa courbe principale de drainage[071] - A: characterization of the substrate by its main drainage curve
[072] - B : le Principe d'évolution dans le temps de la profondeur de pression capil laire nulle égale à celle de la nappe [073] - les 4 objectifs généraux visés par l’invention sont : [072] - B: the Principle of evolution over time of the zero capillary pressure depth equal to that of the water table [073] - the 4 general objectives targeted by the invention are:
[074] - C : l’oxygénation des racines [074] - C: root oxygenation
[075] - D : l’aération superficielle en période caniculaire [075] - D: surface ventilation during heat waves
[076] - E : l’irrigation capillaire spontanée satisfaisante du gazon [076] - E: satisfactory spontaneous capillary irrigation of the lawn
[077] - F : l’assouplissement du sol sportif par nappe perchée en cas de substrat posé sur couche de stockage rigide [078] - les 2 applications de ces principes qui aboutissent : [077] - F: the softening of the sports ground by perched layer in the case of a substrate laid on a rigid storage layer [078] - the 2 applications of these principles which lead to:
[079] - G : à la proposition de gestion optimale du stockage d’eau dans la nappe visant G irrigation différée en fonction de différents types de couches de stockage à volume de stockage fixe [079] - G: to the proposal for optimal management of water storage in the aquifer aiming at G delayed irrigation according to different types of storage layers with fixed storage volume
[080] - H :à la proposition de caissons de stockage à fond mobile et volume de stockage variable avec proposition de gestion utilisant ces caissons pour l’autonomie en eau, pour l’oxygénation et pour le conditionnement climatique du substrat [081] Les 2 premiers objectifs généraux (C et D) à atteindre donnent lieu selon l’invention à des critères de profondeur minimale de la nappe tandis que les deux suivantes (E et F) donnent lieu à des critères de profondeur maximale de la nappe. De plus, ces 4 critères de profondeur de nappe (2 minimales et 2 maximales) dépendent tous les quatre des caractéristiques du substrat (déterminés en A). [080] - H: the proposal for storage boxes with movable bottom and variable storage volume with management proposal using these boxes for water autonomy, for oxygenation and for the climatic conditioning of the substrate [081] 2 first general objectives (C and D) to be achieved give rise according to the invention to criteria of minimum depth of the water table while the two following ones (E and F) give rise to criteria of maximum depth of the water table. In addition, these 4 groundwater depth criteria (2 minimum and 2 maximum) all depend on the characteristics of the substrate (determined in A).
[082] Une fois déterminées les règles de réalisation des 4 premiers objectifs (C,D,E,F) qui servent de cadre général à l’invention, à partir de la caractérisation du substrat (A), le principe de l’invention est ensuite de donner les clés en utilisant le principe de scénario de profondeur de la nappe (B) permettant d’atteindre 2 objectifs spécifiques supplémentaires (G et H ) : [083] - Minimiser la consommation d’eau depuis l’extérieur par une gestion opti male de la profondeur de la nappe d’eau pour y stocker l’eau de précipitation desti née à une irrigation du gazon différée dans le temps dans le cas de couches de stockage à volume fixe. [082] Once the rules for achieving the first 4 objectives (C, D, E, F) which serve as a general framework for the invention have been determined, based on the characterization of the substrate (A), the principle of the invention is then to give the keys by using the principle of aquifer depth scenario (B) making it possible to achieve 2 additional specific objectives (G and H ): [083] - Minimize water consumption from the outside by optimal management of the depth of the water table to store therein the rainwater intended for delayed irrigation of the lawn in the case of fixed-volume storage layers.
[084] - Utilisation de nouveaux moyens de stockage d’eau par caissons à fond mobile et méthode pour utiliser totalement l’eau des précipitations et optimiser l’oxy génation et le conditionnement climatique du substrat. [084] - Use of new means of water storage by movable bottom boxes and method to fully use the water from precipitation and optimize the oxygenation and climatic conditioning of the substrate.
[085] A - Utilisation de la courbe principale de drainage [085] A - Main Drain Curve Operation
[086] Pour chercher les conditions permettant de garantir que les objectifs hydriques se ront atteints, le parti pris de l’invention est le principe d’une recherche conjointe d’un type souhaitable de substrat et de l’utilisation pour caractériser ledit substrat de la courbe principale de drainage , connue en anglais sous l’abréviation SMRC ( corres pondant à Soil Moisture Rétention Curve) pour majorer et approcher la teneur en eau ( et donc la teneur en air) aux différentes profondeurs dans le substrat en fonc tion de la profondeur de la nappe d’eau. [086] To seek the conditions making it possible to guarantee that the water objectives will be achieved, the bias of the invention is the principle of a joint search for a desirable type of substrate and the use to characterize said substrate of the main drainage curve, known in English by the abbreviation SMRC (corresponding to Soil Moisture Retention Curve) to increase and approach the water content (and therefore the air content) at different depths in the substrate depending on the depth of the water table.
[087] On sait en effet que en tout point du substrat, porosité totale e = teneur en eau OEAU + teneur en air OAIR. La teneur en air OAIR et la teneur en eau OEAU sont naturellement une teneur en air volumique et une teneur en eau volumique, et sauf mention con traire, il en est ainsi dans toute la présente demande. Les deux courbes de teneur en air et de teneur en eau en fonction de la succion ou pression capillaire exprimée en hauteur d’eau se déduisent donc l’une de l’autre à partir de la porosité totale. [087] It is known that at any point of the substrate, total porosity e = water content OEAU + air content OAIR. The OAIR air content and the OEAU water content are naturally an air content by volume and a water content by volume, and unless otherwise stated, this is the case throughout the present application. The two curves of air content and water content as a function of suction or capillary pressure expressed in water height are therefore deduced from each other from the total porosity.
[088] Les courbes liées teneur en air et teneur en eau déterminent deux fonctions hCairt et hc eau liée. [088] The linked air content and water content curves determine two functions hCairt and hc bound water.
[089] Quand on veut avoir une teneur en air supérieure à telle valeur OAIR quand la nappe est à la profondeur P, la relation s’écrit donc : [089] When we want to have an air content greater than such OAIR value when the water table is at depth P, the relationship is therefore written:
90. P ³ + hcdrainage (£ - 0 AIR) 90. P³ + hcdrainage (£ - 0 AIR)
91. où hcdrainage est la fonction qui à toute teneur en eau volumique 0 attribue la hauteur capillaire hcdrainage (0) correspondante sur ladite courbe principale de drainage. 91. where h cdrainage is the function that assigns to any volumetric water content 0 the corresponding capillary height h cdrainage (0) on said main drainage curve.
[092] Cette "courbe de rétention d’eau par le sol » ou « courbe principale de drainage »( en anglais SMRC : Soil Moisture Rétention Curve) est une caractéristique intrin sèque d’un poreux et donc du substrat (à compaction donnée) , accessible de façon expérimentale et définie comme la courbe de teneur volumique en eau à l’équilibre capillaire en fonction de la tension capillaire (exprimée en hauteur d’eau en cm et en échelle naturelle non logarithmique), ladite courbe étant obtenue par drainage quasi statique à partir de l’état initialement saturé. [092] This "soil moisture retention curve" or "main drainage curve" (SMRC: Soil Moisture Retention Curve) is an intrinsic characteristic of a porous material and therefore of the substrate (at a given compaction) , accessible experimentally and defined as the volumetric equilibrium water content curve capillary as a function of capillary tension (expressed in height of water in cm and on a non-logarithmic natural scale), said curve being obtained by quasi-static drainage from the initially saturated state.
[093] On sait que la teneur en eau à l’équilibre capillaire à un moment quelconque dans le substrat ne peut être déterminée de façon ultra précise pour une pression capillaire donnée du fait d'un phénomène d’hystérésis lié à l’histoire des montées et descentes antérieures de l’eau dans le substrat mais on sait aussi qu’à l’équilibre capillaire, le poids d’une colonne d’eau est en équilibre avec la force de capillarité en haut de ladite colonne d’eau du fait des forces capillaires qui retiennent par le haut ladite colonne , lesdites forces capillaires résultant de la tension de surface à l’interface air/eau d’une part (dépendant intrinsèquement du liquide) et d’autre part de l'angle de mouillage avec les bords du ménisque correspondant (dépendant du couple li quide/solide) et qui déterminent ladite force capillaire en fonction de la géométrie précise (et impossible à connaître) du bord de la porosité correspondante. Or, pour un substrat suffisamment homogène, il est connu que ces conditions peuvent être reproduites de façon expérimentale par drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé pour donner la courbe prise en référence selon l’invention car il est connu que ladite courbe majore toujours et le plus souvent d’une courte tête ( en dehors de l’extrémité basse de la courbe) la teneur en eau réellement atteinte dans le substrat à une hauteur capillaire donnée et à un moment donné. [093] It is known that the water content at capillary equilibrium at any time in the substrate cannot be determined ultra-precisely for a given capillary pressure due to a hysteresis phenomenon linked to the history of the previous ascents and descents of water in the substrate but we also know that at capillary equilibrium, the weight of a column of water is in equilibrium with the force of capillarity at the top of said column of water because capillary forces which retain said column from above, said capillary forces resulting from the surface tension at the air/water interface on the one hand (intrinsically dependent on the liquid) and on the other hand from the wetting angle with the edges of the corresponding meniscus (depending on the liquid/solid couple) and which determine said capillary force as a function of the precise (and impossible to know) geometry of the edge of the corresponding porosity. However, for a sufficiently homogeneous substrate, it is known that these conditions can be reproduced experimentally by quasi-static drainage from the initial saturated state to give the curve taken as reference according to the invention because it is known that said curve always and most often increases by a short head (outside the lower end of the curve) the water content actually reached in the substrate at a given capillary height and at a given time.
[094] La détermination des courbes de teneur en eau d’un substrat en fonction de la ten sion capillaire en général et leur présentation sous forme de courbes PF en parti culier est une mesure classique en laboratoire. [094] Determining the water content curves of a substrate as a function of capillary tension in general and their presentation in the form of PF curves in particular is a standard laboratory measurement.
[095] Le principe de la courbe PF est le même. Aussi, même si les échelles rendent cet exercice difficile sur le plan pratique, on devrait avoir en théorie une approche des courbes de drainage à l’échelle naturelle dans la gamme de hauteurs intéressante pour l’invention d’un substrat connu dont on connaît la courbe PF en utilisant les correspondances suivantes : [095] The principle of the PF curve is the same. Also, even if the scales make this exercise difficult on a practical level, one should in theory have an approach of the drainage curves on a natural scale in the range of heights interesting for the invention of a known substrate whose one knows the PF curve using the following mappings:
[096] PF 0 = 1 cm ; PF 0,3 = 2 cm ; PF 0,5 = 3,2 cm ; PF 0,8 = 6,4 cm ; PF 0,9 = [096] PF 0 = 1 cm; MP 0.3 = 2 cm; PF 0.5=3.2cm; PF 0.8=6.4cm; MP 0.9 =
[097] PF1 = 10 cm ; PF 1 ,1= 12,8 cm ; PF 1 ,2 = 16 cm ; PF 1 ,3 = 20 cm ; PF 1,4 = 25,6 cm ; [097] PF1 = 10cm; PF 1.1 = 12.8 cm; PF 1.2 = 16 cm; PF 1.3 = 20 cm; PF 1.4=25.6cm;
[098] PF 1 ,5 = 32 cm ; PF 1 ,7 = 51 cm ; PF 1 ,8 = 64 cm ; PF 1 ,9 = 80 cm PF 2 = 100 cm = 1m [099] PF 2,1 = 1,28 m ; PF 3 = 10 m = 1 atm ; PF 4,2 = 160 m [098] PF 1.5 = 32 cm; PF 1.7 = 51 cm; PF 1.8 = 64 cm; SP 1.9 = 80 cm SP 2 = 100 cm = 1m [099] SP 2.1 = 1.28m; PF 3 = 10 m = 1 atm; SP 4.2 = 160m
[100] Cependant, les courbes PF ne sont pas prévues pour donner une précision sur toute l’étendue de la gamme et en particulier ne sont pas assez précises pour les petites valeurs de pression capillaire qui sont celles utilisées dans le cadre de l’invention. [100] However, the PF curves are not intended to give precision over the entire extent of the range and in particular are not precise enough for the small capillary pressure values which are those used in the context of the invention. .
[101] Implicitement, l’étendue d’une courbe PF (PF5 correspondant à 1000 mètres) sous- entend une faible précision pour les très faibles pressions capillaires (de 0 à 50 cm) qui intéressent l’invention. [101] Implicitly, the extent of a PF curve (PF5 corresponding to 1000 meters) implies low precision for the very low capillary pressures (from 0 to 50 cm) which are of interest to the invention.
[102] Il est donc préféré selon l’invention de déterminer les caractéristiques capillaires prin cipales : [102] It is therefore preferred according to the invention to determine the main capillary characteristics:
[103] - non pas en échelle logarithmique des pressions mais en échelle naturelle, [103] - not on a logarithmic pressure scale but on a natural scale,
[104] - non pas avec des pressions capillaires exprimées formellement en pression mais en hauteur capillaire équivalente exprimée en centimètres, [104] - not with capillary pressures expressed formally in pressure but in equivalent capillary height expressed in centimeters,
[105] - non pas dans la gamme complète des teneurs en eau habituellement présentée dans les courbes PF mais avec une courbe précise sur les 50 premiers centimètres de pression capillaire [105] - not in the full range of water contents usually presented in PF curves but with a precise curve over the first 50 centimeters of capillary pressure
[106] C’est la raison pour laquelle il semble nécessaire de donner un protocole à simple titre d’exemple pour souligner l’importance d’une courbe véritablement ajustée aux petites valeur de pression capillaire, ce qui nécessite un soin particulier pour ne pas négliger l’épaisseur de l’échantillon dans les mesures, quelle que soit par ailleurs la technique de mesure utilisée. Ce n’est pas en effet l’ensemble de la courbe qui est intéressante dans le cadre de l’invention mais seulement le détail de ce qui se passe entre la pression capillaire nulle et une pression capillaire de 50 cm en s’intéressant aux variations précises avec une précision de l’ordre du centimètre concernant la pression capillaire et du pour-cent de teneur en eau ou en air. Ce n’est donc ni sous forme logarithmique ni avec l’imprécision des courbes PF classiques qu’il est sou haitable de caractériser la courbe principale de drainage mais avec une courbe spé cifique donnant la teneur en eau et en air volumique en pourcentage par rapport aux hauteurs capillaires données en cm de 0 à 50 cm. [106] This is why it seems necessary to give a protocol simply by way of example to emphasize the importance of a curve that is truly adjusted to small capillary pressure values, which requires particular care not to neglecting sample thickness in measurements, regardless of the measurement technique used. It is not indeed the whole of the curve which is interesting within the framework of the invention but only the detail of what occurs between the null capillary pressure and a capillary pressure of 50 cm by being interested in the variations precise with an accuracy of the order of a centimeter concerning the capillary pressure and the percentage of water or air content. It is therefore neither in logarithmic form nor with the imprecision of conventional PF curves that it is desirable to characterize the main drainage curve but with a specific curve giving the water and air content by volume in percentage with respect to at the capillary heights given in cm from 0 to 50 cm.
[107] De telles courbes existent et sont par exemple disponibles pour quelques substrats normés USGA sélectionnés pour la construction des terrains de golf par la fédération américaine de golf. Cependant, la plupart des substrats proposés sur le marché ne sont pas caractérisés avec cette utile précision, même quand leur courbe PF est disponible, ce qui d’ailleurs est assez rare. Aussi, pour établir cette relation précise déterminant la profondeur minimale de la nappe en fonction de la caractérisation d’un substrat spécifique par la courbe caractéristique capillaire principale de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé, il n’est pas inutile de disposer d’un protocole adapté à la détermination expérimentale de cette caractéristique intrinsèque du substrat, qui sera mesurée sur un échantillon de substrat compacté. .En effet, dans le cas particulier de l’invention, on cherche des profils capillaires sur quelques dizaines de cm, avec une frange capillaire qui est de l’ordre de grandeur de la dizaine de cm et des tailles d’échantillons d’un ordre de grandeur comparable. Aussi, dans le cas particulier correspondant aux conditions de l’invention, et contrairement aux classiques courbes PF, il importe de ne pas négliger lors des mesures de détermination de la courbe les différences de pression hydrostatique et donc de pression capillaire dans l’échantillon lui-même, car l’ordre de grandeur de ce que l’on négligerait serait d’un ordre de grandeur équivalent à ce que l’on cherche à mesurer. [107] Such curves exist and are for example available for some USGA standardized substrates selected for the construction of golf courses by the American Golf Federation. However, most of the substrates offered on the market are not characterized with this useful precision, even when their PF curve is available, which is quite rare. Also, to establish this precise relation determining the minimum depth of the water table according to the characterization of a specific substrate by the main capillary characteristic curve of quasi-static drainage from the initial saturated state, it is not useless to have a protocol adapted to the experimental determination of this intrinsic characteristic of the substrate, which will be measured on a sample of compacted substrate. .Indeed, in the particular case of the invention, we are looking for capillary profiles over a few tens of cm, with a capillary fringe which is of the order of magnitude of ten cm and sample sizes of one comparable order of magnitude. Also, in the particular case corresponding to the conditions of the invention, and contrary to the classic PF curves, it is important not to neglect, during the measurements for determining the curve, the differences in hydrostatic pressure and therefore in capillary pressure in the sample itself. -even, because the order of magnitude of what we would neglect would be of an order of magnitude equivalent to what we seek to measure.
[108] Il est donc recommandé de faire déterminer les caractéristiques capillaires principales des substrats choisis selon l’invention par un protocole de mesures spécifiquement adapté pour ne pas négliger pas la différence de pression capillaire à l’intérieur de l’échantillon du fait de son épaisseur dans le sens vertical mais qui au contraire en tient compte. [108] It is therefore recommended to determine the main capillary characteristics of the substrates chosen according to the invention by a measurement protocol specifically adapted so as not to neglect the difference in capillary pressure inside the sample due to its thickness in the vertical direction but which on the contrary takes it into account.
[109] Concernant par ailleurs l’état de compaction de l’échantillon de substrat, et même si il serait préférable dans l’idéal de déterminer la courbe sur des échantillons du substrat à sa densité apparente in situ en conditions d’utilisation, cette densité apparente in situ n’est pas définissable en tant que telle, n’étant pas constante dans le temps ni dans l’espace et par ailleurs elle n’est facile dans la pratique ni à mesurer in situ ni à reproduire en échantillon. C’est pourquoi l’important étant d’avoir une courbe capillaire d’un poreux aussi représentatif que possible du substrat en place,, il suffit en pratique de mesurer la courbe de teneur en eau avec un échantillon de substrat dont la densité apparente majore cette densité apparente in situ avec un substrat plus compacté, avec par exemple la compaction obtenue par une presse dans les protocoles de mesures de compaction utilisées pour déterminer l’optimum Proctor. Une telle densité apparente d’échantillon majorera la densité apparente en place, mais sans en être très différente (surtout dans le cas d’un terrain installé depuis longtemps et sans entretien mécanique efficace). En majorant la densité, on majore aussi la teneur en eau à une pression capillaire donnée (mais très légèrement) et cela convient à tous les raisonnements selon l’invention qui consistent à utiliser ladite courbe pour majorer (mais de peu) la teneur en eau à l’équilibre capillaire à ladite hauteur. [109] Also concerning the state of compaction of the substrate sample, and even if it would ideally be preferable to determine the curve on samples of the substrate at its apparent density in situ under conditions of use, this bulk density in situ cannot be defined as such, not being constant in time or space and moreover it is not easy in practice to measure in situ or to reproduce in a sample. This is why the important thing being to have a capillary curve of a porous material as representative as possible of the substrate in place, it suffices in practice to measure the water content curve with a sample of substrate whose apparent density increases this apparent density in situ with a more compacted substrate, with for example the compaction obtained by a press in the compaction measurement protocols used to determine the Proctor optimum. Such a sample apparent density will increase the apparent density in place, but without being very different from it (especially in the case of a pitch that has been installed for a long time and without effective mechanical maintenance). By increasing the density, we also increase the water content at a given capillary pressure (but very slightly) and this is suitable for all reasoning according to the invention which consists in using said curve to increase (but only slightly) the water content at capillary equilibrium at said height.
[110] La description donnée ci-dessous d’un protocole par récurrence préféré selon l’in vention n’est qu’un exemple de moyen de détermination d’un profil capillaire en te nant compte de la différence de pression capillaire à l’intérieur de l’échantillon mais en ayant une précision sur la teneur en eau sur une tranche aussi mince que l’on veut par une mise en équilibres successifs de l’échantillon monté progressivement d’une différence de niveau D z qui donne la précision voulue à la mesure, même si l’épaisseur (a) de l’échantillon est nettement supérieure à D z. L’utilisation de ce pro tocole précis donné à titre d’exemple de la possibilité de déterminer la courbe de façon expérimentale et précise malgré un profil hydrique de quelques décimètres seulement n’est bien entendu pas imposée par la méthode selon l’invention. [110] The description given below of a preferred recurrence protocol according to the invention is only one example of means for determining a capillary profile by taking into account the difference in capillary pressure at the inside the sample but having a precision on the water content on a slice as thin as desired by successive balancing of the sample gradually increased by a difference in level D z which gives the desired precision to the measurement, even if the thickness (a) of the sample is clearly greater than D z. The use of this precise protocol given as an example of the possibility of determining the curve experimentally and precisely despite a water profile of only a few decimeters is of course not imposed by the method according to the invention.
[111] L’explication ci-dessous est donnée dans un cas particulièrement pratique pour le raisonnement par récurrence, en supposant que : [111] The explanation below is given in a particularly practical case for reasoning by induction, assuming that:
[112] - l’épaisseur (a) de l’échantillon est plus petite que la frange capillaire[112] - the thickness (a) of the sample is smaller than the capillary fringe
[113] - que l’on soulève l’échantillon relié par un tuyau d’eau à la surface libre d’une hauteur Dz à chaque pas expérimental [113] - that the sample connected by a water pipe to the free surface is raised by a height Dz at each experimental step
[114] - en choisissant que a soit un multiple de Dz, c’est à dire a = m Dz, avec m entier [114] - by choosing that a be a multiple of Dz, i.e. a = m Dz, with m integer
[115] Les deux figures 4a et 4b, qui représentent respectivement la phase n et la phase n+1 d’un processus de détermination par récurrence de la courbe d’équilibre capil laire, permettent d’illustrer le dispositif de mesure expérimentale du profil hydrique de drainage par récurrence. [115] The two figures 4a and 4b, which respectively represent phase n and phase n+1 of a process of determination by recurrence of the capillary equilibrium curve, make it possible to illustrate the device for experimental measurement of the profile water drainage by recurrence.
[116] La figure 4a montre l’étape n où le bas de l’échantillon d’épaisseur a est à la hauteur z. [116] Figure 4a shows step n where the bottom of the sample of thickness a is at height z.
[117] La figure 4b montre l’étape n+1 où le bas de l’échantillon d’épaisseur a est à la hau teur z + Dz , c’est à dire après que l’on a soulevé l’échantillon de la hauteur Dz[117] Figure 4b shows step n+1 where the bottom of the sample of thickness a is at height z + Dz , i.e. after the sample has been lifted from the height Dz
[118] Ces deux figures sont représentées exactement de la même façon, mais à deux étapes successives de la récurrence. [118] These two figures are represented in exactly the same way, but at two successive stages of the recurrence.
[119] On a choisi une représentation avec Dz = a/2 [119] We chose a representation with Dz = a/2
[120] Ainsi, la figure 4b est semblable à la figure 4a mais en ayant soulevé l’échantillon de Dz = a/2, c’est à dire de la moitié de l’épaisseur de l’échantillon [121] La courbe du profil hydrique de drainage représentée en figure 4a et 4b est la courbe qui donne en abscisse la quantité d’eau q(z) qui reste dans la porosité après vidange complète en fonction de la hauteur capillaire hc représentée en ordonnée [120] Thus, figure 4b is similar to figure 4a but having raised the sample by Dz = a/2, i.e. by half the thickness of the sample [121] The curve of the hydric drainage profile shown in Figures 4a and 4b is the curve which gives the abscissa the quantity of water q(z) which remains in the porosity after complete emptying as a function of the capillary height h c shown in ordered
[122] C’est justement cette courbe que l’on détermine de façon expérimentale par le dis positif de mesure expérimentale du profil hydrique de drainage par récurrence dont le principe est expliqué ci-après. [122] It is precisely this curve that is determined experimentally by the device for experimental measurement of the hydric profile of drainage by recurrence, the principle of which is explained below.
[123] Comme l’illustre la figure 4a, (z) est l’altitude du bas de l’échantillon (5) par rapport au niveau de la nappe (6) correspondant à l’étape n de la récurrence et (z +a) est donc l’altitude du haut de l’échantillon à l’étape n de la récurrence. De même, comme l’illustre la figure 4b, en remontant donc l’alti tude du bas de l’échantillon qui passe à z + et le haut de l’échantillon qui passe [123] As illustrated in Figure 4a, (z) is the altitude of the bottom of the sample (5) relative to the level of the water table (6) corresponding to step n of the recurrence and (z + a) is therefore the altitude of the top of the sample at step n of the recurrence. Similarly, as shown in Figure 4b, going up therefore the altitude of the bottom of the sample which passes to z + and the top of the passing sample
[124] Les figures 4a et 4b montrent en grisé à quelle partie de la courbe correspond l’épaisseur de l’échantillon et cette partie de la courbe se décale donc naturellement par rapport à la courbe quand on passe de la figure 4a à la figure 4b. [124] Figures 4a and 4b show in gray which part of the curve corresponds to the thickness of the sample and this part of the curve therefore shifts naturally with respect to the curve when passing from Figure 4a to Figure 4b.
[125] Sont représentées à droite l’épaisseur de la frange capillaire (fc) et la hauteur de remontée capillaire maximale (H). [125] The thickness of the capillary fringe (fc) and the maximum capillary rise height (H) are shown on the right.
[126] Comme on le voit sur les figures 4a et 4b, pour hc = 0, on a 0drainage(O) = e et cela se maintient quand dans la frange capillaire pour ensuite faire une courbe en S qui tend vers zéro et arrive presque à zéro quand on atteint la hauteur de remontée capillaire maximale (H). [126] As we see in figures 4a and 4b, for h c = 0, we have 0drainage(O) = e and this is maintained when in the capillary fringe to then make an S curve which tends towards zero and arrives almost to zero when the maximum capillary rise height (H) is reached.
[127] On dispose d’un dispositif de contrôle de la pression (1) et d’un dispositif de mesure du volume entrant/sortant (3) sur un circuit d’eau (2) qui relie l’eau de l’échantillon (5) posé sur un milieu poreux (4) à la nappe pour que la pression capillaire en tout point de l’échantillon soit la pression correspondant à l’altitude de ce point par rapport au niveau piézométrique (6) de la nappe. [127] A pressure control device (1) and an incoming/outgoing volume measuring device (3) are available on a water circuit (2) which connects the sample water (5) placed on a porous medium (4) at the water table so that the capillary pressure at any point of the sample is the pressure corresponding to the altitude of this point with respect to the piezometric level (6) of the water table.
[128] De façon classique, l’échantillon (5) est posé sur un milieu poreux (4) adéquat pour transmettre de façon uniforme la pression capillaire dans l’échantillon, ce milieu po reux étant relié à la nappe par le circuit d’eau (2) [128] Conventionally, the sample (5) is placed on a porous medium (4) suitable for uniformly transmitting the capillary pressure in the sample, this porous medium being connected to the sheet by the circuit of water (2)
[129] Ainsi, quand on a l’échantillon tout en bas, il reste saturé d’eau et II suffit de compter le nombre p de pas de hauteur avant d’observer le premier drainage effectif pour connaître la taille de la frange capillaire qui vaut entre [130] En effet, quand, au pas p-1 , le sommet avait une altitude a + (p-1 ) Dz, il n’y avait pas de drainage du tout, et on a donc a + (p-1) Dz < ( fc). [129] Thus, when the sample is at the very bottom, it remains saturated with water and it suffices to count the number p of height steps before observing the first effective drainage to know the size of the capillary fringe which is between [130] Indeed, when, at step p-1 , the summit had an altitude a + (p-1 ) Dz, there was no drainage at all, and we therefore have a + (p-1) Dz < (fc).
[131] En revanche, on constate un drainage au pas p et cela signifie donc que a + (p-1) Dz ³( fc). [131] On the other hand, there is a drainage at step p and this therefore means that a + (p-1) Dz ³( fc).
[132] Dz donne l’incertitude maximale sur la hauteur de frange capillaire (même si on peut encore resserrer l’incertitude en comparant la perte d’eau au pas p à celle au pas (P+1). [132] Dz gives the maximum uncertainty on the height of the capillary fringe (even if we can further tighten the uncertainty by comparing the loss of water at pitch p with that at pitch (P+1).
[133] On a choisi une épaisseur a de l’échantillon multiple de D z avec a = m Dz, de façon à avoir m tranches dans l’échantillon. [133] We chose a thickness a of the multiple sample of D z with a = m Dz, so as to have m slices in the sample.
[134] Quand on remonte l’échantillon de Dz, on sait par récurrence ce que les m-1 tranches inférieures perdent par drainage et, en mesurant ce que perd l’échantillon complet, on en déduit donc par différence ce que perd la tranche supérieure d’épaisseur Dz. [134] When we go up the sample of Dz, we know by recurrence what the lower m-1 slices lose by drainage and, by measuring what the complete sample loses, we therefore deduce by difference what the slice loses upper thickness Dz.
[135] Ainsi, par récurrence, on connaît la quantité d’eau perdue au drainage par chaque tranche d’épaisseur Dz depuis la nappe. [135] Thus, by recurrence, we know the quantity of water lost to drainage by each slice of thickness Dz from the water table.
[136] En effet, on connaît au début de la récurrence, la quantité d’eau qui est sortie de la tranche supérieure, la première fois où l’on a constaté une vidange. [136] Indeed, we know at the beginning of the recurrence, the quantity of water that came out of the upper slice, the first time that we noticed an emptying.
[137] On connaît donc au pas suivant la quantité d’eau qui sort de la tranche juste en dessous de la tanche supérieure, sachant qu’il ne sort rien des tranches en dessous, et par différence, la quantité d’eau qui sort moins la quantité d’eau qui sort de la tranche juste en dessous de la tranche supérieure donne la quantité d’eau qui sort de la tranche supérieure. [137] We therefore know at the next step the quantity of water that comes out of the slice just below the upper tench, knowing that nothing comes out of the slices below, and by difference, the quantity of water that comes out minus the amount of water coming out of the slice just below the top slice is the amount of water coming out of the top slice.
[138] Aux pas suivants, on sait tout ce qui sort des différentes tranches en dessous de la tranche supérieure et par différence, on en déduit la quantité qui sort de la tranche supérieure. A chaque pas, ce qui sort de la tranche supérieure se déduit de ce qui sort de l’ensemble de l’échantillon et c’est ce qui sort de la tranche supérieure que l’on cherche à connaître pour avoir la courbe de profil hydrique et qui servira aux pas suivants à connaître ce qui va sortir des tranches situées en dessous [138] In the following steps, we know everything that comes out of the different slices below the upper slice and by difference, we deduce the quantity that comes out of the upper slice. At each step, what comes out of the upper slice is deduced from what comes out of the entire sample and it is what comes out of the upper slice that we want to know to have the water profile curve and which will be used in the following steps to know what will come out of the slices located below
[139] Ainsi par récurrence, on connaît à chaque pas la quantité d’eau qui sort de la tranche supérieure et donc également la quantité d’eau Q (z) qui reste dans la porosité et qui est égale à la porosité e (du fait de la saturation initiale ) moins ce qui est sorti de la tranche supérieure que l’on a calculé comme ce qui est sorti de l’échantillon tout entier diminué de la somme de ce qui est sorti de l’ensemble des tranches stricte ment en dessous de la tranche supérieure. On peut ainsi déterminer la quantité d’eau perdue par rapport à e cela donne donc la quantité d’eau qui reste soit Grainage (z) à la hauteur capillaire correspondant à la tranche supérieure de l’échantillon. On dis pose ainsi du profil hydrique principal de drainage à partir de l’état initial saturé dé terminé selon un protocole expérimental reproductible. [139] Thus by recurrence, we know at each step the quantity of water which comes out of the upper slice and therefore also the quantity of water Q (z) which remains in the porosity and which is equal to the porosity e (of the made of the initial saturation ) minus what came out of the upper slice which was calculated as what came out of the entire sample minus the sum of what came out of all the slices strictly in below the top edge. It is thus possible to determine the amount of water lost with respect to e this therefore gives the quantity of water which remains either Gr ainage (z) at the capillary height corresponding to the upper slice of the sample. We thus have the main hydric drainage profile from the initial saturated state determined according to a reproducible experimental protocol.
[140] La représentation de profil choisie pour illustrer la méthode expérimentale est évi demment assez réaliste dans la mesure où ce type de coupe est conforme aux ob servations pour le type de substrat étudié. On y remarque que la frange capillaire est bien visible comme prévu par les explications théoriques données ci-dessus mais que le seuil de percolation n’est pas franchement visible. Cette représentation a été choisie volontairement ainsi car c’est ce que l’on observe effectivement avec le type de substrats représentatifs des substrats candidats pour la présente invention qui ont été testés. [140] The profile representation chosen to illustrate the experimental method is obviously quite realistic insofar as this type of section is consistent with observations for the type of substrate studied. We note that the capillary fringe is clearly visible as expected by the theoretical explanations given above but that the percolation threshold is not clearly visible. This representation was deliberately chosen in this way because this is what is actually observed with the type of substrates representative of the candidate substrates for the present invention which have been tested.
[141] Aussi, une façon simple de fixer un seuil est de considérer le rapport 0drainage( hc) / 0 (0) < l et l’exigence caractéristique selon l’invention porte alors par sur le choix de l. [141] Also, a simple way to set a threshold is to consider the ratio 0 drainage ( hc) / 0 (0) < l and the characteristic requirement according to the invention then bears on the choice of l.
[142] L’expérimentation permet de trouver hcA tel que Odrainage (hc) / Odrainage (0) < l pour toute hauteur capillaire supérieure à hcA. [142] Experimentation allows hc A to be found such that O drainage (hc) / O drainage (0) < l for any capillary height greater than hc A .
[143] En effet, la fonction Odrainage (hc) correspondant à la caractéristique principale de drainage à partir de l’état initial de saturation étant décroissante, cela permet pour tout l entre 0 et 1 de déterminer la hauteur capillaire hcAt elle que pour toute hauteur capillaire hc supérieure à hcA on vérifie la relation Odrainage (hc) / e < l. [143] Indeed, the function O drainage (hc) corresponding to the main characteristic of drainage from the initial state of saturation being decreasing, this allows for all l between 0 and 1 to determine the capillary height hc A t it that for any capillary height hc greater than hc A, the relation O drainage (hc) / e < l is verified.
[144] Or, on a vu par ailleurs précédemment que la teneur en eau in situ dans le substrat à une hauteur capillaire quelconque Q (hc) est indéterminable de façon précise du fait de l’hystérésis mais qu’elle vérifie à l’équilibre capillaire la relation : Q (hc) <[144] However, we have also seen previously that the water content in situ in the substrate at any capillary height Q (hc) cannot be precisely determined due to hysteresis but that it verifies at equilibrium capillary the relationship: Q (hc) <
Odrainage (hc). Drainage (hc).
[145] Ainsi, pour tout l entre 0 et 1 on peut déterminer une hauteur capillaire hcA dépen dant de l telle que, in situ , à tout moment à l’équilibre capillaire et à toute hauteur capillaire hc, la teneur en eau 0(hc) effective in situ à la hauteur hc et à l’équilibre capillaire au moment considéré vérifie la relation : [145] Thus, for all l between 0 and 1, we can determine a capillary height hcA depending on l such that, in situ , at any time at capillary equilibrium and at any capillary height hc, the water content 0( hc) effective in situ at the height hc and at the capillary equilibrium at the moment in question verifies the relation:
[146] hc > hcA => 0 ( hc) / e < l [146] hc > hcA => 0 (hc) / e < l
[147] A ce stade, par cette relation on peut donc disposer expérimentalement de tous les éléments caractéristiques intrinsèques recherchés et qui permettent de caractériser l’invention. [148] Les descriptions de la méthode qui suivent sont illustrées en utilisant un sable de référence qui, d’une part, permet de fournir des ordres de grandeurs valables dans la gamme des substrats selon l’invention et, d’autre part, permettent d’illustrer de façon concrète comment est utilisée selon l’invention une courbe principale de drai nage aux diverses étape. [147] At this stage, through this relationship, it is therefore possible to experimentally have all the intrinsic characteristic elements sought and which make it possible to characterize the invention. [148] The following descriptions of the method are illustrated using a reference sand which, on the one hand, makes it possible to provide valid orders of magnitude in the range of substrates according to the invention and, on the other hand, makes it possible to illustrate concretely how a main drainage curve is used according to the invention at the various stages.
[149] La courbe de ce sable USGA (figure 5) est utilisée comme courbe de référence tout au long de la présentation dans la description pour quantifier les contraintes, sans que cela ne restreigne bien entendu l’invention à l’utilisation de ce sable particulier. [149] The curve of this USGA sand (figure 5) is used as a reference curve throughout the presentation in the description to quantify the constraints, without this of course restricting the invention to the use of this sand particular.
[150] Pour expliciter le procédé d’optimisation de l’épaisseur de substrat, il est intéressant de se référer à la figure 5 qui donne une courbe représentative d’un substrat utilisé en terrain de sport et utilisable dans le cadre de la présente invention. Dans la courbe de la figure 5, sont représentées ensemble la courbe de teneur en eau et de teneur en air qui se déduisent l’une de l’autre puisque à chaque hauteur, la somme de la teneur en eau et de la teneur en air est égale à la porosité totale qui est la valeur de la teneur en eau au niveau de la nappe, (ici 41% dans l’exemple, où la porosité est la même de haut en bas, s’agissant d’un même substrat). [150] To explain the process for optimizing the thickness of the substrate, it is interesting to refer to Figure 5 which gives a curve representative of a substrate used in a sports field and usable in the context of the present invention. . In the curve of FIG. 5, the water content and air content curves are shown together, which are deduced from each other since at each height, the sum of the water content and the air content is equal to the total porosity which is the value of the water content at the level of the water table, (here 41% in the example, where the porosity is the same from top to bottom, being the same substrate) .
[151] La forme en S de la courbe en eau est typique des courbes principales de drainage de tous les poreux avec, à partir d’une hauteur nulle au-dessus de la nappe et en augmentant cette hauteur prise ici en abscisse, une partie sensiblement horizontale jusqu’à un point de relativement brusque changement de pente, que l’on appelle point d’entré d’air, l’épaisseur quasi-saturée correspondante s’appelant la frange ca pillaire. On a ensuite en continuant à s’élever au-dessus du niveau de la nappe une pente importante qui correspond ici plus ou moins à une droite avec 1% d’eau en moins pour 1cm d’élévation supplémentaire jusqu’à atteindre un point de change ment de pente plus ou moins symétrique du premier au-dessus de la nappe et une fin de courbe à nouveau sensiblement horizontale. Bien entendu, la courbe en air qui s’en déduit a le même type de forme, symétrique par rapport à l’axe horizontal à la moitié de la porosité et ne remonte qu’au niveau de la teneur d’eau résiduelle à pression capillaire élevée. [151] The S-shape of the water curve is typical of the main drainage curves of all porous materials with, starting from zero height above the water table and increasing this height taken here as abscissa, a part substantially horizontal up to a point of relatively sudden change in slope, which is called the air inlet point, the corresponding quasi-saturated thickness being called the capillary fringe. We then have by continuing to rise above the level of the water table a significant slope which corresponds here more or less to a straight line with 1% less water for 1cm of additional elevation until reaching a point of more or less symmetrical change of slope of the first above the tablecloth and an end of the curve again substantially horizontal. Of course, the resulting air curve has the same type of shape, symmetrical with respect to the horizontal axis at half the porosity and only rises to the level of the residual water content at capillary pressure. high.
[152] Cette courbe de référence prise en exemple dans la figure 5 concerne un substrat composé de 45 % de sable moyen (250pm à 500 pm) et 55% de sable grossier (500pm à 2mm) . Grâce à la possibilité de descendre la profondeur de la nappe, il est également possible selon l’invention de choisir des substrats plus fins comme des substrats comprenant 100% de sable moyen ou même un peu de sable fin, ce qui augmenterait légèrement la hauteur de la frange capillaire et donc le point d’en trée d’air de drainage et diminuerait très légèrement la pente négative de la courbe de teneur en eau par rapport à la hauteur d’eau au-dessus de la nappe (moins de perte d’eau par cm d’élévation au-dessus de la nappe). Ces différences ne justifient pas de remettre en question les ordres de grandeurs de la courbe de référence mais ils justifient pour une meilleure précision d’adapter la stratégie à la courbe précise de chaque substrat mais cela permet déjà d’illustrer la stratégie proposée avec la courbe de référence, de façon relativement représentative de toute la gamme des substrats selon l’invention. [152] This reference curve taken as an example in Figure 5 relates to a substrate composed of 45% medium sand (250 μm to 500 μm) and 55% coarse sand (500 μm to 2 mm). Thanks to the possibility of lowering the depth of the sheet, it is also possible according to the invention to choose finer substrates such as substrates comprising 100% medium sand or even a little fine sand, which would slightly increase the height of the capillary fringe and therefore the point of entry of drainage air and very slightly decrease the negative slope of the curve of water content relative to the height of water above the water table (less water loss per cm of elevation above the water table). These differences do not justify calling into question the orders of magnitude of the reference curve but they justify, for better precision, adapting the strategy to the precise curve of each substrate, but this already makes it possible to illustrate the proposed strategy with the curve reference, relatively representative of the entire range of substrates according to the invention.
[153] Toutefois, avec des substrats très spécifiques comme le substrat Radicalé (déno mination commerciale), qui est le substrat hybride préféré le plus performant et qui est composé d’éléments multi-échelles, on a en revanche une courbe très différente comme si le Radicalé était à la fois beaucoup plus grossier et beaucoup plus fin que le sable de référence. On constate ainsi pour le Radicalé un comportement de tex ture nettement plus fine avec un gain de teneur en air par centimètre de pression capillaire supplémentaire bien plus faible que pour le sable de référence (1% de te neur à l’air en plus par 5 centimètres de pression capillaire supplémentaire contre 1% de teneur à l’air en plus par 1 centimètre de pression capillaire supplémentaire pour le sable de référence) mais avec, a contrario, un comportement de texture net tement plus grossière avec un point d’entrée d’air à pression capillaire nettement inférieur et avec une porosité à l’air déjà importante (10% de teneur en air à 10 cm de pression capillaire contre 10% de teneur en air à 20 cm de pression capillaire pour le sable de référence). Autrement dit, le substrat Radicalé a très rapidement une teneur en air minimale intéressante mais celle-ci ne varie pas vite quand on s’élève davantage et la teneur en eau semble la même sur toute la hauteur de subs trat, avec en outre une dynamique de rééquilibrage au séchage qui permet de con server une hauteur humide jusqu’en haut sans front de séchage. [153] However, with very specific substrates such as the Radicalé substrate (trade name), which is the most efficient preferred hybrid substrate and which is composed of multi-scale elements, we have on the other hand a very different curve as if the Radicalé was both much coarser and much finer than the reference sand. We thus observe for the Radicalé a behavior of a much finer texture with a gain in air content per centimeter of additional capillary pressure much lower than for the reference sand (1% more air content per 5 centimeters of additional capillary pressure against 1% more air content per 1 centimeter of additional capillary pressure for the reference sand) but with, on the contrary, a clearly coarser texture behavior with an entry point of air at a much lower capillary pressure and with an already high air porosity (10% air content at 10 cm capillary pressure against 10% air content at 20 cm capillary pressure for the reference sand). In other words, the Radicalized substrate very quickly has an interesting minimum air content but this does not vary quickly when one rises further and the water content seems the same over the entire height of the substrate, with moreover a dynamic. of rebalancing during drying which makes it possible to maintain a moist height all the way to the top without a drying front.
[154] Avec ce type de substrats très spéciaux aux courbes vraiment différentes, il est donc particulièrement justifié de se référer directement à la coupe correspondante pour optimiser la gestion de la nappe. [155] En tant que tel, le principe d’utiliser cette courbe principale de drainage (courbe SMRC en anglais) pour évaluer la teneur en eau ou en air dans un substrat n’est pas un principe inconnu de l’état de l’art. [154] With this type of very special substrates with really different curves, it is therefore particularly justified to refer directly to the corresponding cut to optimize the management of the web. [155] As such, the principle of using this Master Drainage Curve (SMRC curve) to assess water or air content in a substrate is not an unknown principle of soil condition. art.
[156] En se référant à ce qui est déjà connu dans ce domaine pour les terrains de sport (mais en l’absence d’une nappe d’eau et donc en dehors bien sûr de la condition relative au flux capillaire depuis une nappe d’eau), il est déjà connu de l’état de l’art d’utiliser cette courbe dans le cas d’un substrat posé sur une couche drainante en gravier et pour rechercher des conditions pour résoudre 3 objectifs différents de ceux visés par l’invention mais dans une même perspective d’assurer au gazon ses besoins fondamentaux, quoique différemment. [156] Referring to what is already known in this field for sports grounds (but in the absence of a water table and therefore outside of course the condition relating to capillary flow from a water table water), it is already known from the state of the art to use this curve in the case of a substrate placed on a gravel draining layer and to find conditions to solve 3 different objectives from those targeted by the invention but with the same perspective of providing the lawn with its basic needs, albeit differently.
[157] Le seul point commun entre la présente invention et la démarche utilisée, en parti culier aux Etats Unis pour un substrat posé sur une couche drainante en gravier est justement ce principe d’une recherche conjointe d’un type souhaitable de subs trat et d’une épaisseur souhaitable dudit substrat au-dessus du gravier pour satis faire les besoins du gazon, en utilisant pour cette recherche la courbe SMRC dudit substrat. [157] The only point in common between the present invention and the approach used, in particular in the United States for a substrate placed on a draining gravel layer, is precisely this principle of a joint search for a desirable type of substrate and of a desirable thickness of said substrate above the gravel to satisfy the needs of the turf, using for this research the SMRC curve of said substrate.
[158] Si l’idée d’utiliser cette courbe est commune à l’invention et à l’art antérieur, l’utilisa tion de cette courbe qui en est faite selon l’invention est cependant très différente. [158] If the idea of using this curve is common to the invention and to the prior art, the use of this curve which is made of it according to the invention is however very different.
[159] Dans l’état de l’art, la courbe est utilisée pour essayer de déterminer, dans le cas d’un substrat posé sur une couche drainante (donc en l’absence de nappe) : [159] In the state of the art, the curve is used to try to determine, in the case of a substrate placed on a draining layer (therefore in the absence of a water table):
[160] - comment répondre au souhait d’avoir « assez d’air » pour ne pas noyer le terrain[160] - how to respond to the wish to have "enough air" so as not to drown the ground
[161] - comment disposer d’un volume de porosité suffisant pour pouvoir absorber une certaine quantité d’eau de précipitation avant de déborder [161] - how to have a sufficient volume of porosity to be able to absorb a certain amount of precipitation water before overflowing
[162] - comment avoir « assez d’eau » en stock pour tenir assez longtemps entre deux arrosages. [162] - how to have "enough water" in stock to last long enough between two waterings.
[163] Dans le cas de l’invention, les lois de la physique des milieux granulaires étant uni verselles, la courbe principale de drainage est aussi choisie comme le meilleur moyen d’estimer assez finement et en la majorant la quantité d’eau retenue dans le sol par capillarité à l’équilibre et en la majorant encore, mais éventuellement beau coup, lors d’un flux capillaire ascendant. [163] In the case of the invention, the laws of the physics of granular media being universal, the main drainage curve is also chosen as the best way to estimate fairly finely and by increasing the quantity of water retained in the soil by capillarity at equilibrium and increasing it again, but possibly considerably, during an upward capillary flow.
[164] En revanche, la présence de la nappe et l’analyse poussée des besoins constituant une problématique totalement différente, cela aboutit à une utilisation tout aussi différente de la courbe. Evidemment , dans le cas de l’invention, on n’utilise pas cette courbe pour savoir si l’on aura « assez d’eau » car une autre démarche montre que ce n’est pas l’eau en stock qui compte pour l’irrigation capillaire depuis la nappe mais le flux capillaire, qui n’est pas selon l’invention déduit de la courbe de drainage mais dépend directement de la profondeur de la nappe et de la demande évapora- toire, indépendamment de la courbe (et jusqu’à une certaine limite bien sûr mais justement on a un critère pour rester dans cette limite). [164] On the other hand, the presence of the water table and the in-depth analysis of the needs constituting a totally different problem, this leads to an equally different use of the curve. Obviously, in the case of the invention, we do not use this curve to know if we will have "enough water" because another approach shows that it is not the water in stock that counts for capillary irrigation from the groundwater but the capillary flow, which is not not according to the invention deduced from the drainage curve but depends directly on the depth of the water table and the evaporative demand, independently of the curve (and up to a certain limit of course but precisely we have a criterion to remain within this limit).
[165] Evidemment, la façon d'utiliser cette courbe pour en tirer des conditions pour une oxygénation suffisante est aussi totalement différente du cas d’une couche drai nante du fait de la présence d’une nappe d’eau car dans ce cas la profondeur de pression capillaire nulle n’est pas la profondeur Pi fixe du toit de gravier comme dans le cas d’une couche drainante mais la profondeur P(t) = Pi + P2(t). Cette pro fondeur supplémentaire P2(t) (positive ou négative) de la nappe par rapport à la profondeur du toit de gravier détermine à chaque instant le point zéro de la pression capillaire nulle, ledit point zéro de la pression capillaire nulle n’étant pas lié par prin cipe au toit de la couche de gravier et étant même variable dans le temps en fonction du scénario d’évolution de la profondeur de la nappe choisi selon l’invention. [165] Obviously, the way of using this curve to derive conditions for sufficient oxygenation is also totally different from the case of a drained layer due to the presence of a water table because in this case the zero capillary pressure depth is not the fixed depth Pi of the gravel roof as in the case of a draining layer but the depth P(t)=Pi+P 2 (t). This additional depth P2(t) (positive or negative) of the water table with respect to the depth of the gravel roof determines at each instant the zero point of the zero capillary pressure, said zero point of the zero capillary pressure not being linked in principle to the top of the gravel layer and even being variable over time depending on the scenario of evolution of the depth of the water table chosen according to the invention.
[166] Or, globalement, l’invention ayant à répondre à plusieurs problèmes distincts, cela donne lieu à un ordre chronologique de résolution des problèmes et ensuite à un principe de résolution pour chacun des problèmes, comme ce sera exposé ci-des- sous . Chaque problème à résoudre donne lieu à une analyse directe et innovante des objectifs, se traduisant en objectifs secondaires en terme de teneur en eau ou de flux, et se traduisant enfin en contraintes à respecter par la courbe chronologique P(t) de profondeur de la nappe qui est l’objet principal de la première partie de l’in vention. [166] However, overall, the invention having to respond to several distinct problems, this gives rise to a chronological order of resolution of the problems and then to a principle of resolution for each of the problems, as will be explained below. . Each problem to be solved gives rise to a direct and innovative analysis of the objectives, resulting in secondary objectives in terms of water content or flow, and finally resulting in constraints to be respected by the chronological curve P(t) of the depth of the sheet which is the main object of the first part of the invention.
[167] Ainsi, les problèmes ne se posant pas tous au même moment, il est possible dans le cas de la méthode selon l’invention, de choisir à chaque moment une profondeur de nappe qui permette de répondre à la problématique du moment, sans avoir à répondre à la problématique d’un autre moment [167] Thus, since the problems do not all arise at the same time, it is possible in the case of the method according to the invention, to choose at each moment a water table depth which makes it possible to respond to the problem of the moment, without have to answer the problem for another time
[168] L’illustration de cet avantage est parfaitement illustré dans la recherche de gestion de la nappe avec un substrat posé sur une couche de stockage et visant à la fois à minimiser l’épaisseur du substrat et à optimiser l’utilisation du stockage pour utiliser le moins d’eau possible du réseau en rejetant le moins d’eau possible. Le scénario proposé permet d’avoir un niveau de nappe très haut en hiver qui serait classique ment considéré comme de nature à noyer le gazon en prévoyant un drainage mo déré de la nappe une fois de temps en temps, suffisamment faible pour ne pas rejeter trop d’eau au total lors des drainages mais suffisamment bien calculé à partir de la courbe de drainage pour assurer une entrée d’air et donc d’oxygène à chaque drainage à la profondeur des racines de nature à parfaitement oxygéner lesdites racines à ladite profondeur. [168] The illustration of this advantage is well illustrated in the search for groundwater management with a substrate placed on a storage layer and aiming at the same time to minimize the thickness of the substrate and to optimize the use of the storage for use as little water as possible from the network by rejecting as little water as possible. The scenario proposed makes it possible to have a very high groundwater level in winter which would conventionally be considered as likely to drown the lawn by providing moderate drainage of the groundwater once in a while, low enough not to discharge too much water in total during the drainages but sufficiently well calculated from the drainage curve to ensure an entry of air and therefore of oxygen at each drainage to the depth of the roots such as to perfectly oxygenate the said roots at the said depth.
[169] La courbe caractéristique capillaire principale de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé permet elle-même de définir la fonction décroissante hc drainage qui à toute teneur en eau Q comprise entre la teneur en eau au point de flétrissement et la porosité totale du substrat (teneur à saturation) associe la hauteur capillaire hc drainage (Q) qui est la hauteur au-dessus du niveau piézométrique de la nappe à la quelle la teneur en eau à l’équilibre capillaire vaut Q sur un chemin de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé, (la teneur en eau étant inférieure pour une hauteur capillaire supérieure). [169] The main capillary characteristic curve of quasi-static drainage from the initial saturated state itself makes it possible to define the decreasing function h c drainage which at any water content Q between the water content at the wilting point and the total porosity of the substrate (content at saturation) associates the capillary height h c drainage (Q) which is the height above the piezometric level of the water table at which the water content at capillary equilibrium is equal to Q on a path quasi-static drainage from the initial saturated state (the water content being lower for a higher capillary height).
[170] En fait, il existe une frange capillaire au-dessus de la nappe dans laquelle on a Q = e entre h = 0 et h = épaisseur de la frange capillaire. Mais au-dessus de la frange capillaire hc drainage (Q) est une fonction strictement décroissante, ce qui signifie que l’on peut définir hc drainage (Q) sur l’intervalle ouvert ]teneur en eau au point de flétris sement , e[ comme la fonction qui associe à Q la hauteur capillaire hc drainage (Q) pour laquelle on a coïncidence entre Q et hc drainage (Q) sur la courbe caractéristique capil laire principale de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé. [170] In fact, there is a capillary fringe above the water table in which we have Q = e between h = 0 and h = thickness of the capillary fringe. But above the capillary fringe h c drainage (Q) is a strictly decreasing function, which means that one can define h c drainage (Q) over the open interval ]water content at the wilting point, e[ as the function which associates with Q the capillary height h c drainage (Q) for which there is coincidence between Q and h c drainage (Q) on the main capillary characteristic curve of quasi-static drainage from the initial state saturated.
[171] C’est cette fonction hc drainage (Q) qui est choisie selon l’invention pour caractériser un substrat selon l’invention, ou bien, de façon équivalente, hCdrainageAiR(0) définie par hcdrainageAIR(O) — hcdrainage (£ — Q). [171] It is this function h c drainage (Q) which is chosen according to the invention to characterize a substrate according to the invention, or, equivalently, h CdrainageAiR (0) defined by hcdrainageAIR(O) — hcdrainage (£ — Q).
[172] On peut illustrer cela sur la courbe de référence donnée en exemple : [172] This can be illustrated on the reference curve given as an example:
[173] On a hcdrainageAiR (10 %) = 19 cm car à 19 cm de pression capillaire, la teneur en air OAIR est de 10%. [173] We have cdrainageAiR (10%) = 19 cm because at 19 cm of capillary pressure, the air O AIR content is 10%.
[174] Ainsi, hcdrainageAiR (10 %), « la hauteur capillaire de la porosité à l’air de 10 % », est 19 cm. [174] Thus, h cdrainageAiR (10%), "the capillary height of 10% air porosity", is 19 cm.
[175] De plus, la porosité totale est de 41 %. [175] In addition, the total porosity is 41%.
[176] Ainsi, hcdrainage (31%), « la hauteur capillaire de la porosité à l’eau de 31 % », est aussi 19 cm (puisque 31%= 41% - 10%). [177] B - Principe d'évolution dans le temps de la profondeur de pression capillaire nulle, égale à celle de la nappe [176] Thus, h cdrainage (31%), "the capillary height of the water porosity of 31%", is also 19 cm (since 31%= 41% - 10%). [177] B - Principle of evolution over time of the zero capillary pressure depth, equal to that of the water table
[178] Le principe innovant de l’invention pour déterminer ces conditions à respecter est de considérer que la profondeur de la nappe est variable dans le temps et peut s’écrire : [178] The innovative principle of the invention to determine these conditions to be respected is to consider that the depth of the water table is variable over time and can be written:
[179] P(t) = Pi + P2(t) [179] P(t) = Pi + P 2 (t)
[180] Pi est la profondeur du point où l’on veut observer l’effet de la profondeur de la nappe : [180] Pi is the depth of the point where we want to observe the effect of the depth of the water table:
[181] - par exemple 5 cm de la surface pour regarder la teneur en air pendant les périodes ; [181] - eg 5 cm from the surface to look at the air content during periods;
[182] - par exemple, 5 cm de la surface ou bien 12 cm de la surface pour voir l’effet de la nappe sur l’oxygénation des racines à 5 cm de la surface ou bien à12 cm de la surface ; [182] - for example, 5 cm from the surface or 12 cm from the surface to see the effect of the water table on root oxygenation at 5 cm from the surface or 12 cm from the surface;
[183] - par exemple, 4 cm au-dessus du bas du substrat posé au-dessus d’une couche dure de stockage d’eau pour regarder l’effet de la nappe d’eau sur la souplesse du sol sportif. [183] - for example, 4 cm above the bottom of the substrate laid over a hard layer of water storage to look at the effect of the water table on the flexibility of the sports floor.
[184] Pi est la profondeur d’un point que l’on regarde à un moment clé mais la profondeur du point considéré dépend de la construction du terrain et ne varie pas avec le temps. [184] Pi is the depth of a point that we look at at a key moment but the depth of the point considered depends on the construction of the terrain and does not vary with time.
[185] Au contraire, P2(t) est la profondeur supplémentaire de la nappe au temps t et peut donc varier en fonction d’une stratégie élaborée selon l’invention pour répondre à tous les objectifs visés. [185] On the contrary, P2(t) is the additional depth of the water table at time t and can therefore vary according to a strategy developed according to the invention to meet all the objectives targeted.
[186] Ainsi, l’invention ne vise pas un compromis concernant la teneur en eau et la teneur en air à une altitude donnée qui devraient simultanément répondre à un ensemble d’objectifs plus ou moins compatibles mais elle vise plutôt une stratégie avec un degré de liberté supplémentaire qu’est la profondeur supplémentaire de la nappe P2 entre le point considéré et la nappe et un autre degré de liberté supplémentaire qui est la variation de cette profondeur supplémentaire de la nappe P2 (t) par rapport au temps. [186] Thus, the invention does not aim for a compromise concerning the water content and the air content at a given altitude which should simultaneously meet a set of more or less compatible objectives, but rather aims for a strategy with a degree of additional freedom which is the additional depth of the water table P2 between the point considered and the water table and another additional degree of freedom which is the variation of this additional depth of the water table P2 (t) with respect to time.
[187] Or l’analyse des objectifs visés montre qu’ils sont tous des objectifs à un moment donné et dépendent essentiellement pour certains d’entre eux d’un cumul d’effets dans la période de temps précédant l’observation. [188] La détermination d’une stratégie d’évolution par rapport au temps des profondeurs de la nappe est donc un élément essentiel de l’invention. [187] However, the analysis of the targeted objectives shows that they are all objectives at a given moment and depend essentially for some of them on an accumulation of effects in the period of time preceding the observation. [188] Determining a strategy for the evolution over time of the depths of the aquifer is therefore an essential element of the invention.
[189] Les principes de l’invention qui suivent sont ceux qui déterminent les contraintes auxquelles est soumise la courbe chronologique des profondeurs de la nappe. [189] The principles of the invention which follow are those which determine the constraints to which the chronological curve of the depths of the water table is subjected.
[190] C - Moyen d’assurer l’oxygénation des racines [190] C - Means of ensuring root oxygenation
[191] Le principe de l’invention concerne d’abord l’analyse du phénomène et ensuite le moyen choisi pour le favoriser [191] The principle of the invention concerns first the analysis of the phenomenon and then the means chosen to promote it.
[192] Une analyse des phénomènes en jeu montre clairement en effet que ce n’est pas la valeur de la teneur en air qui a de l’importance, mais la variation de cette teneur en air sur une longue période précédente. L’oxygénation des racines à un moment donné n’est pas liée à l’aération instantanée audit moment, mais le résultat d’une accumulation d’effets dans un long intervalle de temps précédant ledit moment. [192] An analysis of the phenomena involved clearly shows that it is not the value of the air content that is important, but the variation of this air content over a long preceding period. The oxygenation of the roots at a given moment is not linked to the instantaneous aeration at that moment, but the result of an accumulation of effects in a long interval of time preceding the said moment.
[193] Le premier élément à prendre en compte est le fait que le problème lié à la consom mation d’oxygène par les racines mal contrebalancée par un insuffisant renouvelle ment par diffusion de l’oxygène de l’air de la porosité est un phénomène lent. De ce fait, il n’est pas nécessaire d’avoir en permanence une forte teneur en air dans la couche d’oxygénation des racines, mais au contraire il est plus avantageux d’avoir seulement un peu d’air en temps normal et de brusques apports d’air de l’extérieur de temps en temps. [193] The first element to be taken into account is the fact that the problem linked to the consumption of oxygen by the roots, poorly counterbalanced by an insufficient renewal by diffusion of oxygen from the air of the porosity, is a phenomenon slow. Therefore, it is not necessary to have a permanently high air content in the oxygenation layer of the roots, but on the contrary it is more advantageous to have only a little air in normal times and to sudden influxes of air from outside from time to time.
[194] Ainsi, dans une stratégie hivernale où on descend par exemple une fois par mois le niveau d’eau en le laissant remonter naturellement entretemps en profitant du solde positif des précipitations, éventuellement jusqu’au substrat, on va finalement viser d’obtenir une oxygénation des racines équivalente à celle d’un substrat de 30 cm ou 40 cm d’épaisseur posé sur couche drainante, qui aura certes une teneur en air très supérieure du fait de l’épaisseur du substrat mais sans mouvement convectif d’entrée d’air et avec seulement la très lente diffusion d’oxygène, (10.000 fois plus lente) pour remplacer l’oxygène consommé par la respiration des plantes et des mi cro-organismes du sol, c’est à dire en pratique en ne laissant aux racines pour leur respiration que l’oxygène déjà en stock au début de l’hiver. [194] Thus, in a winter strategy where, for example, the water level is lowered once a month by letting it rise naturally in the meantime, taking advantage of the positive balance of precipitation, possibly down to the substrate, we will ultimately aim to obtain oxygenation of the roots equivalent to that of a substrate 30 cm or 40 cm thick placed on a draining layer, which will certainly have a much higher air content due to the thickness of the substrate but without convective movement of entry d air and with only the very slow diffusion of oxygen, (10,000 times slower) to replace the oxygen consumed by the respiration of plants and soil micro-organisms, i.e. in practice by not leaving roots for their respiration than the oxygen already in store at the beginning of winter.
[195] En résumé, les racines et les micro-organismes peuvent, pour leur respiration pren dre l’oxygène présent aussi bien dans la phase aérienne que dans la phase aqueuse de la porosité. A cet égard, la teneur en eau ou la teneur complémentaire en air à un moment donné n’a donc aucune importance pour la possibilité de respiration des racines, pas plus d’ailleurs que la présence de gaz carbonique qui n’est pas toxique et dont l’effet est même positif et qui n’est pas un sujet dans le cadre de l’invention. [195] In summary, roots and micro-organisms can, for their respiration, take up oxygen present both in the aerial phase and in the aqueous phase of the porosity. In this respect, the water content or the additional air content at a given time is therefore of no importance for the possibility of respiration of the roots, any more than the presence of carbon dioxide which is not toxic and whose effect is even positive and which is not a subject within the scope of the invention.
[196] Le sujet est la consommation d’oxygène pour la respiration des racines et des micro organismes, consommation qui entraîne une diminution de l’oxygène disponible qui est égal à tout moment à la quantité d’oxygène en stock à un moment antérieur donné, diminuée de la consommation depuis lors et augmentée de l’éventuel renou vellement d’oxygène depuis lors. De façon spontanée, le seul apport d’oxygène pos sible est en provenance de la surface. [196] The subject is the consumption of oxygen for the respiration of roots and microorganisms, consumption which causes a decrease in available oxygen which is equal at any time to the quantity of oxygen in stock at a given previous time. , reduced by consumption since then and increased by the possible renewal of oxygen since then. Spontaneously, the only possible supply of oxygen comes from the surface.
[197] Le vrai sujet est donc le taux de renouvellement d’oxygène depuis la surface en contrepartie du taux de consommation d’oxygène (qui double quant à lui à chaque fois que la température augmente de 10°, ce qui explique qu’une submersion en période chaude cause beaucoup plus vite des dégâts irréversibles sur le gazon qu’en plein hiver). [197] The real issue is therefore the rate of renewal of oxygen from the surface in return for the rate of oxygen consumption (which doubles each time the temperature increases by 10°, which explains why a flooding in hot weather causes irreversible damage to the lawn much more quickly than in the middle of winter).
[198] Or, en l’absence de convection d’air, le seul renouvellement possible est obtenu par diffusion dans l’eau ou dans l’air. L’air dissout dans l’eau représente 2% du volume de l’eau (à 10°C et pression de 1 atmosphère) et la proportion d’oxygène est à tout moment la même dans l’air dissout dans l’eau que celle de l’air de la porosité, l’équi libre permanent étant quasi instantané. Par ailleurs, la diffusion d’oxygène dans l’eau est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à la diffusion de l’oxygène dans l’air, qui est elle-même extrêmement lente. On en déduit qu’il y a autant d’oxygène en stock avec 2 % d’air qu’avec 100% d’eau et que par diffusion, seule la phase d’air assure un petit renouvellement, quoique pratiquement négligeable, de l’ordre de grandeur d’un enrichissement de quelques % d’oxygène de l’air de la porosité en 1 an à 5 cm de la surface pour une teneur en air de 10% et avec une efficacité inver sement proportionnelle au carré de la profondeur au fur et à mesure que l’on des cend. De façon curieuse, la teneur en air à l’équilibre capillaire à une profondeur donnée a bien une influence positive sur l’oxygénation du terrain, mais non pas tellement par le phénomène presque nul de diffusion d’oxygène en phase gazeuse mais tout simplement parce qu’elle conditionne la quantité d’eau qui peut être ac cueillie, lors d’une pluie par exemple, dans les espaces de la porosité non encore remplis d’eau puis chassée ensuite vers le bas par drainage. Or, c’est la quantité d’eau drainée et pratiquement elle seule qui apporte de l’oxygène de façon signifi cative car l’eau présente dans la porosité et qui sort de la porosité vers le bas par drainage est obligatoirement remplacée par de l’air venant du haut, c’est à dire de l’air en provenance de l’atmosphère et donc chargé de 20% d’oxygène. Ainsi, c’est essentiellement l’oxygène issu de l’atmosphère apporté par convection depuis la surface lors du remplacement de l’eau drainée par de l’air issu de l’atmosphère et non le peu d’oxygène parvenant à descendre par le phénomène de diffusion qui peut efficacement recharger en oxygène l’air et l’eau de la porosité. Plus bas, dans toute la frange capillaire où le drainage est nul, il ne reste plus que la diffusion, et le re nouvellement d’oxygène diminue très vite en descendant et devient insignifiant en quelques centimètres. Aussi, si la porosité à l’air est en effet si intéressante pour l’oxygénation des racines, c’est essentiellement, d’une part, parce qu’elle représente le volume de porosité susceptible de se remplir d’eau qui devra ensuite s’évacuer par drainage sous l’effet de la gravité et sera alors remplacée par de l’air neuf bien oxygéné en provenance de l’atmosphère et, d’autre part, parce que l’air de la poro sité peut stocker 50 fois plus d’oxygène par unité de volume que l’eau de la porosité. [198] However, in the absence of air convection, the only possible renewal is obtained by diffusion in water or in the air. Air dissolved in water represents 2% of the volume of water (at 10°C and pressure of 1 atmosphere) and the proportion of oxygen is at all times the same in air dissolved in water as that of the air of the porosity, the permanent equilibrium being almost instantaneous. Moreover, the diffusion of oxygen in water is several orders of magnitude less than the diffusion of oxygen in air, which itself is extremely slow. We deduce that there is as much oxygen in stock with 2% air as with 100% water and that by diffusion, only the air phase ensures a small, although practically negligible, renewal of the oxygen. order of magnitude of an enrichment of a few % oxygen in the air of the porosity in 1 year at 5 cm from the surface for an air content of 10% and with an efficiency inversely proportional to the square of the depth as we descend. Curiously, the air content at capillary equilibrium at a given depth does have a positive influence on the oxygenation of the ground, but not so much by the almost zero phenomenon of diffusion of oxygen in the gaseous phase but quite simply because that it conditions the quantity of water which can be received, during a rain event for example, in the spaces of the porosity not yet filled with water and then expelled downwards by drainage. However, it is the quantity of drained water and practically only it which brings oxygen in a signifi cant way because the water present in the porosity and which comes out of the porosity downwards by drainage is necessarily replaced by air coming from above, ie air coming from the atmosphere and therefore loaded with 20% oxygen. Thus, it is essentially the oxygen from the atmosphere brought by convection from the surface when the drained water is replaced by air from the atmosphere and not the little oxygen that manages to descend through the diffusion phenomenon which can effectively recharge the air and water of the porosity with oxygen. Lower down, in the entire capillary fringe where there is no drainage, only diffusion remains, and the fresh oxygen decreases very quickly on the way down and becomes insignificant in a few centimeters. Also, if the air porosity is indeed so interesting for the oxygenation of the roots, it is essentially, on the one hand, because it represents the volume of porosity likely to fill with water which will then have to evacuate by drainage under the effect of gravity and will then be replaced by fresh, well-oxygenated air coming from the atmosphere and, on the other hand, because the air in the porosity can store 50 times more oxygen per unit volume than pore water.
[199] Aussi en présence d’une nappe d’eau, dans le cadre de l’invention, peu importe que la porosité soit pleine d’eau à une profondeur donnée où se trouvent des racines pendant une partie de l’hiver car placées dans la frange capillaire pendant une partie du temps, dès lors que de temps en temps le niveau de la nappe d’eau est suffisam ment baissé pour entraîner à cette profondeur un drainage entraînant un renouvel lement d’air impliquant une recharge suffisante en oxygène de l’air comme de l’eau de la porosité. En fait, c’est même de façon paradoxale le fait d’avoir une importante portion de la porosité qui va passer d’un état saturé d’eau à un état suffisamment aéré qui va augmenter la quantité d’oxygène entrant dans la porosité pour remplacer l’eau drainée et c’est la proportion d’air nouveau qui va déterminer la concentration en oxygène de l’air et de l’eau. L’oxygène apporté sera ainsi, à titre d’exemple, 2 fois plus important si l’on passe à une profondeur donnée d’une teneur en air de 0% à une teneur en air de 10% que si l’on passe à cette même teneur en air de 10% depuis une teneur en air de 5%. [199] Also in the presence of a water table, in the context of the invention, it does not matter whether the porosity is full of water at a given depth where there are roots during part of the winter because placed in the capillary fringe for part of the time, as soon as from time to time the level of the water table is sufficiently lowered to cause drainage at this depth leading to a renewal of air implying a sufficient recharge of oxygen from air like water porosity. In fact, it is even paradoxically the fact of having a large portion of the porosity which will pass from a state saturated with water to a sufficiently aerated state which will increase the quantity of oxygen entering the porosity to replace the drained water and it is the proportion of new air that will determine the oxygen concentration of the air and the water. The oxygen supplied will thus, for example, be twice as great if one goes at a given depth from an air content of 0% to an air content of 10% than if one goes to this same air content of 10% from an air content of 5%.
[200] C’est pourquoi, dans le cadre d’une stratégie adéquate de variation du niveau de la nappe selon l’invention, la contrainte de teneur en eau minimale dans la zone d’oxy génation des racines devra être selon l’invention « au moins une partie du temps » supérieure ou égale à une teneur en air minimale qui peut être choisie de préférence entre 5 % et 15% , avec une recharge en oxygène supérieure pour une teneur en air exigée de 15% à chaque descente du niveau de la nappe mais qui sera toutefois suffisante avec une descente entraînant une augmentation de teneur en air de seu lement 5%, dès lors qu’en contrepartie la stratégie fait plus souvent descendre le niveau de la nappe en laissant entretemps la nappe saturer ou quasiment saturer en eau la porosité à la profondeur considérée. [200] This is why, within the framework of an adequate strategy for varying the level of the water table according to the invention, the constraint of minimum water content in the zone of oxygenation of the roots must be according to the invention. "at least part of the time" greater than or equal to a minimum air content which can preferably be chosen between 5% and 15%, with a higher oxygen recharge for a higher air content required by 15% each time the level of the water table is lowered but which will however be sufficient with a descent resulting in an increase in air content of only 5%, since in return the strategy causes the level of the water table to lower more often meanwhile leaving the water table to saturate or almost saturate the porosity with water at the depth considered.
[201] Ainsi, à une profondeur de 5 cm, une porosité saturée d’eau une bonne partie du temps mais avec une teneur en air atteignant 5% une fois par mois en hiver sera ainsi oxygénée de façon satisfaisante pour une bonne respiration des racines, entre 0 et 5 cm et même au-delà. [201] Thus, at a depth of 5 cm, a porosity saturated with water a good part of the time but with an air content reaching 5% once a month in winter will thus be oxygenated satisfactorily for good root respiration. , between 0 and 5 cm and even beyond.
[202] En fait, à une profondeur de 5 cm, une porosité saturée d’eau une bonne partie du temps mais avec une teneur en air atteignant une teneur en air de seulement 3% mais suffisamment régulièrement pendant l’hiver pourra être oxygénée de façon satisfaisante pour une bonne respiration des racines, au moins entre 0 et 5 cm. [202] In fact, at a depth of 5 cm, a porosity saturated with water a good part of the time but with an air content reaching an air content of only 3% but sufficiently regularly during the winter will be able to be oxygenated by satisfactory way for good root respiration, at least between 0 and 5 cm.
[203] Cette contrainte d’oxygénation des racines est décrite ici comme une contrainte hi vernale mais elle peut s’appliquer également en climat tropical, la contrainte d’aéra tion de la tranche d’oxygénation des racines étant de la même façon à respec ter « de temps en temps», autant que de besoin, pour assurer une oxygénation des racines satisfaisante, l’objectif étant d’assurer régulièrement une arrivée d’oxygène par la vidange du substrat par drainage. [203] This root oxygenation constraint is described here as a winter constraint but it can also apply in a tropical climate, the aeration constraint of the root oxygenation section being in the same way to respect ter "from time to time", as much as necessary, to ensure satisfactory oxygenation of the roots, the objective being to ensure a regular arrival of oxygen by emptying the substrate by drainage.
[204] L’important est que, à tout moment, les racines et les micro-organismes disposent d’oxygène pour respirer. Quand de l’air neuf arrive de l’atmosphère la composition de l’air comprend 20% d’oxygène, ce qui signifie que la concentration de l’oxygène sur la somme de la concentration d’oxygène et de la concentration d’azote est supé rieure à 20% : on a donc [Oxygène] / ( [Oxygène] + [azote]) > 20% dans l’air neuf. [204] The important thing is that, at all times, the roots and microorganisms have oxygen to breathe. When fresh air arrives from the atmosphere the composition of the air includes 20% oxygen, which means that the concentration of oxygen over the sum of the concentration of oxygen and the concentration of nitrogen is greater than 20%: we therefore have [Oxygen] / ([Oxygen] + [nitrogen]) > 20% in the fresh air.
[205] Ce rapport [Oxygène] / ([Oxygène] + [azote]) est le même dans l’eau et dans l’air de la porosité à une profondeur donnée, mais cette proportion diminue avec la respira tion car l’azote présent reste constant tandis que l’oxygène diminue. [205] This ratio [Oxygen] / ([Oxygen] + [nitrogen]) is the same in water and in the air of the porosity at a given depth, but this proportion decreases with respiration because nitrogen present remains constant while oxygen decreases.
[206] Un critère de renouvellement d’oxygène peut être selon l’invention de décider que la concentration totale de l’oxygène dans la porosité doit rester à tout moment su périeure à une concentration d’oxygène suffisante pré-déterminée. Il est préférable de définir le critère par la concentration dans la porosité car cette définition fonc tionne même à saturation d’eau. [207] On peut, par exemple, de façon préférée choisir un seuil minimum de [Oxygène] / air > 4% dans l’air de la porosité (ou dans la porosité) comme règle à respecter tout le temps : 4% d’oxygène dans l’air équivaut à 20% du taux maximal d’oxygène dans l’air dissout, et la règle «de temps en temps » consiste alors à gérer le renouvelle ment d’oxygène de façon que l’on ait à tout moment un taux d’oxygène total dans l’air de la porosité qui soit supérieur ou égal à 4%. [206] An oxygen renewal criterion can be, according to the invention, to decide that the total concentration of oxygen in the porosity must remain at all times above a pre-determined sufficient oxygen concentration. It is preferable to define the criterion by the concentration in the porosity because this definition works even at water saturation. [207] One can, for example, preferably choose a minimum threshold of [Oxygen] / air > 4% in the air of the porosity (or in the porosity) as a rule to be respected at all times: 4% of oxygen in the air is equivalent to 20% of the maximum rate of oxygen in the dissolved air, and the rule "from time to time" then consists in managing the renewal of oxygen so that one has at all times a total oxygen level in the air of the porosity which is greater than or equal to 4%.
[208] Dans le cas par exemple où la teneur en air est de 4% pour une porosité totale de 44%, on a donc 4% d’air et 40% d’eau qui contient elle même 2% d’air dissout, soit 0,8% d’air dissout et la concentration d’oxygène et d’azote sont les mêmes dans l’air et dans l’eau à tout moment. [208] In the case for example where the air content is 4% for a total porosity of 44%, we therefore have 4% air and 40% water which itself contains 2% dissolved air, i.e. 0.8% dissolved air and the concentration of oxygen and nitrogen are the same in air and water at all times.
[209] Si l’on attend le dernier moment pour recharger en air et que l’on passe, (en descen dant le niveau d’eau) d’une teneur en air de 4% à une teneur en air de 6%, cela implique un apport d’oxygène de 2% x 20% = 0,4 % de la porosité ( 20% car l’air de l’atmosphère contient 20% d’oxygène). [209] If we wait until the last moment to reload with air and we pass (going down the water level) from an air content of 4% to an air content of 6%, this implies an oxygen supply of 2% x 20% = 0.4% of the porosity (20% because the air in the atmosphere contains 20% oxygen).
[210] Or, avant de faire rentrer de l’oxygène, la quantité totale d’oxygène dans la porosité était : [210] However, before bringing in oxygen, the total quantity of oxygen in the porosity was:
[211] - dans l’air de la porosité 4% x 4 % = 0,16% [211] - in air porosity 4% x 4% = 0.16%
[212] - dans l’eau de la porosité 40% x 2% x 4 % = 0,032% [212] - in water of porosity 40% x 2% x 4% = 0.032%
[213] au total l’oxygène représentait avant l’arrivée d’air 0,192 % de la porosité. [213] in total, oxygen represented 0.192% of the porosity before the arrival of air.
[214] Après l’apport d’air frais, on aura dans la porosité 0,4 % + 0,192% = 0,59 % [214] After the supply of fresh air, the porosity will be 0.4% + 0.192% = 0.59%
[215] La concentration en azote étant la même dans l’air frais et dans l’air ancien, la quan tité totale d’azote + oxygène a légèrement changé en passant de [215] Since the nitrogen concentration is the same in fresh air and in old air, the total quantity of nitrogen + oxygen changed slightly from
[216] (4 % + 40% x 2%) à ( 6% + 38% x 2%)soit ( 4,8%) à ( 6,76) [216] (4% + 40% x 2%) to ( 6% + 38% x 2%) i.e. ( 4.8%) to ( 6.76)
[217] le rapport [Oxygène] / ([Oxygène] + [azote]) passe donc de [217] the ratio [Oxygen] / ([Oxygen] + [nitrogen]) therefore changes from
[218] 0,192 / 4,8 à 0,592 / 6,7 [218] 0.192/4.8 to 0.592/6.7
[219] soit 4% à 8,8%. [219] i.e. 4% to 8.8%.
[220] Ainsi, en passant de 4% d’air à 6% d’air par léger drainage en remplaçant 2% d’eau par de l’air neuf, on double d’un coup la concentration en oxygène de l’air de la po rosité. [220] Thus, by going from 4% air to 6% air by light drainage by replacing 2% water with fresh air, the oxygen concentration of the air is suddenly doubled. porosity.
[221] Ainsi, après avoir traduit le besoin d’oxygénation en besoin d’aération, l’utilisation de la courbe de drainage permet ensuite de traduire cette contrainte de résultat d’aéra tion à une profondeur donnée Pi en contrainte de profondeur de nappe P(t) avec P(t) = P1 + P2(t) , la condition de bonne oxygénation des racines à la profondeur Pi portant sur une valeur minimale de la profondeur supplémentaire P2(t) , cette valeur minimale n’étant pas à atteindre en permanence mais seulement de temps en temps. [221] Thus, after translating the need for oxygenation into aeration need, the use of the drainage curve then makes it possible to translate this aeration result constraint at a given depth Pi into a water table depth constraint P(t) with P(t) = P1 + P 2 (t), the condition of good root oxygenation at depth Pi relating to a minimum value of the additional depth P2(t), this minimum value not being to be reached permanently but only from time to time.
[222] Le « de temps en temps » est à comprendre comme autant que nécessaire pour maintenir le taux d’oxygénation de l’air gazeux ou dissout à un niveau supérieur à une valeur prédéterminée suffisante. [222] The “from time to time” is to be understood as as much as necessary to maintain the rate of oxygenation of the gaseous or dissolved air at a level above a sufficient predetermined value.
[223] Une valeur de 4% comme il a été vu dans l’exemple ci-dessus peut être choisie pour une oxygénation satisfaisante afin de déterminer le « de temps en temps » et le taux d’aération à l’issue du drainage détermine la profondeur de la nappe lors du drai nage. [223] A value of 4% as seen in the example above can be chosen for satisfactory oxygenation to determine the "from time to time" and the rate of aeration after drainage determines the depth of the water table during the drainage.
[224] Pour exprimer cette condition, dans le cas cité en exemple, il suffit de reprendre la fonction de hauteur capillaire de drainage de la teneur en eau hc (e-6%) ), en se souvenant que dans un substrat donné, la teneur en air est croissante lorsque l’on s’élève au-dessus d’une profondeur donnée, de sorte qu’il suffit d’exprimer la condi tion au point le plus profond de la tranche pour qu’elle s’applique partout au-dessus , d’autant que l’air qui renouvelle la partie drainée de la porosité provient de l’atmos phère située au-dessus. [224] To express this condition, in the case cited as an example, it suffices to take the function of capillary height of drainage of the water content hc (e-6%) ), remembering that in a given substrate, the air content increases as one rises above a given depth, so that it suffices to express the condition at the deepest point of the slice for it to apply throughout the depth. above, especially since the air which renews the drained part of the porosity comes from the atmosphere situated above.
[225] Dans le cas le plus simple et le plus fréquent où la tranche d’oxygénation des racines est une tranche allant de la surface jusqu’à la profondeur PTOR, et que cette tranche ne comporte qu’une seule couche de substrat, la relation se déduit directement de la courbe principale de drainage grâce à la fonction précédemment définie hc drainage (Q) de hauteur capillaire faisant correspondre à une teneur en eau Q a hauteur capil laire hc drainage (Q) définie par la courbe principale de drainage. [225] In the simplest and most frequent case where the root oxygenation slice is a slice going from the surface to the depth P T OR, and this slice has only one layer of substrate , the relationship is deduced directly from the main drainage curve thanks to the previously defined function h c drainage (Q) of capillary height corresponding to a water content Q a capillary height h c drainage (Q) defined by the main curve drainage.
[226] La relation à vérifier pour une nappe de profondeur piézométrique Ppiézo MIN TOR est [226] The relation to be verified for a groundwater table of piezometric depth Ppiezo MIN TOR is
[227] Ppiézo MIN TOR ³ PTOR + hc i drainage (Cr Q AIR MIN TOR) [227] Ppiezo MIN TOR ³ PTOR + hc i drainage (Cr Q AIR MIN TOR)
[228] Autrement dit, il doit y avoir au minimum, entre la profondeur de la nappe Ppiézo MIN TOR et le point de profondeur PTOR OÙ l’on souhaite une teneur en air minimale Q AIR MIN TOR, la différence de hauteur hc i drainage (eG Q AIR MIN TOR) déterminée à partir de la courbe principale de drainage. [228] In other words, there must be at least, between the depth of the water table Ppi ézo MIN TOR and the point of depth PTOR where a minimum air content Q AIR MIN TOR is desired, the difference in height h ci drainage (e G Q AIR MIN TOR) determined from the main drainage curve.
[229] Comme vu ci-dessus, cette condition de bonne oxygénation s’exprime simplement dans le cas où la zone où l’on souhaite une bonne oxygénation des racines est com posée d’une seule couche de substrat mais il convient aussi de l’exprimer de façon un peu plus compliquée sur le plan formel dans le cas qui se produit parfois dans le cadre de l’invention d’un substrat multicouches, chacune de ces couches ayant naturellement sa propre courbe principale de drainage. [229] As seen above, this condition of good oxygenation is expressed simply in the case where the zone where good oxygenation of the roots is desired is composed of a single layer of substrate, but it is also appropriate to express in a slightly more complicated way on the formal level in the case that sometimes occurs in the framework of the invention of a multilayer substrate, each of these layers naturally having its own main drainage curve.
[230] Pour cela le procédé selon l’invention doit alors comprendre une étape de définition préalable de la profondeur PTOR d’une tranche d’oxygénation des racines du gazon depuis la surface jusqu’à ladite profondeur PTOR, qui est supérieure ou égale à 5 cm et de préférence comprise entre 5 et 15 cm. [230] For this, the method according to the invention must then include a step of prior definition of the depth P T OR of a slice of oxygenation of the roots of the grass from the surface to said depth P T OR, which is greater than or equal to 5 cm and preferably between 5 and 15 cm.
[231] La condition requise pour que soit respectée à un instant t la condition de teneur en air minimale Q AIR MIN TOR exigée « une fois de temps en temps » à l’intérieur de ladite tranche d’oxygénation des racines se déduit de la courbe principale de drainage. Il faut simplement définir le nombre de couches de substrat concernées en fonction de la structure constructive et de-u choix de profondeur PTOR de la tranche d’oxygénation des racines et se souvenir que ce qui se passe à l’équilibre capillaire à une profondeur donnée ne dépend que de la courbe de drainage principal du substrat au point considéré et de la pression capillaire c’est à dire de la hauteur du point par rapport à la nappe et ne dépend pas des couches au-dessus ou au-dessous (qui influent tous deux sur le flux capillaire mais pas l’équilibre capillaire). [231] The condition required for the condition of minimum air content Q AIR MIN TOR required "once from time to time" within said root oxygenation section to be met at a time t is deduced from the main drainage curve. It is simply necessary to define the number of layers of substrate concerned according to the constructive structure and of-u choice of depth PTOR of the slice of oxygenation of the roots and to remember that what happens to the capillary equilibrium at a given depth depends only on the main drainage curve of the substrate at the point considered and on the capillary pressure, i.e. the height of the point in relation to the water table and does not depend on the layers above or below (which influence both on capillary flow but not capillary balance).
[232] Le reste de la formulation s’en déduit, le principe étant toujours que pour permettre une bonne hydratation du gazon et pour respecter ladite teneur en air minimale exigée Q AIR MIN TOR à l’intérieur de la tranche d’oxygénation des racines entre la surface et ladite profondeur PTOR, on descend « au moins une fois de temps en temps » la profondeur Ppiézo du niveau piézométrique de la nappe d’eau à l’intérieur de la structure (S) à une profondeur minimale Ppiézo MIN TOR qui vérifie la relation suivante : [232] The rest of the formulation is deduced from this, the principle still being that to allow good hydration of the lawn and to respect the said minimum air content required Q AIR MIN TOR inside the root oxygenation section between the surface and said depth P TO R, the piezo depth P is lowered "at least once in a while" from the piezometric level of the water table inside the structure (S) to a minimum depth Ppi ézo MIN TOR which verifies the following relation:
[233] Ppiézo MIN TOR ³ PMIN TOR = MAX [ Z| + hc i drainage (Ci- Q AIR MIN TOR ) ]l < i < n(PTOR) [233] Ppiezo MIN TOR ³ PMIN TOR = MAX [ Z | + hc i drainage (Ci- Q AIR MIN TOR ) ]l < i < n(PTOR)
[234] où n(PToR) est le nombre de couches entièrement ou partiellement au-dessus de ladite tranche minimale d’oxygénation des racines (TOR) d’épaisseur PTOR et en prenant comme définition d’une couche entièrement ou partiellement comprises dans ladite tranche superficielle d’oxygénation des racines (TOR) le fait que U,-i < PTOR , ce qui permet de définir l’entier n (PTOR) < N par la relation : [234] where n(P T o R ) is the number of layers entirely or partially above said minimum slice of root oxygenation (TOR) of thickness PTOR and taking as the definition of a layer entirely or partially included in said superficial slice of root oxygenation (TOR) the fact that U,-i < PTOR , which makes it possible to define the integer n (PTOR) < N by the relationship:
1 £ P (PTOR) £N avec Y n{PTGR}-i < PTOR et Y P {RTOE¾) ³ PTOR1 £ P (PTOR) £N with Y n{PTGR}-i < PTOR and Y P {RTOE¾) ³ PTOR
[236] en définissant Z,, pour i < n (PTOR), par la relation Z , = Y, pour i < n (PTOR) et Z n (PTOR) = PTOR. [237] Les profondeurs Y, sont les profondeur du bas des couches successives en partant du haut, ces profondeurs étant définies lors de la construction du terrain. [236] by defining Z, , for i < n (PTOR), by the relation Z , = Y, for i < n (PTOR) and Z n (PTOR) = PTOR. [237] The depths Y, are the bottom depths of the successive layers starting from the top, these depths being defined during the construction of the land.
[238] Par ailleurs également, on peut noter dès à présent que cette stratégie de descendre « de temps en temps » le niveau de la nappe est efficace en terme d’oxygénation des racines mais peut présenter l’inconvénient dans certains types de réalisation d’obliger à rejeter beaucoup d’eau au lieu de la stocker. C’est pourquoi, dans les cas où ce gaspillage est problématique, l’invention propose des solutions qui seront ex posées plus loin pour baisser le niveau sans gaspiller d’eau cette problématique est l’une de celles étudiées dans l’optimisation de la gestion de nappe ‘une couche de substrat posée sur une couche de stockage à volume fixe. [238] Moreover, it can also be noted now that this strategy of lowering the level of the water table "from time to time" is effective in terms of oxygenation of the roots but can have the disadvantage in certain types of production of to discharge a lot of water instead of storing it. This is why, in the cases where this waste is problematic, the invention proposes solutions which will be ex posed further on to lower the level without wasting water, this problem is one of those studied in the optimization of the layer management 'a layer of substrate placed on a fixed-volume storage layer.
[239] Enfin, il est prévu de mettre en place dans une version préférée tous les moyens qui permettent de passer d’une oxygénation « convenable » à une oxygénation opti male. Or, dans le cadre de l’invention le fait de souffler de l’air en convection ascen dante est peu coûteux en énergie et permet de renouveler l’oxygène et d’avoir un taux d’oxygénation proche de 20% comme dans l’air, sans pour autant dessécher le substrat, grâce à la combinaison d’une forte porosité efficace grossière et de la pré sence d’une nappe d’eau peu profonde. [239] Finally, it is planned to put in place in a preferred version all the means that make it possible to go from “suitable” oxygenation to optimal oxygenation. However, in the context of the invention, the fact of blowing air in upward convection is inexpensive in terms of energy and makes it possible to renew the oxygen and to have an oxygenation rate close to 20% as in the air, without however drying out the substrate, thanks to the combination of a high effective coarse porosity and the presence of a shallow water table.
[240] En fait, sur le plan de la culture du gazon, il serait possible pour la seule oxygénation du gazon d’avoir des racines qui se développent sur 15 cm avec à titre d’exemple les 5 cm de la surface bien aérés, les 5 cm en dessous peu aérés et les 5 cm du bas dans l’eau dès lors que l’on apporterait de l’oxygène dans l’eau , ce qui est possible de façon simple et peu coûteuse par exemple par apport d’oxygène dans l’eau par bulles d’air soufflées. [240] In fact, in terms of turf cultivation, it would be possible for the sole oxygenation of the turf to have roots that develop over 15 cm with, for example, the 5 cm of the well-ventilated surface, the 5 cm below little aerated and the bottom 5 cm in the water as soon as oxygen is added to the water, which is possible in a simple and inexpensive way, for example by adding oxygen in the water by blown air bubbles.
[241] Le fait de souffler de l’air en permanence dans la nappe sous-jacente permettrait d’avoir une oxygénation suffisante de l’eau de la porosité malgré un excès d’eau voire en situation de saturation permanente totale mais cette solution n’est pas celle que l’on préfère choisir en solution de base, même si elle est relativement peu coû teuse et efficace, car elle n’est pas conforme à l’objectif de développement durable visé par l’invention, d’une part, et parce que les conditions d’aérations choisies pour la bonne oxygénation du substrat sont de toutes façons préférables également sur le plan mécanique, d’autre part,. On veut de toute façon un minimum de teneur en air dans une tranche superficielle minimale. Ainsi, le soufflage d’air qui permet d’oxy géner la porosité est bien prévu selon l’invention comme moyen complémentaire d’améliorer le milieu mais n’est pas souhaité comme une nécessité pour éviter son asphyxie. [241] The fact of constantly blowing air into the underlying aquifer would allow sufficient oxygenation of the water in the porosity despite an excess of water or even in a situation of total permanent saturation, but this solution does not is not the one that we prefer to choose as a basic solution, even if it is relatively inexpensive and effective, because it does not comply with the objective of sustainable development targeted by the invention, on the one hand , and because the aeration conditions chosen for the good oxygenation of the substrate are in any case also preferable on the mechanical level, on the other hand,. In any case, we want a minimum of air content in a minimum surface slice. Thus, the blowing of air which makes it possible to oxygenate the porosity is indeed provided according to the invention as a complementary means to improve the environment but is not desired as a necessity to avoid its suffocation.
[242] D - Moyen d’assurer l’aération superficielle du substrat en période caniculaire[242] D - Means of ensuring surface aeration of the substrate during heat waves
[243] La courbe principale de drainage est également utilisée pour déterminer la profon deur minimale P2(t) permettant d'obtenir une teneur en air suffisante à 5 cm de la surface en période caniculaire. [243] The main drainage curve is also used to determine the minimum depth P2(t) allowing sufficient air content to be obtained at 5 cm from the surface during heat waves.
[244] On sait que la courbe principale de drainage minimise la teneur en air lors d’une remontée capillaire provoqué par une demande climatique. Cependant on ignore l’importance de cette minoration, même si les quelques références de teneur en eau connues lors d’un flux capillaire créé sous l’influence d’une demande évaporatoire à partir d’une nappe d’eau très peu profonde suggèrent que la baisse de teneur en eau par rapport à laite courbe reste en général modérée à faible, sauf justement près de la surface quand la profondeur de la nappe et la demande évaporatoire sont importantes, c’est à dire dans la zone et les circonstances intéressantes pour l’in vention. C’est ennuyeux sur le plan de la connaissance et de la détermination pré cise du risque mais c’est en revanche très favorable pour le gazon car ce « risque » de brusque augmentation de la teneur en air près de la surface est précisément l’effet souhaité. De toute façon, il n’est pas non plus facile de trouver des références pour déterminer la teneur en air minimale souhaitable près de la surface en période caniculaire. On sait qu’il importe absolument d’avoir un gradient d’humidité qui im pose une humidité croissante quand on descend et qu’une surface sèche est préfé rable et on sait également qu’en cas de très forte évaporation (coïncidant le plus souvent si l’air n’est pas saturé ou immobile avec les périodes caniculaires prolon gées qui ne sont pas équivalentes aux périodes orageuses), il se forme une croûte ou un mulch sec avec passage du régime capillaire oraux régi d’évaporation dans le dernier centimètre ou les derniers millimètres en montant vers la surface, ce qui est très favorable pour la lutte contre les maladies. [244] The main drainage curve is known to minimize air content during capillary rise caused by climatic demand. However, the importance of this reduction is not known, even if the few water content references known during a capillary flow created under the influence of an evaporative demand from a very shallow water table suggest that the drop in water content compared to curved milk generally remains moderate to low, except precisely near the surface when the depth of the water table and the evaporation demand are high, i.e. in the zone and the circumstances of interest for the invention. It is boring in terms of knowledge and precise determination of the risk but it is on the other hand very favorable for the lawn because this "risk" of sudden increase in the air content near the surface is precisely the desired effect. In any case, it is also not easy to find references to determine the minimum desirable air content near the surface during heat waves. We know that it is absolutely important to have a humidity gradient which imposes increasing humidity when we descend and that a dry surface is preferable and we also know that in the event of very strong evaporation (usually coinciding if the air is not saturated or immobile with prolonged scorching periods which are not equivalent to stormy periods), a crust or dry mulch is formed with passage of the oral capillary regime governed by evaporation in the last centimeter or the last millimeters rising towards the surface, which is very favorable for the fight against diseases.
[245] Dans ce contexte, le principe selon l’invention est d’imposer à 5 centimètres de la surface une teneur en air minimale qui sera choisie en tous cas supérieure ou égale à 10% et de préférence supérieure ou égale à 15%. [245] In this context, the principle according to the invention is to impose at 5 centimeters from the surface a minimum air content which will be chosen in any case greater than or equal to 10% and preferably greater than or equal to 15%.
[246] Quand c’est possible, la meilleure solution est de se rapprocher des conditions de profondeur maximale c’est à dire d’une nappe proche de 40 cm et d’une teneur en air à 5 cm supérieure ou égale à 30 %. [247] E - Principes concernant l'irrigation capillaire spontanée du gazon [246] When possible, the best solution is to approach maximum depth conditions, i.e. a water table close to 40 cm and an air content at 5 cm greater than or equal to 30% . [247] E - Principles for Spontaneous Capillary Irrigation of Turf
[248] Le principe selon l’invention pour satisfaire les besoins d’irrigation concerne la pro fondeur maximale de la nappe et les caractéristiques du substrat au-dessus de la nappe [248] The principle according to the invention for satisfying irrigation needs concerns the maximum depth of the water table and the characteristics of the substrate above the water table.
[249] Pour une irrigation capillaire satisfaisante du gazon depuis la nappe, le choix selon l’invention est « tout simplement » d’imposer la double condition d’une très faible profondeur de nappe (idéalement moins de 50 cm) et d’un substrat à porosité gros sière (sable moyen ou grossier) et d’affirmer que ces 2 conditions si simples suffi sent, dans le contexte de l’invention, à résoudre la mystérieuse problématique de l’irrigation. [249] For satisfactory capillary irrigation of the lawn from the water table, the choice according to the invention is "quite simply" to impose the dual condition of a very shallow water table depth (ideally less than 50 cm) and a substrate with coarse porosity (medium or coarse sand) and to affirm that these 2 simple conditions suffice, in the context of the invention, to solve the mysterious problem of irrigation.
[250] Une condition aussi simple semble cependant difficile à admettre tant elle contredit les opinions ancrées et admises dans l’état de l’art et qui postulent classi quement que l’eau disponible pour l’irrigation est celle correspondant à la teneur en eau au niveau des racines et qui en déduisent qu’il est préférable pour une irrigation capillaire d’avoir un sol aussi fin que possible, avec la meilleure « réserve utile » possible. [250] Such a simple condition, however, seems difficult to accept as it contradicts the opinions anchored and accepted in the state of the art and which classically postulate that the water available for irrigation is that corresponding to the water content at the level of the roots and who deduce from this that it is preferable for capillary irrigation to have the soil as fine as possible, with the best "useful reserve" possible.
[251] Cette réserve utile qui peut justement être déterminée par la courbe principale de drainage utilisée selon l’invention pour gérer les besoins d’oxygénation des racines est le pivot classique de toute la démarche d’irrigation pour déterminer l’eau qui reste dans le sol après ressuyage et quelle partie de cette eau, n’étant pas trop re tenue par les forces capillaires du sol peut donc être utilisable par les racines. [251] This useful reserve which can precisely be determined by the main drainage curve used according to the invention to manage the oxygenation needs of the roots is the classic pivot of the entire irrigation process to determine the water which remains in the soil after drying and what part of this water, not being too retained by the capillary forces of the soil, can therefore be used by the roots.
[252] Cependant, ce qui permet à la plante de s’hydrater par capillarité est en substance le fait qu’en s’hydratant elle rompt justement cet équilibre capillaire du sol, en faisant diminuer la quantité d’eau par rapport à l’équilibre capillaire et en générant un flux capillaire depuis la nappe, visant à rétablir cet équilibre (comme si elle puisait de l’eau dans un seau au bout d’une corde). Dans cet enchaînement, ce qui compte n’est pas de connaître la quantité d’eau disponible sur place à l’équilibre (notion de réserve utile) mais la vitesse de rétablissement de cet équilibre rompu pour savoir si le débit qui résulte du déséquilibre sera suffisant ou non pour étancher la soif de la plante au fur et à mesure qu’elle va puiser de l’eau dans la réserve. [252] However, what allows the plant to hydrate by capillarity is in essence the fact that by hydrating it precisely breaks this capillary balance of the soil, by reducing the quantity of water compared to the capillary balance and generating a capillary flow from the water table, aiming to restore this balance (as if it were drawing water from a bucket at the end of a rope). In this sequence, what counts is not knowing the quantity of water available on site at equilibrium (concept of useful reserve) but the speed at which this broken equilibrium is restored to know whether the flow resulting from the imbalance will be sufficient or not to quench the thirst of the plant as it draws water from the reserve.
[253] Il y a une hauteur d'eau dans la baignoire mais la plante tire sur le stock d’eau pour boire. Cela crée spontanément un déséquilibre et donc un mouvement de remontée d’eau visant à remplir à nouveau la baignoire à son niveau d’équilibre. La question est de savoir dans quelles conditions le robinet du rééquilibrage remplira la baignoire aussi vite qu’elle se vide, et, en admettant que le robinet remplit d’autant plus vite que le niveau d’eau baisse dans la baignoire, la question ultime est de savoir si l’équilibre entre le remplissage et la vidange se produira avant que la baignoire ne se soit déjà vidée. [253] There is a height of water in the bathtub but the plant draws on the stock of water to drink. This spontaneously creates an imbalance and therefore a movement of water rising to refill the tub to its equilibrium level. The question is under what conditions the rebalancing faucet will fill the tub as fast as it empties, and, assuming that the faucet fills the faster the lower the water level in the tub, the ultimate question is know if the balance between filling and emptying will occur before the bathtub has already emptied.
[254] Bien sûr, au début de l’histoire, la quantité d'eau dans la baignoire permet de se dire que l’on peut tenir pendant 3 jours sans avoir à vider 5 bassines d’eau pour remplir à nouveau la baignoire. C’est là toute la notion de réserve utile, qui est utilisée en irrigation classique pour mesurer combien d’eau il faudra apporter et avec quel in tervalle de temps entre 2 arrosages. [254] Of course, at the beginning of the story, the amount of water in the bathtub makes it possible to say that we can last for 3 days without having to empty 5 basins of water to refill the bathtub. This is the whole concept of useful reserve, which is used in conventional irrigation to measure how much water will have to be provided and with what time interval between 2 waterings.
[255] Mais si on veut pouvoir tenir 3 mois sans avoir à vider des bassines dans la baignoire grâce aux robinets d'arrivée d’eau prévus à cet effet, peu importe que le stock d’eau soit à l’équilibre initial de 1 ou de 3 jours de consommation : la seule chose qui im porte est de savoir si le robinet sera plus rapide à remplir d’eau la baignoire que la plante à la siffler avec sa paille (les racines qui plongent dans l’eau). [255] But if you want to be able to last 3 months without having to empty basins in the bathtub thanks to the water inlet taps provided for this purpose, it does not matter that the water stock is at the initial balance of 1 or 3 days of consumption: the only thing that matters is whether the tap will be quicker to fill the bathtub with water than the plant to whistle it with its straw (the roots that plunge into the water).
[256] Ce n’est donc pas l’outil mesurant le niveau d’eau dans la baignoire avant de com mencer à la vider (ce que mesure très bien la courbe principale de drainage) qui va permettre de savoir si les robinets (le flux capillaire) suffiront à compenser la con sommation par la plante ( l’évapotranspiration). [256] It is therefore not the tool measuring the water level in the bathtub before starting to empty it (which the main drainage curve measures very well) that will make it possible to know whether the taps (the capillary flow) will be enough to compensate for the consumption by the plant (evapotranspiration).
[257] Aussi, si la classique notion de réserve utile est parfaitement pertinente pour déter miner un stock non alimenté entre 2 arrosages successifs (volume d’eau dans la baignoire) et même si elle a l’avantage d’être déterminable grâce à la courbe PF du substrat, elle n’a strictement aucune pertinence concernant la possibilité d'alimenta tion continue par un flux capillaire depuis la nappe (débit d’eau des robinets). [257] Also, if the classic concept of useful reserve is perfectly relevant to determine a stock not supplied between 2 successive waterings (volume of water in the bathtub) and even if it has the advantage of being determinable thanks to the curve PF of the substrate, it has absolutely no relevance concerning the possibility of continuous supply by a capillary flow from the water table (flow of water from the taps).
[258] Le fait d’utiliser des courbes à échelle logarithmique n’y change rien : on ne peut déduire un débit dynamique par la mesure d’un stock à l’équilibre. [258] The fact of using curves on a logarithmic scale does not change anything: one cannot deduce a dynamic flow by measuring a stock at equilibrium.
[259] Cependant, un autre argument issu de l’expérience commune semble en contradic tion flagrante avec le principe choisi selon l’invention. En effet, il est connu que l’eau remonte plus haut par capillarité quand le substrat est fin et il est habituel dans l’état de l’art d’en déduire que si l’eau monte plus haut avec un substrat plus fin, c’est sans doute que le débit de montée capillaire (c’est à dire la vitesse de remplissage du robinet de remplissage d’eau) doit être plus faible avec du sable qu’avec de l’argile. [260] Plus troublant, il est d’observation courante que les plantes dans la nature (donc en général au-dessus d’une nappe plus ou moins profonde) s’asséchent plus vite sur du sable grossier que sur un sol argileux. Cette observation de toujours est tout à fait exacte et le choix selon l’invention d’un substrat grossier pour garantir l’efficacité de l’irrigation capillaire peut donc légitimement sembler paradoxal au regard de cette observation. [259] However, another argument based on common experience seems in flagrant contradiction with the principle chosen according to the invention. Indeed, it is known that water rises higher by capillarity when the substrate is thin and it is usual in the state of the art to deduce that if the water rises higher with a thinner substrate, it is doubtless that the flow rate of capillary rise (ie the filling speed of the water filling valve) must be lower with sand than with clay. [260] More disturbing, it is a common observation that plants in nature (therefore generally above a more or less deep water table) dry up more quickly on coarse sand than on clay soil. This long-standing observation is quite accurate and the choice according to the invention of a coarse substrate to guarantee the effectiveness of the capillary irrigation can therefore legitimately seem paradoxical with regard to this observation.
[261] Il n’est donc pas inutile de répondre ici à ce paradoxe par le résumé d'une démarche d’analyse en 3 étapes : [261] It is therefore useful to respond to this paradox here by summarizing a 3-step analysis process:
[262] · première étape : revenir aux connaissances de base concernant la vitesse de mon tée capillaire en phase transitoire vers l’équilibre capillaire et observer ce mécanisme à l’œuvre dans des cas d’école de milieux poreux simplistes mais très riches d’en seignement : [262] · first step: return to basic knowledge concerning the speed of capillary rise in the transitional phase towards capillary equilibrium and observe this mechanism at work in textbook cases of simplistic but very rich in porous media in teaching:
[263] - Cela permet d’en déduire l’influence des particularités de la porosité du milieu poreux concernant sa capacité à développer un flux capillaire, ce qui donne des orientations utilisables pratiquement pour le développement de futures couches constitutives ; [263] - This makes it possible to deduce the influence of the particularities of the porosity of the porous medium concerning its capacity to develop a capillary flow, which gives orientations which can be practically used for the development of future constitutive layers;
[264] - Cela permet également d’expliquer la difficulté d’interprétation d’une ob servation visuelle de la montée d’un front d’humectation capillaire dans une carotte de substrat [264] - This also explains the difficulty of interpreting a visual observation of the rise of a capillary wetting front in a substrate core
[265] · deuxième étape : analyser le lien de principe ténu entre courbe de teneur en eau et flux capillaire par la simple forme des équations du mouvement d’eau depuis la nappe d’eau en bas du fait du déséquilibre capillaire engendré en haut par la con sommation d’eau en cas de demande climatique évaporatoire ; [265] second step: analyze the tenuous link in principle between water content curve and capillary flow by the simple form of the equations of water movement from the water table below due to the capillary imbalance generated at the top by water consumption in the event of evaporative climatic demand;
[266] · troisième étape : considérer enfin et surtout les expériences scientifiques au jourd’hui disponibles et portant sur une large gamme de conditions expérimentales grâce à la simulation numérique corrélée aux mesures expérimentales, lesdites ex périences permettant aujourd’hui d’estimer le flux capillaire développé en présence d’une nappe d’eau en bas et d’une demande évaporatoire en haut, en fonction de la profondeur de la nappe, de la demande climatique et du type de substrat, dans la gamme des paramètres de la présente invention. Malgré l’extrême complexité des phénomènes mis en jeu, ces résultats peuvent être résumés sous forme extrême ment simple par la théorie du flux limite qui s’applique dans certaines conditions restrictives qui sont celles choisies selon l’invention : [267] Aussi bien à l’équilibre en l’absence de demande évaporatoire que pendant la phase de flux capillaire en présence d’une demande évaporatoire climatique en surface et d’une nappe suffisamment proche de la surface dans la structure, il importe pour la présente invention de pouvoir estimer : [266] third step: finally and above all consider the scientific experiments available today and relating to a wide range of experimental conditions thanks to numerical simulation correlated with experimental measurements, said experiments now making it possible to estimate the flux capillary developed in the presence of a water table at the bottom and an evaporative demand at the top, depending on the depth of the water table, the climatic demand and the type of substrate, within the range of the parameters of the present invention . Despite the extreme complexity of the phenomena involved, these results can be summarized in extremely simple form by the theory of the limit flux which applies under certain restrictive conditions which are those chosen according to the invention: [267] Both at equilibrium in the absence of evaporation demand and during the capillary flow phase in the presence of a climatic evaporation demand at the surface and a water table sufficiently close to the surface in the structure, it is important for the present invention to be able to estimate:
[268] - la teneur en eau aux différentes profondeurs [268] - water content at different depths
[269] - l’intensité du flux capillaire [269] - the intensity of capillary flow
[270] A l’équilibre on peut disposer de la courbe de drainage quasi statique à partir de l’état saturé qui est une caractéristique intrinsèque du substrat. [270] At equilibrium, the quasi-static drainage curve can be obtained from the saturated state, which is an intrinsic characteristic of the substrate.
[271] En présence d’une demande évaporatoire en haut et d’une nappe très peu profonde en bas, la courbe de teneur en eau et l’intensité capillaire ne sont pas une caracté ristique intrinsèque du substrat mais en dépendent cependant. [271] In the presence of an evaporation demand at the top and a very shallow aquifer at the bottom, the water content curve and the capillary intensity are not an intrinsic characteristic of the substrate but nevertheless depend on it.
[272] Pour comprendre ce qui se passe dans la porosité du substrat pendant une phase de flux capillaire, afin de pouvoir en estimer le flux ainsi que la courbe de teneur en eau, il est intéressant de prendre un peu de recul et, au lieu d’aborder directement les « vrais » poreux, rien n’est aussi instructif que de s’intéresser d’abord aux expé riences connues avec des poreux modèles simples car ils permettent d’approcher, au moins de façon qualitative, les processus capillaires en œuvre dans un poreux complexe. De façon analogique, cela permet ensuite de gérer intuitivement la com binaison des effets découlant des particularités des substrats et en particulier d’an ticiper, expliquer et valider certains comportements capillaires, paradoxaux de prime abord, de substrats comme le substrat Radicalé utilisé de façon préférentielle dans le cadre de la présente invention. [272] To understand what happens in the porosity of the substrate during a capillary flow phase, in order to be able to estimate the flow as well as the water content curve, it is interesting to take a step back and, instead approaching "real" porous materials directly, nothing is as instructive as first taking an interest in known experiments with simple porous models because they make it possible to approach, at least in a qualitative way, the capillary processes in work in a porous complex. Analogically, this then makes it possible to intuitively manage the combination of effects arising from the particularities of the substrates and in particular to anticipate, explain and validate certain capillary behaviors, paradoxical at first sight, of substrates such as the Radicalé substrate used preferentially. within the scope of the present invention.
1. L’expérience de référence concernant la capillarité est celle d'un tube capillaire cylindrique en verre de section circulaire dont la partie basse est trempée dans l’eau et dont la hauteur h de montée capillaire à l’équilibre est donnée par la formule empirique de Jurin confirmée et expliquée de façon théorique par la for mule de Laplace, tandis que la vitesse du flux pendant la phase de montée de l’eau jusqu’à son point d’équilibre a été donnée plus tardivement par la formule de Washburn, qui donne en fonction du temps t la hauteur h du ménisque en train de monter vers la hauteur limite hj déterminée par la formule de Jurin, pour de l’eau (h = 2y cos Q / g . 1/R = Constante . 1/R ) qui a pour conséquence très connue que la hauteur d’ascension capillaire dans un tube fin est d’autant plus importante que le rayon du tube est petit. 273. 1. The reference experiment concerning capillarity is that of a cylindrical glass capillary tube of circular section whose lower part is soaked in water and whose height h of capillary rise at equilibrium is given by the formula Jurin's empirical confirmed and explained theoretically by Laplace's formula, while the speed of the flow during the phase of the rise of the water to its point of equilibrium was given later by Washburn's formula, which gives, as a function of time t, the height h of the meniscus in the process of rising towards the limit height h j determined by Jurin's formula, for water (h = 2y cos Q / g . 1/R = Constant . 1 /R ) which has the well-known consequence that the height of capillary rise in a thin tube is all the more important as the radius of the tube is small. 273.
[274] La solution de l’équation de Washburn en fonction du rayon R du capillaire et de Tavec T = h R / y cos Q où Q est l'angle de contact du liquide sur la paroi du tube et h la viscosité du liquide et y la tension de surface est la suivante : [274] The solution of Washburn's equation as a function of the radius R of the capillary and T with T = h R / y cos Q where Q is the contact angle of the liquid on the tube wall and h is the viscosity of the liquid and y the surface tension is:
[275] In (1 - h / hj) + h / hj =. R2/ hj 2 . t /4T [275] In (1 - h / h j ) + h / h j =. R 2 / h d 2 . t /4T
[276] qui se simplifie en équation de diffusion classique tant que la hauteur de montée capillaire est faible par rapport à la hauteur de Jurin, sous la forme : [276] which simplifies to the classical diffusion equation as long as the capillary rise height is low compared to the Jurin height, in the form:
277. h2 = 1/2 R2 t/T 277. h 2 = 1/2 R 2 t/T
[278] Selon cette formule déterminée par Washburn de façon théorique depuis 1921 et comme le confirme très facilement l’expérience consistant à tremper l’un à côté de l’autre dans une même bassine pleine d’eau un capillaire de gros diamètre et un capillaire de petit diamètre pour observer les ménisques en train de monter, on cons tate que le ménisque du petit capillaire monte beaucoup plus lentement que le mé nisque dans le gros capillaire, de sorte que pendant toute la phase ascendante du gros capillaire le niveau d’eau est donc nettement plus élevé dans ce gros capillaire qui a pourtant par ailleurs un beaucoup plus grand volume d’eau à tracter par unité de hauteur (section proportionnelle au carré du diamètre), ce qui signifie que le débit d’eau dans le gros capillaire, montant plus vite et avec une plus grosse section, est considérablement plus important que dans le petit capillaire, encore plus que de fa çon proportionnelle au carré de la section. [278] According to this formula, determined theoretically by Washburn since 1921 and as very easily confirmed by the experiment consisting in soaking, side by side in the same basin full of water, a capillary of large diameter and a small diameter capillary to observe the meniscus rising, it is found that the meniscus of the small capillary rises much more slowly than the meniscus in the large capillary, so that throughout the ascending phase of the large capillary the level of water is therefore much higher in this large capillary which however also has a much greater volume of water to be drawn per unit of height (section proportional to the square of the diameter), which means that the flow of water in the large capillary, rising faster and with a larger section, is considerably greater than in the small capillary, even more than proportional to the square of the section.
[279] Ainsi, après avoir longtemps cru que l’eau dans le capillaire de petit diamètre devait monter plus vite parce qu’elle monte plus haut in fine selon la formule de Washburn JURIN et parce qu’elle a moins d’eau à tracter pour une hauteur d’ascension don née, on constate au contraire par cette formule Q Wsshbum confirmée par l’expérience que ce sont bien les capillaires de gros diamètre qui par unité de temps font monter le plus d’eau par capillarité. [279] Thus, after having long believed that the water in the small diameter capillary should rise faster because it rises higher in fine according to Washburn JURIN's formula and because it has less water to tow for a given height of ascent, we find on the contrary by this formula Q Wsshbum confirmed by experience that it is indeed the capillaries of large diameter which per unit of time cause the most water to rise by capillarity.
[280] Dans les plus petits capillaires la force de traction est plus forte par unité de surface (ce pourquoi le ménisque est plus haut in fine) mais la résistance visqueuse aussi et cet accroissement de force visqueuse l’emporte en terme de dynamique du mouve ment sur la force de traction qui l’emporte concernant la hauteur à l’équilibre à terme. [280] In smaller capillaries the tensile force is stronger per unit area (which is why the meniscus is higher in fine) but so is the viscous resistance and this increase in viscous force prevails in terms of the dynamics of the movement over the tensile force which prevails in terms of the height at equilibrium at term.
[281] Cependant, et malgré une modélisation classiquement vulgarisée des substrats re présentés comme une flûte de Pan, les substrats constitués d’ un assemblage de grains générant des pores grossiers et fins connectés à tous les niveaux sur toute la tranche de substrat ne sont pas assimilables à des capillaire en parallèle mais de vraient plutôt être représentés comme un assemblage de capillaires aux tailles re présentatives du substrat et partout connectés entre eux du bas en haut du substrat. [281] However, and despite classically popularized modeling of the substrates presented as a Panpipes, the substrates made up of an assembly of grains generating coarse and fine pores connected at all levels over the entire slice of substrate are not comparable to capillaries in parallel but should rather be represented as an assembly of capillaries with sizes representative of the substrate and everywhere connected to each other from the bottom to the top of the substrate.
[282] Aussi, l’expérience consistant à faire tremper un capillaire constitué d’un tube de grosse section raccordé sur toute sa hauteur à un tube d’une section nettement in férieure est à cet égard beaucoup plus représentative et particulièrement instructive. Or, dans cette expérience, on constate que c’est dans le tube de petite section rac cordé à un tube de grosse section que le ménisque d’eau monte le plus vite. Ainsi, la voie libre à faible viscosité du gros tube est utilisée pour une montée rapide de l’eau dans le gros tube mais la dépression plus forte dans le petit tube permet du bas en haut du gros tube une décharge d’eau du gros tube dans le petit tube. Il en résulte qu’une partie de l’eau qui monte dans le petit tube a fait une partie du chemin plus rapidement dans le gros tube avant d’arriver dans le petit tube car la plus forte traction capillaire dans le petit tube tire toute la colonne d’eau du petit tube qui se remplit par décharge latérale du gros tube sur toute la hauteur de ce dernier. De plus, la quantité d’eau qui s’échappe du gros tube pour passer dans un petit tube à un niveau donné reste faible par rapport au volume du gros tube et à sa capacité de se réapprovisionner depuis le bas par capillarité [282] Also, the experiment consisting in soaking a capillary made up of a tube of large section connected over its entire height to a tube of a much smaller section is in this respect much more representative and particularly instructive. However, in this experiment, we find that it is in the small section tube connected to a large section tube that the water meniscus rises the fastest. Thus, the low viscosity free path of the big tube is used for a rapid rise of water in the big tube but the stronger depression in the small tube allows from the bottom to the top of the big tube a discharge of water from the big tube in the small tube. As a result, some of the water that rises in the small tube has traveled part of the way faster in the big tube before arriving in the small tube because the stronger capillary traction in the small tube pulls all the water column of the small tube which fills by lateral discharge of the large tube over the entire height of the latter. In addition, the amount of water that escapes from the large tube to pass into a small tube at a given level remains low compared to the volume of the large tube and its ability to replenish itself from below by capillarity.
[283] Par un effet similaire, en prenant cette fois un tube capillaire circulaire mais crénelé, on constate que l’eau monte dans le centre du tube comme pour un tube normal de même section tandis que simultanément les petites crénelures de la paroi permettent une montée beaucoup plus rapide et allant beaucoup plus haut contre la paroi cré nelée. [283] By a similar effect, this time taking a circular but crenellated capillary tube, we see that the water rises in the center of the tube as for a normal tube of the same section while simultaneously the small crenellations of the wall allow a climbing much faster and going much higher against the crenellated wall.
[284] De la même façon, en prenant un tube de section carrée, on constate que la vitesse de montée et la hauteur de montée sont au centre celles que l’on aurait avec le tube circulaire inscrit dans le carré tandis que simultanément l’eau monte beaucoup plus haut et beaucoup plus vite dans les 4 coins du carré, constituant 4 cornes qui épou sent en pointe les arrêtes du carré. [285] Les calculs analytiques et la vérification expérimentale concernant ces cas de poreux modèles ont été réalisés et publiés plus récemment en 2000 par Bigo, à partir de la vieille formule de Washburn. Ces poreux modèles sont très parlants et utiles car ils permettent d’interpréter les deux effets majeurs dans un substrat que sont, d’une part, le moteur de la circulation lié à une force de Laplace moyenne à qui l’on peut faire correspondre un rayon équivalent de Laplace et, d’autre part, la résistance vis queuse à l’écoulement à qui l’on peut faire correspondre un rayon équivalent de vis cosité, plus grand que le rayon de Laplace et permettant en cas d’hétérogénéité des porosités du substrat de faire circuler plus vite une grande quantité d’eau par les grosses porosités dont une partie se décharge au fur et à mesure dans des pores de plus en plus étroits avec une force de capillarité moyenne correspondant à une porosité plus fine pour monter plus haut sans avoir à prendre en charge l’eau qui monte depuis le bas. [284] In the same way, taking a tube with a square section, we find that the rate of rise and the height of rise are at the center those that we would have with the circular tube inscribed in the square while simultaneously the water rises much higher and much faster in the 4 corners of the square, forming 4 horns which marry the edges of the square at a point. [285] The analytical calculations and the experimental verification concerning these cases of porous models were carried out and published more recently in 2000 by Bigo, from the old formula of Washburn. These porous models are very eloquent and useful because they make it possible to interpret the two major effects in a substrate which are, on the one hand, the motor of the circulation linked to an average Laplace force to which we can make a Laplace's equivalent radius and, on the other hand, the viscous resistance to flow to which an equivalent viscosity radius can be matched, greater than the Laplace radius and allowing in the event of heterogeneity of the porosities of the substrate to circulate a large quantity of water more quickly through the large porosities, part of which is discharged gradually into increasingly narrow pores with an average capillary force corresponding to a finer porosity to rise higher top without having to support the water rising from below.
[286] Or, quand on considère un substrat classique constitué de façon homogène par des granulats répartis selon une courbe granulométrique en forme de courbe de Gauss à spectre plus ou moins large, l’interprétation classique du comportement capillaire du substrat est celle d’une unique porosité équivalente du substrat. La conséquence d’une interprétation avec le modèle d’une porosité équivalente unique est de consi dérer qu’une faible capillarité correspond à une forte perméabilité et que sont forcé ment réalisées conjointement baisse de capillarité et augmentation de perméabilité par augmentation de ladite porosité équivalente. Cette constatation est d’ailleurs glo balement corroborée par l’expérience, du moins tant que les substrats sont de nature relativement homogène avec des substrats constitués de granulats classés par courbes granulométriques en cloche. [286] However, when we consider a classic substrate made up homogeneously of aggregates distributed according to a granulometric curve in the form of a Gaussian curve with a more or less wide spectrum, the classic interpretation of the capillary behavior of the substrate is that of a single equivalent porosity of the substrate. The consequence of an interpretation with the model of a single equivalent porosity is to consider that a low capillarity corresponds to a high permeability and that a decrease in capillarity and an increase in permeability are necessarily carried out jointly by increasing said equivalent porosity. This observation is moreover generally corroborated by experience, at least as long as the substrates are of a relatively homogeneous nature with substrates made up of aggregates classified by granulometric bell curves.
[287] Cependant, il devient possible de comprendre comment dans un substrat certains effets d’hétérogénéité d’échelles et de constituants permettent d’améliorer simulta nément la capillarité et la perméabilité quand on choisit une modélisation avec 2 rayons de porosité équivalents comme suggérée par les travaux de Bigo, avec une porosité équivalente de Laplace pour modéliser la hauteur à l’équilibre et une poro sité équivalente de plus grande taille pour modéliser la viscosité ou la perméabilité. En particulier, on comprend alors que dans cette hypothèse, les grosses porosités correspondant à la porosité efficace qui favorise à la fois la perméabilité et l’intensité du flux capillaire près de la nappe d’eau. [288] Avec ce modèle à deux rayons de porosité équivalente, on comprend que la per méabilité et la vitesse de montée capillaire dépendent de la porosité grossière avec une courbe de teneur en eau pendant le flux capillaire qui dépend de la combinaison de la porosité fine et de la porosité grossière. [287] However, it becomes possible to understand how in a substrate certain effects of heterogeneity of scales and constituents make it possible to simultaneously improve the capillarity and the permeability when one chooses a modeling with 2 equivalent radii of porosity as suggested by the work of Bigo, with an equivalent porosity of Laplace to model the height at equilibrium and an equivalent porosity of larger size to model the viscosity or the permeability. In particular, it is then understood that in this hypothesis, the large porosities correspond to the effective porosity which promotes both the permeability and the intensity of the capillary flow close to the water table. [288] With this two-ray model of equivalent porosity, it is understood that permeability and capillary rise rate depend on coarse porosity with a water content curve during capillary flow that depends on the combination of fine porosity and coarse porosity.
[289] C’est ainsi par exemple, dans le cas préféré selon l’invention du substrat Radicalé, qu’une fibre choisie pour sa finesse très inférieure à la porosité du sable permet d’écarter légèrement les grains en augmentant la porosité de viscosité (augmenta tion simultanée de perméabilité de drainage et de vitesse de flux capillaire) tout en créant des espaces plus fins entre la fibre et les grains entre lesquels elle se faufile, ce qui va créer une porosité plus fine et augmenter la force capillaire, la fibre étant elle-même un capillaire fin utilisé pour remonter de l’eau mais aussi pour maintenir la cohésion capillaire du sable malgré une situation desséchante. De même, l’intro duction d’une part judicieuse de très gros grains d’une taille supérieure de plusieurs unités à la taille moyenne du sable va permettre de constituer des chemins capil laires plus larges qui favorisent le drainage et le flux capillaire tandis que l’ajout de ces gros grains résiliants et hydrophobes partiellement écrasés lors du mélange et de la mise en place, coince de plus en plus l’eau entre les parties les plus fines du substrat et la paroi souple de ces grains résiliants car cette eau coincée exerce sur les parois qui la font monter par capillarité une force de dépression qui a pour effet de faire regonfler les grains résiliants en diminuant d’autant plus le volume poral contre la paroi résiliante qui agit alors selon le même processus que les tissus végé taux vivants souples qui font monter l’eau dans les plantes en réduisant au fur et à mesure l’espace poral sous l’effet de la dépression, permettant à l’eau de grimper plus haut que la hauteur de la porosité desdits tissus végétaux avant qu’ils ne s’écra sent vers l’eau capillaire en train de monter. [289] It is thus for example, in the preferred case according to the invention of the Radical substrate, that a fiber chosen for its fineness much lower than the porosity of the sand makes it possible to slightly separate the grains by increasing the porosity of viscosity (simultaneous increase in drainage permeability and capillary flow velocity) while creating finer spaces between the fiber and the grains between which it threads, which will create finer porosity and increase capillary strength, the fiber being itself a fine capillary used to raise water but also to maintain the capillary cohesion of the sand despite a drying situation. Similarly, the introduction of a judicious proportion of very large grains with a size several units larger than the average size of the sand will make it possible to constitute wider capillary paths which promote drainage and capillary flow while the addition of these large resilient and hydrophobic grains partially crushed during mixing and placement, increasingly wedges the water between the finest parts of the substrate and the flexible wall of these resilient grains because this trapped water exerts on the walls which make it rise by capillarity a force of depression which has the effect of causing the resilient grains to swell again by reducing all the more the pore volume against the resilient wall which then acts according to the same process as living plant tissues flexible which raise water in the plants by gradually reducing the pore space under the effect of the depression, allowing the water to climb higher than the height of the porosity of the di ts plant tissue before it crashes into the rising capillary water.
[290] Un autre effet qui a lieu à une troisième échelle dans le substrat Radicalé concerne les grain sphériques siliceux constitutifs du sable dont la surface n’est pas parfaite ment polie comme des billes de verre mais rayée. Or, ces rayures à la surface des grains ne représentent rien en volume poral mais ont une importance absolument considérable pour la cohésion entre les grains et aussi pour la capacité de faire re monter de l’eau plus haut ou de faire diffuser l’eau tout autour dès qu’un chemin permet à une cavité de la porosité entre grains de se remplir. [291] Ainsi, tous ces effets mis en jeux dans le substrat Radicalé permettent à ce substrat d’être à la fois très drainant et très capillaire, très résistant par les forces de cohésion qui lient les grains entre eux au réseau des fibres et très souple par la présence de grains résilient et des forces de cohésion efficaces, suffisamment fortes pour confé rer au terrain une fonctionnalité de résistance permettant de rester indéformable et plat face aux sollicitations mécaniques de la pratique sportive mais suffisamment faibles (absence de forces fortes comme par exemple celles développées par l’argile au séchage) pour conserver au substrat la souplesse souhaitée pour éviter d’agres ser les articulations des sportifs. [290] Another effect that takes place on a third scale in the Radical substrate concerns the spherical siliceous grains constituting the sand whose surface is not perfectly polished like glass balls but scratched. However, these scratches on the surface of the grains do not represent anything in terms of pore volume but are of absolutely considerable importance for the cohesion between the grains and also for the ability to raise water higher or to diffuse the water while around as soon as a path allows a cavity of the porosity between grains to fill. [291] Thus, all these effects brought into play in the Radicalized substrate allow this substrate to be both very draining and very capillary, very resistant by the forces of cohesion which bind the grains together to the network of fibers and very flexible due to the presence of resilient grains and effective cohesion forces, strong enough to give the ground a resistance function allowing it to remain undeformable and flat in the face of the mechanical stresses of sports practice, but sufficiently weak (absence of strong forces such as for example those developed by the clay on drying) to keep the substrate the desired flexibility to avoid attacking the joints of athletes.
[292] Ainsi, cette approche qualitative des combinaisons d’effets permet d’interpréter et de valider les caractéristiques observées du substrat Radicalé qui en font un substrat hybride préféré dans le cadre de l’invention, même si ces effets sont apparemment paradoxaux dans les interprétations classiques de la porosité par une unique poro sité équivalente. [292] Thus, this qualitative approach to the combinations of effects makes it possible to interpret and validate the observed characteristics of the Radical substrate which make it a preferred hybrid substrate in the context of the invention, even if these effects are apparently paradoxical in the classical interpretations of porosity by a single equivalent porosity.
[293] Cette approche permet d’espérer créer des milieux à la fois très poreux et capillaires à partir d’agrégats de milieux fibreux si l’on réussit à créer une très forte macroporo sité entre des éléments solides à travers lesquels ou en enrobage desquels un ré seau de fibres engendre un réseau microporeux. L’enseignement de ces exemples est qu’une macroporosité considérable ne s’oppose pas à une excellente capillarité si celle-ci s’exerce sur la base d’irrégularités à une toute autre petite échelle. [293] This approach makes it possible to hope to create media that are both very porous and capillary from aggregates of fibrous media if we succeed in creating a very high macroporosity between the solid elements through which or in the coating of which a network of fibers generates a microporous network. The lesson of these examples is that a considerable macroporosity is not opposed to an excellent capillarity if the latter is exerted on the basis of irregularities on a completely different small scale.
[294] Cependant, cette nécessaire approche qualitative reste encore insuffisante en soi pour estimer la courbe de teneur en eau selon la profondeur à l’équilibre ou la courbe de teneur en eau selon la profondeur pendant le flux estival en présence d’une demande évaporatoire ou la capacité à faire remonter de l’eau par flux capil laire en fonction de la profondeur de la nappe, de la demande évaporatoire et de la courbe de teneur en eau selon la profondeur pendant le flux estival. [294] However, this necessary qualitative approach is still insufficient in itself to estimate the water content curve according to the depth at equilibrium or the water content curve according to the depth during the summer flow in the presence of an evaporative demand. or the ability to uplift water by capillary flow as a function of groundwater depth, evaporation demand, and water content-depth curve during summer flow.
[295] Pour déterminer la courbe de teneur en eau selon la profondeur à l’équilibre, il a été vu comment un protocole spécial par récurrence permet d’y parvenir en prenant en compte l’effet de la taille de l’échantillon, de l’ordre de ce que l’on cherche à mesurer. [295] To determine the curve of water content according to the equilibrium depth, it has been seen how a special protocol by recurrence makes it possible to achieve this by taking into account the effect of the size of the sample, the the order of what we are trying to measure.
[296] Dans un contexte dynamique, l’expérience la plus classique pour estimer la possi bilité d’irrigation par flux capillaire est l’observation visuelle du front d’imbibition d’une colonne de substrat «sèche» au départ (avec quand même ce qu’il faut d’hu midité pour maintenir la cohésion). Cette colonne est posée avec sa base au contact de l’eau pour pouvoir observer par sa couleur plus sombre la montée d’un front d’im- bibition dont on observe la vitesse de montée et la hauteur finalement atteinte. [296] In a dynamic context, the most classic experiment for estimating the possibility of irrigation by capillary flow is the visual observation of the imbibition front of a column of initially "dry" substrate (with nevertheless enough humidity to maintain cohesion). This column is placed with its base in contact water to be able to observe by its darker color the rise of an imbibition front whose rise speed and height finally reached can be observed.
[297] Cette expérience tentante est classique et nécessaire car elle est très rapide à réa liser, pas très coûteuse et donne en effet des renseignements utiles mais elle ne répond ni directement ni complètement aux questions qui se posent dans le cadre de l’invention car elle doit d’abord être interprétée et qu’elle ne permet de donner, une fois interprétée, qu’une partie des réponses. [297] This tempting experiment is classic and necessary because it is very quick to carry out, not very costly and indeed gives useful information, but it does not answer either directly or completely the questions that arise in the context of the invention because it must first be interpreted and that it only allows one to give, once interpreted, part of the answers.
[298] Le principe de l’observation visuelle du front d’humectation est que la « présence de l’eau » change l’indice de réfraction dans la porosité et qu’«en présence d’eau» une plus grande partie des rayons incidents est de ce fait amenée à contourner les grains de sable et à pénétrer dans le massif au lieu de revenir vers la source d’éclairage comme en « l’absence d’eau », de sorte qu’au bout du compte le sable mouillé est plus sombre que le sable sec. Cette expérience permet donc de mettre en évidence une montée d’eau et la vitesse de montée d’un front d’humectation ainsi que la hauteur du front d’humectation. Mais la teneur en eau n’est pas binaire (« absence » ou « présence » d’eau) et la question qui se pose est de savoir à quelles teneurs en eau le sable parait clair ou foncé. Les deux questions pratiques qui se posent dans le cadre de l’invention, sont de savoir si une couleur foncée risque de signifier une teneur en eau trop importante qui risque de noyer les racines du gazon ou si en sens inverse une couleur foncée garantirait à cette hauteur une hydratation suffisante du gazon. Une indication intéressante pour savoir ce que l’on peut interpréter directe ment de ce que voit l’œil est de le comparer sur des cas de poreux modèles à ce que mesurent des expériences de pesées en continu. Ainsi, dans certains cas d’école comme la montée capillaire dans un tube carré déjà décrit plus haut, on constate que le front lui-même se dilue et que l’œil voit plutôt un front à la hauteur de montée d’une teneur en eau parfois toute petite (les 4 cornes aux quatre coins du carré) tandis que les pesées ne sont pas sensibles aux montées dans les 4 coins qui représentent un volume d’eau négligeable par rapport à ce qui monte dans le cercle inscrit et les pesées donnent le niveau de la saturation sur plus de 99 % de la surface de la section du tube carré. L’interprétation de cette expérience est donc que l’œil voit plutôt l’avant du front même si l’avant du front représente une faible augmentation en terme de teneur en eau (qui peuvent cependant soutenir un flux important) tandis que les pesées vont faire apparaître l’arrière du front en négligeant les hauteurs d’eau correspondant à une faible proportion de l’eau montée par capil larité. Ce résultat permet de comprendre de façon qualitative que la hauteur de mon tée du front n’indique pas forcément grand-chose sur ce qui se passe dans la partie foncée mais indiquerait plutôt en revanche que dans la partie claire il ne s’est pro bablement pas encore passé grand-chose et qu’il y a encore très peu d’eau. Ce point pourrait être exploité dans le cadre de l’invention pour dire qu’au-dessus de la hau teur du front une fois que ce dernier s’est stabilisé, il n’y a pas de risque de manque d’air dans le substrat mais ce résultat est déjà disponible plus simplement et de façon beaucoup précise par les courbes principales de drainage. [298] The principle of the visual observation of the wetting front is that the "presence of water" changes the refractive index in the porosity and that "in the presence of water" a greater part of the rays incidents is therefore led to circumvent the grains of sand and penetrate into the massif instead of returning to the source of light as in "the absence of water", so that in the end the wet sand is darker than dry sand. This experiment therefore makes it possible to highlight a rise in water and the rate of rise of a wetting front as well as the height of the wetting front. But the water content is not binary (“absence” or “presence” of water) and the question that arises is to know at what water content the sand appears light or dark. The two practical questions which arise in the context of the invention are whether a dark color risks signifying too high a water content which risks drowning the roots of the lawn or whether, on the contrary, a dark color would guarantee this height sufficient hydration of the lawn. An interesting indication to know what can be interpreted directly from what the eye sees is to compare it on cases of porous models to what is measured by continuous weighing experiments. Thus, in certain school cases such as the capillary rise in a square tube already described above, it is observed that the front itself is diluted and that the eye sees rather a front at the height of rise of a content of sometimes very small water (the 4 horns at the four corners of the square) while the weighings are not sensitive to the rises in the 4 corners which represent a negligible volume of water compared to what rises in the inscribed circle and the weighings give the level of saturation over more than 99% of the cross-sectional area of the square tube. The interpretation of this experiment is therefore that the eye sees rather the front of the front even if the front of the front represents a slight increase in terms of water content (which can however support a significant flow) while the weighings go make the back of the forehead appear, neglecting the heights of water corresponding to a small proportion of the water rising by capillary action. This result makes it possible to understand in a qualitative way that the height of the rise of the forehead does not necessarily indicate much about what is happening in the dark part but would rather indicate, on the other hand, that in the light part it probably did not happen. not much happened yet and that there is still very little water. This point could be exploited within the framework of the invention to say that above the height of the forehead once the latter has stabilized, there is no risk of a lack of air in the substrate but this result is already available more simply and in a very precise way by the main curves of drainage.
[299] En revanche, cela n’implique pas qu’en dessous de ce front il y a trop d’eau. [299] On the other hand, this does not imply that below this front there is too much water.
[300] Cela n’implique pas non plus que dans la partie claire, les remontées capillaires se ront insuffisantes pour alimenter un flux de forte intensité. [300] This does not imply either that in the clear part, the capillary rise will be insufficient to supply a high intensity flow.
[301] Autrement dit, l’observation du front de montée de la couleur sombre dans un cy lindre de sable est certes utile mais ne permet de façon évidente de répondre ni à la question de la possibilité d’irriguer ni à la question du risque d’asphyxie [301] In other words, the observation of the rising front of the dark color in a sand cylinder is certainly useful but obviously does not allow us to answer either the question of the possibility of irrigating or the question of the risk. asphyxiation
[302] · deuxième étape : analyser le lien de principe ténu entre courbe de teneur en eau et flux capillaire [302] second step: analyze the tenuous link between water content curve and capillary flow
[303] Ce qui importe dans le cadre de l’invention est de déterminer dans quelles condi tions le flux capillaire peut satisfaire partiellement ou complètement l’évapotranspi ration potentielle de l’atmosphère à la surface du gazon. [303] What is important in the context of the invention is to determine under which conditions the capillary flow can partially or completely satisfy the potential evapotranspiration from the atmosphere to the surface of the lawn.
[304] Or, sur le principe, le flux ascendant étant la quantité d’eau qui monte à travers une surface horizontale pendant un intervalle de temps, c’est au maximum cette quantité qui pourrait être capturée à un niveau quelconque pour alimenter les racines. Ce pendant, si les racines absorbaient tout le flux ascendant à un niveau donné, il ne resterait plus de flux ascendant au-dessus et il n’y aurait plus d’alimentation pour compenser la consommation au-dessus dudit niveau . [304] However, in principle, the upward flow being the quantity of water which rises through a horizontal surface during an interval of time, it is at most this quantity which could be captured at any level to feed the roots. . However, if the roots absorbed all the upflow at a given level, there would be no upflow left above it and there would be no supply to compensate for consumption above that level.
[305] Aussi, il est plutôt judicieux de considérer la quantité d’eau qui pourrait être prélevée pendant un laps de temps à une altitude donnée sans empêcher le flux de continuer à monter, de sorte que le phénomène puisse durer en régime permanent sans chan ger les conditions de montée du flux. Cette quantité d’eau prélevable sans changer les conditions de déséquilibre à l’origine du flux est ce qui s’accumulerait en régime transitoire pendant ce même laps de temps, en l’absence de prélèvement par les racines. [306] Or, l’équation de continuité qui exprime la conservation de la masse d’eau dans un volume élémentaire représentatif du sol montre que la quantité d’eau qui peut être prélevée à une altitude donnée en régime permanent est égale au gradient du flux capillaire ascendant qui se développe à une profondeur z. Ce qui arrive depuis la nappe jusqu’à une cellule d’épaisseur 3z à l’altitude z moins ce qui sort à l’altitude z + 3z correspond à l’accumulation d’eau qui aurait lieu pendant un laps de temps 3t si les racines présentes ne prélevaient pas cette même quantité d’eau pendant le même temps. Autrement dit, le prélèvement qui peut être opéré en régime perma nent par les racines pendant un laps de temps ôt est égal au gradient en z du flux capillaire ascendant. [305] Also, it is rather judicious to consider the amount of water that could be withdrawn during a period of time at a given altitude without preventing the flow from continuing to rise, so that the phenomenon could last in steady state without change. manage the rising flow conditions. This amount of water that can be withdrawn without changing the imbalance conditions at the origin of the flow is what would accumulate in a transient regime during this same period of time, in the absence of withdrawal by the roots. [306] However, the continuity equation which expresses the conservation of the mass of water in an elementary volume representative of the ground shows that the quantity of water which can be withdrawn at a given altitude in steady state is equal to the gradient of the ascending capillary flow which develops at a depth z. What is coming from the water table to a cell of thickness 3z at altitude z minus what is coming out at altitude z + 3z corresponds to the accumulation of water that would take place during a period of time 3t if the present roots did not take up the same amount of water during the same time. In other words, the removal which can be carried out in permanent mode by the roots during a lapse of time ot is equal to the gradient in z of the ascending capillary flow.
[307] Ainsi, la quantité d’eau prélevable par unité de temps 30 / 3t est égal au gradient vertical du flux capillaire 3q / 3z . [307] Thus, the quantity of water that can be withdrawn per unit time 30 / 3t is equal to the vertical gradient of the capillary flow 3q / 3z .
[308] Soit : 30 / 3t = 3q / 3z [308] Let: 30 / 3t = 3q / 3z
[309] Or l’équation des forces en présence (gravité et capillarité) ou équation de conser vation de la quantité de mouvement peut s’écrire en généralisant au milieux non saturés l’équation de Darcy (valable en milieu saturé) par l’équation : [309] However, the equation of the forces present (gravity and capillarity) or the equation of conservation of the momentum can be written by generalizing to unsaturated media the Darcy equation (valid in a saturated medium) by the equation:
[310] q = K(0) (3h /3z - 1 ) [310] q = K(0) (3h /3z - 1 )
[311] où h (0) est la pression de succion relative par rapport à la pression atmosphérique, c’est à dire, en exprimant la pression P en hauteur d’eau : [311] where h (0) is the suction pressure relative to atmospheric pressure, i.e., by expressing the pressure P in water height:
[312] P = p g H = p g ( h + z ), H étant la pression exprimée en hauteur d’eau et h étant donc la pression de succion exprimée en hauteur d’eau, dépendant de la porosité du substrat et du degré de saturation. [312] P = pg H = pg ( h + z ), H being the pressure expressed in water height and h therefore being the suction pressure expressed in water height, depending on the porosity of the substrate and the degree of saturation.
[313] K(0) est la conductivité hydraulique généralisée aux milieu non saturé, qui est une fonction croissante de 0, égale en milieu saturé, quand 0 = 0 à la perméabilité[313] K(0) is the generalized hydraulic conductivity in unsaturated medium, which is an increasing function of 0, equal in saturated medium, when 0 = 0 at the permeability
Sclt de l’équation de Darcy non généralisée et baissant ensuite jusqu’à 0 quand la teneur en eau baisse, avec au début une valeur plus ou moins proportionnelle à la satura tion de la porosité efficace et diminuant ensuite plus rapidement quand l’eau n’oc cupe plus que la réserve utile et tendant finalement vers zéro de plus en plus rapi dement quand la réserve utile est vide. [314] On a donc un produit entre d’une part K(q) qui est une fonction croissante de Q, et qui diminue donc avec la baisse de teneur en eau et d’autre part le gradient de pres sion qui peut dans certaines conditions créer un flux important et compenser cette baisse de conductivité hydraulique. Sclt of the ungeneralized Darcy equation and then decreasing to 0 as the water content drops, with at the beginning a value more or less proportional to the saturation of the effective porosity and then decreasing more rapidly when the water does not 'oc cups more than the useful reserve and finally tends towards zero more and more rapidly when the useful reserve is empty. [314] We therefore have a product between on the one hand K(q) which is an increasing function of Q, and which therefore decreases with the drop in water content and on the other hand the pressure gradient which can in certain cases conditions create a significant flow and compensate for this drop in hydraulic conductivity.
[315] Il est clair que le terme K(q(z)) risque d’être petit quand il y a peu d’eau mais le terme 3 h/ 3z ne dépend pas de la quantité d’eau mais du gradient de séchage et peut donc devenir très grand de sorte que le produit peut être aussi bien petit que grand en fonction de ce gradient. Ainsi, par la simple observation de la forme des équations et sans même chercher à les résoudre, on constate que le fait que ce terme soit petit ou grand n’a pas beaucoup d’importance en soi car c’est le gradient de ce pro duit qui est le moteur du flux capillaire ascendant et qui donne la capacité de com penser en temps réel la consommation d’eau des racines par un flux ascendant suf fisant dans une dynamique d’évapotranspiration. Tant que l’équilibre capillaire n’est pas atteint, un flux d’eau va monter pour tenter de rétablir cet équilibre et va monter d’autant plus vite que le gradient de pression qui traduit ce déséquilibre est important ; l’eau disponible est en bas et l’assèchement a lieu par le haut, détruisant un équi libre que le flux ascendant essaie de rétablir. Le moteur initial est donc l’assèche ment par évaporation qui met à son tour en marche le moteur du flux capillaire qui s’établit pour tenter de remplacer l’eau évacuée par évapotranspiration et qui peut, sans parvenir à rétablir l’équilibre capillaire, parvenir cependant à maintenir le désé quilibre en l’état, à un niveau constant malgré la poursuite de l’évapotranspiration si le flux ascendant capillaire est égal en intensité au flux de l’évapotranspiration à l’ori gine du mouvement. [315] It is clear that the term K(q(z)) risks being small when there is little water but the term 3 h/ 3z does not depend on the quantity of water but on the drying gradient and can therefore become very large so that the product can be either small or large depending on this gradient. Thus, by the simple observation of the form of the equations and without even trying to solve them, we find that the fact that this term is small or large does not have much importance in itself because it is the gradient of this pro product which is the engine of the upward capillary flow and which gives the ability to compensate in real time for the water consumption of the roots by a sufficient upward flow in an evapotranspiration dynamic. As long as the capillary balance is not reached, a flow of water will rise to try to restore this balance and will rise all the more quickly as the pressure gradient which reflects this imbalance is important; the available water is at the bottom and the drying up takes place from the top, destroying a balance that the upward flow tries to restore. The initial engine is therefore drying by evaporation which in turn sets in motion the engine of the capillary flow which is established in an attempt to replace the water evacuated by evapotranspiration and which can, without succeeding in restoring the capillary balance, manage however to maintain the imbalance as it is, at a constant level despite the continuation of evapotranspiration if the upward capillary flow is equal in intensity to the flow of evapotranspiration at the origin of the movement.
[316] C’est sur cette base que s’appuie l’invention en considérant dans l’étape suivante de l’analyse des études qui ne considèrent pas de façon spécifique le prélèvement d’eau par des racines à différents niveaux mais qui étudient et établissent les condi tions de développement spontané (en l’absent de racines) d’un flux capillaire en régime permanent capable de soutenir une demande évaporatoire en surface à partir d’une nappe d’eau en fonction de la profondeur de ladite nappe d’eau [316] It is on this basis that the invention is based by considering in the next step of the analysis studies which do not specifically consider the uptake of water by roots at different levels but which study and establish the conditions for the spontaneous development (in the absence of roots) of a steady-state capillary flow capable of sustaining a surface evaporation demand from a water table as a function of the depth of said water table. 'water
[317] • troisième étape : considérer enfin et surtout les expériences scientifiques au jourd’hui disponibles et portant sur une large gamme de conditions expérimentales. [317] • third step: finally and above all, consider the scientific experiments currently available and relating to a wide range of experimental conditions.
[318] Or, il ressort des expériences réalisées en couplant modélisation numérique et cali bration expérimentale que pour de très faibles profondeurs de nappe, l’intensité du flux de remontée capillaire est justement capable de croître pour s’adapter à la de mande évaporatoire et d’égaler l’intensité de cette demande évaporatoire tant que cette dernière est inférieure à un flux limite qui dépend lui-même essentiellement de la profondeur de la nappe et secondairement de la granulométrie du substrat. On constate que tout le flux d’eau a lieu sous forme de flux d’eau liquide par capillarité tant que la demande évaporatoire est inférieure à ce flux limite tandis que , une fois que la demande évaporatoire est supérieure au flux limite, le flux capillaire ascen dant qui se met en place atteint le flux limite et s’y maintient tandis qu’un flux de vapeur vient se rajouter au flux limite, ce qui a pour effet de sécher le sol plus profondément et de réduire son évaporation niveau du flux limite. Ainsi il est remar quable de constater expérimentalement que le flux capillaire est toujours capable de fournir l’eau nécessaire à la pleine satisfaction de l’évaporation potentielle dès que le flux moyen nécessaire est inférieur au flux limite. [318] However, it emerges from the experiments carried out by coupling numerical modeling and experimental calibration that for very shallow groundwater depths, the intensity of the capillary rise flow is precisely capable of increasing to adapt to the evaporation demand and to equal the intensity of this evaporation demand as long as the latter is lower than a limiting flow which itself essentially depends on the depth of the sheet and secondarily the particle size of the substrate. It can be seen that all the water flow takes place in the form of liquid water flow by capillarity as long as the evaporative demand is lower than this limit flow while, once the evaporative demand is higher than the limit flow, the capillary flow ascending which takes place reaches the boundary flux and remains there while a vapor flux is added to the boundary flux, which has the effect of drying the soil more deeply and reducing its evaporation level of the boundary flux . Thus it is remarkable to observe experimentally that the capillary flow is always capable of supplying the water necessary to fully satisfy the potential evaporation as soon as the average flow necessary is lower than the limit flow.
[319] Or, il apparaît que de façon spectaculaire ce flux limite est divisé d’un facteur 2 à 3 lorsque le toit de la nappe passe de 40 à 100 cm de profondeur, et d’un facteur 6 à 8 lorsqu’il passe de 40 à 150 cm de profondeur et il apparaît également que plus la structure du sol est grossière et plus rapidement le flux limite chute quand la profon deur augmente. Cette diminution rapide du flux limite avec la profondeur quand la porosité est grossière tandis que la diminution est lente avec une porosité fine ex plique parfaitement les observations ancestrales qui constatent que les sols sont d’autant plus efficaces que leur texture est fine pour alimenter la végétation par un flux capillaire ascendant depuis des nappes profondes. Mais cette observation réa lisée depuis toujours avec des nappes profondes ne s’applique pas pour une nappe très peu profonde. Au contraire, pour une nappe très peu profonde, de moins de 50 cm, on constate que ce sont à l’inverse les sols à texture sableuse, considérés comme « peu capillaires » qui ont le plus fort flux limite, qui atteint même 15 mm/jour à 40 cm pour les substrats sableux très drainants choisis selon l’invention tandis que pour une texture de 100 cm, les flux limites avec une texture grossière sont encore de l’ordre de 3mm/jour, ce qui est significatif mais insuffisant pour les climats à de mande évaporatoire intense et prolongée. [319] However, it appears that this limiting flux is dramatically divided by a factor of 2 to 3 when the top of the aquifer goes from 40 to 100 cm in depth, and by a factor of 6 to 8 when it goes from 40 to 150 cm depth and it also appears that the coarser the soil structure, the more quickly the boundary flux drops when the depth increases. This rapid decrease in the limit flow with depth when the porosity is coarse, while the decrease is slow with fine porosity perfectly explains the ancestral observations which note that the soils are all the more effective when their texture is fine in supplying vegetation. by an upward capillary flow from deep aquifers. But this observation, which has always been made with deep aquifers, does not apply to a very shallow aquifer. On the contrary, for a very shallow water table, of less than 50 cm, we find that it is conversely the soils with a sandy texture, considered as "little capillary" which have the strongest boundary flux, which even reaches 15 mm / day at 40 cm for the very draining sandy substrates chosen according to the invention while for a texture of 100 cm, the boundary fluxes with a coarse texture are still of the order of 3 mm/day, which is significant but insufficient for climates with intense and prolonged evaporation demand.
[320] Ces résultats peuvent paraître choquants pour les agronomes en charge des ter rains de sport car ils contredisent les a priori classiquement admis et justifiés en l’absence de nappe, mais ils se comprennent pourtant assez aisément. [321] Tout d’abord, à faible profondeur de nappe et c’est encore le cas pour une nappe à 40 cm, un sol sableux reste encore relativement humide en surface, non seulement à l’équilibre capillaire mais même en situation d’évapotranspiration estivale intense. Dans ces conditions, en texture grossière, la baisse de transmissivité liée à une baisse de la teneur en eau quand on s’élève au dessus de la nappe est bien réelle et nettement supérieure à la baisse de la teneur en eau dans un substrat à texture fine quand on s’élève de la même hauteur au-dessus de la nappe mais cette baisse de teneur en eau en substrat de texture grossière reste cependant limitée (d’un ordre de grandeur d’une baisse de teneur en eau passant de 100% à 10 % de la porosité ) et n’est donc pas suffisante pour compenser la meilleure transmissivité à satura tion des textures grossières qui est , elle, de plusieurs ordres de grandeurs supé rieure à la transmissivité des textures fines. En fait, lorsque cette teneur en eau passe par hypothèse de 100% de la porosité à 10% de la porosité, la quantité d’eau qui va être soumise à un même gradient de pression est divisée par 10 mais les obstacles diminuent et la résistance reste inférieure pour toute l’eau correspondant à de l’eau « libre » à une constante correspondant à la force de résistance effectuée sur l’eau libre dans la plus petite porosité correspondant encore à de l’eau libre ( PF< 4,2). Evidemment, moins il reste d’eau et plus l’eau qui reste est essentiellement de l’eau de plus en plus fortement liée et de plus en plus difficile à mobiliser car les forces exercées sur l’eau par les surfaces sont de plus en plus susceptibles de la bloquer en l’immobilisant contre le squelette granulaire immobile, mais tel n’est jus tement pas le cas tant que l’eau n’est retenue que par des forces de capillarité qui vont dans le sens de la remontée capillaire et s’exercent sur de l’eau retenue par capillarité et non par des forces de Van der Wals. Aussi, dans le cas du sable où presque toute l’eau est encore soit libre soit retenue par de simples forces de capil larité « faibles et allant dans la direction du gradient capillaire » , on aura certes une légère diminution de perméabilité liée à la baisse de teneur en eau mais qui ne bais sera pas la perméabilité d’un ordre de grandeur supérieur à 10 pour une teneur en eau divisée par 10, ce qui n’est pas grand-chose comparé à un rapport à 102 ou 103 entre les perméabilités des substrats dès que l’on passe de l’argile au limon ou du limon au sable. Cette analyse succincte permet de donner une première explication au fait que le flux capillaire créé dans du sable peut rester très supérieur à celui créé dans de l’argile, du moins tant que le substrat n’est asséché que par une pres sion de succion modérée. [320] These results may seem shocking to agronomists in charge of sports grounds because they contradict the conventionally accepted and justified a priori assumptions in the absence of groundwater, but they are nevertheless quite easy to understand. [321] First of all, at low water table depth and this is still the case for a water table at 40 cm, sandy soil still remains relatively moist on the surface, not only at capillary equilibrium but even in a situation of intense summer evapotranspiration. Under these conditions, in coarse texture, the drop in transmissivity linked to a drop in water content when one rises above the water table is very real and clearly greater than the drop in water content in a substrate with a coarse texture. fine when one rises from the same height above the water table but this drop in water content in coarse-textured substrate remains however limited (by an order of magnitude of a drop in water content from 100% at 10% of the porosity) and is therefore not sufficient to compensate for the better transmissivity at saturation of the coarse textures which is several orders of magnitude higher than the transmissivity of the fine textures. In fact, when this water content passes by assumption from 100% of the porosity to 10% of the porosity, the quantity of water which will be subjected to the same pressure gradient is divided by 10 but the obstacles decrease and the resistance remains lower for all the water corresponding to “free” water than a constant corresponding to the resistance force exerted on the free water in the smallest porosity still corresponding to free water (PF< 4.2 ). Obviously, the less water that remains, the more the water that remains is essentially water that is more and more strongly bound and more and more difficult to mobilize because the forces exerted on the water by the surfaces are increasingly more likely to block it by immobilizing it against the immobile granular skeleton, but this is precisely not the case as long as the water is retained only by capillary forces which go in the direction of the capillary rise and are exerted on water retained by capillarity and not by Van der Wals forces. Also, in the case of sand where almost all the water is still either free or retained by simple capillary forces "weak and going in the direction of the capillary gradient", there will certainly be a slight decrease in permeability linked to the drop of water content but which will not decrease the permeability by an order of magnitude greater than 10 for a water content divided by 10, which is not much compared to a ratio of 10 2 or 10 3 between the permeability of the substrates as soon as one passes from clay to silt or from silt to sand. This brief analysis provides a first explanation for the fact that the capillary flow created in sand can remain much higher than that created in clay, at least as long as the substrate is dried out only by a moderate suction pressure.
[322] Quoiqu’il en soit, les résultats d’observation confirment en tout cas que l’objectif de la première étape de pouvoir hydrater le gazon est obtenu de façon totalement sa tisfaisante dès lors que la profondeur de la nappe d’eau est inférieure à 40 cm et que le substrat est un substrat à porosité grossière comme le sont les substrats sa bleux et drainants des terrains de sport. Quand ces deux conditions sont remplies, un flux capillaire se met en route depuis la nappe d’eau avec une intensité qui permet de créer un flux capillaire ascendant suffisant pour compenser en continu une évapotranspiration pouvant aller jusqu’à 15 mm /jour, c’est à dire un flux très supérieure à l’évapotranspiration des climats les plus exigeants. De ce fait, un tel flux capillaire ascendant est capable de renouveler toute l’eau soustraite dans le substrat par les racines, par un renouvellement continu au rythme de la consomma tion des racines, tout en autorisant une intensité d’évapotranspiration réelle à la hauteur de l’évapotranspiration potentielle. [322] Be that as it may, the observation results confirm in any case that the objective of the first stage of being able to hydrate the lawn is obtained in a completely satisfactory manner when the depth of the water table is less than 40 cm and that the substrate is a substrate with coarse porosity such as the blue and draining substrates of sports fields. When these two conditions are met, a capillary flow starts from the water table with an intensity which makes it possible to create an upward capillary flow sufficient to compensate continuously for an evapotranspiration which can go up to 15 mm / day, that is that is to say a flux much greater than the evapotranspiration of the most demanding climates. As a result, such an ascending capillary flow is capable of renewing all the water withdrawn from the substrate by the roots, by a continuous renewal at the rate of the consumption of the roots, while allowing a real intensity of evapotranspiration at the height potential evapotranspiration.
[323] Pour une profondeur supérieure à 40 cm mais inférieure à 1 mètre, le pouvoir d’hy dratation du gazon du flux capillaire ascendant permettra de façon relativement sa tisfaisante de fournir au gazon l’hydratation suffisante pour lutter contre le stress hydrique et le dépérissement dans les climats où l’évapotranspiration dépasse 5 mm/jour, même si l’évapotranspiration réelle est inférieure à l’évapotranspiration po tentielle (comme c’est aujourd’hui le cas des gazons hydratés par les systèmes clas siques d’irrigation par aspersion 2 fois par semaine) et flux capillaire ascendant per mettra de répondre de façon satisfaisante dans le cas de climats tempérés , princi palement océaniques, où l’évapotranspiration estivale moyenne est de l’ordre de 3 mm/jour [323] For a depth greater than 40 cm but less than 1 metre, the turf hydration power of the upward capillary flow will make it relatively satisfactory to provide the turf with sufficient hydration to fight against water stress and dieback in climates where evapotranspiration exceeds 5 mm/day, even if the actual evapotranspiration is less than the potential evapotranspiration (as is the case today with turfgrass hydrated by conventional irrigation systems sprinkling twice a week) and ascending capillary flow will make it possible to respond satisfactorily in the case of temperate climates, mainly oceanic, where the average summer evapotranspiration is around 3 mm/day
[324] Les contraintes pour assurer une irrigation capillaire satisfaisante créent un pro blème mécanique sol et imposent le choix des substrats hybrides pour garantir que le terrain sera mécaniquement stable malgré une teneur en eau élevée. [324] The constraints to ensure satisfactory capillary irrigation create a soil mechanical problem and impose the choice of hybrid substrates to guarantee that the ground will be mechanically stable despite a high water content.
[325] En effet, sur le plan mécanique, avec un substrat traditionnel (non hybride) il est connu qu’avec de faibles profondeurs de nappe, de 60 cm et encore pire pour une profondeur bien inférieure de quelques décimètres, comme c’est le cas selon l’in vention, une profondeur de nappe aussi faible crée en surface et en sub-surface une teneur en eau trop élevée pour assurer une tenue mécanique suffisante. [326] Dans ces conditions, un sol normal ne peut pas supporter sans orniérage ni com pactage ni déformation les sollicitations mécaniques liées à la pratique sportive ou à l’entretien qui en période hivernale, voire même toute l’année pour les nappes à une profondeur inférieure à 30 cm, entraînent orniérage et déformations ainsi que le compactage du sol, de sorte que le maintien accidentel sur une période prolongée d’une nappe à une si faible profondeur aboutit toujours à des problèmes d’hypoxie puis d’anoxie gravement préjudiciables à la respiration des racines et au dévelop pement des plantes que l’on souhaiterait cultiver pendant la période considérée. [325] Indeed, on the mechanical level, with a traditional (non-hybrid) substrate it is known that with low water table depths, of 60 cm and even worse for a much lower depth of a few decimetres, as is In the case according to the invention, such a shallow water table depth creates a surface and sub-surface water content that is too high to ensure sufficient mechanical strength. [326] Under these conditions, normal soil cannot withstand without rutting, compaction or deformation the mechanical stresses linked to sports practice or maintenance which in the winter period, or even all year round for groundwater at a depth less than 30 cm, lead to rutting and deformations as well as soil compaction, so that the accidental maintenance over a prolonged period of a water table at such a low depth always results in seriously detrimental hypoxia and then anoxia problems to the respiration of the roots and to the development of the plants that one would like to cultivate during the period considered.
[327] Or, dans le cas d’un sol normal, cette incompatibilité sur le plan de la portance d’une nappe très peu profonde avec une utilisation agricole ou sportive est depuis long temps reconnue et c’est d’ailleurs ce qui permet d’ expliquer le fait étonnant que le potentiel d’hydratation des plantes par une nappe très peu profonde n’ait pas fait davantage l’objet d’observations transmises par la tradition de l’état de l’art. [327] However, in the case of normal soil, this incompatibility in terms of bearing capacity of a very shallow water table with agricultural or sports use has long been recognized and this is what allows to explain the surprising fact that the hydration potential of plants by a very shallow aquifer has not been more the subject of observations transmitted by the tradition of the state of the art.
[328] Cependant, malgré la présence d’une nappe d’eau très peu profonde, et grâce à l’utilisation selon l’invention de ces nouveaux substrats hybrides récemment déve loppés et qui permettent justement une tenue mécanique satisfaisante, même en condition de quasi saturation comme il peut en résulter du fait d’un orage spéciale ment violent juste avant ou pendant un match, il est désormais possible de res pecter cette contrainte purement mécanique qui constituait d’emblée le premier obstacle incompatible avec une nappe d’aussi faible profondeur que celle choisie en première étape . [328] However, despite the presence of a very shallow water table, and thanks to the use according to the invention of these new, recently developed hybrid substrates which precisely allow satisfactory mechanical strength, even under near saturation as may result from a particularly violent storm just before or during a match, it is now possible to respect this purely mechanical constraint which was from the outset the first obstacle incompatible with such a weak water table. depth than that chosen in the first step.
[329] On lève ainsi, par l’utilisation selon l’invention de substrats hybrides, l’obstacle mé canique résultant de la présence d’une nappe à trop faible profondeur. [329] The use according to the invention of hybrid substrates thus removes the mechanical obstacle resulting from the presence of a water table at too shallow a depth.
[330] En se restreignant selon l’invention au seul contexte des structures comportant une couche hybride, cela permet une utilisation satisfaisante sur le plan de la résistance mécanique, même avec une très forte humidité très proche de la surface. [330] By restricting oneself according to the invention to the sole context of structures comprising a hybrid layer, this allows satisfactory use in terms of mechanical resistance, even with very high humidity very close to the surface.
[331] On ne sera donc jamais trop souple (pas assez résistant) avec les substrats hybrides mais II restera à vérifier dans les étapes suivantes dans quelles conditions on le sera assez . [331] We will therefore never be too flexible (not strong enough) with hybrid substrates, but it remains to be verified in the following stages under what conditions we will be flexible enough.
[332] Le parti pris de l’invention est donc de se restreindre d’emblée à une profondeur inférieure à une profondeur maximale et à un choix de substrat grossier et hybride, déterminés de façon à satisfaire les deux exigences d’irrigation spontanée satisfai sante et de résistance mécanique du sol . [333] F - Souplesse du gazon sportif des le cas où la structure comporte une couche dure de stockage de l’eau [332] The bias of the invention is therefore to restrict itself from the outset to a depth less than a maximum depth and to a choice of coarse and hybrid substrate, determined in such a way as to satisfy the two requirements for satisfactory spontaneous irrigation and mechanical strength of the soil. [333] F - Flexibility of sports turf when the structure has a hard water storage layer
[334] La souplesse du terrain correspond à la réponse mécanique du terrain à une sollici tation exercée sur sa surface lors du geste sportif. A une force exercée sur la sur face, le terrain oppose, avec un léger délai de retard, une force de réaction sur ladite surface du terrain. [334] The flexibility of the pitch corresponds to the mechanical response of the pitch to a stress exerted on its surface during the sporting gesture. To a force exerted on the surface, the terrain opposes, with a slight delay, a reaction force on said surface of the terrain.
[335] Cette réaction dépend d’une part de la force de réaction de la couche de stockage sur laquelle repose le substrat, qui doit lui-même se bloquer à une certaine profon deur pour bloquer à son tour de bas en haut les tranches successives jusqu’à la surface et dépend aussi, d’autre part, de la déformation d’amortissement par le subs trat du signal de blocage du fond du substrat lors de la transmission du blocage de bas en haut. [335] This reaction depends on the one hand on the reaction force of the storage layer on which the substrate rests, which must itself block at a certain depth to block in turn from bottom to top the successive slices to the surface and also depends, on the other hand, on the damping deformation by the substrate of the blocking signal from the bottom of the substrate during the transmission of the blocking from bottom to top.
[336] Aussi, pour optimiser la souplesse de la réponse, il convient d’agir sur ce qui favorise une réponse souple au fond et/ou sur ce qui favorise un amortissement lors de la transmission par le substrat du signal de blocage. [336] Also, to optimize the flexibility of the response, it is necessary to act on what promotes a flexible response at the bottom and/or on what promotes damping during the transmission by the substrate of the blocking signal.
[337] On s’intéresse ici au cas où le substrat a des capacités d’amortissement significati vement plus fortes que le fond plus rigide sur lequel il repose et on cherche à opti miser les effets des caractéristiques hydriques du substrat sur l’amortissement. [337] We are interested here in the case where the substrate has significantly greater damping capacities than the more rigid bottom on which it rests and we seek to optimize the effects of the hydrous characteristics of the substrate on the damping.
[338] Or, il existe 5 éléments connus pour influencer la réponse mécanique d’amortisse ment d’une sollicitation mécanique sportive, que sont le type de fond, le type de substrat, la profondeur du fond, la teneur en eau du substrat au-dessus du fond et la teneur en eau du substrat. Une fois donnés le type de fond dur et le substrat, la souplesse est favorisée : [338] However, there are 5 elements known to influence the mechanical damping response of a sporting mechanical stress, which are the type of bottom, the type of substrate, the depth of the bottom, the water content of the substrate at the above the bottom and the water content of the substrate. Once given the type of hard bottom and the substrate, flexibility is favoured:
[339] - par l’augmentation de la profondeur du substrat qui favorise une augmen tation de la souplesse croit jusqu’à une profondeur limite au delà de laquelle la sou plesse n’est plus changée à teneur en eau constante, [339] - by increasing the depth of the substrate, which favors an increase in flexibility, growing to a limit depth beyond which the flexibility is no longer changed at constant water content,
[340] - par l’augmentation de la teneur en eau du substrat jusqu’à une teneur en eau suffisante, au delà de laquelle la souplesse ne varie plus de façon significative,[340] - by increasing the water content of the substrate up to a sufficient water content, beyond which the flexibility no longer varies significantly,
[341] - par l’existence et l’épaisseur suffisante d’une tranche de substrat saturée d’eau ou quasiment saturée d’eau à 3 ou 4 % près juste au-dessus du fond (géné ralement recherchée et qualifiée de « nappe perchée »). [341] - by the existence and sufficient thickness of a slice of substrate saturated with water or almost saturated with water to within 3 or 4% just above the bottom (generally sought and qualified as a perched”).
[342] Evidemment, l’influence de ces 3 derniers paramètres dépend du substrat considéré. [343] En restant sur l’exemple du substrat de référence choisi, respectant la norme USGA, et ayant fait l’objet de tests pour estimer cette influence, on a ainsi pu observer sur des essais réalisés avec une colonne de substrat de référence reposant sur un support dur : [342] Obviously, the influence of these last 3 parameters depends on the substrate considered. [343] Remaining on the example of the reference substrate chosen, complying with the USGA standard, and having been the subject of tests to estimate this influence, we have thus been able to observe on tests carried out with a column of reference substrate resting on a hard support:
[344] - Concernant l’influence de l’épaisseur totale de la colonne de substrat au- dessus du fond, que la souplesse augmente d’abord rapidement avec l’épaisseur et tend ensuite vers une asymptote , l’augmentation de souplesse au delà de 12 cm d’épaisseur étant insignifiante [344] - Concerning the influence of the total thickness of the substrate column above the bottom, that the flexibility first increases rapidly with the thickness and then tends towards an asymptote, the increase in flexibility beyond 12 cm thick being insignificant
[345] - qu’un gain de souplesse très considérable de 40 % est obtenu pour une saturation du bas de la colonne (nappe perchée dans le cas des couches drainantes) quand l’épaisseur de saturation en bas du substrat d’une colonne de substrat de 12 cm passe d’une épaisseur de 2 cm à 4cm, sans amélioration pour une épaisseur de saturation inférieure ou égale à 2 cm et sans influence significative supplémentaire pour une épaisseur de nappe perchée supérieure à 4 cm et allant jusqu’à saturation totale du substrat ; [345] - that a very considerable gain in flexibility of 40% is obtained for saturation of the bottom of the column (perched sheet in the case of draining layers) when the saturation thickness at the bottom of the substrate of a column of 12 cm substrate changes from a thickness of 2 cm to 4 cm, without improvement for a saturation thickness less than or equal to 2 cm and without significant additional influence for a perched aquifer thickness greater than 4 cm and going up to total saturation of the substrate;
[346] - qu’un gain de souplesse significatif quoique modeste d’environ 5% est ob tenu en l’absence de saturation en bas de la colonne de substrat quand la teneur en eau moyenne de la colonne passe de la capacité au champ du substrat à une teneur en eau moyenne occupant en plus la moitié environ de la porosité efficace de la colonne. [346] - that a significant albeit modest flexibility gain of about 5% is obtained in the absence of saturation at the bottom of the substrate column when the average water content of the column passes from the capacity to the field of the substrate at an average water content additionally occupying about half of the effective porosity of the column.
[347] A partir de ces observations, 2 stratégies sont donc possibles pour un terrain de sport, en dehors ou dans le cadre de l’invention, pour bénéficier d’un terrain souple. [347] Based on these observations, 2 strategies are therefore possible for a sports field, outside or within the framework of the invention, to benefit from a soft ground.
[348] En dehors du cadre de la présente invention, il est déjà connu dans le cas d’une couche drainante en gravier que l’obtention d’une nappe perchée au sommet de la couche drainante est le moyen le plus efficace d’assouplir le terrain qui subit sinon la dureté du choc en retour du fait de la dureté de la couche drainante. Le toit de la couche drainante étant à la pression atmosphérique, il est déjà connu de porter le choix du substrat et de son épaisseur sur un substrat le moins fin possible mais suffisamment fin pour que l’épaisseur de sa frange capillaire atteigne 4 cm , en choi sissant ensuite d’adapter l’épaisseur du substrat pour ne pas être trop humide en permanence en hiver, pour pouvoir absorber une certaine quantité d’eau de pluie sans déborder, tout en conservant un stock d’eau suffisant pour l'hydratation des plantes entre deux arrosages suffisamment espacés. Ce compromis n’a rien d’évi dent mais a de façon classique conduit au consensus d’imposer une épaisseur mi nimum de substrat de 30 cm. [348] Outside the scope of the present invention, it is already known in the case of a gravel drainage layer that obtaining a layer perched at the top of the drainage layer is the most effective way of softening the ground which otherwise undergoes the hardness of the shock in return due to the hardness of the draining layer. The roof of the draining layer being at atmospheric pressure, it is already known to choose the substrate and its thickness on a substrate that is as thin as possible but thin enough for the thickness of its capillary fringe to reach 4 cm, in then choosing to adapt the thickness of the substrate so as not to be permanently too wet in winter, to be able to absorb a certain quantity of rainwater without overflowing, while maintaining a sufficient stock of water for the hydration of the plants. plants between two sufficiently spaced waterings. This compromise is by no means obvious but has traditionally led to the consensus of imposing a minimum substrate thickness of 30 cm.
[349] Au contraire, dans le cadre de l’invention, c’est justement la présence d’une nappe d’eau qui permet d’assécher le substrat (aussi paradoxal que cela puisse paraître) en effet, si l’on a une couche de stockage drainante et capillaire (grâce à l’adjonction des éléments artificiels permettant la continuité capillaire depuis la nappe jusqu’au substrat) et dont le toit est à la profondeur Pi et une nappe dont la profondeur pié- zométrique est à une profondeur Pi + P2 (c’est à dire avec une profondeur supplé mentaire P2 par rapport au toit de la couche de stockage), cela implique que la pro fondeur à laquelle la pression est égale à la pression atmosphérique (c’est à dire pression capillaire nulle) n’est pas Pi comme dans le cas d’une couche drainante sans nappe d’eau mais Pi + P2. [349] On the contrary, in the context of the invention, it is precisely the presence of a sheet of water that makes it possible to dry out the substrate (as paradoxical as that may seem) indeed, if one has a draining and capillary storage layer (thanks to the addition of artificial elements allowing capillary continuity from the water table to the substrate) and whose roof is at depth Pi and a water table whose piezometric depth is at a depth Pi + P2 (i.e. with an additional depth P2 with respect to the top of the storage layer), this implies that the depth at which the pressure is equal to atmospheric pressure (i.e. capillary pressure null) is not Pi as in the case of a draining layer without water table but Pi + P2.
[350] Bien évidemment, cela change tout et permet d’avoir à la fois un substrat plus fin et une épaisseur de substrat inférieure pour une teneur en air donnée. [350] Obviously, this changes everything and makes it possible to have both a thinner substrate and a lower substrate thickness for a given air content.
[351] De plus, il importe de considérer que la teneur en air n’a pas besoin d’être élevée toute l’année mais seulement en période de canicule et une partie du temps de l’hiver. [351] In addition, it is important to consider that the air content does not need to be high all year round but only during heat waves and part of the time of winter.
[352] Dès lors on peut avoir sans inconvénient une profondeur supplémentaire P2 nulle pendant une partie du temps, avec une teneur en air très faible à ce moment-là dans le substrat. Ceci permet donc de profiter du marnage potentiel complet de la couche de stockage entre une position haute qui va être à la base du substrat et une position basse à déterminer selon les périodes avec une stratégie adaptée. [352] Consequently, it is possible to have, without inconvenience, an additional zero depth P2 for part of the time, with a very low air content at that time in the substrate. This therefore makes it possible to take advantage of the full potential tidal range of the storage layer between a high position which will be at the base of the substrate and a low position to be determined according to the periods with an appropriate strategy.
[353] Cet élément est essentiel sur le plan économique car l’ensemble du volume de stockage est utilisable en ayant diminué l’épaisseur du substrat posé au-dessus : il n’y a donc pas besoin pour faire une économie sur le substrat d’augmenter la taille de la couche de stockage à volume d’eau stockage équivalente. [353] This element is essential from an economic point of view because the entire storage volume can be used by having reduced the thickness of the substrate placed above: there is therefore no need to save money on the substrate. 'increase the size of the storage layer with an equivalent storage volume of water.
[354] Il suffit donc d’avoir une stratégie qui permet d’avoir une nappe en partie plus basse de la structure aux périodes où c’est nécessaire et dans ce cas ce n’est plus l’épais seur Pi du substrat mais la somme de Pi et de la profondeur P2 de la nappe au- dessous du sommet de la couche de stockage qui doit être prise en compte pour les relations à respecter dans le cadre de l’invention. [354] It is therefore sufficient to have a strategy which makes it possible to have a layer that is partly lower in the structure at times when it is necessary and in this case it is no longer the thickness Pi of the substrate but the sum of Pi and depth P2 of the water table above below the top of the storage layer which must be taken into account for the relationships to be respected within the framework of the invention.
[355] En dehors de la période caniculaire où l’on peut éventuellement admettre d’avoir une surface sportive moins souple pour préserver le gazon des maladies, l’objectif est d’avoir une souplesse optimale du terrain, ce qui conduit à ne pas descendre le ni veau trop bas pour garder 4 cm de saturation au-dessus du toit de la couche de stockage, ce qui permet donc de descendre jusqu’à la profondeur égale à l’épaisseur de la frange capillaire diminuée de 4 cm sans perdre la souplesse apportée par une nappe perchée d’au moins 4 cm [355] Apart from the heat wave period when it may be possible to have a less flexible sports surface to protect the turf from diseases, the objective is to have optimal flexibility of the ground, which leads to not lower the level too low to keep 4 cm of saturation above the roof of the storage layer, which therefore makes it possible to descend to the depth equal to the thickness of the capillary fringe reduced by 4 cm without losing the flexibility provided by a layer perched at least 4 cm
[356] Dans l’exemple de la courbe représentée à la figure 5 qui donne une courbe d’un substrat représentatif du type de substrat utilisé en terrain de sport et utilisable dans le cadre de la présente invention, il y a une petite marge de subjectivité dans la détermination de la frange capillaire car il n’y a pas strictement un plateau horizontal suivi d’une courbe de baisse de la teneur en eau avec augmentation de la hauteur au-dessus de la nappe mais on peut considérer qu’il y n’y a que 2% d’air jusqu’à 13 cm au-dessus de la nappe et qu’ensuite on gagne 1% d’air par centimètre supplé mentaire de hauteur au-dessus de la nappe et on peut considérer que le point denrée d’air est à 13cm au-dessus de la nappe et 2% d’air, soit une épaisseur de frange capillaire que l’on peut estimer à 13 cm, ce qui signifie que l’on aura encore 4 cm quasi saturés au-dessus du toit de la couche de stockage si l’on descend le niveau de 9 cm, soit P2 = 13 cm - 4 cm = 9 . [356] In the example of the curve shown in Figure 5 which gives a curve of a substrate representative of the type of substrate used in sports fields and usable in the context of the present invention, there is a small margin of subjectivity in the determination of the capillary fringe because there is not strictly a horizontal plateau followed by a curve of drop in water content with increase in height above the water table but it can be considered that there is there is only 2% of air up to 13 cm above the water table and that then we gain 1% of air per additional centimeter of height above the water table and we can consider that the air supply point is 13cm above the water table and 2% air, i.e. a capillary fringe thickness that can be estimated at 13 cm, which means that we will still have 4 cm almost saturated above the roof of the storage layer if the level is lowered by 9 cm, that is P2 = 13 cm - 4 cm = 9 .
[357] Quand on descend le niveau de la nappe de moins de 9 cm à partir du haut de la couche de stockage, on conserve au terrain ses caractéristiques de souplesse. Si l’on descend davantage, on fait augmenter la teneur en air du substrat en durcissant très significativement le terrain. [357] When the groundwater level is lowered by less than 9 cm from the top of the storage layer, the terrain retains its characteristics of flexibility. If you go down further, you increase the air content of the substrate by very significantly hardening the ground.
[358] Ce critère de souplesse doit être pris en compte dans la démarche de recherche de stratégie optimale et donne la marge de manœuvre du niveau de la nappe pour con server la souplesse de la nappe perchée en fonction de la courbe du substrat mais contrairement au critère d’oygénation des racines ou au critère d’aération estivale, le critère de souplesse est indépendant de l’épaisseur de la couche de substrat. [358] This flexibility criterion must be taken into account in the search for the optimal strategy and gives room for maneuver in the level of the water table to maintain the flexibility of the perched water table according to the curve of the substrate, but contrary to the root oxygenation criterion or the summer aeration criterion, the flexibility criterion is independent of the thickness of the layer of substrate.
[359] G optimisation du système de couche de substrat posée sur couche de stockage à volume de stockage fixe [360] De façon générale, les terrains selon l’invention ci-dessous présentés ont une struc ture qui peut être décrite comme composée d’une couche de substrat d’une épais seur de 10 à 40 cm posée sur une couche de stockage capillaire d’une épaisseur de 5cm à 200 cm, ladite couche de stockage capillaire étant située entre la profondeur PTOIT de son toit et PFOND de son fond et caractérisé : [359] Optimization of the system of substrate layer placed on storage layer with fixed storage volume [360] In general, the grounds according to the invention presented below have a structure which can be described as consisting of a layer of substrate with a thickness of 10 to 40 cm placed on a capillary storage layer. with a thickness of 5cm to 200cm, said capillary storage layer being located between the depth PTOIT of its roof and PFOND of its bottom and characterized:
[361] - en ce que PTOIT > PMin et PFOND = PMax [361] - in that PTOIT > PMin and PFOND = PMax
[362] - en ce que couche de stockage capillaire dispose de caractéristiques capil laires naturelles ou par adjonction artificielle de moyens adéquats permettant de faire remonter de l’eau dans la couche de substrat posée au dessus quelque soit le niveau piézométrique de la nappe entre PTOIT et PFOND avec un flux capillaire au moins équivalent à celui qui résulterait d’une même demande évaporatoire au sommet du même substrat posé sur un sable moyen ( entre 250pm et 500pm) avec une nappe d’eau à la même profondeur. [362] - in that the capillary storage layer has natural capillary characteristics or by the artificial addition of suitable means allowing water to rise in the layer of substrate laid above whatever the piezometric level of the water table between PTOIT and PFOND with a capillary flow at least equivalent to that which would result from the same evaporation demand at the top of the same substrate placed on medium sand (between 250pm and 500pm) with a water table at the same depth.
[363] Peu importe que le niveau de la nappe d’eau puisse être réglée plus haut que la couche de stockage. [363] It does not matter that the level of the water table can be set higher than the storage layer.
[364] Peu importe qu’il y ait éventuellement continuité de constitution entre le substrat et la couche de stockage, certaines couches ayant la capacité d’avoir les deux fonc tions tandis que d’autres couches de stockage capillaire qui vont être étudiées ci- dessous ont été spécialement conçues pour optimiser la capacité de stockage d’eau, quitte à devoir adjoindre des moyens supplémentaires pour rajouter la nécessaire fonction capillaire. [364] It does not matter that there may be continuity of constitution between the substrate and the storage layer, some layers having the capacity to have both functions while other capillary storage layers which will be studied below below have been specially designed to optimize the water storage capacity, even if it means having to add additional means to add the necessary capillary function.
[365] En terme de stockage d’eau destinée à l’irrigation différée du gazon, l’efficacité d’une couche poreuse est déterminée par son coefficient d’emmagasinement, c’est à dire le ratio du volume disponible pour y stocker de l’eau mobilisable par le volume total de la couche de stockage couche pour le stockage. Or, ce ratio correspond à la porosité efficace du milieu poreux de stockage. [365] In terms of storing water intended for delayed irrigation of lawns, the effectiveness of a porous layer is determined by its storage coefficient, i.e. the ratio of the volume available to store water mobilized by the total volume of the storage layer layer for storage. However, this ratio corresponds to the effective porosity of the porous storage medium.
[366] Dans un milieu granulaire classique où la couche de stockage dans laquelle est stockée la nappe d’eau est constituée d’un arrangement de granulats, ce coefficient d’emmagasinement correspond à la porosité efficace qui augmente avec la granulo métrie des grains constitutifs tandis que la capillarité baisse avec cette même gra nulométrie. Plus la porosité efficace est importante et moins les milieux poreux na turels sont capillaires, les milieux à relativement forte porosité efficace comme les graviers étant même utilisés pour cette raison comme barrière capillaire destine à bloquer la remontée capillaire. Or, les couches spécifiques de stockage selon l’in vention doivent pourtant avoir à la fois une très forte perméabilité efficace en même temps qu’une capacité capillaire suffisante pour permettre au gazon d’être irrigué en été de façon satisfaisante par un flux capillaire spontané à partir de la nappe d’eau dès lors que ladite nappe a son niveau piézométrique situé où que ce soit dans ladite couche de stockage. Finalement le volume de stockage d’eau mobili sable par capillarité varie de 1 % pour de l’argile et jusqu’à un maximum de 15 à 20 % du volume pour un sable moyen qui est le milieu granulaire naturel ayant la plus forte porosité efficace tout en possédant encore une capacité de capillarité adéquate pour permettre la mobilisation de l’eau stockée par un flux capillaire ascendant de nature à répondre pour une nappe très peu profonde aux besoins d’hydratation du gazon sous l’effet d’une demande évaporatoire et ce volume de stockage d’eau mo bilisable va jusqu’à 25 % du volume apparent pour du gravier mais le gravier ne possède pas de capillarité permettant à l’eau qui s’y trouve stockée de remonter par capillarité dans le substrat au dessus si le gravier n’est pas saturé jusque ’en haut . [366] In a conventional granular medium where the storage layer in which the water table is stored consists of an arrangement of aggregates, this storage coefficient corresponds to the effective porosity which increases with the particle size of the constituent grains while the capillarity decreases with this same granulometry. The greater the effective porosity, the less the natural porous media are capillary, media with relatively high effective porosity such as gravels even being used for this reason as a capillary barrier intended to block capillary rise. However, the specific storage layers according to the invention must however have both a very high effective permeability at the same time as a sufficient capillary capacity to allow the lawn to be irrigated in summer in a satisfactory manner by a spontaneous capillary flow. from the water table when said water table has its piezometric level located anywhere in said storage layer. Finally, the water storage volume mobili sand by capillarity varies from 1% for clay and up to a maximum of 15 to 20% of the volume for medium sand which is the natural granular medium with the highest effective porosity. while still having an adequate capillary capacity to allow the mobilization of the stored water by an ascending capillary flow such as to meet, for a very shallow water table, the hydration needs of the lawn under the effect of an evaporative demand and this mobilisable water storage volume is up to 25% of the apparent volume for gravel, but the gravel does not have capillarity allowing the water stored there to rise by capillarity into the substrate above if the gravel is not saturated to the top.
[367] Une capacité d’eau mobilisable de 25% en volume est certes modeste mais permet déjà de réaliser substantielles économies d’eau et de participer de façon significative à l’écrêtement des pluies d’orage. [367] A mobilizable water capacity of 25% by volume is certainly modest but already makes it possible to achieve substantial water savings and contribute significantly to the reduction of storm rains.
[368] Si cette solution n’est pas la plus performante en terme de stockage , elle est cepen dant à considérer sur le plan économique, tout particulièrement pour les opérations de réfection de stades anciennement construits avec une couche drainante en gra vier ; une solution de réfection particulièrement intéressante sur le plan économique consiste alors à réutiliser le gravier de l’ancienne couche drainante en l’installant dans une enceinte imperméabilisée ménagée à cet effet et en rajoutant une nappe hydrophile et perméable au toit du gravier et en installant un faisceau de colonnes verticales capillaires dans la couche de gravier. [368] Although this solution is not the most efficient in terms of storage, it is nevertheless to be considered from an economic point of view, especially for the repair operations of stadiums formerly built with a draining layer of gravel; a particularly interesting repair solution from an economic point of view then consists in reusing the gravel of the old drainage layer by installing it in a waterproof enclosure provided for this purpose and by adding a hydrophilic and permeable sheet to the roof of the gravel and by installing a bundle of vertical capillary columns in the gravel layer.
[369] Cette efficacité de stockage plutôt modeste des milieux granulaires naturels peut être très significativement augmentée par l’utilisation d’un milieu granulaire artificiel spécifiquement composé d’un mélange comprenant du ciment et des granulats grossiers et connu sous le nom commercial de Capillary Concreete . En effet, ce milieu granulaire artificiel permet d’obtenir une capacité de stockage significative ment augmentée, comprise entre 40 %, et 50%. Une couche de Capillary Concreete est une couche de béton mécaniquement stable, très poreux à macro-pores et donc très drivant et à très forte porosité efficace mais très capillaire et dont les dimensions sont déterminées par la mise en forme sur place du produit malaxé lors de l’installation sur le chantier, permettant ainsi de s’adapter aux circonstances par des formes 3 D complexes comme on peut en trouver par exemple sur des grains ou départs de golf. Toutefois, sa capacité de stockage de l’ordre de 40 à 50 % reste encore nettement inférieure à celle des réservoirs artificiels présentés ci-dessous. [369] This rather modest storage efficiency of natural granular media can be very significantly increased by the use of an artificial granular medium specifically composed of a mixture comprising cement and coarse aggregates and known under the trade name of Capillary Concrete. . Indeed, this artificial granular medium makes it possible to obtain a significantly increased storage capacity, comprised between 40% and 50%. A layer of Capillary Concrete is a mechanically stable layer of concrete, very porous with macro-pores and therefore very drivable and with very high porosity effective but very capillary and whose dimensions are determined by the shaping on site of the mixed product during installation on the building site, thus making it possible to adapt to the circumstances by complex 3 D shapes as can be found for example on grains or tees of golf. However, its storage capacity of around 40 to 50% is still significantly lower than that of the artificial reservoirs presented below.
[370] Pour optimiser la capacité de stockage d’une couche de la structure de terrain dédiée au stockage de la nappe d’eau, l’idéal est bien évidemment d’avoir un ratio (volume de stockage / volume de couche de stockage) aussi proche que possible de 100% et pour cela le meilleur ratio de stockage possible est donc obtenu pour un volume pratiquement constitué de vide. Une couche de stockage de ce type existe en effet, totalement artificielle, constituée d’une juxtaposition de « caissons » autoportants. Même s’il ne s’agit pas d’un empilement de granulats mais d’un réservoir artificiel de stockage avec des moyens supplémentaires artificiels rajoutés pour la fonction de capillarité, une telle couche peut être considérée comme une couche d’un milieu poreux constitutive de la structure d’un terrain de sport selon l’invention. [370] To optimize the storage capacity of a layer of the ground structure dedicated to the storage of the water table, the ideal is obviously to have a ratio (storage volume / volume of storage layer) as close as possible to 100% and for this the best possible storage ratio is therefore obtained for a volume practically made up of empty space. A storage layer of this type does indeed exist, totally artificial, made up of a juxtaposition of self-supporting “boxes”. Even if it is not a stack of aggregates but an artificial storage tank with additional artificial means added for the capillarity function, such a layer can be considered as a layer of a constituent porous medium of the structure of a sports field according to the invention.
[371] Des caissons juxtaposés utilisés comme couche drainante sous le substrat d’un terrain de sport sont déjà connus sous le nom de caisses « Permavoid » et ils peuvent être utilisés également pour mobiliser verticalement par capillarité l’eau stockée dans les caissons en cas d’adjonction de moyens additionnels spécifiques, ce système étant connu commercialement sous la dénomination de « Blue2Green System ». Dans la pratique une couche de caisses Permavoid est une structure mécanique stable constituée d’une juxtaposition de caissons en matière plastique, de forme parallélépipédique et de dimension prédéterminée, avec un volume vide qui représente plus de 95% du volume et avec une surface horizontale supérieure sous la forme d’une grille portante reposant sur ses parois verticales et sur laquelle est installée une nappe hydrophile et perméable, la couche de substrat de culture reposant elle-même sur ladite nappe hydrophile et perméable ; ces caissons sont traversés verticalement par un faisceau de colonnes capillaires réparties horizontalement selon 2 axes horizontaux et disposées à une distance adéquate les unes des autres, permettant à l’eau de remonter par capillarité depuis ladite nappe d’eau jusqu’au substrat, de se répartir horizontalement puis de remonter dans le substrat , avec une répartition horizontale homogène du flux capillaire, en présence d' une nappe d’eau à un niveau quelconque à l’intérieur des caissons malgré la présence d’une épaisseur d’air séparant la nappe d’eau du bas du substrat. Bien qu’il s’agisse là d’un milieu artificiel inhabituel et très différent des milieux poreux granulaires tradi tionnellement utilisés dans les terrains de sport, une telle couche de caisses Per- mavoid juxtaposées peut être considérée comme l’une des couches des milieux poreux constituant la structure d’un terrain selon l’invention, cette couche artificielle étant mécaniquement stable et portante, hydrologiquement capillaire et hyper drai nante et avec un coefficient de stockage (ou par extension « porosité efficace ») su périeur à 95%. Les deux avantages principaux de cette solution sont d’une part son coefficient de stockage optimal et d’autre part sa facilité et rapidité de mise en œuvre lors de la construction, s’agissant de modules préfabriqués faciles à installer. [371] Juxtaposed caissons used as a draining layer under the substrate of a sports field are already known as "Permavoid" caissons and they can also be used to vertically mobilize by capillarity the water stored in the caissons in case adding specific additional means, this system being known commercially under the name “Blue2Green System”. In practice, a layer of Permavoid boxes is a stable mechanical structure consisting of a juxtaposition of plastic boxes, of parallelepiped shape and of predetermined size, with an empty volume which represents more than 95% of the volume and with an upper horizontal surface. in the form of a supporting grid resting on its vertical walls and on which is installed a hydrophilic and permeable sheet, the layer of culture substrate itself resting on said hydrophilic and permeable sheet; these caissons are crossed vertically by a bundle of capillary columns distributed horizontally along 2 horizontal axes and arranged at an adequate distance from each other, allowing the water to rise by capillarity from the said water table to the substrate, to spread horizontally then go up in the substrate, with a homogeneous horizontal distribution of the capillary flow, in the presence of a sheet of water at any level inside the boxes despite the presence of a thickness of air separating the sheet of water from the bottom of the substrate. Although this is an unusual artificial medium and very different from the granular porous media traditionally used in sports fields, such a layer of juxtaposed Permavoid boxes can be considered as one of the layers of the medium. porous constituting the structure of a terrain according to the invention, this artificial layer being mechanically stable and load-bearing, hydrologically capillary and hyper-draining and with a storage coefficient (or by extension “effective porosity”) greater than 95%. The two main advantages of this solution are on the one hand its optimal storage coefficient and on the other hand its ease and speed of implementation during construction, in the case of prefabricated modules that are easy to install.
[372] Ainsi, dans la gamme des couches de stockage de l’eau destinée à être utilisée ultérieurement pour l’irrigation du gazon par capillarité, la fonction capillaire des couches de stockage selon l’invention, qui consiste à permettre à l’eau de remonter dans le substrat par capillarité en présence d' une nappe d’eau à un niveau quel conque à l’intérieur de ladite couche de stockage doit toujours être assurée. [372] Thus, in the range of water storage layers intended for subsequent use for turf irrigation by capillarity, the capillary function of the storage layers according to the invention, which consists in allowing water to rise in the substrate by capillarity in the presence of a water table at any level inside said storage layer must always be ensured.
[373] Selon la solution choisie, cette fonction capillaire des couches de stockage selon l’invention peut être assurée naturellement par les propriétés de porosité du milieu poreux de ladite couche de stockage ou bien par adjonction de moyens artificiels supplémentaires. [373] Depending on the solution chosen, this capillary function of the storage layers according to the invention can be ensured naturally by the porosity properties of the porous medium of said storage layer or by adding additional artificial means.
[374] Selon l’importance accordée à l’objectif de stockage d’eau dans la structure, la couche de stockage de la nappe d’eau selon l’invention peut appartenir à l’une des trois catégories suivantes de milieux poreux : [374] Depending on the importance given to the purpose of water storage in the structure, the water table storage layer according to the invention may belong to one of the following three categories of porous media:
[375] - un milieu poreux granulaire dont la porosité détermine un volume de stock age de la nappe par sa porosité efficace, une perméabilité et une capillarité suffi santes pour assurer la fonction capillaire de ladite couche de stockage ; [375] - a granular porous medium whose porosity determines a storage volume of the sheet by its effective porosity, permeability and capillarity suffi cient to ensure the capillary function of said storage layer;
[376] - un milieu poreux granulaire dont la porosité détermine un volume de stock age de la nappe par sa porosité efficace, une perméabilité et une capillarité insuffi santes pour assurer la fonction capillaire de ladite couche de stockage mais dont la fonction capillaire est assurée par l’adjonction de moyens artificiels adéquats ; [377] - un réservoir de stockage artificiel qui n’est pas un milieu poreux granulaire, avec des moyens capillaires rajoutés pour assurer la fonction capillaire de la couche de stockage. [376] - a granular porous medium whose porosity determines a storage volume of the sheet by its effective porosity, permeability and capillarity insufficient to ensure the capillary function of said storage layer but whose capillary function is ensured by the addition of adequate artificial means; [377] - an artificial storage reservoir which is not a granular porous medium, with added capillary means to ensure the capillary function of the storage layer.
[378] L’utilisation de couches en gravier à équiper de moyens supplémentaires pour les doter d’une capacité capillaire semble particulièrement pertinente pour la réfection économique de terrains préalablement installés su couche drainante en gravier sans ambition particulière en terme de stockage d’eau. [378] The use of gravel layers to be equipped with additional means to provide them with a capillary capacity seems particularly relevant for the economic rehabilitation of land previously installed on a gravel drainage layer without any particular ambition in terms of water storage.
[379] En revanche, la mise en place de caissons rigides et équipés de moyens supplé mentaires pour les doter d’une capacité capillaire, qu’il s’agisse de caissons à fond fixe comme les caisses Permavoid déjà connues ou a fortiori à fond mobile selon l’invention, sont une excellente alternative aux couches poreuses granulaires, dès que la capacité de stockage d’eau pour sub-irrigation différée est un objectif priori taire pour le terrain considéré. [379] On the other hand, the installation of rigid caissons equipped with additional means to provide them with a capillary capacity, whether they are caissons with a fixed bottom like the Permavoid boxes already known or a fortiori with a bottom mobile according to the invention, are an excellent alternative to porous granular layers, as soon as the water storage capacity for deferred sub-irrigation is a priority objective for the land in question.
[380] Par ailleurs, pour augmenter l’efficacité du stockage de l’eau de précipitation sous le terrain, il est également possible d”équiper le terrain de moyens supplémentaires permettant de collecter et d’acheminer jusqu’à la couche spécifique de stockage d’eau, située sous le substrat de culture du terrain de sport, l’eau de pluie tombant sur un bassin versant plus large que le seul terrain, comme par exemple les toitures des tribunes, les pistes, les parkings ou sur toute surface appropriée autour du ter rain considéré. Cette quantité d’eau approximativement proportionnelle à la taille du bassin versant, est un autre facteur important d’efficacité de ladite couche spécifique de stockage, aussi bien pour le degré d’autonomie en eau que pour la fonction d’écrêtement des crues en aval. [380] In addition, to increase the efficiency of the storage of precipitation water under the ground, it is also possible to equip the ground with additional means to collect and convey to the specific storage layer. of water, located under the cultivation substrate of the sports field, rainwater falling on a catchment area wider than the ground alone, such as for example the roofs of the stands, the tracks, the car parks or on any suitable surface around the area under consideration. This quantity of water, which is approximately proportional to the size of the catchment area, is another important factor in the efficiency of said specific storage layer, both for the degree of water autonomy and for the flood reduction function downstream. .
[381] Cependant, si ce moyen supplémentaire permet de tirer un parti maximal de l’eau d’une pluie orageuse quand le réservoir a la place de la stocker, l’eau qui peut être stockée reste toujours limitée à la taille du réservoir diminuée du stock d’eau en place au moment de l’évènement pluvieux. [381] However, if this additional means makes it possible to make the most of the water from a stormy rain when the tank has room to store it, the water that can be stored is always limited to the size of the tank reduced of the water stock in place at the time of the rainfall event.
[382] La problématique des couches de stockage connus de l’état d l’art, c’est à dire à volume de stockage constant est triple : [382] The problem with known state-of-the-art storage layers, i.e. with a constant storage volume, is threefold:
[383] - limites de volume du contenant : [384] Une couche de stockage de 150 mm ne peut satisfaire un objectif d’autonomie en eau en climat exigeant, par exemple de type Méditerranéen, avec longue séche resse et forte demande climatique estivale, du simple fait d’un contenant trop petit offrant donc de toutes façons une réserve en eau trop faible pour l’irrigation estivale. [383] - container volume limits: [384] A 150 mm storage layer cannot satisfy an objective of water autonomy in a demanding climate, for example of the Mediterranean type, with long drought and high summer climatic demand, simply because a container that is too small offering therefore, in any case, a water reserve that is too low for summer irrigation.
[385] Certes, en climat de type Méditerranéen, avec des pluies d’orage classiques de 30 mm, et des pluies d’orage violentes de 60 mm (voire même 100 mm ou encore beaucoup plus en cas de pluies Cévenoles) des caisses de 150 mm bien gérées permettent de stocker l’eau de pluie de plusieurs orages tombant sur le terrain et permettent à cette eau d’être consommée par les plantes entre les évènements ora geux, de telle sorte que cela peut en principe permettre d’assurer l’autosuffisance en eau du gazon en dehors de l’été, c’est à dire en en automne, en hiver et au prin temps, tout en participant efficacement à l’écrêtement des crues en aval lors des orages d’automne et de printemps, surtout si le bassin versant d’alimentation est plus grand que le seul terrain. Cependant, en ce qui concerne l’été, et même sans prendre en compte la cependant nécessaire contrainte de garder une réserve de stockage pour les orages, et sans prendre en compte non plus la contrainte néces saire selon l’invention de profondeur minimale de la nappe en hiver et en période caniculaire, le volume maximum de stockage d’eau est de toutes façons limité à 150 mm pour la version épaisse des caisses Pemavoid alors que les besoins d’eau en été en climat Méditerranéen pour une évapotranspiration réelle souhaitée selon l’in vention au niveau de IΈTR peut être évaluée à 5 mm par jour (voire même 10 mm par jour en climat extrême) soit 150 mm par mois (voire même 300 mm par mois) avec des périodes de sécheresse qui peuvent durer 4 mois (voire même 6 mois), soit un volume total des besoin d’eau stockée d’au moins 600 mm si l’on veut une autonomie en eau avec évapotranspiration réelle estivale égale, selon l’invention, à l’évapotranspiration potentielle. Il faudrait donc au minimum un volume de stockage 4 fois plus important, de l’ordre de 60 cm pour stocker de l’eau en hiver pour l’utiliser en été , ce qui correspond à la fois aux ressources de pluviosité hivernale et aux besoins estivaux en climat de type Méditerranéen. [385] Admittedly, in a Mediterranean-type climate, with classic rainstorms of 30 mm, and violent rainstorms of 60 mm (even 100 mm or even much more in the event of Cevennes rains) boxes of Well-managed 150 mm can store rainwater from several storms falling on the ground and allow this water to be consumed by plants between storm events, so that it can in principle help to ensure the water self-sufficiency of the lawn outside the summer, i.e. in autumn, winter and spring, while participating effectively in the reduction of floods downstream during autumn and spring storms , especially if the supply watershed is larger than the land alone. However, with regard to summer, and even without taking into account the however necessary constraint of keeping a storage reserve for storms, and without taking into account either the constraint necessary according to the invention of minimum depth of the aquifer in winter and during heat waves, the maximum volume of water storage is in any case limited to 150 mm for the thick version of the Pemavoid boxes, whereas the water needs in summer in a Mediterranean climate for a real evapotranspiration desired according to the invention at the level of IΈTR can be evaluated at 5 mm per day (or even 10 mm per day in extreme climates) or 150 mm per month (or even 300 mm per month) with periods of drought that can last 4 months ( or even 6 months), or a total volume of stored water needs of at least 600 mm if one wants water autonomy with real summer evapotranspiration equal, according to the invention, to the potential evapotranspiration. It would therefore require at least a storage volume 4 times greater, of the order of 60 cm to store water in winter for use in summer, which corresponds both to winter rainfall resources and to the needs summer in a Mediterranean-type climate.
[386] - Limites à la possibilité d’augmenter le volume du contenant pour respecter les con traintes du gazon [387] Cependant la solution simpliste qui consisterait à quadrupler l’épaisseur des caisses de type Permavoid pour disposer du volume de stockage nécessaire n’est pas réa liste, non seulement du fait de l’impact financier conséquent qui en résulterait mais surtout parce que le niveau de la nappe devrait être trop haut en hiver par rapport aux contraintes du gazon. [386] - Limits on the possibility of increasing the volume of the container to respect the constraints of the lawn [387] However, the simplistic solution which would consist in quadrupling the thickness of the Permavoid-type boxes to have the necessary storage volume is not realistic, not only because of the consequent financial impact which would result from it but above all because the level of the water table should be too high in winter compared to the constraints of the lawn.
[388] Avec un fond fixe, le niveau de la nappe est égal au niveau du fond plus la hauteur du stock d’eau. Si l’on suppose une consommation estivale de 60 cm, cela veut dire qu’en situation basse le niveau de la nappe est égal à l’épaisseur du substrat, plus le vide d’air au-dessus de la situation haute en début d’été plus les 60 cm e réserve d’eau pour l’été [388] With a fixed bottom, the level of the water table is equal to the level of the bottom plus the height of the water store. If we assume a summer consumption of 60 cm, this means that in a low situation the level of the water table is equal to the thickness of the substrate, plus the air space above the high situation at the start of the season. summer plus the 60 cm water reserve for the summer
[389] Ce qui fait 80 cm plus le vide au-dessus du niveau haut début d’été pour un substrat de 20 cm d’épaisseur. La condition pour un flux suffisant n’est donc pas remplie, même pour un vide nul. Mais pour un vide nul, la condition d’oxygénation des ra cines depuis la fin de l’hiver et ‘aération en période caniculaire au début de l’été n’est pas non plus remplie. [389] Which is 80 cm plus the void above the high level at the beginning of summer for a substrate 20 cm thick. The condition for a sufficient flux is therefore not fulfilled, even for zero vacuum. But for a zero vacuum, the condition of oxygenation of the roots since the end of winter and aeration during the heat wave at the beginning of summer is not fulfilled either.
[390] Si l’on ne baisse pas beaucoup le fond, c’est encore pire pour les conditions d’oxy génation et ‘aération du substrat. [390] If the bottom is not lowered much, it is even worse for the conditions of oxygenation and aeration of the substrate.
[391] - Limites des créneaux de remplissage du contenant pour respecter les contraintes du gazon [391] - Limits of the container filling slots to respect the constraints of the lawn
[392] La gestion de la variation de profondeur de la nappe peut et doit être optimisée et des exemples donnés ci-dessous rappellent à la fois les contraintes liées au gazon et es stratégies pour optimiser l’usage des caissons de stockage malgré leurs imita tion de volume. [392] The management of the variation in the depth of the water table can and must be optimized and the examples given below recall both the constraints linked to the lawn and the strategies to optimize the use of storage boxes despite their imitations of volume.
[393] Avec ce type de stratégie, dans des climats de type océanique où le besoin estival en eau est relativement modéré, avec une évapotranspiration potentielle estivale moyenne de 3 ou 4 mm par jour et avec en outre des pluies relativement bien réparties sur toute l’année, y compris en été, la solution des caisses Permavoid est une solution qui peut permettre de satisfaire selon Is circonstances ente 75% et100 % des besoins annuels en eau dans ce type de climat. En plus des contraintes du gazon, il faut toujours considérer que la couche spécifique de stockage ne peut stocker l’eau issue d’un évènement pluvieux dans une perspective d’ irrigation ulté rieure ou d’écrêtement des crues que si le volume se stockage potentiel n’est pas déjà rempli d’eau au moment où survient l’évènement considéré ; Ceci implique une forte contrainte supplémentaire d’anticipation et éventuellement même de vidange partielle par précaution pour disposer d’un volume dédié à l’écrêtement des crues, en anticipant parfois la simple éventualité d’une précipitation qui peut ne pas avoir lieu, ce qui peut dans certaines réalisations et circonstances diminuer d’autant la capacité de stockage pour une irrigation différée. [393] With this type of strategy, in oceanic-type climates where the summer water requirement is relatively moderate, with an average potential summer evapotranspiration of 3 or 4 mm per day and also with relatively well-distributed rainfall over the entire year round, including in summer, the Permavoid box solution is a solution that can meet, depending on the circumstances, between 75% and 100% of the annual water needs in this type of climate. In addition to the constraints of the lawn, it must always be considered that the specific storage layer can only store the water resulting from a rainfall event with a view to subsequent irrigation or flood reduction if the potential storage volume is not already filled with water when the event in question occurs; This involves a strong additional constraint of anticipation and possibly even partial emptying as a precaution to have a volume dedicated to the reduction of the floods, by sometimes anticipating the simple possibility of a precipitation which may not take place, which can in some achievements and circumstances reduce the storage capacity for delayed irrigation by the same amount.
[394] Ainsi, pour synthétiser , il est pratique de décrire un exemple préféré de couches de stockage capillaires selon l’invention comme une combinaison de 1 à 7 couches parmi lesquelles : [394] Thus, to synthesize , it is convenient to describe a preferred example of capillary storage layers according to the invention as a combination of 1 to 7 layers among which:
[395] - une couche de substrat commercialisé sous la dénomination Radicalé d’une épais seur de 4 à 20 cm ; [395] - a layer of substrate marketed under the name Radicalé with a thickness of 4 to 20 cm;
[396] - une couche de sable dont le D10 est compris entre 200 et 800 pm, d’une épaisseur de 5cm à 200 cm, si elle est présente, [396] - a layer of sand with a D10 between 200 and 800 pm, with a thickness of 5cm to 200cm, if present,
[397] - une couche constituée d’une juxtaposition de caissons du type connu et commer cialisé sous la dénomination commerciale Permavoid d’une épaisseur de 7cm à 15 cm , si elle est présente, lesdits caissons étant dotés d’un faisceau de colonnes capillaires verticales permettant la remontée capillaire à travers le vide rempli d’air au-dessus du niveau de la nappe ; [397] - a layer consisting of a juxtaposition of boxes of the type known and marketed under the trade name Permavoid with a thickness of 7 cm to 15 cm, if present, said boxes being equipped with a bundle of capillary columns vertical allowing capillary rise through the air-filled void above groundwater level;
[398] - une couche de graviers de 7cm à 150 cm, si elle est présente, ladite couche de graviers étant dotée d’un faisceau de colonnes capillaires verticales ou de mèches capillaires permettant la remontée capillaire à travers la barrière capillaire constituée par la porosité essentiellement remplie d’air du gravier au-dessus du niveau de la nappe ; [398] - a layer of gravel from 7cm to 150cm, if present, said layer of gravel being equipped with a bundle of vertical capillary columns or capillary wicks allowing capillary rise through the capillary barrier constituted by the porosity mostly air-filled gravel above groundwater level;
[399] - une couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la société Capillary Concreete, d’une épaisseur de 5 à 15 cm si elle est présente ; [399] - a layer of the product marketed under the Capillary Concreete brand from the Capillary Concreete company, 5 to 15 cm thick if present;
[400] - une couche de sable dont le D10 est compris entre 200 et 800 pm située sous la couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete, d’une épais seur de 10 à 250 cm, si elle est présente; [400] - a layer of sand with a D10 of between 200 and 800 pm located under the layer of the product marketed under the brand name Capillary Concrete, with a thickness of 10 to 250 cm, if present;
[401] - Une couche composée de matériaux fibreux durs ou souples, naturels ou artificiels, matériau fibreux broyés ou en morceaux comme du corail, de la craie, du bois broyé ou des ans ou pelotes de fibres , pelotes naturelles de posidonie, morceaux de mo quette, le tout constitutif d’un milieu poreux à forte macroporosité entre les éléments constitutifs agrégés et un réseau capillaire à l’intérieur même des éléments constitu tifs agrégés. [402] L’agrégation de matériau fibreux, qui peuvent être en particulier des déchets agri coles ou industriels, sont très intéressants pour cette application de stockage avec flux ascendant par capillarité en ce sens qu’ils présentent une double porosité avec les pores fins qui permettent de monter haut et les pores grossiers de monter vite en remplissant les pores fins à chaque hauteur comme il a été vu concernant la modé lisation des flux capillaires en fonction de la caractérisation du milieu poreux pr une double porosité. [401] - A layer composed of hard or soft fibrous materials, natural or artificial, fibrous material crushed or in pieces such as coral, chalk, crushed wood or years or balls of fibers, natural balls of Posidonia, pieces of carpet, the whole constituting a porous medium with high macroporosity between the aggregated constituent elements and a capillary network inside the aggregated constituent elements. [402] The aggregation of fibrous material, which can be in particular agricultural or industrial waste, is very interesting for this storage application with upward flow by capillarity in the sense that they present a double porosity with the fine pores which allow to go up high and the coarse pores to go up quickly by filling the fine pores at each height as it was seen concerning the modeling of the capillary flows according to the characterization of the porous medium pr a double porosity.
[403] Le Capillary Concreete qui a été spécialement élaboré pour cet usage avec une fonctionnalité supplémentaire de stabilité fonctionne sur ce principe et le substrat Radicalé a également cette capacité. [403] The Capillary Concreete which has been specially developed for this use with an additional stability feature works on this principle and the Radical substrate has this capability as well.
[404] Le cas particulier traité ci-dessous correspond bien en pratique à une des premières questions pratiques que va se poser le marché pour la recherche de produits de création de terrains les plus performants possibles. [404] The particular case dealt with below corresponds in practice to one of the first practical questions that the market will ask itself in the search for land creation products that are as efficient as possible.
[405] L’invention a prévu une approche générale qui peut être appliquée avec divers ma tériaux divers climats, divers budgets et demandes de performances. [405] The invention has provided a general approach that can be applied with various materials, various climates, various budgets and performance demands.
[406] Or, parmi les couches drainantes selon l’invention , certaines ont été artificiellement conçues pour leur usage . Il s’agit de couches de stockage capillaire artificielles spécifiquement conçues pour cet usage et qui comprennent : [406] However, among the draining layers according to the invention, some have been artificially designed for their use. These are artificial hair storage layers specifically designed for this purpose and include:
[407] - soit une couche constituée d’une juxtaposition de caissons du type des caissons connus sous la dénomination commerciale Permavoid, d’une épaisseur de 8cm à 15cm, lesdits caissons étant dotés de haut en bas de la couche d’un faisceau de colonnes capillaires verticales permettant la remontée capillaire à travers le vide rempli d’air au-dessus du niveau de la nappe [407] - either a layer made up of a juxtaposition of boxes of the type of boxes known under the trade name Permavoid, with a thickness of 8cm to 15cm, said boxes being provided from top to bottom of the layer with a beam of vertical capillary columns allowing capillary rise through the air-filled void above groundwater level
[408] - soit une couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la société Capillary Concreete, d’une épaisseur de 5 à 15 cm [408] - either a layer of the product marketed under the Capillary Concreete brand from the Capillary Concreete company, with a thickness of 5 to 15 cm
[409] La question ici traitée concerne ces terrains utilisant des matériaux chers et perfor mants de façon à optimiser la qualité du gazon et minimiser les besoins d’eau en provenance du réseau. [409] The question addressed here concerns these pitches using expensive and high-performance materials in order to optimize the quality of the grass and minimize the water needs from the network.
[410] Bien entendu, en choisissant un substrat donné et un type de stockage donné et en choisissant le modèle d’un substrat posé sur une couche de stockage, se pose im médiatement la question de déterminer l’épaisseur de substrat et l’épaisseur de la couche de stockage et le but est ici d’utiliser les critères de l’invention pour montrer comment, en fonction de quelques choix, il est possible à la fois de réduire l’épaisseur de substrat et en même temps de réduire la quantité d’eau « gaspillée ». [410] Of course, by choosing a given substrate and a given type of storage and by choosing the model of a substrate placed on a storage layer, the question immediately arises of determining the thickness of the substrate and the thickness of the storage layer and the aim here is to use the criteria of the invention to show how, depending on a few choices, it is possible both to reduce the thickness of the substrate and at the same time to reduce the amount of “wasted” water.
[411] Le principe de cette solution particulière proposée dans ce cas de figure selon l’invention est d’utiliser le concept de résoudre les problèmes non pas tous en même temps mais chacun au moment où il se pose du fait que la nappe a une profondeur variable dans le temps, ce qui permet non seulement ‘avoir un marnage pour utiliser au mieux le volume de stockage mais ce qui permet aussi d’avoir une influence sur l’oxygénation des racines t sur l’aération en période caniculaire qui dépendra des variations du niveau de la nappe au moment concerné. [411] The principle of this particular solution proposed in this case according to the invention is to use the concept of solving the problems not all at the same time but each one at the time when it arises because the web has a variable depth over time, which not only allows to have a tidal range to make the best use of the storage volume but which also allows to have an influence on the oxygenation of the roots and on the aeration in heat waves which will depend on the variations in the groundwater level at the time concerned.
[412] L’objectif étant de minimiser l’épaisseur de substrat par une stratégie de profondeur de la nappe, le choix se porte sur une contrainte d’oxygénation [412] The objective being to minimize the thickness of the substrate by a strategy of depth of the water table, the choice is made on an oxygenation constraint
[413] avec PTOR = 5cm, Q AIR MIN TOR = 5 % , Q AIR MIN ETE= 5 % , PMIN = 40 cm [413] with PTOR = 5cm, Q AIR MIN TOR = 5%, Q AIR MIN SUMMER= 5%, PMIN = 40 cm
[414] Pour ces différentes solutions, on considérera ensuite la contrainte de souplesse avec plusieurs propositions. [414] For these different solutions, we will then consider the flexibility constraint with several proposals.
[415] De même on proposera une solution avec PMIN = 45 cm [415] We will also propose a solution with PMIN = 45 cm
[416] Le principe de la recherche de gestion de la nappe avec un substrat performant et cher posé sur une couche de stockage performante et chère est à la fois de minimiser l’épaisseur du substrat et en même temps d’ optimiser l’utilisation du stockage pour minimiser les besoins en eau du réseau, ce qui implique de rejeter le moins d’eau possible. [416] The principle of groundwater management research with a high-performance and expensive substrate placed on a high-performance and expensive storage layer is both to minimize the thickness of the substrate and at the same time to optimize the use of the storage to minimize network water needs, which means rejecting as little water as possible.
[417] Dans cette stratégie de faible épaisseur de substrat et de variation du niveau de la nappe , le double objectif du choix de l’épaisseur de substrat est sur le plan économique d’avoir la plus faible épaisseur possible et d’économiser autant d’eau d’irrigation que possible avec la contrainte technique de respecter les contraintes d’oxygénation, d’aération, de souplesse et d’irrigation par le choix le plus pertinent possible d’une stratégie de variation du niveau de la nappe selon la saison. [417] In this strategy of low substrate thickness and variation in the level of the web, the dual objective of the choice of substrate thickness is economically to have the lowest possible thickness and to save as much time as possible. irrigation water as possible with the technical constraint of respecting the constraints of oxygenation, aeration, flexibility and irrigation by the most relevant choice possible of a strategy for varying the level of the water table according to the season .
[418] Le scénario ici proposé est d’avoir un niveau de nappe très haut en hiver (et même plus haut que le toit de stockage), niveau qui en dehors des critères de l’invention serait classiquement considéré comme de nature à noyer le gazon, mais en prévoyant selon l’invention de pouvoir effectuer un drainage modéré de la nappe une fois de temps en temps. [418] The scenario proposed here is to have a very high groundwater level in winter (and even higher than the storage roof), a level which, outside the criteria of the invention, would conventionally be considered as likely to drown the grass, but providing according to the invention to be able to carry out a moderate drainage of the tablecloth once in a while.
[419] Ce drainage devra être suffisamment faible pour ne pas rejeter trop d’eau au total lors des drainages successifs mais suffisamment bien calculé à partir de la courbe de drainage pour assurer à chaque drainage une entrée d’air suffisante (ici 5%) à la profondeur des racines (ici 5cm), de façon à parfaitement oxygéner lesdites racines à ladite profondeur. [419] This drainage must be low enough not to reject too much water in total during successive drainages but sufficiently well calculated from the curve drainage to ensure at each drainage a sufficient air entry (here 5%) at the depth of the roots (here 5cm), so as to perfectly oxygenate said roots at said depth.
[420] Le point important à considérer pour établir les scénario de niveau d’eau de la nappe est que le niveau de la nappe augmente de la hauteur d’eau reçue par apport d’eau volontaire ou par précipitations ou diminue de la hauteur d’eau rejetée par drainage ou consommée par évaporation, de sorte que chaque variation du niveau de la nappe se fait par apport ou diminution équivalente de la hauteur d’eau en stock. Chaque descente du niveau de la nappe par drainage se fait au détriment d’eau stockée qui ne sera plus disponible plus tard. [420] The important point to consider in establishing groundwater level scenarios is that the groundwater level increases by the height of water received by voluntary water supply or precipitation or decreases by the height of the water table. water rejected by drainage or consumed by evaporation, so that each variation in the level of the water table is done by contribution or equivalent reduction in the height of water in stock. Each descent of the level of the water table by drainage is done to the detriment of stored water which will no longer be available later.
[421] Le cas d’une couche de caissons à fond mobile selon l’invention n’est donc pas ici considéré car il n’impose pas cette contrainte (et c’est pour cela d’ailleurs que cette solution est par ailleurs proposée selon l’invention). [421] The case of a layer of caissons with a moving bottom according to the invention is therefore not considered here because it does not impose this constraint (and this is why this solution is also proposed according to the invention).
[422] On peut simplement considérer que la structure se compose d’un Substrat posé sur un Stockage. [422] We can simply consider that the structure consists of a Substrate placed on a Storage.
[423] La structure ici recherchée est un substrat hybride mince posé sur une couche de stockage, il peut s’agir en particulier d'un substrat hybride mono-couche sur une couche de stockage ou d’un substrat bi-couche avec un substrat hybride sur une couche de sable (mais en considérant le substrat hybride jusqu’à au moins 5 cm de profondeur), et ledit substrat étant posé sur la couche de stockage qui peut être une couche de graviers avec un faisceau de mèches capillaires mais de préférence une couche de Capillary Concreete ou de façon préférée une couche de caissons avec un réseau de colonnes capillaires comme par exemple les caissons de type Permavoid. [423] The structure sought here is a thin hybrid substrate placed on a storage layer, it may in particular be a single-layer hybrid substrate on a storage layer or a two-layer substrate with a substrate hybrid on a layer of sand (but considering the hybrid substrate up to at least 5 cm deep), and said substrate being laid on the storage layer which can be a layer of gravel with a bundle of capillary wicks but preferably a layer of Capillary Concrete or preferably a layer of caissons with a network of capillary columns such as, for example, Permavoid-type caissons.
[424] La question qui se pose d’emblée dans ce cas de figure est de déterminer la meil leure combinaison possible d’épaisseur de Substrat et d’épaisseur de Stockage pour optimiser l’effet du surcoût d’investissement. [424] The question that immediately arises in this case is to determine the best possible combination of Substrate thickness and Storage thickness to optimize the effect of the additional investment cost.
[425] Pour minimiser les coûts et l’impact économique et écologique des travaux, il est clair que la meilleure solution est de rechercher les épaisseurs minimales requises pour les 2 structures et concernant le substrat de choisir pour une épaisseur de couche de stockage déterminé la plus petite épaisseur de substrat possible, c’est à dire la plus grande des épaisseurs minimales obligatoires telles que déterminées selon l’invention pour répondre aux différents critères à respecter et ne pas aller au delà de l’épaisseur qui permet d’y répondre avec un scénario de variation de nappe réaliste car réalisable [425] To minimize the costs and the economic and ecological impact of the works, it is clear that the best solution is to seek the minimum thicknesses required for the 2 structures and, concerning the substrate, to choose for a given storage layer thickness the smallest possible thickness of substrate, that is to say the greatest of the minimum mandatory thicknesses as determined according to the invention to meet the various criteria to be respected and not to go to the beyond the thickness which makes it possible to respond to it with a realistic water table variation scenario because it is feasible
[426] Les structures de Stockage sont choisies pour leur capacité théorique de stocker le plus d’eau possible par cm de couche de stockage (c’est le cas des caissons). [426] Storage structures are chosen for their theoretical capacity to store as much water as possible per cm of storage layer (this is the case with caissons).
[427] Cependant, il faut considérer que le coût d'investissement supplémentaire du cm de stockage sera d’autant mieux justifié que l’ensemble du volume sera vraiment utilisé au maximum pour stocker de l’eau et n’en rejeter que le minimum, l’eau étant le mieux utilisée quand elle est consommée pour l’irrigation et le moins bien utilisée quand elle est rejetée pour faire baisser le niveau de la nappe. [427] However, it must be considered that the additional investment cost of the cm of storage will be all the better justified if the entire volume will really be used to the maximum to store water and only discharge the minimum. , water being best used when it is consumed for irrigation and least well used when it is discharged to lower the water table.
[428] De plus, ces structures de stockage performantes présentent en contrepartie une surface supérieure rigide en interface du substrat, ce qui implique une condition supplémentaire de nappe perchée pour diminuer le manque de souplesse qui sinon en découle [428] In addition, these high-performance storage structures have, on the other hand, a rigid upper surface at the interface of the substrate, which implies an additional condition of perched sheet to reduce the lack of flexibility which otherwise results therefrom.
[429] Pour déterminer la bonne épaisseur de substrat, il convient donc de considérer l’une après l’autre toutes les contraintes concernant l’épaisseur du substrat et chercher à chaque période de l’année (avec un scénario climatique implicite) la plus faible épaisseur de substrat permettant de répondre à toutes ces contraintes en fonction d’un scénario explicite de profondeur de nappe. [429] To determine the right thickness of substrate, it is therefore necessary to consider all the constraints concerning the thickness of the substrate one after the other and to seek at each period of the year (with an implicit climatic scenario) the most low thickness of substrate allowing to meet all these constraints according to an explicit scenario of groundwater depth.
[430] Il y a lieu de rappeler ici les contraintes : [430] The constraints should be recalled here:
[431] · Les essais réalisés avec différents substrats montrent de façon générale que pour une bonne souplesse d’un sol sportif constitué d’un substrat posé sur une surface dure, la souplesse augmente au mieux jusqu’à 12 cm de substrat et que la sou plesse n’augmente plus au delà. [431] The tests carried out with different substrates generally show that for good flexibility of a sports floor made up of a substrate laid on a hard surface, the flexibility increases at best up to 12 cm of substrate and that the flexibility no longer increases beyond that.
[432] · Les racines d’un terrain de sport doivent au moins développer sur 5 cm et sont très satisfaisantes si elles se développent de façon dense à 7 cm ou 8 cm, même si elles peuvent se développer jusqu’à 12 cm , voire 15 cm. [432] The roots of a sports field should grow at least 5 cm and are very satisfactory if they grow densely at 7 or 8 cm, although they can grow up to 12 cm or even 15cm.
[433] · d’autres essais réalisés avec différents substrats ont montré que la souplesse était augmentée de façon très significative, jusqu’à 40% ou 50% quand il existe une nappe perchée d’au moins 4 cm au-dessus du toit d’une surface dure mais n’aug mente plus de façon significative si cette épaisseur augmente. [433] other tests carried out with different substrates have shown that the flexibility was increased very significantly, up to 40% or 50% when there is a layer perched at least 4 cm above the roof of a hard surface but no longer increases significantly if this thickness increases.
[434] · la stratégie visée pour optimiser l’efficacité écologique et économique de la couche de stockage en matière économie d’eau est de remplir « à ras bord » les caissons en hiver quand le bilan pluie-évaporation est positif, puis de laisser baisser le niveau de la nappe jusqu’au fond de la couche de stockage pendant le printemps en irriguant le gazon par la baisse du stock d’eau avec un bilan pluie-évaporation légèrement négatif et d’ajouter autant d’eau que nécessaire pour maintenir la nappe à son niveau en bas de la couche de stockage pendant l’été et l’automne jusqu’à ce que le bilan positif fasse à nouveau remonter le niveau de l’eau. [434] · the targeted strategy to optimize the ecological and economic efficiency of the storage layer in terms of water saving is to fill the caissons "to the brim" in winter when the rain-evaporation balance is positive, then to leave lower the level of the water table to the bottom of the storage layer during the spring by irrigating the lawn by lowering the water stock with a slightly negative rain-evaporation balance and adding as much water as necessary to maintain the water table at its level at the bottom of the storage layer during summer and autumn until the positive balance causes the water level to rise again.
[435] Plus précisément, il est considéré que le niveau de stockage est le plus bas niveau de la nappe mais en hiver la nappe peut monter plus haut dans le substrat que le haut de la couche de stockage. [435] More specifically, the storage level is considered to be the lowest level of the aquifer, but in winter the aquifer can rise higher in the substrate than the top of the storage layer.
[436] Plus précisément, la stratégie visée est alors de laisser monter l’eau en automne et hiver jusqu’à presque saturer le substrat par la frange capillaire jusqu’à à 5 cm de la surface et de descendre le niveau de la nappe autant de fois que nécessaire jusqu’au toit du stockage (en rejetant et en perdant donc la quantité d’eau correspondante), sachant que de toutes façons il n’y aurait plus de place pour de l’eau en plus dans la couche de stockage ni dans le substrat au-dessus et que l’on fait ces rejets tant que le mois suivant a un bilan prévisionnel (pluie moins précipitation) positif. [436] More precisely, the targeted strategy is then to let the water rise in autumn and winter until the substrate is almost saturated by the capillary fringe up to 5 cm from the surface and to lower the level of the water table as much times as necessary up to the roof of the storage (thus rejecting and losing the corresponding quantity of water), knowing that in any case there would be no more room for additional water in the storage layer nor in the substrate above and that these discharges are made as long as the following month has a positive forecast balance (rain minus precipitation).
[437] Ainsi, concernant l’économie en eau, on ne descend jamais en hiver en dessous du toit de la couche de stockage ou pas de plus que 2 ou 3 cm et le substrat sert donc de sur-stockage pendant cette période. L’aspect positif paradoxal est que c’est justement ce sur-stockage qui permet de diminuer les besoins d’épaisseur du substrat pour répondre au besoin d’oxygénation de racines car ce sur-stockage d’eau dans le substrat donne ensuite l’occasion de drainer cette eau sur-stockée et donc de faire pénétrer de l’oxygène au niveau des racines à chaque drainage de l’eau surstockée dans le substrat. [437] Thus, concerning water saving, in winter, we never go below the roof of the storage layer or no more than 2 or 3 cm and the substrate therefore serves as over-storage during this period. The paradoxical positive aspect is that it is precisely this over-storage which makes it possible to reduce the need for thickness of the substrate to meet the need for oxygenation of the roots because this over-storage of water in the substrate then gives the opportunity to drain this over-stored water and thus to allow oxygen to penetrate at the level of the roots each time the over-stored water is drained in the substrate.
[438] Ceci impose cependant de respecter les contraintes d’oxygénation des racines en hiver et de teneur en eau caniculaire en été selon l’invention mais avec le principe que la nappe est au plus haut en hiver et au plus bas en été avec des modulations à définir plus précisément [438] This however imposes respecting the constraints of oxygenation of the roots in winter and heat wave water content in summer according to the invention but with the principle that the water table is at its highest in winter and at its lowest in summer with modulations to be defined more precisely
[439] Contrainte oxygénation des racines [439] Root oxygen constraint
[440] La teneur en air à 5 cm de la surface doit être supérieure ou égale à 5% quand on redescend le niveau de la nappe au toit de la couche de stockage : [440] The air content at 5 cm from the surface must be greater than or equal to 5% when the level of the water table is lowered to the top of the storage layer:
[441] soit PTOR= 5cm, et Q AIR MIN TOR = 5 % [441] i.e. PTOR= 5cm, and Q AIR MIN TOR = 5%
[442] avec PTOR = 5cm, Q AIR MIN TOR = 5 % , Q AIR MIN ÉTÉ 5cm = 5 % , PMIN = 40 cm [442] with PTOR = 5cm, Q AIR MIN TOR = 5%, Q AIR MIN SUMMER 5cm = 5%, PMIN = 40 cm
[443] P piézo — P piézo AIR MIN ÉTÉ 5cm = 5 CITI + hc j(5) drainage (£ j (5)“ 0 AIR MIN ÉTÉ 5cm ) [444] Pour un sable comme le sable de référence, cela implique une épaisseur de substrat d’au moins 5 cm + 15cm = 20 cm. [443] P piezo — P piezo SUMMER AIR MIN 5cm = 5 CITI + hc j(5) drainage (£ j (5)“ 0 SUMMER AIR MIN 5cm ) [444] For a sand like the reference sand, this implies a substrate thickness of at least 5 cm + 15cm = 20 cm.
[445] En descendant la nappe à 3 cm du haut de la couche de stockage pendant les mois de novembre, décembre, janvier et uniquement jusqu’en haut du toit de la couche de stockage en février, cela permet de gagner 3 cm supplémentaires D = 3 cm. [445] By lowering the water table to 3 cm from the top of the storage layer during the months of November, December, January and only to the top of the roof of the storage layer in February, this makes it possible to gain an additional 3 cm D = 3cm.
[446] De plus, certains essais ont montré que même une teneur en air de 3% à 5 cm de la surface peut être en fait suffisante mais avec un pied de pilote nettement plus mince dans la gestion de la profondeur de la nappe qui doit alors être gérée préci sément en fonction de la forme précise de la courbe de drainage capillaire, et no tamment de la hauteur d’entrée d’air. [446] In addition, some tests have shown that even an air content of 3% at 5 cm from the surface can in fact be sufficient but with a much thinner pilot's foot in the management of the depth of the slick which must then be managed precisely according to the precise shape of the capillary drainage curve, and in particular the air inlet height.
[447] Dans le cas du substrat Radicalé, c’est beaucoup plus facile à gérer car on a déjà 10% d’air à 5 cm pour une épaisseur totale de substrat de seulement 15 cm[447] In the case of the Radical substrate, it is much easier to manage because there is already 10% air at 5 cm for a total substrate thickness of only 15 cm
[448] Pour avoir une fourchette moyenne fonctionnant à peu près dans tous les cas de substrats, cette stratégie impose donc, en ce qui concerne l’oxygénation hivernale des racines, que le substrat ait une épaisseur minimum comprise entre 15cm et 20 cm. [448] To have an average range that works in almost all cases of substrates, this strategy therefore requires, with regard to winter oxygenation of the roots, that the substrate has a minimum thickness of between 15cm and 20cm.
[449] Pour permettre une gestion affinée, la règle à respecter est la relation suivante : [449] To allow for refined management, the rule to be respected is the following relationship:
[450] Epaisseur Substrat ³ 5cm + hc drainage (e- 5% ) - D = 5cm + h C AIR ( 5 % ) - D [450] Substrate thickness ³ 5cm + hc drainage (e- 5%) - D = 5cm + h C AIR (5%) - D
[451] où D représente la petite portion de couche supérieure vidangée (3 cm dans l’exemple donné ci-dessus). [451] where D represents the small portion of the drained upper layer (3 cm in the example given above).
[452] Il semble que D = 3 cm soit acceptable pour des climats suffisamment pluvieux pour remplir le stock, voire le sur-stock dans le substrat après le dernier drainage du sur stock en fin de saison humide avant la saison où le solde (pluie moins évaporation) devient négatif. [452] It seems that D = 3 cm is acceptable for climates with enough rain to fill the stock, or even the overstock in the substrate after the last drainage of the overstock at the end of the wet season before the season when the balance (rain less evaporation) becomes negative.
[453] · Contrainte estivale [453] Summer Constraint
[454] Quand arrive l’été et en particulier en période caniculaire, il est choisi selon l'inven tion d’avoir comme critère une teneur en air « théorique » d’au moins 10% pour les plus petites épaisseurs de stockage et de au moins 15% sinon pour les substrats sableux hybrides classiques. [454] When summer arrives and in particular during a heat wave, it is chosen according to the invention to have as a criterion a "theoretical" air content of at least 10% for the smallest storage thicknesses and at least 15% otherwise for classic hybrid sandy substrates.
[455] Pour le Radicalé, on a 10% d’air à 10 cm de la nappe et les expériences estivales ont montré que le comportement estival est parfait pour une hauteur minimale de la surface supérieur ou égal à 20 cm au-dessus de la nappe (en fait déjà satisfaisant à partir de 15 cm, qui correspondent à 10% d'air à 5cm de la surface). [455] For the Radicalé, there is 10% air at 10 cm from the water table and summer experiments have shown that summer behavior is perfect for a minimum height of the surface greater than or equal to 20 cm above the water table (in fact already satisfactory from 15 cm, which corresponds to 10% air at 5 cm from the surface).
[456] contrainte estivale pour le Radicalé : nappe > 20 cm [456] summer constraint for the Radicalé: water table > 20 cm
[457] et en choisissant un « pied de pilote » D’ = 1 cm, l’épaisseur minimale de Substrat[457] and choosing a “pilot foot” D’ = 1 cm, the minimum Substrate thickness
Radicalé pour pouvoir respecter la contrainte de période caniculaire pour le Radicalé est donc : Radicalé to be able to respect the heat wave period constraint for the Radicalé is therefore:
[458] 16 cm pour couche de stockage de 5 cm, [458] 16 cm for 5 cm storage layer,
[459] 13 cm pour couche de stockage de 8 cm [459] 13 cm for 8 cm storage layer
[460] 6 cm pour couche de stockage de 15 cm [460] 6 cm for 15 cm storage layer
[461] La condition d’aération estivale s’écrit de façon générale : [461] The summer ventilation condition is generally written:
[462] Epaisseur Substrat ³ 5cm + hc drainage (e- 0 AIR MIN ÉTÉ 5cm ) - épaisseur de stockage + D’ [462] Substrate thickness ³ 5cm + hc drainage (e- 0 AIR MIN SUMMER 5cm ) - storage thickness + D’
[463] avec D’ ³ 0 D’ est la marge d’épaisseur au dessus du fond à partir de laquelle la condition est vérifiée. [463] with D’ ³ 0 D’ is the thickness margin above the bottom from which the condition is verified.
[464] Pour le sable de référence et donc pour la plupart des substrats sableux, on obtient les épaisseurs minimales en fonction de l’épaisseur de stockage et de l’exigence en teneur en air minimale et un pied de pilote choisis de la façon suivante : [464] For the reference sand and therefore for most sandy substrates, the minimum thicknesses are obtained according to the storage thickness and the minimum air content requirement and a pilot foot chosen as follows :
[465] * 0 MIN ÉTÉ 5cm = 10%, [465] * 0 MIN SUMMER 5cm = 10%,
[466] D' = 1 cm [466] D' = 1 cm
[467] on a hc drainage (e- 10% ) = 19 cm [467] we have hc drainage (e- 10%) = 19 cm
[468] L’épaisseur minimale de Sable de référence pour pouvoir respecter la contrainte de période caniculaire pour le Radicalé est donc : [468] The minimum thickness of reference sand to be able to respect the heat wave period constraint for the Radical is therefore:
[469] 20 cm pour couche de stockage de 5 cm, [469] 20 cm for 5 cm storage layer,
[470] 17 cm pour couche de stockage de 8 cm [470] 17 cm for 8 cm storage layer
[471] 10 cm pour couche de stockage de 15 cm [471] 10 cm for 15 cm storage layer
[472] · 0 AIR MIN ÉTÉ 5cm = 15%, [472] 0 MIN SUMMER AIR 5cm = 15%,
[473] D’ = 1 cm [473] D’ = 1 cm
[474] on a hc drainage (e- 10% ) = 24 cm [474] we have hc drainage (e- 10%) = 24 cm
[475] L’épaisseur minimale de Sable de référence pour pouvoir respecter la contrainte de période caniculaire pour le Radicalé est donc : [475] The minimum thickness of reference sand to be able to respect the heat wave period constraint for the Radical is therefore:
[476] 25 cm pour couche de stockage de 5 cm, [477] 22 cm pour couche de stockage de 8 cm [476] 25 cm for 5 cm storage layer, [477] 22 cm for 8 cm storage layer
[478] 15 cm pour couche de stockage de 15 cm [478] 15 cm for 15 cm storage layer
[479] La contrainte pour l’épaisseur de substrat est bien entendu la plus forte pour une petite épaisseur de stockage. [479] The constraint for the thickness of the substrate is of course the strongest for a small thickness of storage.
[480] En fait, cela veut dire qu’avec une épaisseur de stockage forte, la contrainte estivale est généralement respectée avant même que la nappe ne soit tout au fond et l’est d’autant plus que la nappe descend et d’autant plus longtemps avant et après qu’elle ne soit tout en bas. [480] In fact, this means that with a high storage thickness, the summer constraint is generally respected even before the aquifer is at the very bottom and is all the more so as the aquifer descends and all the more so. longer before and after she's all the way down.
[481] Par ailleurs, il faut vérifier que l’hydratation est suffisante. [481] In addition, it is necessary to check that the hydration is sufficient.
[482] On a vu que cette condition se vérifie dès lors que le substrat est un substrat dans la gamme des sables moyens et pour une nappe dont la profondeur est inférieure à 40cm. [482] We have seen that this condition is verified when the substrate is a substrate in the medium sand range and for a water table whose depth is less than 40cm.
[483] Ceci implique simplement pour un fonctionnement parfaitement satisfaisant sur le plan de l’hydratation du gazon et l’utilisation rationnelle de tout le volume de stock age, la nappe puisse encore alimenter correctement le gazon quand elle est tout en bas de la couche de stockage (sinon cette partie du bas de la couche de stockage est inutile). [483] This simply implies that, for perfectly satisfactory operation in terms of the hydration of the lawn and the rational use of the entire storage volume, the sheet can still supply the lawn correctly when it is at the very bottom of the layer. storage layer (otherwise this bottom part of the storage layer is useless).
[484] On doit donc avoir : épaisseur de (substrat ) + épaisseur de ( Stockage ) < 40 cm[484] We must therefore have: thickness of (substrate) + thickness of (Storage) < 40 cm
[485] Dans le cas d’une épaisseur de stockage de 15 cm, cela implique une épaisseur de substrat inférieure à 25 cm pour une hydratation suffisante. [485] In the case of a storage thickness of 15 cm, this implies a substrate thickness of less than 25 cm for sufficient hydration.
[486] Bien entendu, si l’épaisseur du substrat était par exemple de 35 cm, la nappe aura à descendre jusqu’à 50 cm de la surface pour utiliser au mieux la couche de stock age et à 50 cm de a surface gazon ne va probablement pas montrer des signes de manque d’eau mais sur une période prolongée et au moment où le gazon en a le plus besoin, l’irrigation risque d’être inférieur aux besoins pour une croissance opti male. [486] Of course, if the thickness of the substrate was, for example, 35 cm, the sheet will have to go down to 50 cm from the surface to make the best use of the storage layer and 50 cm from the grass surface. probably won't show signs of lack of water, but over an extended period of time and when the lawn needs it most, irrigation may fall short of what is needed for optimum growth.
487. Il reste la contrainte de souplesse qui doit être croisée avec les précédentes, mais ne concerne pas l’épaisseur de substrat. Il n’est d’ailleurs pas forcément obli gatoire d’imposer toute l’année un gazon souple pour le jeu car il arrive très souvent que le gazon soit au repos pendant la période estivale. 487. There remains the constraint of flexibility which must be crossed with the previous ones, but does not concern the thickness of the substrate. Moreover, it is not necessarily obligatory to impose a soft lawn all year round for the game because it very often happens that the lawn is at rest during the summer period.
[488] En tout état de cause, la souplesse du terrain impose une nappe perchée d’au moins 4 cm au-dessus du toit dur de la couche de stockage. [489] Cela signifie que les conditions de souplesse ne sont remplies que si la profondeur de la nappe par rapport au toit de la couche de stockage est inférieure à l’épaisseur de la frange capillaire (soit la hauteur du point d’entré d’air) diminuée de 4 cm. [488] In any event, the flexibility of the ground imposes a water table perched at least 4 cm above the hard roof of the storage layer. [489] This means that the flexibility conditions are only met if the depth of the water table in relation to the top of the storage layer is less than the thickness of the capillary fringe (i.e. the height of the entry point of air) decreased by 4 cm.
[490] Dans le cas du sable de référence, la frange capillaire a une épaisseur de 13 cm environ, ce qui implique de ne pas dépasser la profondeur du toit de a couche de stockage de plus de 9 cm. [490] In the case of the reference sand, the capillary fringe has a thickness of approximately 13 cm, which implies not exceeding the depth of the roof of the storage layer by more than 9 cm.
[491] Pour une couche de stockage de 15 cm, les 6 cm du fond ne remplissent pas la condition. [491] For a 15 cm storage layer, the bottom 6 cm does not fulfill the condition.
[492] Les sables plus fins ont une frange plus épaisse et la condition serait donc mieux remplie mais au contraire le Radicalé a une frange capillaire plus mince. Il pourrait être judicieux dans la perspective d’utilisation estivale du terrain d’avoir un bicouche avec du Radicalé en haut et 5 cm de sable de référence entre le Radicalé et le toit de la couche de stockage [492] The finer sands have a thicker fringe and the condition would therefore be better met, but on the contrary the Radical has a thinner capillary fringe. It could be wise in the perspective of summer use of the land to have a double layer with Radicalé at the top and 5 cm of reference sand between the Radicalé and the roof of the storage layer
[493] Cette contrainte est importante pour la gestion de la nappe et du calendrier sportif mais n’impacte pas l’épaisseur de la couche de substrat. [493] This constraint is important for the management of the water table and the sports calendar but does not impact the thickness of the layer of substrate.
[494] Il importe de rappeler que les problèmes de manque d’oxygène sont beaucoup plus graves pour les racines en saison chaude qu’en saison froide et que les racines supportent d’autant mieux en saison froide le manque d’oxygène qu’elles ont fait des réserves dans la saison chaude précédente. Or, la stratégie proposée en matière d’oxygène respecte le cycle naturel du gazon en ayant une oxygénation parfaite du gazon pendant toute l’année et une oxygénation plus faible mais convenable seule ment en hiver. [494] It is important to remember that the problems of lack of oxygen are much more serious for the roots in the hot season than in the cold season and that the roots tolerate the lack of oxygen all the better in the cold season if they have made reservations in the previous hot season. However, the proposed oxygen strategy respects the natural cycle of the lawn by having perfect oxygenation of the lawn throughout the year and a lower but adequate oxygenation only in winter.
[495] Les scénarios de baisse de la nappe en été et de nappe très haute en hiver proposés selon l’invention ci-dessous peuvent paraître compliqués mais ils ne font eux aussi que reproduire le principe des cycles de profondeur des nappes d’eau dans la nature[495] The scenarios of drop in the water table in summer and very high water table in winter proposed according to the invention below may seem complicated but they too only reproduce the principle of the depth cycles of the water tables in nature
[496] Si l’on récapitule l’ensemble des contraintes concernant l’épaisseur du substrat au- dessus de la couche de stockage, on constate que l’épaisseur du substrat doit être : [496] If we summarize all the constraints concerning the thickness of the substrate above the storage layer, we see that the thickness of the substrate must be:
[497] - de préférence inférieure égale à 25 cm pour une épaisseur de stockage de 15 cm[497] - preferably less than 25 cm for a storage thickness of 15 cm
[498] - au moins supérieure à entre 15cm et 20 cm pour l’oxygénation des racines[498] - at least greater than between 15cm and 20 cm for root oxygenation
[499] - au moins supérieure à entre 10 cm et 19 cm pour la teneur en air en période caniculaire. [499] - at least greater than between 10 cm and 19 cm for the air content during heat waves.
[500] Le cas du substrat Radicalé est beaucoup plus facile à traiter pour l’oxygénation des racines et en ce qui concerne la teneur en air estivale des essais nombreux ont montré qu’une teneur à l’air minimale de 10% à 5 cm, c’est à dire une profondeur de nappe de plus de 15 cm par rapport à la surface donne des résultats parfaits. Dans ce contexte, les épaisseurs minimales nécessaires pour le substrat Radicalé sont inférieures aux épaisseurs ans le sable de référence de 5 cm pour la contrainte d’oxygénation des racines et de 4% à 9% selon que l’on choisit une contrainte d’aération à 5 cm de 10% ou de 15% pour le sable de référence. [500] The case of the Radical substrate is much easier to deal with for the oxygenation of the roots and with regard to the summer air content numerous tests have shown that a minimum air content of 10% at 5 cm, ie a water table depth of more than 15 cm from the surface, gives perfect results. In this context, the minimum thicknesses necessary for the Radical substrate are less than the thicknesses of the reference sand by 5 cm for the root oxygenation constraint and by 4% to 9% depending on whether an aeration constraint is chosen. 5 cm from 10% or 15% for the reference sand.
[501] Pour le sable de référence, il a été choisi de retenir deux valeurs de teneur en air minimale en été 10% à 5 cm et la base prudentielle d’une teneur en air de 15% à 5 cm pour déterminer les épaisseurs minimums de substrat. [501] For the reference sand, it was chosen to retain two values of minimum air content in summer 10% at 5 cm and the prudential basis of an air content of 15% at 5 cm to determine the minimum thicknesses of substrate.
[502] Compte tenu par ailleurs des différences dans les substrats, de la marge de manœuvre avec les pieds de pilote ( D et D’), il n’est pas possible de déterminer avec précision « LA » bonne épaisseur mais il est préférable de donner des fourchettes d’épaisseur minimum de substrat, sachant que la seule borne maximum est par ailleurs la profondeur maximum pour une bonne irrigation en été. Cependant là encore, il existe une marge de manœuvre et même beaucoup plus important car entre un flux parfait en toutes circonstances avec une nappe de 40 cm et un flux d’irrigation presque toujours satisfaisant à 60 cm, il y a là aussi une marge d’appréciation. De toutes façons, la plus grande des valeurs retenues pour la somme dans les choix de paramètres ci-dessous est inférieure à 40 cm. [502] Moreover, given the differences in the substrates, the leeway with the pilot's feet (D and D'), it is not possible to precisely determine "THE" good thickness but it is preferable to give ranges of minimum substrate thickness, knowing that the only maximum limit is also the maximum depth for good irrigation in summer. However, there again, there is room for maneuver and even much more because between a perfect flow in all circumstances with a water table of 40 cm and an irrigation flow almost always satisfactory at 60 cm, there is also a margin of difference. 'appreciation. In any case, the largest of the values retained for the sum in the choice of parameters below is less than 40 cm.
[503] C’est évidemment avec un stockage de faible épaisseur, de 5 cm, que la contrainte estivale est la plus importante, impliquant une épaisseur minimale de substrat entre 20cm et 25 cm selon le choix de la valeur minimale de teneur à l’air à 5cm entre 10% à 15%. [503] It is obviously with thin storage, 5 cm, that the summer constraint is greatest, implying a minimum thickness of substrate between 20 cm and 25 cm depending on the choice of the minimum value for the content of air at 5cm between 10% to 15%.
[504] La contrainte d’oxygénation implique quant à elle une épaisseur minimale de 19 cm qui peut descendre à 16 cm si l’on fait fluctuer la nappe jusqu’au point bas à 1 cm du fond lors des drainages d’hiver (choix de D 1 à D = 4) . [504] The oxygenation constraint implies a minimum thickness of 19 cm which can go down to 16 cm if the water table is made to fluctuate to the low point 1 cm from the bottom during winter drainage (choice from D 1 to D = 4).
[505] On voit donc que pour une petite épaisseur de stockage c’est la contrainte estivale qui impose la contrainte. [505] We can therefore see that for a small storage thickness, it is the summer constraint that imposes the constraint.
[506] Pour le substrat Radicalé, toutes choses égales par ailleurs, la fourchette la contrainte estivale est de 16 cm et la contrainte hivernale entre 12 et 15, c’est donc aussi la contrainte estivale de 16 cm qui doit être retenue, mais les 2 contraintes sont presque équivalentes. [507] Cette solution est intéressante pour une gestion du gazon mais peu pertinente pour un stockage conséquent d’eau de précipitation, mais permettant cependant de jouer un rôle d’écrêtement des crues et de conserver des pluies orageuses avec jusqu’à 20 ou 30 mm de possibilité de retenue d’eau, ce qui peut constituer une intéressante possibilité de profiter des pluies orageuses. [506] For the Radical substrate, all other things being equal, the range for the summer constraint is 16 cm and the winter constraint between 12 and 15, it is therefore also the summer constraint of 16 cm that must be used, but the 2 constraints are almost equivalent. [507] This solution is interesting for lawn management but not very relevant for substantial storage of precipitation water, but nevertheless allows it to play a role in flood reduction and to keep stormy rains with up to 20 or 30 mm of possibility of water retention, which can be an interesting possibility to take advantage of stormy rains.
[508] Pour un stockage de moyenne épaisseur, de 8 cm, la contrainte estivale est moins importante, impliquant cette fois une épaisseur minimale de substrat entre 17cm et 22 cm selon le choix de la valeur minimale de teneur à l’air à 5cm entre 10% à 15%. [508] For a medium-thick repository, 8 cm, the summer constraint is less significant, this time involving a minimum thickness of substrate between 17 cm and 22 cm depending on the choice of the minimum air content value at 5 cm between 10% to 15%.
[509] La contrainte d’oxygénation implique quant à elle une épaisseur minimale entre 17 et 19 cm selon le choix de D entre 1 et 3. [509] The oxygenation constraint implies a minimum thickness between 17 and 19 cm depending on the choice of D between 1 and 3.
[510] On voit donc que pour une épaisseur moyenne de stockage les 2 contraintes, esti vales et hivernales imposent une même plage de contrainte d’épaisseurs mini males, entre 17 cm et 22 cm. [510] We can therefore see that for an average storage thickness, the two constraints, summer and winter, impose the same range of minimum thickness constraints, between 17 cm and 22 cm.
[511] Le substrat Radicalé permet, sans changer de critères ni de scénario de profondeur de nappe, de descendre cette fourchette entre 12 cm et 15 cm. [511] The Radicalized substrate makes it possible, without changing criteria or groundwater depth scenario, to lower this range between 12 cm and 15 cm.
[512] Cette solution est intéressante pour une gestion du gazon et pertinente sans être optimale pour un stockage conséquent d’eau de précipitation, mais permettant ce pendant de bénéficier d’une hauteur d’eau vraiment utile de 50 à 60 mm à faire fluctuer entre consommation et irrigation. [512] This solution is interesting for lawn management and relevant without being optimal for substantial storage of precipitation water, but allowing this counterpart to benefit from a really useful height of water of 50 to 60 mm to fluctuate between consumption and irrigation.
[513] Pour un stockage d’épaisseur encore supérieure, de 15 cm, la contrainte estivale n’a plus d’impact, impliquant cette fois une épaisseur minimale entre 10cm et 15 cm selon le choix de la valeur minimale de teneur à l’air à 5cm entre 10% à 15%. Et c’est alors la contrainte d’oxygénation qui impose ses valeurs, impliquant quant à elle une épaisseur minimale entre 13 cm et 19 cm selon le choix de D entre 1 et 7 cm. [513] For a repository with an even greater thickness, 15 cm, the summer constraint no longer has an impact, this time implying a minimum thickness between 10 cm and 15 cm depending on the choice of the minimum value for the content of air at 5cm between 10% to 15%. And it is then the oxygenation constraint that imposes its values, implying a minimum thickness between 13 cm and 19 cm depending on the choice of D between 1 and 7 cm.
[514] Cette solution est plus onéreuse en stockage mais permet de descendre l’épaisseur de substrat tout en ayant pour le substrat lui même une bien plus forte marge de manœuvre, aussi bien en hiver qu’en été. Malgré les limites déjà explicitées des stockage à volume fixe qui ne peuvent pas utiliser l’eau de l’hiver pour arroser en été en climat méditerranéen, c’est la solution la plus pertinente avec un stockage très conséquent d’eau de précipitation, permettant l’autonomie en eau en dehors des longues sécheresses estivales et permettant de profiter à plein des précipitations orageuses estivales, surtout si des moyens additionnels permettent d’augmenter le bassin versant collecté. [514] This solution is more expensive in storage but allows the thickness of the substrate to be lowered while having for the substrate itself a much greater margin of maneuver, both in winter and in summer. Despite the already explained limits of fixed volume storage which cannot use winter water for watering in summer in a Mediterranean climate, it is the most relevant solution with a very substantial storage of precipitation water, allowing autonomy in water outside the long summer droughts and making it possible to take full advantage of the precipitation summer storms, especially if additional means make it possible to increase the catchment area collected.
[515] Cependant, pour une épaisseur de nappe supérieure à 9 cm, se pose le problème de la souplesse du terrain. [515] However, for an aquifer thickness greater than 9 cm, the problem of the flexibility of the terrain arises.
[516] En effet, il a été vu que la souplesse du terrain implique une épaisseur de nappe perchée de 4 cm au-dessus du toit du stockage, ce qui implique une nappe qui ne descende pas à plus que l’épaisseur de frange capillaire diminuée de 4 cm, soit pour le substrat de référence 13 - 4 = 9 cm. [516] Indeed, it has been seen that the flexibility of the ground implies a perched water table thickness of 4 cm above the roof of the storage, which implies a water table which does not go down to more than the thickness of the capillary fringe decreased by 4 cm, i.e. for the reference substrate 13 - 4 = 9 cm.
[517] Le type de substrat juste au dessus de la nappes important car la nappe au dessus du toit de stockage ne dépend pas du substrat tout entier mais du substrat juste au dessus de la nappe. Dans le cas préféré du substrat Radicalé qui a une très faible épaisseur de frange capillaire, il faut envisager un bi-couche Radicalé posé sur sable avec au moins 5 cm de sable en ba.s [517] The type of substrate just above the water table is important because the water table above the storage roof does not depend on the entire substrate but on the substrate just above the water table. In the preferred case of the Radical substrate which has a very thin capillary fringe, it is necessary to consider a Radical bi-layer placed on sand with at least 5 cm of sand at the base.
[518] Le substrat Radicalé en bi-couche dont 5 cm de couche de sable permettrait, avec la même stratégie de profondeur de nappe ( D = 8) de descendre cette fourchette entre 7 cm et 15 cm . Mais pour avoir 5 cm de sable en dessous du Radicalé et être dans le Radicalé à 5 cm sous la surface, il est préférable d’avoir un bi-couche de 7 cm de Radicalé au-dessus de 5 cm de sable soit 12 cm. [518] The Radicalé substrate in two layers including 5 cm of sand layer would allow, with the same strategy of water table depth (D = 8) to lower this range between 7 cm and 15 cm. But to have 5 cm of sand below the Radicalé and be in the Radicalé at 5 cm below the surface, it is preferable to have a bi-layer of 7 cm of Radicalé above 5 cm of sand, i.e. 12 cm.
[519] Donc en Radicalé, le minimum de l’épaisseur minimum de substrat est entre 12cm et 15 cm pour un stockage de 15 cm. [519] So in Radicalé, the minimum minimum substrate thickness is between 12cm and 15cm for a storage of 15cm.
[520] Avec D =7 cm, on permet de descendre plus bas pour mieux oxygéner le substrat mais le niveau étant au-dessus de la profondeur de 9 cm par rapport au toit de la couche de stockage qui est la profondeur à ne pas dépasser pour ne pas perdre la souplesse du terrain. [520] With D =7 cm, it is possible to go lower to better oxygenate the substrate but the level being above the depth of 9 cm in relation to the roof of the storage layer which is the depth not to be exceeded so as not to lose the flexibility of the ground.
[521] Dans le cas d’un stockage de 15 cm, on a le choix entre ne pas jouer pendant une partie de l’été (ce qui est le cas dans beaucoup de terrain pendant la trêve estivale) ou accepter un terrain dur en été ou ne pas descendre la nappe en dessous de 9 cm sous le toit du substrat pendant une partie de l’été. En tout état de cause, l’épais seur du substrat n’y change rien. [521] In the case of a storage of 15 cm, one has the choice between not playing during part of the summer (which is the case in many fields during the summer break) or accepting a hard ground in summer or do not lower the water table below 9 cm under the roof of the substrate for part of the summer. In any case, the thickness of the substrate does not change anything.
[522] C’est évidemment un inconvénient important des stockages à volume fixe et une raison supplémentaire de proposer une solution alternative sous la forme de cais sons à fond verticalement mobile. [522] This is obviously a major drawback of fixed-volume storages and an additional reason to propose an alternative solution in the form of boxes with a vertically movable bottom.
[523] En résumé, on choisit de respecter les règles suivantes : [524] · hydratation suffisante : [523] In summary, we choose to respect the following rules: [524] sufficient hydration:
[525] épaisseur de substrat + épaisseur de stockage < 50 cm, de préférence < 40 cm[525] substrate thickness + storage thickness < 50 cm, preferably < 40 cm
[526] Oxygénation suffisante : [526] Sufficient Oxygen:
[527] Epaisseur Substrat ³ 5cm + hc drainage (e- 5% ) - D = 5cm + hcAiR ( 5 % ) - D[527] Substrate thickness ³ 5cm + hc drainage (e- 5%) - D = 5cm + hc AiR (5%) - D
[528] où D représente la petite portion de couche supérieure de la couche de stockage vidangée lors des drainages hivernaux. [528] where D represents the small portion of the upper layer of the storage layer drained during winter drainage.
[529] D< épaisseur de stockage [529] D< storage thickness
[530] Selon les scénarios choisis D varie entre 0cm et 3 cm si épaisseur de stockage < 9 cm et D varie entre 0cm et 8 cm si épaisseur de stockage < 9 cm. [530] Depending on the scenarios chosen, D varies between 0cm and 3 cm if storage thickness < 9 cm and D varies between 0 cm and 8 cm if storage thickness < 9 cm.
[531] Aération estivale : [531] Summer ventilation:
[532] La condition d’aération estivale s’écrit de façon générale : [532] The summer ventilation condition is generally written:
[533] Epaisseur Substrat ³ 5cm + hc drainage (e- 0 AIR MIN ÉTÉ 5cm ) - épaisseur de stockage + D’ [533] Substrate thickness ³ 5cm + hc drainage (e- 0 AIR MIN SUMMER 5cm ) - storage thickness + D’
[534] avec A’ ³ 0 et D’ < épaisseur de stockage D’ est la marge d’épaisseur au-dessus du fond à partir de laquelle la condition doit être vérifiée [534] with A’ ³ 0 and D’ < storage thickness D’ is the thickness margin above the bottom from which the condition must be verified
[535] Dans les scénarios retenus on a choisi D’ = 1 [535] In the scenarios retained, we chose D’ = 1
[536] On a aussi une règle de souplesse qui impose d’avoir la sur-profondeur de la nappe d’eu par rapport au toit du stockage inférieure à l’épaisseur de la frange capillaire du substrat juste au dessus des toit de stockage diminuée de 4 cm : [536] There is also a rule of flexibility which imposes having the excess depth of the water table relative to the storage roof less than the thickness of the capillary fringe of the substrate just above the storage roof reduced 4cm:
[537] pour le sable de référence, on a un choix pour Q AIR MIN ÉTÉ 5cm entre 10% et 15% [537] for the reference sand, we have a choice for Q AIR MIN SUMMER 5 cm between 10% and 15%
[538] pour le substrat Radicalé, on a Q AIR MIN ÉTÉ 5cm qui vaut 10% [538] for the Radicalized substrate, we have Q AIR MIN SUMMER 5cm which is equal to 10%
[539] En faisant varier D, ce qui permet d’augmenter l’oxygénation à cm à chaque drai nage hivernale mais au détriment d’une plus grande quantité d’eau rejetée, et en faisant varier 0 AIR MIN ÉTÉ 5cm entre 10% et 15% qui sont toutes eux des valeurs ac ceptables pour déterminer une profondeur de nappe en période caniculaire, et en faisant varier l’épaisseur de la couche de stockage entre 3 valeur (5cm, 8cm et 15 cm) chaque choix de ces 4 paramètres permet de déduire le minimum de l’épais seur minimum de substrat par les règles déterminées selon l’invention à partir de la courbe principal de drainage. [539] By varying D, which makes it possible to increase oxygenation to cm at each winter drain but at the expense of a greater quantity of water rejected, and by varying 0 AIR MIN SUMMER 5cm between 10% and 15% which are all acceptable values for determining a water table depth during a heat wave, and by varying the thickness of the storage layer between 3 values (5cm, 8cm and 15cm) each choice of these 4 parameters makes it possible to deduce the minimum from the minimum thickness of substrate by the rules determined according to the invention from the main drainage curve.
[540] A partir de cette détermination, en considérant les 3 profondeurs de stockage et les 2 catégories de substrat, cela fait pour chaque épaisseur de stockage 2 cas ayant chacun un intervalle dans lequel varie le minimum de l’épaisseur minimum de subs trat qui correspond à une épaisseur de substrat qui permet de mettre en œuvre une stratégie de profondeur de nappe satisfaisante. [540] From this determination, considering the 3 storage depths and the 2 categories of substrate, this gives for each storage thickness 2 cases having each an interval in which varies the minimum of the minimum thickness of substrate which corresponds to a thickness of substrate which makes it possible to implement a satisfactory aquifer depth strategy.
[541] Plus l’épaisseur de stockage augmente et plus il est possible de faire diminuer l’épaisseur de substrat posé au-dessus, de sorte que les valeurs trouvées pour une épaisseur de stockage donnée fonctionne pour une épaisseur supérieure ou égale à ladite épaisseur. [541] The more the storage thickness increases, the more it is possible to reduce the thickness of the substrate laid above, so that the values found for a given storage thickness work for a thickness greater than or equal to said thickness .
[542] Un objectif important pour le marché étant de déterminer une épaisseur de substrat dont on sait qu’il est possible de la faire fonctionner correctement avec une règle simple à mettre en œuvre, ce qui est le cas de la stratégie de variation de profondeur de nappe déterminée à partir du choix de D , on peut donc considérer pour chaque épaisseur de stockage que la bonne épaisseur minimale de la couche de substrat est déterminée par l’intervalle entre le minimum et le maximum obtenus en faisant varier le substrat, D et l’exigence sur Q AIR MIN ÉTÉ 5cm et en se souvenant que chaque scénario doit satisfaire la condition hivernale et la condition estivale [542] An important objective for the market being to determine a thickness of substrate which we know can be made to work correctly with a simple rule to implement, which is the case of the depth variation strategy of web determined from the choice of D , it can therefore be considered for each storage thickness that the correct minimum thickness of the layer of substrate is determined by the interval between the minimum and the maximum obtained by varying the substrate, D and the requirement on Q AIR MIN SUMMER 5 cm and remembering that each scenario must satisfy the winter condition and the summer condition
[543] Ainsi [543] Thus
[544] avec Epaisseur ( STOCKAGE) ³ 15 cm on doit vérifier : [544] with Thickness (STORAGE) ³ 15 cm we must check:
[545] min Epaisseur (SUBSTRAT) situé entre 12 et 19 ou plus, et entre 6 et 15 ou plus[545] min Thickness (SUBSTRATE) between 12 and 19 or more, and between 6 and 15 or more
[546] soit : Epaisseur (SUBSTRAT) dans l’intervalle [12 , 19 ] [546] i.e.: Thickness (SUBSTRAT) in the interval [12 , 19 ]
[547] avec Epaisseur (STOCKAGE) ³ 8 cm on doit vérifier : [547] with Thickness (STORAGE) ³ 8 cm we must check:
[548] min Epaisseur (SUBSTRAT) situé entre 12 et 19 ou plus et entre 12 et 22 ou plus [548] min Thickness (SUBSTRATE) between 12 and 19 or more and between 12 and 22 or more
[549] soit : min Epaisseur (SUBSTRAT) dans l’intervalle [13 , 22 ] [549] i.e.: min Thickness (SUBSTRAT) in the interval [13 , 22 ]
[550] avec Epaisseur (STOCKAGE) ³ 5 cm on doit vérifier : [550] with Thickness (STORAGE) ³ 5 cm we must check:
[551] min Epaisseur (SUBSTRAT) situé entre 12 et 19 ou plus, et entre 16 et 25 ou plus[551] min Thickness (SUBSTRATE) between 12 and 19 or more, and between 16 and 25 or more
[552] soit : min Epaisseur (SUBSTRAT) dans l’intervalle [16 , 25 ] [552] i.e.: min Thickness (SUBSTRAT) in the interval [16 , 25 ]
[553] Ainsi, on considère les réalisations selon l’invention où la couche de stockage capil laire est une couche de stockage capillaire spécifiquement conçue pour cet usage et qui comprend : [553] Thus, we consider the embodiments according to the invention where the capillary storage layer is a capillary storage layer specifically designed for this use and which comprises:
[554] - soit une couche constituée d’une juxtaposition de caissons du type des caissons connus sous la dénomination commerciale Permavoid, d’une épaisseur de 8cm à 15cm, lesdits caissons étant dotés de haut en bas de la couche d’un faisceau de colonnes capillaires verticales permettant la remontée capillaire à travers le vide rempli d’air au dessus du niveau de la nappe ; [554] - either a layer made up of a juxtaposition of boxes of the type of boxes known under the trade name Permavoid, with a thickness of 8cm to 15cm, said boxes being provided from top to bottom of the layer with a beam of vertical capillary columns allowing capillary rise through the air-filled void above groundwater level;
[555] - soit une couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la société Capillary Concreete, d’une épaisseur de 5 à 15 cm. [555] - or a layer of the product marketed under the Capillary Concreete brand from the Capillary Concreete company, with a thickness of 5 to 15 cm.
[556] Une version préférée de réalisation de l’invention concerne une structure de cons truction de terrain composée d’une couche de substrat de culture (SUBSTRAT) posée sur une telle couche de stockage capillaire spécifiquement conçue pour cet usage, d’épaisseur supérieure ou égale à 15 cm, l’épaisseur du substrat étant com prise entre 12 cm et 19 cm. [556] A preferred embodiment of the invention relates to a land construction structure composed of a layer of culture substrate (SUBSTRAT) placed on such a capillary storage layer specifically designed for this use, of greater thickness or equal to 15 cm, the thickness of the substrate being between 12 cm and 19 cm.
[557] Une autre version préférée de réalisation de l’invention concerne une structure de construction de terrain composée d’une couche de substrat de culture (SUBSTRAT) posée sur une telle couche de stockage capillaire spécifiquement conçue pour cet usage, d’épaisseur supérieure ou égale à 8 cm, l’épaisseur du substrat étant com prise entre 13 cm et 22 cm. [557] Another preferred embodiment of the invention relates to a land construction structure composed of a layer of culture substrate (SUBSTRAT) placed on such a capillary storage layer specifically designed for this use, of greater thickness or equal to 8 cm, the thickness of the substrate being between 13 cm and 22 cm.
[558] Une autre version préférée de réalisation de l’invention concerne une structure de construction de terrain composée d’une couche de substrat de culture (SUBSTRAT) posée sur une telle couche de stockage capillaire spécifiquement conçue pour cet usage, d’épaisseur supérieure ou égale à 5 cm, l’épaisseur du substrat étant com prise entre 16 cm et 25 cm. [558] Another preferred embodiment of the invention relates to a land construction structure composed of a layer of culture substrate (SUBSTRAT) placed on such a capillary storage layer specifically designed for this use, of greater thickness or equal to 5 cm, the thickness of the substrate being between 16 cm and 25 cm.
[559] H - Proposition de caissons de stockage à fond mobile à volume de stockage va riable et proposition de gestion utilisant ces caissons pour l’autonomie en eau et G 'oxygénation et le conditionnement climatique du substrat [559] H - Proposal for storage boxes with movable bottom with variable storage volume and management proposal using these boxes for water autonomy and oxygenation and climatic conditioning of the substrate
[560] Les couches de stockage sans fond mobile ne permettent pas de réaliser l’en semble des objectifs selon l’invention: [560] Storage layers without a movable floor do not allow all of the objectives according to the invention to be achieved:
[561] - en mode passif, un flux capillaire suffisant mais sans gêner l’oxygénation du gazon en hiver ni en période caniculaire et avec une capacité de stockage de l’eau quand elle tombe ( hiver et orages) pour disposer d’assez d’ eau en été pour irriguer en autonomie le gazon avec un flux capillaire capable de soutenir une éva potranspiration réelle au niveau de l’évapotranspiration potentielle ; [561] - in passive mode, sufficient capillary flow but without hindering the oxygenation of the lawn in winter or during heat waves and with a water storage capacity when it falls (winter and storms) to have enough water ' water in summer to independently irrigate the lawn with a capillary flow capable of supporting actual evapotranspiration at the level of potential evapotranspiration;
[562] - et en mode actif, les moyens de réchauffer le substrat et le gazon en hiver ou de le rafraîchir en été tout en remplaçant l’air vicié par de l’air renouvelé issu de l’atmosphère. [563] Le type de caissons déjà connus sans fond mobile ne permet pas encore de répondre totalement à l’objectif, préféré selon l’invention, d’autonomie en eau grâce au stockage hivernal d’une importante quantité d’eau destinée à l’hydratation estivale du gazon. Dans cette perspective, l’invention propose la constitution de réservoirs artificiels avec moyens capillaires rajoutés sous forme de caissons solidairement juxtaposés et caractérisés par un fond horizontal mobile verticalement et doté de moyens pour monter et descendre selon un mode de gestion adapté selon l’invention. [562] - and in active mode, the means of heating the substrate and the lawn in winter or cooling it in summer while replacing the stale air with renewed air from the atmosphere. [563] The type of caissons already known without a mobile floor does not yet fully meet the objective, preferred according to the invention, of water autonomy thanks to the winter storage of a large quantity of water intended for the summer lawn hydration. In this perspective, the invention proposes the constitution of artificial reservoirs with capillary means added in the form of integrally juxtaposed boxes and characterized by a vertically movable horizontal bottom and provided with means for raising and lowering according to a mode of management adapted according to the invention.
[564] Aussi, dans le cadre des solutions préférées répondant à une très forte exigence concernant le stockage de l’eau de précipitation, la présente invention propose une solution préférée caractérisée par des moyens et un mode de gestion nouveaux, avec un réservoir de stockage artificiel à fond verticalement mobile, avec des moyens capillaires rajoutés adaptés à un fond mobile et qui confèrent aux terrains de sport qui en sont dotés cette fonctionnalité d’autonomie en eau impossible à obtenir autrement. [564] Also, within the framework of the preferred solutions meeting a very high requirement concerning the storage of precipitation water, the present invention proposes a preferred solution characterized by new means and a new mode of management, with a storage tank artificial with a vertically mobile bottom, with added capillary means adapted to a mobile bottom and which give the sports grounds which are equipped with this functionality of autonomy in water impossible to obtain otherwise.
[565] De plus, seuls les réservoirs à fond mobile permettent extrêmement facilement et de façon extrêmement économique de gérer la souplesse du terrain, l’oxygénation du terrain et la température du terrain sans consommation d’eau supplémentaire. [565] In addition, only tanks with movable bottoms make it extremely easy and extremely economical to manage the flexibility of the ground, the oxygenation of the ground and the temperature of the ground without additional water consumption.
[566] Aussi, il a été imaginé selon l’invention une couche de stockage spécifique constituée d’une juxtaposition de caissons vides suffisamment épais, avec une gille et un géotextile en partie supérieure et un fond horizontal mobile verticalement : [566] Also, according to the invention, a specific storage layer was imagined consisting of a juxtaposition of sufficiently thick empty caissons, with a grid and a geotextile in the upper part and a vertically movable horizontal bottom:
[567] - pour pouvoir stocker toute l’eau nécessaire à l’autosuffisance visée, [567] - to be able to store all the water necessary for the targeted self-sufficiency,
[568] - pour pouvoir ajuster parfaitement le niveau de la nappe à tout moment en fonction de l’épaisseur d’eau stockée au moment considéré et des exigences selon l’invention concernant le niveau souhaitable de la nappe. [568] - to be able to perfectly adjust the level of the water table at any time according to the thickness of water stored at the moment in question and the requirements according to the invention concerning the desirable level of the water table.
[569] - et pour pouvoir faire monter l’eau dans le substrat et la faire redescendre en aspirant l’air de surface. [569] - and to be able to raise the water in the substrate and lower it by sucking in the surface air.
[570] Ainsi, cette technique constructive par caissons à fond coulissant verticalement permet : [570] Thus, this constructive technique using boxes with a vertically sliding bottom allows:
[571] - d’avoir à la fois une capacité de stockage maximale avec un niveau de nappe réglable et en même temps sans la contrainte de devoir rejeter de l’eau de pluie en hiver ou en période de canicule pour que le niveau de la nappe respecte les conditions de profondeur exigées selon l’invention ; [572] - de disposer de l’eau stockée dans les caissons et d’un moyen simple, peu coûteux et d’une efficacité incomparable pour pouvoir faire à tout moment un cycle rapide de montée et descente dans le substrat de la nappe d’eau stockée dans ces caissons , tout simplement en montant et en descendant le fond des caissons . Ceci permet donc d’agir sur la température du substrat et du gazon puis d’aspirer de l’air depuis l’atmosphère en surface pour renouveler l’air du substrat sans besoin d'eau supplémentaire venant de l’extérieur et sans autres moyens que le fond des cais sons coulissant verticalement. [571] - to have both a maximum storage capacity with an adjustable groundwater level and at the same time without the constraint of having to discharge rainwater in winter or during a heat wave so that the level of the sheet complies with the depth conditions required according to the invention; [572] - to have the water stored in the caissons and a simple, inexpensive and incomparable effective way to be able to perform a rapid cycle of rising and falling in the substrate of the water table at any time water stored in these boxes, simply by going up and down the bottom of the boxes. This therefore makes it possible to act on the temperature of the substrate and the lawn and then to suck air from the surface atmosphere to renew the air in the substrate without the need for additional water from outside and without other means. that the bottom of the boxes slides vertically.
[573] Selon une réalisation préférée de l’invention, la couche de stockage de la structure du terrain est constituée par une juxtaposition de caissons, tel que celui représenté schématiquement en coupe verticale à la figure 6 et désigné dans son ensemble par la référence 10, ayant en partie fixe des bords verticaux 11 et 12 en périphérie et une grille horizontale 13 en partie supérieure, avec un géotextile hydrophile (non représenté) posé sur la grille horizontale 13, le substrat (non représenté) reposant sur ledit géotextile hydrophile. [573] According to a preferred embodiment of the invention, the storage layer of the ground structure consists of a juxtaposition of caissons, such as that shown schematically in vertical section in Figure 6 and designated as a whole by the reference 10 , having partly fixed vertical edges 11 and 12 at the periphery and a horizontal grid 13 at the top, with a hydrophilic geotextile (not shown) placed on the horizontal grid 13, the substrate (not shown) resting on said hydrophilic geotextile.
[574] Comme à tout moment, le niveau de la nappe dans les caissons est égale au niveau du fond plus l’épaisseur d’eau stockée, il suffit donc à tout instant d’ajuster le niveau du fond, qui est donc mobile 14, pour que le niveau de la nappe soit au niveau souhaité. Le réglage très simple du niveau du fond mobile 14 est alors le suivant : niveau du fond = niveau d’eau souhaité moins épaisseur du stock d’eau. [574] As at any time, the level of the water table in the caissons is equal to the level of the bottom plus the depth of water stored, so it suffices at any time to adjust the level of the bottom, which is therefore mobile 14 , so that the level of the tablecloth is at the desired level. The very simple adjustment of the level of the mobile bottom 14 is then as follows: bottom level = desired water level minus thickness of the water stock.
[575] Les moyens de gestion du niveau de la nappe permettent de connaître le niveau de la surface de la nappe et d’ajuster le niveau du fond mobile 14 en fonction des con signes relatives à la profondeur de ce fond mobile 14 et de suivre l’épaisseur du stock d’eau (qui peut éventuellement être confirmé par croisement d’informations si des capteurs de conductivité électrique sont installés dans le volume des caissons.)[575] The means for managing the level of the water table make it possible to know the level of the surface of the water table and to adjust the level of the mobile bottom 14 according to the instructions relating to the depth of this mobile bottom 14 and to follow the thickness of the water stock (which can possibly be confirmed by crossing information if electrical conductivity sensors are installed in the volume of the caissons.)
[576] Le fond mobile 14 de chaque caisson 10 peut monter et descendre par tout moyen adapté. [576] The mobile bottom 14 of each box 10 can go up and down by any suitable means.
[577] Un exemple de moyen proposé selon l’invention consiste en l’utilisation d’un cric 15 ou une multitude de crics. Les crics peuvent être choisis hydrauliques ou électriques. [577] An example of a means proposed according to the invention consists of the use of a jack 15 or a multitude of jacks. The jacks can be chosen hydraulic or electric.
[578] De plus, pour créer une convection d’eau dans le substrat et que l’eau stockée re monte jusqu’à remplir la porosité jusqu’en surface, sans besoin de moyens supplé mentaires pour faire venir de l’eau d’ailleurs et en gérer la pression pour la faire percoler à travers le substrat, il suffit de remonter suffisamment le fond mobile 14 des caissons. [578] In addition, to create water convection in the substrate and for the stored water to rise until it fills the porosity to the surface, without the need for additional means to bring water from elsewhere and manage the pressure to do so percolate through the substrate, it suffices to raise the movable bottom 14 of the boxes sufficiently.
[579] Il faut simplement pour cela : [579] All you need to do is:
[580] - que le fond mobile 14 des caissons soit équipé d’un moyen capable d’exer cer une force verticale capable de porter le poids du stock d’eau pour les objectifs de capillarité en mode passif et de vaincre la résistance exercée par le substrat à la percolation de l’eau de bas en haut pour les objectifs de gestion active des conditions de culture par convection d’eau à travers le substrat ; [580] - that the movable bottom 14 of the caissons be equipped with a means capable of exerting a vertical force capable of carrying the weight of the water stock for the capillary purposes in passive mode and of overcoming the resistance exerted by the substrate to bottom-up water percolation for the purposes of actively managing culture conditions by water convection through the substrate;
[581] - d’avoir un volume d’eau stockée dans la nappe à l’intérieur des caissons supérieur au volume d’air de la porosité du substrat à remplacer par de l’eau. [581] - to have a volume of water stored in the water table inside the caissons greater than the volume of air of the porosity of the substrate to be replaced by water.
[582] Dans une réalisation citée au seul titre d’exemple, la mise en place d’un cric central 15 ou d’un réseau de crics positionnés de façon équilibrée pour soutenir et déplacer verticalement chaque fond mobile 14 de caisson permet de porter le fond mobile 14 du caisson 10 et le poids du stock d’eau et en mode actif de vaincre la résistance exercée par le substrat à la percolation de l’eau de bas en haut. [582] In one embodiment cited solely by way of example, the installation of a central jack 15 or a network of jacks positioned in a balanced manner to support and vertically move each movable bottom 14 of the box makes it possible to carry the mobile bottom 14 of box 10 and the weight of the water stock and in active mode to overcome the resistance exerted by the substrate to the percolation of water from bottom to top.
[583] Chaque cric 15 doit lui-même reposer sur une surface 16 stable et capable de résis ter sans bouger à la force exercée en sens inverse pour soutenir ou faire monter le fond du caisson supportant l’eau. Les caissons peuvent avoir partie fixe portante sur lequel repose le cric qui porte le fond mobile. Un exemple de réalisation concerne une juxtaposition de 400 caissons de 20 m2 chacun de 16 tonnes par caisson, un cric, constituant une partition d’un terrain de 8 000 m2, avec dans chaque caisson un cric 15 hydraulique soulevant 20 tonnes, avec une course de 1 mètre, ce qui permet en position basse d’avoir une réserve de 80 cm d’eau sous la profondeur minimale hivernale, dès lors que l’on installe les caissons de façon que la profondeur du fond des caissons dans sa position la plus basse soit 80 cm en dessous de la profondeur minimale hivernale (et estivale) déterminée selon l’invention en fonction des caractéristiques hydriques du substrat. [583] Each jack 15 must itself rest on a stable surface 16 capable of withstanding without moving the force exerted in the opposite direction to support or raise the bottom of the box supporting the water. The boxes can have a fixed bearing part on which rests the jack which carries the mobile floor. An exemplary embodiment relates to a juxtaposition of 400 boxes of 20 m2 each of 16 tons per box, a jack, constituting a partition of a plot of 8000 m2, with in each box a hydraulic jack 15 lifting 20 tons, with a stroke of 1 meter, which allows in the low position to have a reserve of 80 cm of water below the minimum winter depth, when the caissons are installed so that the depth of the bottom of the caissons in its deepest position low, i.e. 80 cm below the minimum winter (and summer) depth determined according to the invention according to the water characteristics of the substrate.
[584] Dans une version préférée, les caissons sont des éléments préfabriqués conçus pour être facilement transportés et installés sur le terrain. [584] In a preferred version, the caissons are prefabricated elements designed to be easily transported and installed in the field.
[585] Un tel caisson 10 peut être préfabriqué en kit. La largeur d’un caisson est légèrement inférieure à 2 mètres et la longueur est par exemple de 12 mètres correspondant à une longueur classique de plateau semi-remorque et le fond de chaque caisson est une pièce indépendante dotée d’une part de connections pour être connectée de façon solidaire au fond d’un caisson d’un côté et au fond d’un autre caisson de l’autre côté et dotée d’autre part de connections permettant de solidariser une paroi verti cale du caisson d’un côté, la paroi verticale de l’autre coté étant solidarisé au caisson suivant. De la même façon les parois verticales sont connectées et solidarisées aux grilles supérieures, qui sont également connectées et solidarisées aux grilles supé rieures du caisson précédant et du caisson suivant. Dans cette logique, les caissons sont conditionnés pour le transport en paquets de 2 caissons à installer connectés et solidarisés, chaque paquet ayant une épaisseur correspondant à 2 fois l’épaisseur des fonds de caisson plus 2 fois l’épaisseur des grilles supérieures de caisson plus l’épaisseur des connections fond- cloison verticale et grille supérieure- cloison verti cale. Un certain nombre de ces paquets sont ensuite empilés sur un plateau de semi- remorque pour être transportés jusqu’au terrain en construction avec la principale contrainte en terme de transport, compte tenu d’une très faible contrainte de poids, de ne pas dépasser les hauteurs autorisées sur la route. [585] Such a box 10 can be prefabricated as a kit. The width of a box is slightly less than 2 meters and the length is for example 12 meters corresponding to a conventional length of a semi-trailer platform and the bottom of each box is an independent part equipped with connections to be connected from integrally with the bottom of a box on one side and at the bottom of another box on the other side and provided on the other hand with connections making it possible to secure a vertical wall of the box on one side, the vertical wall on the other side being secured to the next box. In the same way the vertical walls are connected and secured to the upper grids, which are also connected and secured to the upper grids of the preceding box and of the following box. In this logic, the boxes are packaged for transport in packages of 2 boxes to be installed connected and joined together, each package having a thickness corresponding to 2 times the thickness of the bottoms of the box plus 2 times the thickness of the upper grilles of the box plus the thickness of the bottom-vertical partition and upper grille-vertical partition connections. A number of these packages are then stacked on a semi-trailer bed to be transported to the construction site with the main constraint in terms of transport, given a very low weight constraint, not to exceed the heights allowed on the road.
[586] Les couches de stockage de l’eau de précipitation destinée à utilisation d’irrigation différée sont constituées de façon innovante selon l’invention par des caissons vides juxtaposés, dont les parois verticales et la face horizontale supérieure sous forme de grilles sont fixes mais dont le fond horizontal est équipé de moyens pour coulisser verticalement entre les parois verticales du caisson entre une profondeur maximale et une profondeur minimale. [586] The layers for storing precipitation water intended for use in deferred irrigation are constituted in an innovative way according to the invention by juxtaposed empty boxes, the vertical walls and the upper horizontal face in the form of grids of which are fixed. but whose horizontal bottom is equipped with means for sliding vertically between the vertical walls of the box between a maximum depth and a minimum depth.
[587] Ces caissons sont par ailleurs équipés selon l’invention d’un réseau de chemins ca pillaires additionnels qui en présence d'une nappe d’eau à un niveau quelconque à l’intérieur des caissons, permettent à l’eau de remonter par capillarité depuis ladite nappe d’eau jusqu’au substrat situé au-dessus. [587] These caissons are also equipped according to the invention with a network of additional capillary paths which, in the presence of a water table at any level inside the caissons, allow the water to rise by capillarity from said water table to the substrate located above.
[588] Pour assurer l’étanchéité du volume situé entre les parois au-dessus du fond coulis sant, on peut de façon préférée y installer une membrane imperméable, qui peut être par exemple une membrane 17 d’EPDM, fixée en partie supérieure en périphé rie du caisson et non fixée aux parois verticale ni au fond mais dont les dimensions permettent avec la pression de l’eau d’être posée sur le fond et d’épouser les parois quand le fond des caissons est à sa profondeur maximale et qui s’adaptera sponta nément en faisant des plis lorsque le fond du caisson remonte. [588] To seal the volume located between the walls above the sliding bottom, it is preferable to install an impermeable membrane therein, which may for example be an EPDM membrane 17, fixed in the upper part by periphery of the box and not fixed to the vertical walls nor to the bottom but whose dimensions allow with the pressure of the water to be placed on the bottom and to marry the walls when the bottom of the boxes is at its maximum depth and which will adapt spontaneously by making folds when the bottom of the box rises.
[589] Le réseau de chemins capillaires peut être réalisé de préférence par un faisceau de mèches souples en fibres capillaires reliées à la grille supérieure des caissons et qui pendent jusqu’au fond du caisson quand le fond est au plus bas et qui se replient librement autant que de besoin lorsque le fond des caissons remonte. [589] The network of capillary paths can preferably be produced by a bundle of flexible wicks made of capillary fibers connected to the upper grid of the boxes and which hang down to the bottom of the box when the bottom is at its lowest and which fold up freely as needed when the bottom of the boxes rises.
[590] Dans le cas où l’eau du fond risque d’être salée, les mèches souples en fibres capil laires reliées à la grille supérieure des caissons peuvent ne pas pendre jusqu’au fond du caisson mais avoir une partie non capillaire rigide attachée au fond pour laisser une réserve d’eau potentiellement plus salée et donc plus lourde non utilisée au fond du stock d’eau. [590] In the event that the bottom water is likely to be salty, the flexible capillary fiber wicks connected to the upper grid of the caissons may not hang down to the bottom of the caisson but have a rigid non-capillary part attached at the bottom to leave a pool of potentially saltier and therefore heavier unused water at the bottom of the water pool.
[591] Au lieu de mèches souples, des colonnes capillaires peuvent aussi être utilisées mais avec une fixation supérieure autour d’un axe de rotation permettant à la colonne capillaire de pendre verticalement jusqu’en bas lorsque le fond mobile est au plus bas, le bas de la colonne capillaire étant poussé par le haut quand le fond remonte par glissement du bas de la colonne sur le fond et rotation du haut de la colonne sur son axe de rotation. [591] Instead of flexible wicks, capillary columns can also be used but with an upper fixation around an axis of rotation allowing the capillary column to hang vertically all the way down when the movable bottom is at its lowest, the bottom of the capillary column being pushed from the top when the bottom rises by sliding the bottom of the column on the bottom and rotating the top of the column on its axis of rotation.
[592] Par ailleurs, dans le cas des réservoirs artificiels, il peut être intéressant de doter la grille supérieure d’un moyen supplémentaire favorisant l’amortissement. [592] Moreover, in the case of artificial reservoirs, it may be beneficial to equip the upper grid with an additional means that promotes damping.
[593] Quand un point se trouve par exemple à la verticale d’une grille supérieure de cais son en un point situé entre deux parois verticales du caisson sans être au voisinage d’aucune de ces parois, la structure de la grille va avoir une certaine tendance à fléchir et rebondir ensuite selon son élasticité propre sous l’effet d’une sollicitation mécanique verticale relativement ponctuelle transmise par le substrat et l’amplitude de ce mouvement et son effet amortissant sont quasiment nuis quand le point d’im pact est à la verticale d’une des parois verticales du caisson mais d’autant plus im portants que l’on s’éloigne de la paroi verticale la plus proche, avec le double incon vénient de ne pas amortir assez près des parois et de créer une hétérogénéité de comportement mécanique sur l’ensemble du terrain. [593] When a point is, for example, vertical to an upper grille of a sound box at a point located between two vertical walls of the box without being in the vicinity of any of these walls, the structure of the grille will have a certain tendency to flex and then rebound according to its own elasticity under the effect of a relatively occasional vertical mechanical stress transmitted by the substrate and the amplitude of this movement and its damping effect are almost reduced when the point of impact is at the vertical of one of the vertical walls of the box but all the more important as one moves away from the nearest vertical wall, with the double disadvantage of not damping close enough to the walls and of creating heterogeneity of mechanical behavior over the entire terrain.
[594] Un moyen prévu selon l’invention pour palier ces inconvénients est d’avoir une grille supérieure dont la capacité de flécher est relativement négligeable par rapport à l’amplitude de mouvement de ses appuis au niveau des parois verticales des cais sons. Il est prévu dans ce but d’avoir des grilles supérieures horizontales suffisam ment rigides par rapport à la distance entre les parois verticales parallèles , ces grilles horizontales s’appuyant à leurs extrémités sur les parois verticales des cais sons, lesdits caissons étant équipés à leur extrémité supérieure d’un ou plusieurs éléments de jonction avec les grilles permettant de fixer et supporter les grilles à leurs extrémités , lesdits éléments de jonction étant dotés d’une fonctionnalité amortissante spécifiquement réglée pour fournir à la surface du terrain un amortissement adéquat des sollicitations mécaniques correspondant au sport considéré. [594] A means provided according to the invention to overcome these drawbacks is to have an upper grid whose capacity to deflect is relatively negligible compared to the amplitude of movement of its supports at the level of the vertical walls of the sound boxes. Provision is made for this purpose to have sufficiently rigid horizontal upper grids with respect to the distance between the parallel vertical walls, these horizontal grids resting at their ends on the vertical walls of the sound boxes, said boxes being equipped at their upper end of one or more connecting elements with the grids making it possible to fix and support the grids to their ends, said connecting elements being provided with a damping functionality specifically adjusted to provide the surface of the ground with adequate damping of the mechanical stresses corresponding to the sport in question.
[595] La résistance au fléchage d’une grille constituée d’un assemblage de lames parallèles reposant aux deux bouts de la longueur sur les parois verticales des caissons, avec la largeur des lames orientée selon la verticale et leur section dans le plan horizontal est déterminée selon le matériau par la largeur des lames en fonction de leur longueur. [595] The resistance to deflection of a grating consisting of an assembly of parallel slats resting at both ends of the length on the vertical walls of the boxes, with the width of the slats oriented along the vertical and their section in the horizontal plane is determined according to the material by the width of the blades according to their length.
[596] Le procédé de construction et de gestion du terrain se distingue aussi, dans une autre version préférée de l’invention, compatible avec les versions précédentes, par la proposition d’un ensemble de moyens et procédés nouveaux pour une gestion active du stockage d’eau pour une irrigation du terrain en autonomie d’eau avec des caissons à fond mobile pour pallier les inconvénients des réservoirs d’eau par juxtaposition de caissons à fond fixe. [596] The land construction and management method is also distinguished, in another preferred version of the invention, compatible with previous versions, by the proposal of a set of new means and methods for active storage management. of water for irrigation of the land in water autonomy with movable bottom boxes to overcome the disadvantages of water tanks by juxtaposition of fixed bottom boxes.
[597] L’objectif est d’utiliser la présence de la nappe dans la structure combinée au type de substrat choisi dans le cadre de l’invention pour optimiser de façon active la climatisation et l’oxygénation du substrat, dans un mode de gestion particulièrement efficace et peu coûteux en énergie par l”utilisation des ressources énergétiques à faible température naturellement disponibles, assez souvent, dans l’environnement du terrain. [597] The objective is to use the presence of the web in the structure combined with the type of substrate chosen in the context of the invention to actively optimize the air conditioning and oxygenation of the substrate, in a mode of management particularly efficient and inexpensive in energy by the use of low temperature energy resources naturally available, quite often, in the environment of the field.
[598] En hiver, le fait d’oxygéner régulièrement le substrat par une convection d’air de surface pénétrant dans le substrat pour remplacer l’eau de submersion est le moyen le plus efficace qui soit pour renouveler l’air et donc l’oxygène de l’air de la porosité, permettant non seulement de supprimer tout risque d’anoxie mais également de procurer une oxygénation optimale pour la pousse et la vitalité des racines, même si la teneur en air était faible tout l’hiver. [598] In winter, regularly oxygenating the substrate by convection of surface air penetrating the substrate to replace submergence water is the most effective way to renew the air and therefore the air oxygen from the porosity, not only eliminating any risk of anoxia but also providing optimal oxygenation for growth and root vitality, even if the air content was low all winter.
[599] Le reliquat de course du cric donné dans l’exemple permet de continuer à monter et le reliquat de force du cric hydraulique permet de vaincre la force de résistance à la percolation du substrat de culture situé au-dessus de la couche spécifique de stockage lors des opérations actives de convection d’eau à travers le substrat en cycles d’inondation suivie de vidange, lesdits cycles de submersion-vidange étant utilisés selon l’invention aussi bien pour conditionner la température du substrat que pour oxygéner sa porosité. [600] De façon passive déjà, la simple combinaison d’une nappe d’eau peu profonde et d’un profil de teneur en eau inversé avec une relativement faible teneur en eau près de la surface constitue un contexte favorable en terme de climatisation spontanée du substrat par conduction car cette disposition du profil hydrique tend à favoriser le flux de chaleur naturel par conduction depuis la nappe et à isoler le substrat de l’in fluence de la température en surface, ce qui permet à la nappe de tempérer le subs trat par son inertie thermique , étant plus fraîche en été et moins froide en hiver que l’air de surface. Dans une version préférée de l’invention, l’utilisation active de moyens créant une convection d’air ascendante combinée à la structure avec nappe d’eau incorporée permet une optimisation éco responsable de la climatisation esti vale et hivernale du substrat et aussi des brins de gazon de la surface engazonnée, en utilisant l’air porté à une température favorable, basse mais suffisante dans ce type d'échange par convection, et permettant ainsi l’utilisation judicieuse des res sources énergétiques naturelles disponibles dans l’environnement du terrain, ce pro cédé convectif ne consommant, avec le type de substrat choisi dans le cadre de l’invention, qu’une énergie mécanique marginale par rapport à l’énergie calorique transportée et échangée avec le substrat et le gazon , même dans le cas visé d’une faible différence de température entre l’air circulant et le substrat à climatiser. [599] The remainder of the jack's travel given in the example makes it possible to continue climbing and the remainder of the force of the hydraulic jack makes it possible to overcome the force of resistance to percolation of the growing medium located above the specific layer of storage during active water convection operations through the substrate in cycles of flooding followed by emptying, said submersion-emptying cycles being used according to the invention both to condition the temperature of the substrate and to oxygenate its porosity. [600] Passively already, the simple combination of a shallow water table and an inverted water content profile with a relatively low water content near the surface constitutes a favorable context in terms of spontaneous air conditioning. of the substrate by conduction because this arrangement of the water profile tends to favor the natural heat flow by conduction from the sheet and to insulate the substrate from the influence of the surface temperature, which allows the sheet to temper the substrate by its thermal inertia, being cooler in summer and less cold in winter than surface air. In a preferred version of the invention, the active use of means creating upward air convection combined with the structure with incorporated water table allows eco-responsible optimization of the summer and winter air conditioning of the substrate and also of the strands turf of the turfed surface, using the air brought to a favorable temperature, low but sufficient in this type of exchange by convection, and thus allowing the judicious use of the natural energy resources available in the environment of the ground, this convective process only consuming, with the type of substrate chosen within the framework of the invention, a marginal mechanical energy compared to the caloric energy transported and exchanged with the substrate and the grass, even in the case referred to d a small temperature difference between the circulating air and the substrate to be air-conditioned.
[601] Dans une autre version préférée de l’invention, qui peut être combinée à la précé dente, une circulation active d’air à l’intérieur du substrat est également utilisable pour augmenter l’oxygénation ou pour accélérer le séchage du substrat de culture. [601] In another preferred version of the invention, which can be combined with the previous one, an active circulation of air inside the substrate can also be used to increase oxygenation or to accelerate the drying of the substrate. culture.
[602] Dans une autre version préférée de l’invention, et qui peut aussi être combinée à la précédente, un cycle rapide de montée suivi d’une descente du niveau de l’eau est également utilisable pour un échange encore plus rapide de calories entre l’eau et le substrat, suivi quand l’eau redescend, d’un renouvellement de l’air de la porosité par de l’air de l’atmosphère et donc d’un renouvellement de l’oxygénation du subs trat. l’inertie thermique de l’air étant faible par rapport à celle du substrat, l’air renou velé prend ensuite la température du substrat, en ne modifiant cette dernière que de façon marginale. [602] In another preferred version of the invention, and which can also be combined with the previous one, a rapid cycle of ascent followed by a descent of the water level is also usable for an even faster exchange of calories between the water and the substrate, followed when the water goes down again, of a renewal of the air of the porosity by the air of the atmosphere and therefore of a renewal of the oxygenation of the substrate. the thermal inertia of the air being low compared to that of the substrate, the renewed air then takes on the temperature of the substrate, modifying the latter only marginally.
[603] Il convient également de remarquer que le vide d’air à l’intérieur du caisson entre l’eau de la nappe et le substrat posé par dessus constitue une voie de pénétration homogène et sans résistance vers ledit substrat, parfaitement adaptée pour une climatisation d’entretien des conditions climatiques du substrat et du gazon en sur face par convection d’air ascendante à travers le substrat, avec un réseau de distri bution d’air en amont correspondant au calepinage de juxtaposition des caissons, en utilisant l’intérieur des cloisons verticales des caissons comme réseau de distri bution d’air depuis l’extérieur jusqu’au vide d’air entre la nappe et le haut du caisson. [603] It should also be noted that the air space inside the box between the water in the water table and the substrate laid on top constitutes a homogeneous and resistance-free path of penetration towards said substrate, perfectly suited for a maintenance air conditioning of the climatic conditions of the substrate and of the lawn on the surface by upward air convection through the substrate, with an air distribution network upstream corresponding to the juxtaposition layout of the boxes, using the interior vertical partitions of the boxes as an air distribution network from the outside to the air space between the ply and the top of the box.
[604] Aussi, dans une version préférée de l’invention, les caissons sont des éléments pré fabriqués en plastique avec des parois verticales à double paroi autoportantes, le creux entre les deux parois servant de tuyau d’amenée d’air en pression pour les opérations de convection d’air ascendant, et servant aussi pour les transferts d’eau en import ou en export. [604] Also, in a preferred version of the invention, the boxes are pre-made plastic elements with self-supporting double-walled vertical walls, the hollow between the two walls serving as a pressurized air supply pipe for ascending air convection operations, and also used for import or export water transfers.
[605] La convection thermique par eau est plus efficace dans le substrat pour une montée rapide (en hiver) ou descente ( en été ) de la température du substrat mais la con vection d’air est un complément pour l’entretien de cette température et de l’oxygé nation des racines, et l’avantage de l’a est de concerner également la surface du sol et les brins de gazon ce qui est intéressant en cas de neige ou de gel pour en préserver la surface. [605] The thermal convection by water is more effective in the substrate for a rapid rise (in winter) or descent (in summer) of the temperature of the substrate but the con vection of air is a complement for the maintenance of this temperature and oxygenation of the roots, and the advantage of a is to also concern the surface of the ground and the blades of grass, which is interesting in the event of snow or frost to preserve the surface.
[606] Dans le but de gérer un important volume d’eau dans une perspective d’autonomie en eau, une autre solution que celle des caissons à fond mobile selon la présente invention a déjà été proposée dans l’état de l’art pour pallier les inconvénients des caissons à volume constant. Il s’agit de deux couches de stockage d’eau l’une au- dessus de l’autre et séparée entre elles par une paroi étanche, la couche située en dessous ayant la dimension voulue pour stocker toute l’eau nécessaire pour une saison d’irrigation et avec des moyens de pompes et tuyaux d’adduction pour appro visionner en eau la couche de stockage supérieure à partir du stock d’eau de la couche de stockage inférieure. [606] With the aim of managing a large volume of water from a perspective of water autonomy, another solution than that of movable bottom caissons according to the present invention has already been proposed in the state of the art for overcome the disadvantages of constant volume boxes. It consists of two layers of water storage one above the other and separated from each other by a watertight wall, the layer below having the desired size to store all the water necessary for a season. irrigation and with means of pumps and adduction pipes to supply water to the upper storage layer from the water stock of the lower storage layer.
[607] Cette solution est utilisable dans le cadre de l’invention mais ne semble pas particu lièrement judicieuse ni satisfaisante en ce qu’elle double les infrastructures de stock age et implique une grande complexité et lenteur des flux de transfert de la couche inférieure de stockage à la couche supérieure de stockage ou réciproquement , ce qui ne semble pas facilement réalisable dans des conditions économiques et pra tiques satisfaisantes et en ce qu’elle ne permet pas d’utiliser la nappe d'eau supé rieure pour des cycles rapide et peu energétivores de saturation drainage du subs trat, que ce soit soit pour l’oxygénation ou la température du substrat et en ce qu’il arrivera souvent que la quantité d’eau totale des deux réservoirs soit trop faible pour réaliser ce type d’ opérations de convection qui nécessite e remplir tout l’espace vide au dessus de la nappe puis le volume de la porosité ( à l’aller et en vidange au retour) soit un très grand volume d’eau à déplace si il est disponible tandis que le caisson à fond mobile n’a besoin que d’une quantité d’eau infime correspondant au volume de la porosité du substrat pour réaliser ces opérations. [607] This solution can be used in the context of the invention but does not seem particularly judicious or satisfactory in that it doubles the storage infrastructures and involves great complexity and slowness in the transfer flows of the lower layer of storage to the upper storage layer or vice versa, which does not seem easily achievable under satisfactory economic and practical conditions and in that it does not allow the upper water table to be used for rapid and low-speed cycles. saturation energy draining of the substrate, whether for oxygenation or the temperature of the substrate and in that it It will often happen that the total quantity of water in the two reservoirs is too low to carry out this type of convection operation which requires filling all the empty space above the water table then the volume of the porosity (in the outward and in emptying on the return) or a very large volume of water to be moved if it is available, while the box with a movable bottom only needs a tiny quantity of water corresponding to the volume of the porosity of the substrate to achieve these operations.
[608] I - Description de la méthode de gestion et de construction de terrains selon l’inven tion [608] I - Description of the land management and construction method according to the invention
[609] Un terrain de sport selon l’invention comprend une structure (S) posée sur un fond (F) , ladite structure comprenant (i) N couches poreuses ( Couche Ci ), i étant compris entre 1 et N, superposées, avec N ³ 1 , la première couche en partant du haut étant comprise entre la surface de profondeur nulle Y0 = 0 et le bas de la couche (Couche C1) de profondeur Yi et toutes les couches étant comprises entre la profondeur -i du bas de la couche immédiatement supérieure (Couche CM ) si i > 1 ou Y0 si i =1 et la profondeur Y, du bas de la couche (Couche Ci) , et avec au moins une couche hybride (H) parmi les N couches, (ii) un gazon dont les racines sont ancrées dans cette couche hybride (H) et (iii) des moyens (M) permettant d’introduire de l’eau dans la structure (S) ou de l’en évacuer, d’y constituer une nappe d’eau et d’en gérer le niveau piézométrique à l’intérieur de la structure (S) à une faible profondeur (Ppiézo), qui peut varier entre une profondeur minimale (Ppiézo min) et une profondeur maxi male (P piézo max) [609] A sports field according to the invention comprises a structure (S) placed on a bottom (F), said structure comprising (i) N porous layers (Layer Ci), i being between 1 and N, superimposed, with N ³ 1 , the first layer starting from the top being between the surface of zero depth Y0 = 0 and the bottom of the layer (Layer C1) of depth Yi and all the layers being between the depth -i of the bottom of the layer immediately above (CM layer) if i > 1 or Y 0 if i =1 and the depth Y, from the bottom of the layer (Layer Ci), and with at least one hybrid layer (H) among the N layers, (ii ) a lawn whose roots are anchored in this hybrid layer (H) and (iii) means (M) making it possible to introduce water into the structure (S) or to evacuate it, to constitute a water table and to manage the piezometric level inside the structure (S) at a shallow depth (Ppiezo), which can vary between a minimum depth (Ppiezo min) and a maximum depth (P piezo max)
[610] La méthode de gestion et de construction de terrains selon l’invention comprend une étape d’installation d’un gazon à la surface de la couche supérieure (C1 ) , ladite installation dudit gazon pouvant être réalisée par semis une fois ladite couche supé rieure (Ci) installée à sa place définitive lors de ladite étape de construction de ladite structure (S) ou bien pouvant être réalisée préalablement en pré-cultivant ledit ga zon sur une couche de substrat qui est ensuite décomposée en une partition de sous éléments comportant chacun un volume de substrat de même épaisseur avec le gazon précultivé à sa surface et les racines installées dedans , ces sous-éléments étant transportés puis finalement rassemblés et installés pour finaliser la construction de ladite structure (S). [610] The land management and construction method according to the invention comprises a step of installing a lawn on the surface of the upper layer (C1), said installation of said lawn being able to be carried out by sowing once said layer higher (Ci) installed in its final place during said construction step of said structure (S) or else which can be carried out beforehand by pre-cultivating said grass on a layer of substrate which is then broken down into a partition of sub-elements each comprising a volume of substrate of the same thickness with the precultivated grass on its surface and the roots installed therein, these sub-elements being transported and then finally assembled and installed to finalize the construction of said structure (S).
[611] De plus, il existe au moins parmi les N couches une couche hybride (H), constituée soit (i) d’un substrat de culture qui comprend des éléments synthétiques de renforcement, soit (ii) d’un substrat de culture qui se partage l’espace de la couche hybride (H) avec des éléments synthétiques de renforcement. [611] In addition, there exists at least among the N layers a hybrid layer (H), consisting either (i) of a culture substrate which comprises synthetic reinforcing elements, or (ii) of a culture substrate which shares the space of the hybrid layer (H) with synthetic reinforcing elements.
[612] Ensuite, un point essentiel de l’invention concerne l’étape de gestion de la profondeur maximale (Ppiézo) du niveau piézométrique de la nappe d’eau à l’intérieur de la structure (S), pour permettre une bonne hydratation du gazon par flux capillaire depuis ladite nappe. [612] Next, an essential point of the invention concerns the step of managing the maximum depth (Ppi ézo ) of the piezometric level of the water table inside the structure (S), to allow good hydration of the turf by capillary flow from said layer.
[613] Dans une version préférée, le procédé de construction comprend une étape de définition : [613] In a preferred version, the construction method includes a definition step:
- de la profondeur PTOR d’une tranche d’oxygénation des racines du gazon depuis la surface jusqu’à ladite profondeur PTOR, qui est supérieure ou égale à 5 cm et de préférence comprise entre 5 et 15 cm ; - the depth P T OR of a section of oxygenation of the roots of the turf from the surface to said depth P TO R, which is greater than or equal to 5 cm and preferably between 5 and 15 cm;
- de la teneur en air minimale Q AIR MIN TOR exigée à l’intérieur de ladite tranche d’oxygénation des racines, ladite teneur en air minimale 0AIR MIN TOR étant supérieure ou égale à 5% et de préférence comprise entre 5 % et 15 % ; - the minimum air content Q A IR MI N TOR required inside said root oxygenation slice, said minimum air content 0 A IR MI N TOR being greater than or equal to 5% and preferably between 5% and 15%;
[614] Pour permettre une bonne hydratation du gazon et pour respecter une bonne oxygénation des racines à l’intérieur de la tranche d’oxygénation des racines entre la surface et ladite profondeur PTOR, on doit maintenir la profondeur Ppiézo du niveau piézométrique de la nappe d’eau à l’intérieur de la structure (S) pendant au moins une partie du temps de l’année entre une profondeur minimale PpiézoMiNTOR et la valeur maximale PpiézoMAX qui vérifient les relations suivantes : [614] To allow good hydration of the lawn and to respect good oxygenation of the roots inside the oxygenation section of the roots between the surface and the said PTOR depth, the depth Ppiezo of the piezometric level of the water table must be maintained of water inside the structure (S) for at least part of the time of the year between a minimum depth PpiezoMiNTOR and the maximum value PpiezoMAX which verify the following relationships:
[615] - Ppiézo MAX £ 2m [615] - Piezo MAX £2m
[616] - PpiézoMiNTOR ³ PMIN TOR = MAX [ Zi + hc i drainage (Zr Q AIR MIN TOR ) ]l < i < n(PTOR) [616] - PpiezoMiNTOR ³ PMIN TOR = MAX [ Zi + h c i drainage (Zr Q AIR MIN TOR ) ]l < i < n(PTOR)
[617] où n(PTOR) est le nombre de couches entièrement ou partiellement au-dessus de ladite tranche minimale d’oxygénation des racines (TOR) d’épaisseur PTOR et en prenant comme définition d’une couche entièrement ou partiellement comprises dans ladite tranche superficielle d’oxygénation des racines (TOR) le fait que Y < PTOR , ce qui permet de définir l’entier n (PTOR) £ N par la relation : [617] where n(PTOR) is the number of layers fully or partially above said minimum slice of root oxygenation (TOR) of thickness PTOR and taking as the definition of a layer fully or partially included in said superficial slice of oxygenation of the roots (TOR) the fact that Y < PTOR , which makes it possible to define the integer n (PTOR) £ N by the relation:
1 < n (PTOR) £N avec Y rtfPTO M < PTOR et Y n (PTOR) ³ PTOR où e, est la porosité totale caractéristique de la couche (Ci) dans son état de compaction in situ ; où la fonction hC i drainage est la fonction caractérisant la capillarité théorique de la couche (Ci) dans son état de compaction in situ, définie comme la fonction qui a une valeur 0eau de teneur en eau volumique strictement comprise entre la teneur en eau e, à saturation et la teneur en eau au point de flétrissement associe la valeur hcdrainage (Q eau), qui est la hauteur capillaire équivalente exprimée en cm correspondant à Q eau sur la courbe strictement décroissante de teneur en eau par rapport à la pression capillaire sur un chemin de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé ; 1 < n (PTOR) £N with Y r t fPTO M < PTOR and Y n (PTOR) ³ PTOR where e is the total porosity characteristic of the layer (Ci) in its state of compaction in situ; where the function h C i drainage is the function characterizing the theoretical capillarity of the layer (Ci) in its state of compaction in situ, defined as the function which has a value of 0 water of water content by volume strictly between the water content e, at saturation and the water content at the wilting point associates the value h cdrainage (Q water ), which is the equivalent capillary height expressed in cm corresponding to Q water on the strictly decreasing curve of water content with respect to the pressure capillary on a quasi-static drainage path from the initial saturated state;
- en définissant Z,, pour i < n (PTOR), par la relation Z , = Y, pour i < n (PTOR) et- by defining Z,, for i < n (PTOR), by the relation Z , = Y, for i < n (PTOR) and
Z n (PTOR) = PTOR Z n (PTOR) = PTOR
[618] De plus, dans tous les cas, et même en l’absence d’étape explicite de définition de PTOR et de la teneur en air minimale exigée selon l’invention à l’intérieur de la tranche d’oxygénation des racines, une exigence minimale est implicitement exigée selon l’invention, correspondant à ce qui est considéré selon l’invention comme l’exigence minimale nécessaire : PTOR = 5 cm et Q AIR MIN TOR = 5%. [618] Moreover, in all cases, and even in the absence of an explicit step for defining PTOR and the minimum air content required according to the invention inside the root oxygenation section, a minimum requirement is implicitly required according to the invention, corresponding to what is considered according to the invention as the necessary minimum requirement: PTOR=5 cm and Q A IR MIN TOR=5%.
[619] Ainsi, dans tous les cas, le procédé de gestion impose que soit respectée, au moins une partie du temps, la condition : [619] Thus, in all cases, the management process requires compliance, at least part of the time, with the condition:
[620] P piézo — PiézOMIN TOR — MAX [ Zi + hc i drainage (Ci - 5% ) ]l < i < P (5cm) [620] P piezo — PiezOMIN TOR — MAX [ Zi + hc i drainage (Ci - 5% ) ] l < i < P (5cm)
[621] Or, l’invention concerne également les terrains réalisés selon ce procédé de construction. Le terrain selon l’invention doit en tous cas respecter de façon préférée la relation ci-dessus correspondant à l’exigence minimale selon l’invention : PTOR = 5 cm et Q AIR MIN TOR = 5%. [621] However, the invention also relates to land made using this construction method. The terrain according to the invention must in any case preferably comply with the above relationship corresponding to the minimum requirement according to the invention: PTOR = 5 cm and Q AIR MIN TOR = 5%.
[622] Et de façon générale, en fonction des exigences en terme de profondeur d’oxygénation des racines et de teneur en air dans la tranche d’oxygénation des racines, le terrain doit vérifier de façon préférée la relation : YN ³ PpiézoMiN TOR [622] And in general, depending on the requirements in terms of root oxygenation depth and air content in the root oxygenation section, the field should preferably verify the relationship: YN ³ Ppi ézoMiN TOR
[623] soit : [623] or:
[624] YN ³ PMIN = MAX [ Z| + hc i drainage (Cr Q AIR MIN TOR ) ]l < i < P (PTOR) [625] Ainsi, dans tous les cas, pour garantir une oxygénation des racines considérée selon l’invention comme minimale, un terrain de sport selon l’invention doit toujours vérifier la relation pour : [624] YN ³ PMIN = MAX [ Z | + hc i drainage (Cr Q AIR MIN TOR ) ]l < i < P (PTOR) [625] Thus, in all cases, to guarantee oxygenation of the roots considered according to the invention to be minimal, a sports ground according to the invention must always verify the relationship for:
[627] Pour une oxygénation des racines considérée selon l’invention comme plus facile à réaliser par un scénario de profondeur de nappe adéquat, un terrain de sport selon l’invention doit vérifier la relation YN > PMIN pour PTOR = 8 cm et Q AIR MIN TOR = 10% [627] For root oxygenation considered according to the invention as easier to achieve by an adequate water table depth scenario, a sports field according to the invention must verify the relationship YN > PMIN for P TOR = 8 cm and Q AIR MIN TOR = 10%
[628] Soit ! YN ³ MAX [ zi + hc i drainage (C i- 10% ) ]l < i < n ( 8 cm) [628] Be it! YN ³ MAX [ zi + hc i drainage (C i- 10% ) ] l < i < n ( 8 cm)
629. Pour une oxygénation des racines considérée selon l’invention comme très facile à réaliser par un scénario de profondeur de nappe adéquat un terrain de sport selon l’invention doit vérifier la relation YN ³ PpiézoMiNToR pour PTOR = 12 cm et Q AIR629. For oxygenation of the roots considered according to the invention as very easy to achieve by an adequate water table depth scenario, a sports field according to the invention must verify the relationship YN ³ P piezoMiNT oR for PTOR = 12 cm and Q AIR
MIN TOR = 15 %. MIN TOR = 15%.
[630] Soit + hc i drainage (£i - 15% ) ]l < i < n ( 12 cm) [630] Either + hc i drainage (£i - 15% ) ]l < i < n ( 12 cm)
[631] De préférence, pour répondre aussi aux exigences de chaque réalisation concernant la teneur en air estivale suffisante requises près de la surface pour ne pas favoriser les maladies, la profondeur du niveau piézométrique de la nappe en été, en période caniculaire, lorsque la température nocturne dépasse 18 ° C , est réglée de façon que soit aussi vérifiée la relation : [631] Preferably, to also meet the requirements of each project concerning the sufficient summer air content required near the surface so as not to promote diseases, the depth of the piezometric level of the water table in summer, during a heat wave, when the night temperature exceeds 18 ° C, is regulated so that the relation is also verified:
[632] P piézo — 5 Cm + hc j drainage (£ j - Q AIR MIN ÉTÉ 5cm ) [632] P piezo — 5 Cm + hc j drainage (£ j - Q AIR MIN SUMMER 5cm )
[633] - où j est le numéro de la couche dans laquelle se situent les points à 5 cm de profondeur [633] - where j is the number of the layer in which the points are located at 5 cm depth
[634] .où 0 AIR MIN ÉTÉ 5cm est la teneur en air estivale minimale à l’équilibre capillaire à 5 cm de la surface, exigée selon l’invention en fonction du niveau d’exigence de chaque réalisation. [634] .where 0 AIR MIN SUMMER 5 cm is the minimum summer air content at capillary equilibrium at 5 cm from the surface, required according to the invention according to the level of requirement of each achievement.
[635] En fonction de l’ensemble des exigences de chaque réalisation, la valeur exigée pour la teneur en air estivale minimale à 5 cm de la surface Q 5cm est variable mais au moins égale à 10 % et de préférence supérieure à 15 %. [635] Depending on all the requirements of each project, the value required for the minimum summer air content at 5 cm from the surface Q 5cm is variable but at least equal to 10% and preferably greater than 15%.
[636] Aussi, pour pouvoir respecter cette exigence estivale de lutte contre les maladies avec la valeur minimale implicite de teneur en air estivale à 5 cm de la surface qui vaut 10%, un terrain selon l’invention doit donc, de façon préférée, respecter la rela tion : [638] - où j est le numéro de la couche dans laquelle se situent les points à 5 cm de pro fondeur [636] Also, in order to be able to comply with this summer disease control requirement with the implicit minimum value of summer air content at 5 cm from the surface which is equal to 10%, a ground according to the invention must therefore, preferably, respect the relationship: [638] - where j is the number of the layer in which the points are located at 5 cm depth
[639] - où Q AIR MIN ÉTÉ 5cm est la teneur en air estivale minimale à l’équilibre capillaire à 5 cm de la surface, exigée selon l’invention en fonction du niveau d’exigence de chaque réalisation pour ne pas favoriser les maladies estivales en période canicu laire. [639] - where Q AIR MIN SUMMER 5 cm is the minimum summer air content at capillary equilibrium at 5 cm from the surface, required according to the invention according to the level of requirement of each realization so as not to favor the summer illnesses during heat waves.
[640] Concernant la couche hybride (H) constituée qui comprend des éléments synthé tiques de renforcement, ou qui se partage l’espace de la couche hybride (H) avec des éléments synthétiques de renforcement, cette couche hybride (H) comprend de préférence : [640] Concerning the hybrid layer (H) constituted which comprises synthetic reinforcement elements, or which shares the space of the hybrid layer (H) with synthetic reinforcement elements, this hybrid layer (H) preferably comprises :
[641] - un substrat de culture essentiellement sableux (SUB sa) [641] - a mainly sandy growing medium (SUB sa )
[642] - des éléments synthétiques de renforcement (SYNT renf) qui peuvent être : [642] - synthetic reinforcing elements (SYNT renf ) which can be:
[643] - (a) fragmentés et incorporés au substrat (suB sab)lors de la fabrication du substrat ; [643] - (a) fragmented and incorporated into the substrate ( su B sab) during the fabrication of the substrate;
[644] - (b) fragmentés ou continus et incorporés in situ au substrat après que le substrat ( SUB sab ) a déjà été installé sur place ; [644] - (b) fragmented or continuous and incorporated in situ into the substrate after the substrate ( SUB sab) has already been installed in place;
[645] - (c) constitués en une structure organisée préalablement installée in situ à l’empla cement de la couche de jeu, le substrat (SUBSTRAT) lui-même étant ultérieurement incorporé à l’intérieur de ladite structure [645] - (c) made up of an organized structure previously installed in situ at the location of the game layer, the substrate (SUBSTRAT) itself being subsequently incorporated inside said structure
[646] De préférence, la couche hybride ( H ) appartient à l’une des configurations suivantes [646] Preferably, the hybrid layer (H) belongs to one of the following configurations
[647] - les éléments synthétiques de renforcement (SYNT renf) sont des éléments allongés ou surfaciques de renforcement comme par exemple des fibres et le subs trat (SUB sab) et ces éléments allongés ou surfaciques sont mélangées préalable ment ; C’est le cas classique des substrats fibrés;. [647] - the synthetic reinforcing elements (SYNT renf) are elongated or surface reinforcement elements such as, for example, fibers and the substrate (SUB sab) and these elongated or surface elements are mixed beforehand; This is the classic case of fiber substrates;
[648] - les éléments synthétiques de renforcement (SYNT renf) sont des fibres longues qui sont incorporées au substrat par, une fois que le gazon est installé ; C’est le cas classique des terrains hybrides renforcés sur place avec des fibres longues qui sont implantées dans le substrat in situ, une fois le gazon installé par la technique connue sous le nom de « tuftage » , ces techniques de création de terrains hybrides étant aussi connues sous le nom de « solutions stichées » ; [649] - les éléments synthétiques constituant une structure sont une moquette syn thétique imitation gazon avec un substrat incorporé ente les brins de gazon synthé tique, un semis étant ensuite réalisé pour constituer finalement une moquette syn thétique semée dans laquelle pousse un vrai gazon naturel. [648] - synthetic reinforcing elements (SYNT renf) are long fibers that are incorporated into the substrate by, once the turf is installed; This is the classic case of hybrid pitches reinforced on site with long fibers which are implanted in the substrate in situ, once the turf has been installed by the technique known as "tufting", these techniques for creating hybrid pitches being also known as “stiched solutions”; [649] - the synthetic elements constituting a structure are a synthetic imitation grass carpet with a substrate incorporated between the strands of synthetic grass, a sowing being then carried out to finally constitute a synthetic carpet sown in which real natural grass grows.
[650] De préférence, la couche hybride est constituée du substrat breveté connu sous le nom commercial Radicalé. [650] Preferably, the hybrid layer consists of the patented substrate known under the trade name Radicalé.
[651] De préférence, le terrain de sport hybride engazonné comprend une structure de bassin avec un fond de forme (F) et des bords et une membrane imperméable posée sur le fond de forme (F) et sous la structure (S) et remontant sur les bords de ladite structure de bassin, de sorte que la structure (S) a son fond et ses bords périphé riques verticaux isolés de l’extérieur par ladite membrane imperméable. [651] Preferably, the turfed hybrid sports ground comprises a basin structure with a subgrade (F) and edges and an impermeable membrane placed on the subgrade (F ) and under the structure (S) and rising on the edges of said basin structure, so that the structure (S) has its bottom and its vertical peripheral edges isolated from the outside by said impermeable membrane.
[652] De préférence, le terrain de sport hybride engazonné comprend une couche consti tuée d’un béton poreux breveté, à porosité très grossière, à la fois très perméable et très capillaire, connu sous la marque Capillary Concreete®. [652] Preferably, the turfed hybrid sports field comprises a layer consisting of a patented porous concrete, with very coarse porosity, which is both very permeable and very capillary, known under the brand name Capillary Concreete®.
[653] De préférence, le terrain de sport hybride engazonné comprend une combinaison de 1à 5 couches parmi : [653] Preferably, the turfed hybrid sports field comprises a combination of 1 to 5 layers among:
[654] - une couche de top « dressing » de 1 à 3 cm située si elle est présente tout en haut de la pile de couches superposées [654] - a 1 to 3 cm "dressing" top layer located if present at the very top of the stack of superimposed layers
[655] - une couche de substrat Radicalé d’une épaisseur de 4 à 20 cm [655] - a layer of Radical substrate with a thickness of 4 to 20 cm
[656] - une couche de sable dont le D10 est entre 200 et 800 pm située sous le Radicalé, d’une épaisseur de 10 à 250 cm si elle est présente [656] - a layer of sand whose D10 is between 200 and 800 pm located under the Radical, with a thickness of 10 to 250 cm if present
[657] - une couche de Capillary Concreete d’une épaisseur de 5 à 10 cm si elle est présente [657] - a layer of Capillary Concrete 5-10 cm thick if present
[658] - -une couche de sable dont le D10 est entre 200 et 800 pm située sous le Capillary Concreete, d’une épaisseur de 50 à 250 cm si elle est présente [658] - -a layer of sand whose D10 is between 200 and 800 pm located under the Capillary Concrete, with a thickness of 50 to 250 cm if present
[659] J - Exemples de réalisations de structures selon l’invention [659] J - Examples of embodiments of structures according to the invention
[660] L’organisation de la structure et les relations à respecter selon l’invention sont illus trées dans G exemple « cas d’école » représenté par la figure 1 , où N = 5 et n = 3, c’est à dire que l’on a 5 couches dans la structure dont 3 sont complètement com prises pour les deux premières couches et partiellement comprise pour la troisième couche à l’intérieur de la tranche (TOR) où l’on exige selon l’invention une teneur en air suffisante pour garantir une oxygénation des racines satisfaisante. [661] La description, qui ne présente aucun caractère limitatif, doit être lue en regard des figures suivantes: [660] The organization of the structure and the relationships to be observed according to the invention are illustrated in the “school case” example represented by FIG. 1, where N=5 and n=3, i.e. that there are 5 layers in the structure, 3 of which are completely included for the first two layers and partially included for the third layer inside the wafer (TOR) where, according to the invention, a content of sufficient air to guarantee satisfactory oxygenation of the roots. [661] The description, which is in no way limiting, should be read in conjunction with the following figures:
[662] - La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un terrain comportant 5 couches selon la présente invention [662] - Figure 1 is a schematic sectional view of a terrain comprising 5 layers according to the present invention
[663] - La figure 2 comprend les 4 figures 2A, 2B, 2C et 2D qui sont 4 exemples de com positions à partir de 3 types de couches qui peuvent être repérées par le motif utilisé pour les symboliser : [663] - Figure 2 includes the 4 figures 2A, 2B, 2C and 2D which are 4 examples of compositions from 3 types of layers which can be identified by the pattern used to symbolize them:
[664] - un type de couche constituée de substrat Radicalé, repérable sur les figures 2 par des ovales et notée (Ra) , [664] - a type of layer consisting of Radicalized substrate, identified in Figures 2 by ovals and denoted (Ra) ,
[665] - un type de couche constituée de Capillary Concreete, repérable repérable sur les figures 2 par des triangles et notée ( CC ) [665] - a type of layer consisting of Capillary Concrete, identifiable in Figures 2 by triangles and denoted ( CC )
[666] - un type de couche constituée de sable siliceux, repérable repérable sur les figures 2 par des rectangles avec une croix et notée ( SS ) [666] - a type of layer made up of siliceous sand, identifiable in figures 2 by rectangles with a cross and denoted ( SS )
[667] Dans les 4 cas, les figures représentent la partie aérienne du gazon qui est notée (g) et figure une membrane imperméable notée (M.l) et des moyens figurés comme sur la figure 1 par une flèche reliant les couches à un récipient plein d’eau dont le niveau détermine le niveau piézométrique de la nappe. [667] In the 4 cases, the figures represent the aerial part of the lawn which is denoted (g) and depicts an impermeable membrane denoted (Ml) and means represented as in Figure 1 by an arrow connecting the layers to a full container of water whose level determines the piezometric level of the water table.
[668] Les niveaux le plus haut et le plus bas prévus par le procédé gestion de la nappe et le niveau à l'instant t de la nappe sont représentés notés respectivement Ppiézo mini, Ppiézo mini et P piézo et le marnage noté (D ) qui est la différence entre le plus haut niveau et le plus bas niveau de la nappe. [668] The highest and lowest levels provided by the water table management process and the level at time t of the water table are represented respectively denoted Ppiezo mini, Ppiezo mini and P piezo and the tidal range noted (D ) which is the difference between the highest level and the lowest level of the water table.
[669] En comparant les 4 figures correspondant à des exemples différents, on y constate en particulier que les marnages ne sont pas forcément les mêmes. [669] By comparing the 4 figures corresponding to different examples, we see in particular that the tidal ranges are not necessarily the same.
[670] - La figure 2A est une vue en coupe schématique d'un terrain selon l'invention com portant 1 seule couche, constituée de substrat Radicalé, [670] - Figure 2A is a schematic sectional view of a terrain according to the invention comprising 1 single layer, consisting of Radicalized substrate,
[671] - La figure 2B est une vue en coupe schématique d'un terrain selon l’invention com portant 2 couches : une couche de substrat Radicalé en haut et une couche de sable en bas. [671] - Figure 2B is a schematic sectional view of a ground according to the invention comprising 2 layers: a layer of Radical substrate at the top and a layer of sand at the bottom.
[672] - La figure 2C est une vue en coupe schématique d'un terrain selon l’invention com portant également 2 couches : une couche de substrat Radicalé en haut et une couche de Capillary Concreete en bas. [672] - Figure 2C is a schematic sectional view of a terrain according to the invention also comprising 2 layers: a layer of Radical substrate at the top and a layer of Capillary Concrete at the bottom.
[673] - La figure 2D montre de haut en bas : substrat Radicalé en haut puis Cpillary Con creete et enfin une couche de sable en bas. [674] - La figure 3 est un graphique comparant 4 courbes de potentiel matriciel correspon dant à 4 types de sol. [673] - Figure 2D shows from top to bottom: Radical substrate at the top then Cpillary Con creete and finally a layer of sand at the bottom. [674] - Figure 3 is a graph comparing 4 matrix potential curves corresponding to 4 types of soil.
[675] Les 4 types de sols sont un sol argileux (courbe du type T1 ) , un sol limoneux (courbe du type T2), un sol sableux (courbe du type T3) et un sol substrat correspondant au type de profil hydrique recherché dans l’invention (courbe du type T4). [675] The 4 types of soil are clay soil (curve of type T1), loamy soil (curve of type T2), sandy soil (curve of type T3) and substrate soil corresponding to the type of water profile sought in invention (curve of the T4 type).
[676] Les courbes donnent la relation entre la pression capillaire en échelle logarithmique en ordonnée par rapport à la teneur en eau volumique qEAu bh échelle normale[676] The curves give the relationship between the capillary pressure on a logarithmic scale on the ordinate with respect to the volumetric water content q EA u bh normal scale
[677] Dans l’exemple de la figure 1 , on a donc N = 5 et dans cet exemple, la couche hybride est la 2ième couche (C2), représentée avec un motif graphique pour suggé rer l’aspect drainant et élastique de cette couche [677] In the example of figure 1, we therefore have N = 5 and in this example, the hybrid layer is the 2nd layer (C2), represented with a graphic pattern to suggest the draining and elastic aspect of this lying down
[678] La figure 1 montre un bloc de 5 couches Ci, C2, C3, C4, C5 posées sur un fond de forme (f), et les paramètres de construction Y1, Y2, Y3, Y4 et Y5. [678] Figure 1 shows a block of 5 layers Ci, C2, C3, C4, C5 placed on a subgrade (f), and the construction parameters Y1, Y 2 , Y3, Y4 and Y 5 .
[679] On y trouve la profondeur de 5cm correspondant aux critères d’aération estivale et PTOR la profondeur de la tranche d’oxygénation des racines (TOR). Dans l’exemple de la figure 1 , on a n (PTOR) = 3. [679] There is the depth of 5cm corresponding to the summer aeration criteria and PTOR the depth of the root oxygenation section (TOR). In the example of figure 1, we have n (PTOR) = 3.
[680] Toujours à droite de ce bloc, figure un système de vase communiquant avec un ré servoir (R) qui monte et descend et dont le niveau d’eau impose le niveau de la nappe et avec une membrane imperméable (M.l) . La figure montre également le marnage (D) entre les niveaux minimum et maximum de la nappe. Plus à droite, des vecteurs représentent les conditions à remplir. [680] Still to the right of this block, there is a mud system communicating with a reservoir (R) which rises and falls and whose water level imposes the level of the water table and with an impermeable membrane (M.l). The figure also shows the tidal range (D) between the minimum and maximum levels of the water table. Further to the right, vectors represent the conditions to be met.
[681] Zi £ RMIP - XI, Z2 £ RMIP - X2 et Z3 £ RMIP - X3, avec : [681] Zi £ RM IP - XI, Z2 £ RM IP - X2 and Z3 £ RM IP - X3, with:
[682] Xi = hc 1 drainage ( 1 - Q AIR MIN TOR ) et X2 = hc 2 drainage ( 2 - Q AIR MIN TOR ) [682] Xi = h c 1 drain ( 1 - Q AIR MIN TOR ) and X2 = h c 2 drain ( 2 - Q AIR MIN TOR )
[683] Dans la figure 1 , sont donc également représentées par des vecteurs ces grandeurs Zi , Z2, Z3 et Xi , X2 et X3 correspondant à l’exemple . Ces grandeurs apparaissent sur la partie droite de la figure 1 comme des vecteurs dirigés vers le haut avec leur ori gine à la profondeur PMin et cela permet de constater si la pointe du vecteur Xi est plus bas ou plus haut que la pointe du vecteur Zi dirigé vers le bas à partir de la surface car la condition à respecter selon l’invention est graphiquement d’avoir la pointe du vecteur Zi située plus haut que la pointe du vecteur Xi. [683] In FIG. 1, these quantities Zi , Z 2 , Z 3 and Xi , X 2 and X 3 corresponding to example are therefore also represented by vectors. These quantities appear on the right part of figure 1 as vectors directed upwards with their origin at the depth P Min and this makes it possible to observe whether the tip of the vector Xi is lower or higher than the tip of the vector Zi directed downwards from the surface since the condition to be respected according to the invention is graphically to have the tip of the vector Zi located higher than the tip of the vector Xi.
[684] On constate ainsi que dans l’exemple illustré en figure 1 , les 3 relations sont en effet respectées, puisque Zi < PMin - Xi , Z2 < PMin - X2 et Z3 £ RMIP- X3. [684] It can thus be seen that in the example illustrated in FIG. 1, the 3 relations are in fact complied with, since Zi <P M in - Xi , Z 2 <P M in - X2 and Z 3 £ RM IP - X3.
[685] Par ailleurs, la figure 1 illustre également la possibilité de respecter la condition es tivale. En effet, pour pouvoir respecter les conditions estivales selon l’invention quand on baissera le niveau de la nappe au maximum jusqu’à Ppiézo Max, on doit également vérifier dans cet exemple la relation suivante : 5 cm < P’piézo Max - X’ avec : X’ = h’c drainage ( e2 - 0AiR MIN ÉTÉ 5 cm ), où h’c est la fonction du profil à partir de la profondeur Ppiézo Max. [685] Furthermore, Figure 1 also illustrates the possibility of complying with the summer condition. Indeed, in order to be able to respect the summer conditions according to the invention when the groundwater level is lowered as much as possible to Ppiezo Max, the following relationship must also be verified in this example: 5 cm <P'pi ezo Max - X' with: X' = h' c drainage ( e 2 - 0 A iR MIN SUMMER 5 cm ), where h'c is the function of the profile from the depth Ppiezo Max.
[686] Selon cet exemple, on constate que si Ppiézo Min avait été plus petit et/ou X3 avait été un peu plus grand, la relation n’aurait pas été respectée . On voit aussi que si le substrat de la couche2 avait été le substrat de la couche 1 on aurait eu X1 = X2 et dans ce cas on aurait eu : Z2 > PpiéZo Min - X2 . [686] According to this example, we see that if Ppi ézo Min had been smaller and/or X3 had been a little larger, the relation would not have been respected. It can also be seen that if the substrate of layer 2 had been the substrate of layer 1, we would have had X1=X2 and in this case we would have had: Z 2 >P pieZo Min −X2 .
[687] Si l’exigence OAIR MIN TOR avait été une teneur en air supérieure, on aurait eu X1 , X2 et X3 plus grands et donc au moins pour la couche 3, la relation n’aurait pas été respectée. [687] If the OAIR MIN TOR requirement had been a higher air content, we would have had larger X1 , X2 and X3 and therefore at least for layer 3, the relationship would not have been respected.
[688] De même, si l’exigence 0AIR MIN TOR avait été celle de l’exemple de la figure 1 mais si le substrat de la couche 3 avait été constitué d’un substrat à la granulométrie plus fine, la fonction hc 3 drainage aurait été plus rapidement décroissante et du coup X3 aurait également été plus grand, et la relation n’aurait pas non plus été respectée. [688] Similarly, if the requirement 0AIR MIN TOR had been that of the example in figure 1 but if the substrate of layer 3 had consisted of a substrate with a finer grain size, the function h c 3 drainage would have been decreasing more rapidly and therefore X3 would also have been greater, and the relation would not have been respected either.
[689] Tout à fait à droite de la figure 1 figurent enfin le vecteur 5cm à partir de la surface et le vecteur X’ à partir de la profondeur maximale Ppiézo max pour vérifier si la pointe de ce vecteur est plus bas que la pointe du vecteur 5cm, ce qui correspond à la condition estivale, dont on constate en effet qu’elle est respectée sur l’exemple figuré en figure 1. [689] On the far right of figure 1 finally appear the vector 5cm from the surface and the vector X' from the maximum depth Ppiezo max to check if the tip of this vector is lower than the tip of the vector 5cm, which corresponds to the summer condition, which in fact is observed to be respected in the example shown in figure 1.
[690] Ainsi, la figure 1 représente tous les éléments qui permettent de constater visuellement de façon graphique que l’exemple représenté est bien conforme aux conditions recherchées par l’invention. [690] Thus, Figure 1 represents all the elements that allow visually and graphically to see that the example represented does indeed comply with the conditions sought by the invention.
[691] Un exemple de 4 réalisations typiques est illustré par la figure 2 qui représente 4 structures particulières. [691] An example of 4 typical realizations is illustrated by figure 2 which represents 4 particular structures.
[692] De plus, le lien entre les caractéristiques intrinsèques du sol et la structure selon l’invention sera ensuite illustré par l’analyse de 4 sols représentant 4 cas d’école relativement typés et représentés sur la même figure 3 par leurs courbes de potentiel capillaire. [692] In addition, the link between the intrinsic characteristics of the soil and the structure according to the invention will then be illustrated by the analysis of 4 soils representing 4 relatively typical school cases and represented in the same figure 3 by their curves of capillary potential.
[693] On peut trouver différentes combinaisons de couches diversifiées en partant de la surface comme par exemple la succession ci-dessous donnée à titre d’exemple : [694] - A la surface, on peut trouver un top dressing d’une épaisseur de quelques millimètres à 1 ou 2 cm pour donner des fonctionnalités spécifiques à cette interface, notamment la gestion de la glissance. [693] One can find different combinations of diversified layers starting from the surface, such as the succession below given by way of example: [694] - On the surface, we can find a top dressing with a thickness of a few millimeters to 1 or 2 cm to give specific functionalities to this interface, in particular the management of slipperiness.
[695] - A la surface ou juste sous le top dressing, se trouve normalement la couche hybride car c’est cette couche superficielle qui doit jouer un rôle mécanique biomécanique qui donne à la surface sortie ses qualités spécifiques. Cette couche peut avoir une épaisseur comprise entre 5 et 25 cm selon le sport considéré et le niveau d’exigence, sachant que l’épaisseur de cette couche a une incidence significative sur le prix revient global de la structure [695] - On the surface or just under the top dressing, there is normally the hybrid layer because it is this superficial layer which must play a mechanical biomechanical role which gives the surface its specific qualities. This layer can be between 5 and 25 cm thick depending on the sport in question and the level of requirement, knowing that the thickness of this layer has a significant impact on the overall cost price of the structure.
[696] - Sous la couche hybride, on peut avoir une couche de sable qui prend le relais de la couche hybride, moins performante sur le plan mécanique et hydrique mais plus économique. [696] - Under the hybrid layer, there can be a layer of sand which takes over from the hybrid layer, which is less efficient in mechanical and water terms but more economical.
[697] Sous ces couches, on peut avoir une couche d’un matériau (CC) connu sous la marque Capillaire Concreete, qui est un béton capillaire extrêmement poreux. De façon idéale cette couche de (CC) présente une très forte macro-porosité et présente donc une capacité de stockage maximale par centimètre de couche et une résistance mécanique au flux particulièrement faible, qui permet une parfaite homogénéisation horizontale des flux de convection et une puissance de résistance mécanique au flux presque négligeable. [697] Beneath these layers may be a layer of a material (CC) known by the trade name Capillaire Concreete, which is an extremely porous capillary concrete. Ideally, this layer of (CC) has a very high macro-porosity and therefore has a maximum storage capacity per centimeter of layer and a particularly low mechanical resistance to the flow, which allows perfect horizontal homogenization of the convection flows and a power almost negligible mechanical resistance to flow.
[698] Sous la couche hybride, on peut trouver une couche de sable qui peut avoir une épaisseur de plusieurs dizaines de cm à 1 ou 2 mètres et qui sert à la fois à faire descendre le niveau de la nappe pour l’été et à stocker de l’eau de pluie hivernale pour utilisation estivale. [698] Under the hybrid layer, one can find a layer of sand which can have a thickness of several tens of cm to 1 or 2 meters and which serves both to lower the level of the water table for the summer and to store winter rainwater for summer use.
[699] Enfin, sous ces couches, on peut trouver une membrane imperméable qui par ailleurs remonte en périphérie sur les bords de la structure. [699] Finally, under these layers, one can find an impermeable membrane which moreover goes up in periphery on the edges of the structure.
[700] Les quelques exemples ci-dessous de réalisations préférées et qui ne sont pas non plus limitatifs permettent d’illustrer de façon concrète différents modes de construction et de gestion de terrains de sport selon l’invention. [700] The few examples below of preferred embodiments, which are also not limiting, provide a concrete illustration of different modes of construction and management of sports fields according to the invention.
[701] Puisque l’invention concerne une structure comprenant une ou plusieurs couches superposées, les exemples ci-dessous seront donnés en prenant des exemples avec 1 puis 2 puis 3 couches, principalement choisies pour leurs caractéristiques et leurs fonctions différentes. [702] Ainsi, une première variante est possible avec une seule couche, comme l’illustre la figure 2A. [701] Since the invention relates to a structure comprising one or more superimposed layers, the examples below will be given by taking examples with 1 then 2 then 3 layers, mainly chosen for their different characteristics and functions. [702] Thus, a first variant is possible with a single layer, as illustrated in FIG. 2A.
[703] Il s’agit d’une couche unique de substrat Radicalé d’une épaisseur de 20 à 40 cm , posée sur une membrane imperméable qui remonte en périphérie sur les bords jusqu’à la surface. [703] It is a single layer of Radical substrate with a thickness of 20 to 40 cm, placed on an impermeable membrane which goes up on the periphery on the edges to the surface.
[704] Une seconde variante illustrée par la figure 2B est possible, selon le même modèle mais en remplaçant la couche unique de substrat Radicalé par une couche de Radi calé de 8 à 30 cm ( selon le sport considéré et le niveau de performance recherché) sur une couche de sable grossier de 20 à 200 cm. [704] A second variant illustrated by figure 2B is possible, according to the same model but replacing the single layer of Radicalé substrate by a layer of Radicalé of 8 to 30 cm (depending on the sport considered and the level of performance sought) on a layer of coarse sand from 20 to 200 cm.
[705] Cette constitution en bicouche n’altère pas exagérément les performances , dès lors que la couche supérieure en Radicalé est suffisamment épaisse pour résister aux sollicitations mécaniques du sport considéré. Une structure très profonde avec une couche de sable épaisse et une nappe plus profonde à la fin d’une période estivale de sécheresse prolongée dans des climats arides est certes moins performante mais elle permet en revanche d’avoir un rôle écologique important du gazon avec un stockage d’eau économique. [705] This two-layer construction does not excessively affect performance, provided that the top layer of Radicalé is thick enough to withstand the mechanical stresses of the sport in question. A very deep structure with a thick layer of sand and a deeper water table at the end of a summer period of prolonged drought in arid climates is certainly less efficient, but on the other hand it allows the lawn to play an important ecological role with a economical water storage.
[706] De façon idéale sur le plan de la qualité du gazon, on peut avoir une couche supé rieure en Radicalé d’une épaisseur de 8 cm à 12 cm et une couche de sable de 30 à 50 cm, avec une nappe à 40 cm au moment de la canicule en juillet et qui peut continuer à descendre jusqu’à 60 cm jusqu’aux premières pluies d’automne. Ainsi, on peut avoir une nappe oscillant entre 15 cm et 60 cm de profondeur et étant la plupart du temps au-dessous de 20 cm et autour de 40 cm au moment des canicules. [706] Ideally in terms of the quality of the grass, one can have a top layer of Radical with a thickness of 8 cm to 12 cm and a layer of sand from 30 to 50 cm, with a layer of 40 cm during the heat wave in July and which can continue to drop to 60 cm until the first autumn rains. Thus, we can have a water table oscillating between 15 cm and 60 cm deep and being most of the time below 20 cm and around 40 cm at the time of heat waves.
[707] Une troisième variante présentée en figure 2C, également en bi-couche est aussi possible en remplaçant le sable par un produit connu sous le nom de CC ou Capillary Concreete (« béton capillaire ») qui est un béton à la fois très poreux avec des ma cropores de très grande dimension et en même temps à forte capillarité. [707] A third variant presented in figure 2C, also in two layers, is also possible by replacing the sand with a product known as CC or Capillary Concreete (“capillary concrete”) which is a concrete that is both very porous with very large macropores and at the same time with strong capillarity.
[708] Un premier avantage du CC est que le volume de stockage supplémentaire par 10 cm de couche supplémentaire est de l’ordre de 7 cm d’eau et que surtout, il n’y a pas besoin de drains pour répartir horizontalement l’air ou l’eau en pression ou dé pression pour créer un mouvement ascendant ou descendant d’air ou d’eau car la perméabilité est telle que le CC fournit sans délai et sans résistance mécanique si gnificative une parfaite couche de répartition qui permet de créer une convection verticale dans le substrat placé au-dessus à partir d’ une base horizontale homo gène. [708] A first advantage of CC is that the additional storage volume per 10 cm of additional layer is of the order of 7 cm of water and above all, there is no need for drains to distribute the water horizontally. air or water under pressure or depressure to create an upward or downward movement of air or water because the permeability is such that the CC provides without delay and without significant mechanical resistance a perfect distribution layer which makes it possible to create convection vertical in the substrate placed above from a homogeneous horizontal base.
[709] Un second avantage du CC est qu’il constitue une chape parfaitement stable sur laquelle on peut faire circuler des véhicules ou installer des tribunes et qu’une couche de Radicalé peut être installée sur du CC et enlevée puis remise ultérieure ment en laissant entretemps une surface parfaitement propre, portante et drainante qui peut être utilisée pour les stades multi- fonctionnels. [709] A second advantage of CC is that it constitutes a perfectly stable screed on which vehicles can be driven or stands installed and that a layer of Radicalé can be installed on CC and removed and then reapplied later, leaving meanwhile a perfectly clean, load-bearing and draining surface that can be used for multi-functional stadiums.
[710] La question du coût économique reste cependant problématique si l’on veut des couches très épaisses en CC pour une grande capacité de stockage [710] The question of the economic cost remains however problematic if one wants very thick CC layers for a large storage capacity.
[711] D’autres exemples importants ont déjà été décrits dans le chapitre concernant les structures constituées d’une couche mince de substrat sur couche de stockage ca pillaire artificielle spécifiquement conçue et concernent par ecemple : [711] Other important examples have already been described in the chapter concerning structures consisting of a thin layer of substrate on a specifically designed artificial capillary storage layer and concern for example:
[712] - des terrains de sport dont la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spécifiquement conçue pour cet usage d’une épaisseur ³ 5 cm et dont le substrat de culture posé dessus a une épaisseur comprise entre[712] - sports grounds whose capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of ³ 5 cm and whose culture substrate placed on it has a thickness of between
12 ccm et 19 cm. 12 ccm and 19 cm.
[713] - des terrains de sport dont la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spécifiquement conçue pour cet usage d’une épaisseur ³ 8 cm et dont le substrat de culture posé dessus a une épaisseur comprise entre[713] - sports grounds whose capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of ³ 8 cm and whose culture substrate placed on it has a thickness of between
13 cm et 22 cm. 13cm and 22cm.
[714] - des terrains de sport dont la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spécifiquement conçue pour cet usage d’une épaisseur ³ 15 cm et dont le substrat de culture posé dessus a une épaisseur comprise entre 16 cm et 25 cm. [714] - sports grounds whose capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this purpose with a thickness of ³ 15 cm and whose culture substrate placed on it has a thickness of between 16 cm and 25 cm cm.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Procédé de construction et de gestion d’un terrain de sport hybride engazonné caractérisé : 1 . - Process for the construction and management of a grassed hybrid sports ground characterized by:
- en ce qu’il comprend une première étape de construction d’une structure (S) posée sur un fond (F), ladite structure comprenant N couches poreuses (Ci) superposées, N ³ 1 , la couche inférieure (CN) étant dressée en premier sur le fond (F) et chaque (Ci) étant ensuite installée sur la couche (Cm) jusqu’à la couche supérieure (Ci), qui est comprise entre la surface de profondeur nulle (Yo = 0) et le bas de la couche (Ci) à la profondeur Yi, toutes les couches étant comprises entre la profondeur U,.i du bas de la couche immédiatement supérieure (C M ), si > 1 , OU YO, si i=1 , et la profondeur Y, du bas de la couche (Ci) ; - in that it comprises a first step of constructing a structure (S) placed on a base (F), said structure comprising N porous layers (Ci) superimposed, N ³ 1 , the lower layer (C N ) being erected first on the bottom (F) and each (Ci) being then installed on the layer (Cm) up to the upper layer (Ci), which is between the surface of zero depth (Yo = 0) and the bottom from the layer (Ci) to the depth Yi, all the layers being between the depth U,.i of the bottom of the layer immediately above (CM ), if > 1 , OR YO, if i=1 , and the depth Y , from the bottom of the layer (Ci);
- en ce que le procédé comprend une deuxième étape d’installation d’un gazon à la surface de la couche supérieure (Ci), ladite installation dudit gazon pouvant être réalisée par semis, une fois ladite couche supérieure (Ci) installée à sa place définitive lors de ladite première étape ou bien pouvant être réalisée préalablement en pré-cultivant ledit gazon sur une couche de substrat qui est ensuite découpée en une partition de sous éléments comportant chacun un volume de substrat de même épaisseur avec le gazon précultivé à sa surface et les racines installées dedans, ces sous-éléments étant transportés puis finalement rassem blés et installés pour finaliser la construction de ladite structure (S) ; - in that the method comprises a second step of installing a lawn on the surface of the upper layer (Ci), said installation of said lawn being able to be carried out by sowing, once said upper layer (Ci) has been installed in its place definitive during said first step or else which can be carried out beforehand by pre-cultivating said grass on a layer of substrate which is then cut into a partition of sub-elements each comprising a volume of substrate of the same thickness with the pre-cultivated grass on its surface and the roots installed therein, these sub-elements being transported then finally assembled and installed to finalize the construction of said structure (S);
- en ce qu’il existe au moins parmi les N couches une couche hybride (H), constituée soit- in that there exists at least among the N layers a hybrid layer (H), constituted either
(i) d’un substrat de culture qui comprend des éléments synthétiques de renforcement, soit(i) a growing medium that includes synthetic reinforcing elements, either
(ii) d’un substrat de culture qui se partage l’espace de la couche hybride (H) avec des élé ments synthétiques de renforcement ; (ii) a culture substrate which shares the space of the hybrid layer (H) with synthetic reinforcing elements;
- en ce que ledit procédé comprend une étape de gestion de la profondeur (Ppiézo) du niveau piézométrique de la nappe d’eau à l’intérieur de la structure (S), pour permettre une bonne hydratation du gazon par flux capillaire depuis ladite nappe. - in that said method comprises a step of managing the depth (P pi ezo) of the piezometric level of the water table inside the structure (S), to allow good hydration of the lawn by capillary flow from said tablecloth.
2. - Procédé de construction et de gestion selon la revendication 1 , caractérisé en ce en ce qu’il comprend aussi une étape de définition : 2. - Construction and management method according to claim 1, characterized in that it also comprises a definition step:
- de la profondeur PTOR d’une tranche d’oxygénation des racines du gazon depuis la surface jusqu’à ladite profondeur PTOR, qui est supérieure ou égale à 5 cm et de préférence com prise entre 5 et 15 cm ; - de la teneur en air minimale Q exigée à l’intérieur de ladite tranche d’oxygénation des racines, ladite teneur en air minimale étant supérieure ou égale à 5% et de préférence comprise entre 5 % et 15 % ; et, - the depth P T OR of a section of oxygenation of the roots of the lawn from the surface to said depth P T OR, which is greater than or equal to 5 cm and preferably between 5 and 15 cm; - minimum air content Q required within said root oxygenation slice, said minimum air content being greater than or equal to 5% and preferably between 5% and 15%; and,
- en ce que, pour permettre une bonne hydratation du gazon et pour respecter une bonne oxygénation des racines à l’intérieur de la tranche d’oxygénation des racines entre la surface et ladite profondeur PTOR, on maintient la profondeur Ppiézo du niveau piézométrique de la nappe d’eau à l’intérieur de la structure (S) pendant au moins une partie du temps de l’année entre une profondeur minimale PpiézoMiNTOR et une valeur maximale PpiézoMAx qui vérifient les relations suivantes : P piézo MAX — 2 m - in that, to allow good hydration of the lawn and to respect good oxygenation of the roots inside the slice of oxygenation of the roots between the surface and the said depth P TO R, the depth P pie z o is maintained the piezometric level of the water table inside the structure (S) for at least part of the time of the year between a minimum depth Ppi é z oMiNTOR and a maximum value Ppi é z oMA x which verify the following relations: P piezo MAX — 2 m
- Ppiézo MINTOR ³ PMIN TOR = MAX [ Zi + hc i drainage (Ci- Q AIR MIN TOR ) ]l < i < n(PTOR) où n(PToR) est le nombre de couches entièrement ou partiellement au-dessus de ladite tranche minimale d’oxygénation des racines (TOR) d’épaisseur PTOR et en prenant comme définition d’une couche entièrement ou partiellement comprises dans ladite tranche superficielle d’oxygénation des racines (TOR) le fait que U,-i < PTOR , ce qui permet de définir l’entier n (PTOR) < N par la relation : - Ppiezo MINTOR ³ PMIN TOR = MAX [ Zi + h ci drainage (Ci- Q AIR MIN TOR ) ]l < i < n(PTOR) where n(P T o R ) is the number of layers entirely or partially above of said minimum slice of root oxygenation (TOR) of thickness PTOR and taking as the definition of a layer entirely or partially included in said superficial slice of root oxygenation (TOR) the fact that U,-i <PTOR , which makes it possible to define the integer n (PTOR) < N by the relation:
1 < P (PTOR) <N avec Y TI CPTORH < PTOR et Y n (PTOR) ³ PTOR où e, est la porosité totale caractéristique de la couche (Ci) dans son état de compaction in situ ; où la fonction hC i drainage est la fonction caractérisant la capillarité théorique de la couche (Ci) dans son état de compaction in situ, définie comme la fonction qui a une valeur 0eau de teneur en eau volumique strictement comprise entre la teneur en eau e, à saturation et la teneur en eau au point de flétrissement associe la valeur hcdramage (0 eau), qui est la hauteur capillaire équivalente exprimée en cm correspondant à 0 eau sur la courbe strictement décroissante de teneur en eau par rapport à la pression capillaire sur un chemin de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé ; 1 < P (PTOR) < N with Y TI CPTORH < PTOR and Y n (PTOR) ³ PTOR where e is the total porosity characteristic of the layer (Ci) in its state of compaction in situ; where h C id function r have n age is the function characterizing the theoretical capillary layer (Ci) in a state of in situ compaction, defined as the function which has a value 0 water volumetric water content strictly between the water content e, at saturation and the water content at the wilting point associates the value hcdramage (0 water), which is the equivalent capillary height expressed in cm corresponding to 0 water on the strictly decreasing curve of water content with respect to the capillary pressure on a quasi-static drainage path from the initial saturated state;
- en définissant Z,, pour i < n (PTOR), par la relation Z , = Y, pour i < n (PTOR) et - by defining Z, , for i < n (PTOR), by the relation Z , = Y, for i < n (PTOR) and
Z n (PTOR) = PTOR· Z n (PTOR) = PTOR
3. Procédé de construction et de gestion selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que : - il comprend une étape de définition de la teneur en air estivale minimale GAIR MIN ÉTÉ 5cm exigée à 5 cm de la surface à l’équilibre capillaire théorique, Q AIR MIN ÉTÉ 5cm est supérieure à 10 % 3. Method of construction and management according to any one of claims 1 or 2, characterized in that: - it comprises a step of defining the minimum summer air content G A R N MI SUMMER required 5 cm to 5 cm from the surface to the theoretical capillary balance, Q A R MIN SUMMER 5cm is greater than 10 %
- pour permettre une bonne hydratation du gazon et pour répondre à cette exigence de teneur en air estivale près de la surface, on maintient ladite profondeur Ppiézo du niveau piézométrique de la nappe d’eau à l’intérieur de la structure (S), pendant les périodes de l’année où la température nocturne dépasse 18°C, de façon que soit vérifiée la relation suivante : - to allow good hydration of the lawn and to meet this summer air content requirement near the surface, said piezo depth P of the piezometric level of the water table is maintained inside the structure (S), during periods of the year when the night temperature exceeds 18°C, so that the following relationship is verified:
P piézo — P piézo AIR MIN ÉTÉ 5cm — 5 Cm + hc j drainage (£ j - Q AIR MIN ÉTÉ 5cm ) où j est le numéro de la couche (Cj) qui comprend les points à 5 cm de profondeur. P piezo — P piezo AIR MIN SUMMER 5cm — 5 Cm + hc j drainage (£ j - Q AIR MIN SUMMER 5cm ) where j is the number of the layer (Cj) which includes the points at 5 cm depth.
4. Terrain de sport hybride engazonné, caractérisé : 4. Turfed hybrid sports field, characterized by:
- Premièrement, en ce qu’il comprend une structure (S) posée sur un fond (F), ladite structure comprenant : - Firstly, in that it comprises a structure (S) placed on a bottom (F), said structure comprising:
(i) N couches poreuses (Ci) avec 1 < i < N. superposées, la première couche en partant du haut étant comprise entre la surface de profondeur nulle Yo = 0 et le bas de la couche (Ci) de profondeur Yi et toutes les couches étant comprises entre la profondeur Y,-i du bas de la couche immédiatement supérieur (Ci-i) si i > 1 ou Yo si i =1 et la profondeur Y, du bas de la couche poreuse (Ci), et avec au moins une couche hybride (H) parmi les N couches,(i) N porous layers (Ci ) with 1 < i < N. superimposed, the first layer from the top being between the surface of zero depth Yo = 0 and the bottom of the layer (Ci) of depth Yi and all the layers being between the depth Y,-i of the bottom of the layer immediately above (Ci-i) if i > 1 or Yo if i =1 and the depth Y, of the bottom of the porous layer (Ci), and with at least one hybrid layer (H) among the N layers,
(ii) un gazon dont les racines sont ancrées dans cette couche hybride (H) ; (ii) a lawn whose roots are anchored in this hybrid layer (H);
(iii) des moyens (m) permettant d’introduire de l’eau dans la structure (S) ou de l’en évacuer, d’y constituer une nappe d’eau et de gérer la profondeur (Ppiézo) du niveau piézométrique de ladite nappe d’eau à l’intérieur de ladite structure (S) ; (iii) means (m) making it possible to introduce water into the structure (S) or to evacuate it, to constitute a sheet of water therein and to manage the depth (Ppi ézo ) of the piezometric level of said sheet of water inside said structure (S);
- Deuxièmement, en ce que la couche hybride (H) est constituée soit (i) d’un substrat de culture qui comprend des éléments synthétiques de renforcement, soit (ii) d’un substrat de culture qui se partage l’espace de la couche hybride (H) avec des éléments synthétiques de renforcement. - Secondly, in that the hybrid layer (H) consists either (i) of a culture substrate which includes synthetic reinforcing elements, or (ii) of a culture substrate which shares the space of the hybrid layer (H) with synthetic reinforcing elements.
5. Terrain de sport selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour pouvoir répondre à l'exigences de teneur en air près de la surface pour une oxygénation des racines minimale, la structure vérifie la relation : - avec PTOR = 5 cm et BAIRMINTOR = 5 % 5. Sports field according to claim 4, characterized in that, in order to be able to meet the air content requirements near the surface for minimum oxygenation of the roots, the structure verifies the relationship: - with PTOR = 5 cm and BAIRMINTOR = 5%
- où e, est la porosité totale caractéristique de la couche poreuse (Ci) dans son état com pacté de compaction in situ ; - where e is the characteristic total porosity of the porous layer (Ci) in its compacted state of in situ compaction;
- où la fonction hC i drainage est la fonction caractérisant la capillarité théorique de la couche poreuse (Ci) dans son état de compaction in situ, ladite fonction hC i drainage étant définie comme la fonction qui à une valeur 0eau de teneur en eau volumique strictement comprise entre la teneur en eau e, à saturation et la teneur en eau au point de flétrissement associe la valeur hC i drainage (Q eau ) qui est la hauteur capillaire équivalente exprimée en cm correspon dant à Q eau sur la courbe principale de drainage, courbe strictement décroissante de teneur en eau à l’équilibre capillaire par rapport à la pression capillaire sur un chemin de drainage quasi statique à partir de l’état initial saturé ; - where the function h C i drainage is the function characterizing the theoretical capillarity of the porous layer (Ci) in its state of compaction in situ, said function h C i drainage being defined as the function which at a value of 0 water of water volume strictly between the water content e, at saturation and the water content at the wilting point associates the value h C i drainage (Q water ) which is the equivalent capillary height expressed in cm corresponding to Q water on the curve drainage principal, strictly decreasing curve of water content at capillary equilibrium versus capillary pressure on a quasi-static drainage path from the initial saturated state;
- où le nombre n( PTOR) de couches entièrement ou partiellement au-dessus de PTOR est un entier défini par la relation : - where the number n( P T OR) of layers entirely or partially above PTOR is an integer defined by the relation:
- en définissant Z, pour i < n(PToR) par la relation Z , = Y, pour i < n (PTOR) et Z n(PToR) étant égal à PTOR. - by defining Z, for i < n(P T o R ) by the relation Z , = Y, for i < n (PTOR) and Z n ( P T o R) being equal to P TO R.
6. - Terrain de sport selon l’une des revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la structure (S), pour pouvoir répondre à l'exigences de teneur en air près de la surface pour ne pas favoriser les maladies estivales en période caniculaire vérifie la relation YN ³ 5 cm + hCj drainage ( 15 % ) où j est le numéro de la couche dans laquelle se situent les points à 5 cm de profondeur et ¾ la porosité totale caractéristique de la couche poreuse (Cj) dans son état de compaction in situ . 6. - Sports ground according to one of claims 4 or 5, characterized in that the structure (S), in order to be able to meet the requirements of air content near the surface so as not to promote summer diseases during canicule verifies the relationship Y N ³ 5 cm + h Cj drainage (15%) where j is the number of the layer in which the points are located at 5 cm depth and ¾ the total porosity characteristic of the porous layer (Cj) in its state of compaction in situ.
7. Terrain de sport selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la couche hybride (H) comprend : 7. Sports field according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the hybrid layer (H) comprises:
- un substrat de culture essentiellement sableux (SUB sab) - an essentially sandy growing medium (SUB sab)
- des éléments synthétiques de renforcement (SYNT renf) qui peuvent être : - synthetic reinforcement elements (SYNT renf) which can be:
(a) fragmentés et incorporés au substrat (SUB sab) lors de la fabrication du substrat ; ou, (b) fragmentés ou continus et incorporés in situ au substrat après que le substrat (SUB sab) a déjà été installé sur place ; ou, (a) fragmented and incorporated into the substrate (SUB sab) during the fabrication of the substrate; Where, (b) fragmented or continuous and incorporated in situ into the substrate after the substrate (SUB sab) has already been installed in place; Where,
(c) constitués en une structure organisée préalablement installée in situ à l’emplacement de la couche de jeu, le substrat (SUB sab) lui-même étant ultérieurement incorporé à l’intérieur de ladite structurer (c) made up of an organized structure previously installed in situ at the location of the game layer, the substrate (SUB sab) itself being subsequently incorporated inside said structure
8. Terrain de sport selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caracté risé en ce que la couche hybride (H) appartient à l’une des configurations suivantes : 8. Sports field according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the hybrid layer (H) belongs to one of the following configurations:
- les éléments synthétiques de renforcement (SYNT renf) sont des fibres, et le substrat (SUB sab) et les fibres sont mélangées préalablement ; - the synthetic reinforcing elements (SYNT renf) are fibers, and the substrate (SUB sab) and the fibers are mixed beforehand;
- les éléments synthétiques de renforcement (SYNT renf) sont des fibres longues qui sont incorporées au substrat, une fois le gazon installé. - the synthetic reinforcing elements (SYNT renf) are long fibers which are incorporated into the substrate, once the turf has been installed.
- les éléments synthétiques sont une moquette synthétique avec un substrat incorporé en suite ente les brins de la moquette synthétique, un semis étant ensuite réalisé pour consti tuer finalement une moquette synthétique semée dans laquelle pousse un vrai gazon natu rel. - The synthetic elements are a synthetic carpet with a substrate subsequently incorporated between the strands of the synthetic carpet, sowing then being carried out to finally constitute a sown synthetic carpet in which a real natural grass grows.
9. Terrain de sport selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche hybride est constituée du substrat commercialisé sous la dénomination Ra- dicalé. 9. Sports field according to claim 8, characterized in that the hybrid layer consists of the substrate sold under the name Radical.
10. Terrain de sport selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, caracté risé en ce qu’il présente une structure de bassin avec un fond de forme (F) et des bords et une membrane imperméable posée sur ledit fond de forme (F) et sous la structure (S) et remontant sur les bords de ladite structure de bassin, de sorte que la structure (S) a son fond et ses bords périphériques verticaux isolés de l’extérieur par ladite membrane imperméable 10. Sports field according to any one of claims 4 to 9, characterized in that it has a basin structure with a bottom form (F) and edges and an impermeable membrane placed on said bottom form ( F) and under the structure (S) and going up on the edges of the said basin structure, so that the structure (S) has its bottom and its vertical peripheral edges isolated from the outside by the said impermeable membrane
11. - Terrain de sport selon l’une quelconque des revendications 4 à 10, carac térisé en ce que l’une des couches de la structure (S) est constituée d’un béton poreux, à porosité très grossière, à la fois très perméable et très capillaire, commercialisé sous la marque Capillary Concreete par la société Capillary Concrète. 11. - Sports field according to any one of claims 4 to 10, charac terized in that one of the layers of the structure (S) consists of a porous concrete, with very coarse porosity, both very permeable and very capillary, marketed under the brand name Capillary Concreete by the company Capillary Concrète.
12. -Terrain de sport selon l’une quelconque des revendications 4 à 11 , dont la structure comprend une couche de substrat d’une épaisseur de 10 à 40 cm posée sur une couche de stockage capillaire d’une épaisseur de 5cm à 200 cm et située entre la profondeur PTOIT de son toit et PFOND de son fond et caractérisé : 12. -Sports field according to any one of claims 4 to 11, the structure of which comprises a layer of substrate with a thickness of 10 to 40 cm placed on a capillary storage layer with a thickness of 5cm to 200 cm and located between the depth PTOIT of its roof and PFOND of its bottom and characterized:
- en ce que PTOIT > Piviin et PFOND = PMax - in that PTOIT > Piviin and PFOND = PMax
- et en ce que ladite couche de stockage capillaire dispose de caractéristiques capillaires naturelles ou par adjonction artificielle de moyens adéquats permettant de faire remonter de l’eau dans la couche de substrat posée au dessus quelque soit le niveau piézométrique de la nappe entre PTOIT et PFOND avec un flux capillaire au moins équivalent à celui qui résulterait d’une même demande évaporatoire au sommet du même substrat posé sur un sable moyen ( entre 250pm et 500pm) avec une nappe d’eau à la même profondeur . - and in that said capillary storage layer has natural capillary characteristics or by artificial addition of suitable means allowing water to rise in the layer of substrate laid above whatever the piezometric level of the water table between PTOIT and PFOND with a capillary flow at least equivalent to that which would result from the same evaporation demand at the top of the same substrate placed on medium sand (between 250pm and 500pm) with a water table at the same depth.
13. Terrain de sport selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de stockage capillaire comprend une combinaison de 1 à 7 couches parmi lesquelles : 13. Sports field according to claim 12, characterized in that the capillary storage layer comprises a combination of 1 to 7 layers among which:
- une couche de sable dont le D10 est compris entre 200 et 800 miti, d’une épaisseur de 5cm à 200 cm, si elle est présente, - a layer of sand whose D10 is between 200 and 800 miti, with a thickness of 5cm to 200 cm, if present,
- une couche de substrat commercialisé sous la dénomination Radicalé d’une épaisseur de 4 à 20 cm, si elle est présente - a layer of substrate marketed under the name Radicalé with a thickness of 4 to 20 cm, if present
- une couche constituée d’une juxtaposition de caissons du type connu et commercialisé sous la dénomination commerciale Permavoid d’une épaisseur de 7cm à 15 cm , si elle est présente, lesdits caissons étant dotés d’un faisceau de colonnes capillaires verticales permettant la remontée capillaire à travers le vide rempli d’air au dessus du niveau de la nappe - a layer consisting of a juxtaposition of boxes of the type known and marketed under the trade name Permavoid with a thickness of 7cm to 15 cm, if present, said boxes being equipped with a bundle of vertical capillary columns allowing the ascent capillary through the air-filled void above groundwater level
- une couche de graviers de 7cm à 150 cm , si elle est présente, ladite couche de graviers étant dotée d’un faisceau de colonnes capillaires verticales ou de mèches capillaires permettant la remontée capillaire à travers la barrière capillaire constituée par la porosité essentiellement remplie d’air du gravier au dessus du niveau de la nappe - a layer of gravel from 7cm to 150 cm, if present, said layer of gravel being equipped with a bundle of vertical capillary columns or capillary wicks allowing capillary rise through the capillary barrier formed by the essentially air-filled porosity of the gravel above groundwater level
- une couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la société Capillary Concreete, d’une épaisseur de 5 à 15 cm si elle est présente - a layer of the product marketed under the brand name Capillary Concreete from the company Capillary Concreete, with a thickness of 5 to 15 cm if present
- une couche de sable dont le D10 est compris entre 200 et 800 pm située sous la couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete , d’une épaisseur de 10 à 250 cm si elle est présente. - a layer of sand whose D10 is between 200 and 800 pm located under the layer of the product marketed under the Capillary Concrete brand, with a thickness of 10 to 250 cm if present.
- Une couche composée de matériaux fibreux durs ou souples, naturels ou artificiels, ma tériaux fibreux broyés ou en morceaux comme du corail, de la craie, du bois broyé ou des amas ou pelotes de fibres , pelotes naturelles de posidonie, morceaux de moquette, le tout constitutif d’un milieu poreux à forte macroporosité entre les éléments constitutifs agrégés et un réseau capillaire à l’intérieur même des éléments constitutifs agrégés. - A layer composed of hard or soft fibrous materials, natural or artificial, fibrous materials crushed or in pieces such as coral, chalk, crushed wood or clusters or balls of fibres, natural balls of posidonia, pieces of carpet, the whole constituting a porous medium with high macroporosity between the aggregated constituent elements and a capillary network inside the aggregated constituent elements.
14. Terrain de sport selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spécifiquement conçue pour cet usage et qui comprend : 14. Sports field according to claim 12, characterized in that the capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use and which comprises:
- soit une couche constituée d’une juxtaposition de caissons du type des caissons connus sous la dénomination commerciale Permavoid, d’une épaisseur de 8cm à 15cm, lesdits caissons étant dotés de haut en bas de la couche d’un faisceau de colonnes capillaires verticales permettant la remontée capillaire à travers le vide rempli d’air au dessus du niveau de la nappe - or a layer consisting of a juxtaposition of boxes of the type of boxes known under the trade name Permavoid, with a thickness of 8cm to 15cm, said boxes being provided from top to bottom of the layer with a bundle of vertical capillary columns allowing capillary rise through the air-filled void above groundwater level
- soit une couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la so ciété Capillary Concreete, d’une épaisseur de 5 à 15 cm. - or a layer of the product marketed under the Capillary Concreete brand from the Capillary Concreete company, with a thickness of 5 to 15 cm.
15. -Terrain de sport selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spé cifiquement conçue pour cet usage d’une épaisseur ³ 5 cm et que le subs trat de culture posé dessus a une épaisseur comprise entre 12 cm et 19 cm. 15. -Sports field according to claim 12, characterized in that the capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of ³ 5 cm and that the culture substrate placed on it has a thickness between 12 cm and 19 cm.
16. Terrain de sport selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spé cifiquement conçue pour cet usage d’une épaisseur ³ 8 cm et que le subs trat de culture posé dessus a une épaisseur comprise entre 13 cm et 22 cm. 16. Sports field according to claim 12, characterized in that the capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of ³ 8 cm and that the culture substrate placed on it has a thickness between 13 cm and 22 cm.
17. -Terrain de sport selon la revendication 12, caractérisée en ce que la couche de stockage capillaire est une couche de stockage capillaire artificielle spé cifiquement conçue pour cet usage d’une épaisseur ³ 15 cm et que le subs trat de culture posé dessus a une épaisseur comprise entre 16 cm et 25 cm. 17. -Sports field according to claim 12, characterized in that the capillary storage layer is an artificial capillary storage layer specifically designed for this use with a thickness of ³ 15 cm and that the culture substrate placed on it has a thickness between 16 cm and 25 cm.
18. Terrain de sport selon l’une quelconque des revendications 4 à 17, caracté risé en ce que la structure comprend une combinaison de 1 à 5 couches parmi lesquelles : 18. Sports field according to any one of claims 4 to 17, characterized in that the structure comprises a combination of 1 to 5 layers among which:
- une couche de top dressing de 1 à 3 cm située si elle est présente tout en haut de la pile de couches superposées, - a layer of top dressing of 1 to 3 cm located if it is present at the very top of the pile of superimposed layers,
- une couche de substrat commercialisé sous la dénomination Radicalé d’une épaisseur de 4 à 20 cm, - a layer of substrate marketed under the name Radicalé with a thickness of 4 to 20 cm,
- une couche de sable dont le D10 est compris entre 200 et 800 pm située sous le substrat commercialisé sous la dénomination Radicalé, d’une épaisseur de 5 cm à 250 cm si elle est présente, - a layer of sand whose D10 is between 200 and 800 pm located under the substrate marketed under the name Radicalé, with a thickness of 5 cm to 250 cm if present,
- une couche du produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la société Capillary Concrète d’une épaisseur de 5 à 10 cm si elle est présente, - a layer of the product marketed under the Capillary Concreete brand from Capillary Concrète with a thickness of 5 to 10 cm if present,
- une couche de sable dont le D10 est compris entre 200 et 800 pm située sous le produit commercialisé sous la marque Capillary Concreete de la société Capillary Concrète, d’une épaisseur de 10 à 250 cm si elle est présente. - a layer of sand with a D10 of between 200 and 800 pm located under the product marketed under the brand name Capillary Concreete from the company Capillary Concrète, with a thickness of 10 to 250 cm if present.
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