FR3090880A1 - Dispositif et procede de mesure d’au moins un parametre d’arrachage d’une plante - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un dispositif (1) de mesure d’un paramètre d’arrachage d’une plante (P), comportant un châssis (2), un câble (3) destiné à être fixé à la plante (P) et un capteur (4) de mesure de la force de tension du câble (3). Suivant l’invention, le dispositif comporte un vérin (5) linéaire de traction du câble (3), une poulie (6) de renvoi du câble (3) et des moyens (7) de réglage et de mesure de la position en hauteur de la poulie (6) par rapport au châssis (2), le capteur (4) étant situé sur la partie (31) du câble (3) située entre la poulie (6) et le vérin (5), des moyens (8) de traitement de données étant prévus pour calculer, à partir de la position en hauteur de la poulie (6), l’angle de traction du câble (3) sur la plante (P).  Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Description

Titre de l’invention : DISPOSITIF ET PROCEDE DE MESURE D’AU MOINS UN PARAMETRE D’ARRACHAGE D’UNE

PLANTE

Domaine technique

[0001] L’invention concerne un dispositif et un procédé de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, en milieu aquatique ou terrestre.

Technique antérieure

[0002] On entendra par milieu aquatique, tous milieux du type milieu marin, lac, étang, rivière, etc. Par milieu terrestre on entendra ici tous milieux non aquatiques, inondable ou non.

[0003] Ainsi, un domaine d’application concerne les plantes subaquatiques ou macrophytes et plus généralement les plantes, pouvant être présentes dans toute zone immergée ou submersible, telles que par exemple les cours d’eau, les milieux marins, les estuaires, mais également les milieux terrestres pouvant être inondés ou non, tels que par exemple des zones de montagne ou des prairies.

[0004] Depuis quelques années, la prolifération de plantes aquatiques (macrophytes) dans les cours d’eau français entraîne un risque de colmatage des prises d’eau (appelées cidessous sources froides) des centrales de production d’électricité, par exemple nucléaires ou autres. Il est fondamental de mieux comprendre les évolutions biologiques constatées dans les cours d’eau sur lesquels sont implantées ces centrales, afin d’anticiper les développements massifs de végétaux et les risques de colmatage des prises d’eau.

[0005] Dans l’état de la technique, le besoin est généralement satisfait par des outils de mesures simples (dynamomètres manuels) qui mesurent la force de rupture du système racinaire obtenue en exerçant une traction manuelle. Le principal avantage de ces outils de mesure est leur extrême portabilité. Les principaux inconvénients sont : 1) l’impossibilité de contrôler les paramètres des essais de traction réalisés, 2) la relativement faible précision des mesures réalisées (capacité de gestion et d’enregistrement des données réduite, faible précision et fréquence d’acquisition des mesures). L’ensemble conduit à une faible répétabilité et reproductibilité des mesures effectuées.

[0006] Les lacunes dans les connaissances nécessaires à l’appréhension du problème posé concernent les modes de détachement (brisure, arrachage) des plantes aquatiques dans les cours d’eau, car ces phénomènes ont été très peu étudiés jusqu’à présent. Des études complémentaires avec la mise en œuvre d’expérimentations et/ou des campagnes de terrain in situ, sur les critères d’arrachage des macrophytes sont indis pensables pour combler ces lacunes. A ce jour, il n’existe pas d’outil qui permette de mesurer in situ c’est-à-dire directement dans les cours d’eau étudiés les modalités d’arrachage des végétaux aquatiques.

[0007] L’invention vise à obtenir un dispositif et un procédé de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, qui permette de pallier les inconvénients de l’état de la technique et d’étudier l’ancrage des végétaux herbacés, y compris aquatiques. Exposé de l’invention

[0008] A cet effet, un premier objet de l’invention est un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, pouvant être subaquatique ou terrestre, comportant un châssis destiné à être disposé sur le fond d’une zone, pouvant être immergée, submersible ou terrestre, un câble destiné à être fixé à la plante et un capteur de mesure de la force de tension du câble.

[0009] Suivant un mode de réalisation de l’invention, le dispositif comporte en outre un vérin linéaire de traction du câble, une poulie de renvoi du câble et des moyens de réglage et de mesure de la position en hauteur de la poulie par rapport au châssis, le capteur étant situé sur la partie du câble située entre la poulie et le vérin.

[0010] Suivant un mode de réalisation de l’invention, des moyens de traitement de données sont prévus pour calculer, à partir de la position en hauteur de la poulie ayant été mesurée, l’angle de traction du câble sur la plante.

[0011] L’invention permet de mesurer in situ (i.e. sur des végétaux en place, dans des jardins expérimentaux ou des écosystèmes naturels), en conditions standardisées, la force nécessaire pour induire la rupture mécanique de l’ancrage des plantes. La rupture peut consister en un délogement complet du système racinaire, une brisure des racines ou une brisure de la partie de l’appareil épigée située au niveau du sédiment ou du sol. Le dispositif permet de réaliser in situ un essai de traction sur une plante herbacée et ainsi d’obtenir une mesure de la force nécessaire pour induire la rupture mécanique de l’ancrage. Les paramètres de l’essai qui peuvent être choisis sont 1) l’angle de la traction exercée sur la plante, 2) la vitesse de traction et 3) la fréquence d’acquisition des données.

[0012] Le dispositif permet de répondre aux principales contraintes inhérentes aux mesures in situ de forces d’ancrage : 1) il est mobile et peut être transporté in situ par 2 opérateurs ; 2) il peut être utilisé quel que soit le type d’environnement (aquatique ou terrestre), de substrat (granulométrie grossière ou non), de topographie (plane, pentue, irrégulière) ; 3) les mesures effectuées sont précises et reproductibles, à la fois concernant la traction exercée sur la plante et la force mesurée.

[0013] Les principales améliorations par rapport à des outils existants résident dans la possibilité d’effectuer des mesures sur des végétaux aquatiques (i.e. sous l’eau) et dans la reproductibilité et précisions des essais de traction réalisés.

[0014] Suivant un mode de réalisation de l’invention, la vitesse de traction du câble par le vérin est programmable.

[0015] Suivant un mode de réalisation de l’invention, le vérin comporte un corps fixé sur un premier support lui-même fixé au châssis et une tige, qui comporte une extrémité libre fixée au câble et qui est déplaçable en translation par rapport au corps dans un sens de traction du câble, la poulie étant montée sur un deuxième support réglable en hauteur par rapport au premier support.

[0016] Suivant un mode de réalisation de l’invention, le châssis comporte des pieds et des traverses reliant entre eux les pieds, le vérin comportant un corps fixé sur un premier support lui-même fixé aux traverses, la position du premier support suivant une première direction horizontale étant réglable par rapport aux traverses.

[0017] Suivant un mode de réalisation de l’invention, le châssis comporte des pieds et des traverses reliant entre eux les pieds, le vérin comportant un corps fixé sur un premier support lui-même fixé aux traverses, la position du corps suivant une deuxième direction verticale étant réglable par rapport aux traverses.

[0018] Suivant un mode de réalisation de l’invention, le vérin est un vérin linéaire de traction verticale ascendante du câble, la poulie est une poulie inférieure de renvoi du câble.

[0019] Suivant un mode de réalisation de l’invention, le châssis comporte des pieds réglables en hauteur.

[0020] Suivant un mode de réalisation de l’invention, les moyens de traitement de données comportent un ordinateur distant, qui est connecté au capteur et qui permet d’acquérir la force de tension du câble en fonction du temps.

[0021] Suivant un mode de réalisation de l’invention, les moyens de traitement de données comportent

[0022] un moyen de commande du vérin, permettant de commander la position en hauteur du câble en fonction du temps suivant une commande prescrite de traction du câble, [0023] un moyen de calcul et d’enregistrement d’une force d’arrachage de la plante, comme étant égale à un maximum de la force de tension du câble en fonction du temps, lorsque le vérin est commandé suivant la commande prescrite de traction du câble.

[0024] Un deuxième objet de l’invention est un procédé de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante pouvant être subaquatique ou terrestre à l’aide du dispositif de mesure tel que décrit ci-dessus, procédé dans lequel

[0025] on dispose le châssis sur le fond d’une zone pouvant être immergée, submersible ou terrestre,

[0026] on fixe le câble à la plante,

[0027] on règle et on mesure la position en hauteur de la poulie par rapport au châssis,

[0028] on tire sur le câble par un vérin linéaire de traction, le câble passant sous une poulie de renvoi,

[0029] on mesure par le capteur de mesure la force de tension du câble,

[0030] on calcule, à partir de la position en hauteur de la poulie ayant été mesurée, l’angle de traction du câble sur la plante.

Brève description des dessins

[0031] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif en référence aux figures des dessins annexés, sur lesquelles :

[0032] [fig.l] représente schématiquement une vue en perspective d’un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, suivant un mode de réalisation de l’invention.

[0033] [fig.2] représente schématiquement une vue de gauche d’un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, suivant un mode de réalisation de l’invention.

[0034] [fig.3] représente schématiquement une vue de face d’un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, suivant un mode de réalisation de l’invention.

[0035] [fig.4] représente schématiquement une vue de droite d’un dispositif de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante, suivant un mode de réalisation de l’invention.

[0036] [fig.5] représente schématiquement une vue en coupe de la fixation du câble du dispositif des figures 1 à 4 à une plante, suivant un mode de réalisation de l’invention.

[0037] [fig.6] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un individu d’un premier exemple de plante subaquatique, à savoir Juncus articulatus.

[0038] [fig.7] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un premier exemple de plante subaquatique, à savoir Juncus articulatus.

[0039] [fig.8] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un premier exemple de plante subaquatique, à savoir Juncus articulatus.

[0040] [fig.9] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un premier exemple de plante subaquatique, à savoir Juncus articulatus.

[0041] [fig.10] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un premier exemple de plante subaquatique, à savoir Juncus articulatus.

[0042] [fig.ll] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un individu d’un deuxième exemple de plante subaquatique, à savoir Iris pseudacorus.

[0043] [fig.12] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un deuxième exemple de plante subaquatique, à savoir Iris pseudacorus.

[0044] [fig.13] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un deuxième exemple de plante subaquatique, à savoir Iris pseudacorus.

[0045] [fig.14] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un deuxième exemple de plante subaquatique, à savoir Iris pseudacorus.

[0046] [fig.15] représente une courbe de force de tension du câble obtenue par un dispositif de mesure suivant un mode de réalisation de l’invention, sur un autre individu d’un deuxième exemple de plante subaquatique, à savoir Iris pseudacorus.

Description des modes de réalisation

[0047] Aux figures 1 à 5, le dispositif 1 de mesure suivant l’invention est prévu pour mesurer au moins un paramètre d’arrachage d’une plante P située dans une zone ZS. Ce paramètre d’arrachage peut être par exemple la force F d’arrachage de la plante et/ ou l’angle 0 d’arrachage de la plante. La plante P peut être subaquatique ou aquatique. La plante P peut également être terrestre hors d’eau ou en zone inondable ou non inondable.

[0048] Le dispositif 1 de mesure comporte un châssis 2 à disposer dans la zone ZS, telle que par exemple une zone ZS immergée ou submersible ou toute zone aquatique comme par exemple dans un cours d’eau (ruisseau, rivière, fleuve ou autre), un milieu marin (bord de mer), un estuaire ou une zone terrestre telle que par exemple des zones de montagne ou des prairies ou d’autres types de milieu, pas forcément inondés. Le dispositif 1 de mesure peut donc être prévu pour être partiellement ou totalement immergé dans l’eau E de la zone ZS, et comporte à cet effet des moyens d’étanchéité. Le châssis 2 est destiné à être disposé sur le fond ES de la zone ZS, ou sur tout support. Le dispositif 1 de mesure peut aussi être utilisé hors eau.

[0049] Le dispositif 1 de mesure comporte un câble 3 destiné à être fixé à la plante P et un capteur 4 de mesure, pour mesurer la force P de tension du câble 3.

[0050] Sur le dispositif 1 est prévu un vérin 5 linéaire de traction du câble 3. En outre, le dispositif 1 comporte une poulie 6 de renvoi du câble 3. Des moyens 7 sont prévus pour régler et mesurer la position en hauteur de la poulie 6 par rapport au châssis 2.

[0051] Le capteur 4 est situé sur la partie 31 du câble 3, située entre la poulie 6 et le vérin 5.

[0052] La remontée progressive de la tige mobile 53 du vérin 1 permet de mesurer par le capteur 4 la force P jusqu’à l’arrachage de la plante P.

[0053] On peut également, par déplacement vertical de la poulie 6, faire varier l’angle 0 de traction du câble 3 sur la plante P. Ainsi, le dispositif 1 permet de calculer, à partir de la position en hauteur de la poulie 6, l’angle 0 de traction du câble 3 sur la plante P. Des moyens 8 de traitement de données sont prévus à cet effet.

[0054] Le châssis 2 comporte par exemple des pieds 21, 22, 23, 24, par exemple des tiges verticales dirigées de haut en bas, et des traverses 25, s’étendant par exemple horizontalement, qui sont raccordées entre les pieds 21, 22, 23, 24. Le vérin 5 comporte un corps 51 fixé sur un premier support 52 lui-même fixé au châssis 2. Le vérin 51 comporte en outre une tige 53 mobile, qui est déplaçable entre translation par entrée et sortie dans le corps 51. Une extrémité libre 54 de la tige 53 est fixée au câble 3. La poulie 6 peut être montée par exemple sur un deuxième support 55 réglable en hauteur par rapport au premier support 52. Le premier support 52 et/ou le deuxième support 55 peuvent être par exemple sous la forme d’une broche verticale par exemple sous la forme de broche télescopique l’une dans l’autre, ou d’un mât vertical. La position du premier support 52 suivant une première direction horizontale X peut également être réglable par rapport aux traverses 25, ainsi qu’illustré par les flèches El et E2 à la figure 3. La position du corps 51 suivant une deuxième direction verticale Z peut également être réglable par rapport aux traverses 25. Le châssis 2 et/ou les pieds 21, 22, 23, 24 peuvent également être réglables en hauteur. Le dispositif 1 de mesure peut être sous la forme d’un outil transportable et/ou démontable.

[0055] Par exemple, ainsi que représenté aux figures 1 à 4, la poulie 6 est située plus en bas que le vérin 5, le sens de traction du câble 3 étant dans ce cas vertical et ascendant, ainsi que représenté par la flèche E3 aux figures 1, 2 et 5. Bien entendu, dans d’autres modes de réalisation, la poulie 6 peut être disposée plus en haut que le vérin 5.

[0056] Les moyens 8 de traitement de données peuvent comporter par exemple un ordinateur distant, qui est connecté au capteur 4 de mesure de la force L de tension du câble 3 et qui permet donc d’acquérir la force L de tension du câble 3 en fonction du temps. Les moyens 8 de traitement de données comportent également un moyen 81 de commande configuré pour commander la position en hauteur de la tige mobile 53 par rapport au corps 51. On commande ainsi la position en hauteur du câble 3 en fonction du temps suivant une commande prescrite de traction du câble 3. Les moyens 8 de traitement de données peuvent comporter un moyen de calcul de la force LR d’arrachage de la plante P. Cette force LR d’arrachage de la plante P peut être calculée comme étant égale à un maximum de la force P de tension du câble 3 en fonction du temps, lorsque le vérin 5 est commandé suivant la commande prescrite de traction du câble 3.

[0057] Suivant un mode de réalisation, le dispositif 1 de mesure comporte des moyens de surveillance en continu dans le temps pendant la traction sur le câble 3 pour surveiller le niveau du châssis 2 (horizontalité, risque de basculement par exemple), et en cas de dérive procéder automatiquement à une libération de la plante P (arrêt d’urgence automatique).

[0058] Sur l’extrémité inférieure du câble 3 est prévu un moyen d’accrochage à la plante P, par exemple par le fait que le câble 3 est attaché par un nœud ou autre au niveau du collet de la plante P, ainsi que cela est illustré à la figure 5. Un film en matière synthétique peut être interposé sur les tissus de la plante P en contact avec le câble 3, ce qui permet de limiter les forces de cisaillement qui s’exercent sur les tissus végétaux au cours de la traction. Ce film peut être par exemple un film plastique de paraffine sur papier. Ainsi, le système d’accroche permet de préserver les tissus de la plante P sans les abîmer, afin d’éviter de fragiliser la plante P et de fausser les mesures, tout en permettant d’attacher fermement la plante P afin qu’elle ne glisse pas au cours de la traction par le câble 3.

[0059] Le dispositif 1 de mesure selon l’invention peut être prévu sur un robot automoteur ou autre, dans d’autres modes de réalisation.

[0060] Suivant le procédé de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage de la plante P à l’aide du dispositif 1 de mesure tel que décrit ci-dessus, au cours d’une première étape El, on dispose le châssis 2 sur le fond ES de la zone ZS pouvant être immergée, submersible ou terrestre.

[0061] Au cours d’une deuxième étape E2 postérieure à la première étape El, on fixe le câble 3 à la plante P.

[0062] Au cours d’une troisième étape E3, postérieure à la première étape El, on règle et on mesure la position en hauteur de la poulie 6 par rapport au châssis 2.

[0063] Au cours d’une quatrième étape E4, postérieure aux étapes El, E2 et E3, on tire sur le câble 3 par le vérin 5 linéaire de traction, le câble 3 passant sous la poulie 6 de renvoi.

[0064] Au cours d’une étape E5, par exemple simultanée ou postérieure à la quatrième étape 4, on mesure par le capteur 4 de mesure la force F de tension du câble 3.

[0065] Au cours d’une sixième étape E6, simultanée ou postérieure à la cinquième étape E5, on calcule, à partir de la position en hauteur de la poulie 6 ayant été mesurée, l’angle 0 de traction du câble 3 sur la plante P.

[0066] Le dispositif 1 suivant l’invention permet, par exemple, de réaliser in situ des essais de traction sur les plantes P pour caractériser leurs conditions/modalités d’arrachage sur le terrain dans un milieu ZS. En effet, ces conditions (par exemple température de l’eau, courant d’eau sur la zone ZS, hauteur d’eau sur la zone ZS, crues, sécheresse) auxquelles sont soumises les plantes P, peuvent influer sur la force avec laquelle la plante P peut être entièrement ou partiellement arrachée par l’eau.

[0067] Le dispositif 1 suivant l’invention permet d’effectuer des essais de traction in situ dans des conditions parfaitement reproductibles, puisque les paramètres de traction peuvent être contrôlés. L’invention permet ainsi d’avoir des données, qui sont collectées avec des dispositifs 1 possiblement différents mais qui sont comparables car effectuées avec des conditions d’essais identiques.

[0068] Le fait que les essais de traction puissent être réalisés en fixant les principaux paramètres permet d’obtenir des résultats reproductibles et répétables. Le dispositif 1 permet d’exercer une traction sur la tige 53 ou un ensemble de tiges 53 pour arracher la ou les plantes P. La force F exercée sur la tige 53 ou l’ensemble de tiges 53 est mesurée et enregistrée tout au long de l’essai, à haute fréquence, ce qui permet d’obtenir une mesure de la force F nécessaire pour induire l’arrachage ou la rupture de la plante P (délogement complet du système racinaire R, brisure des racines R ou brisure de la partie de l’appareil épigée située au niveau du sédiment ou du sol).

[0069] Le châssis 2 peut être métallique, par exemple en aluminium. Par exemple, le châssis 2 est démontable en des éléments individuels qui peuvent être transportés par une ou plusieurs personnes. Le châssis 2 est modulable et évolutif : des éléments du châssis 2 peuvent être changés en fonction des besoins.

[0070] Les pieds 21, 22, 23, 24 du châssis 2 sont indépendants et réglables en hauteur, ce qui permet de stabiliser le dispositif 1 et de régler le plan de travail horizontalement quelle que soit la topographie du site de mesure (plane, accidentée, pentue). Des pieds 21, 22, 23, 24 de différentes longueurs peuvent être changés et adaptés pour s’adapter aux besoins (par exemple hauteur d’eau). La base des pieds 21, 22, 23, 24 en contact avec le fond ou sol FS peut être facilement changée pour être adaptée avec le substrat, par exemple, en y ajustant des platines pour stabiliser le dispositif 1 dans des sédiments meubles.

[0071] Par exemple, le vérin 5 est monté sur le premier support 52 monté mobile verticalement selon la direction verticale Z sur le troisième support 56, lui-même monté mobile horizontalement selon la direction horizontale X sur des traverses horizontales 25. Le troisième support 56 horizontal permet de régler précisément la direction selon laquelle s’exerce la traction (par exemple pour effectuer une traction dont la direction est alignée avec le sens du courant en rivière). Le premier support 52 mobile permet de positionner correctement le vérin 5 verticalement quelle que soit la topographie du terrain (par exemple présence de blocs ou galets). Le premier support 52 peut être par exemple sous la forme d’une broche verticale ou d’un mât vertical.

[0072] Le vérin 5, par exemple électrique, à guidage linéaire exerce la traction sur les plantes P. Le vérin 5 permet d’exercer sur les plantes P des tractions lentes (de l’ordre de quelques mm.s '), à vitesse constante, sans exercer d’à-coups. La possibilité d’exercer des tractions avec ces caractéristiques est une amélioration clé par rapport aux dispositifs de mesure de l’état de la technique, dans lesquels les tractions sont exercées manuellement. La faible vitesse et la régularité de la traction (absence d’à-coups) permettent d’assurer la validité de l’essai d’un point de vue mécanique, la reproductibilité des mesures effectuées et par conséquent la comparaison entre essais. Les paramètres des tractions exercées par le vérin 5 sont programmables et peuvent être facilement modifiés (vitesse de traction, cycles de traction...). La capacité du vérin 5 est élevée (par exemple 500 N) pour permettre de déraciner une large gamme de végétaux. Par exemple, le vérin 5 peut être de classe IP67 pour être utilisé en milieu aquatique.

[0073] Le câble 3 peut être une drisse préétirée. Le câble 3 est fixé à la tige mobile 53 du vérin 5 et passe par la poulie 6, qui permet un renvoi d’angle du câble 3. La poulie 6 est par exemple à roulement étanche. La poulie 6 est rotative sur une platine fixée au deuxième support 55. Le deuxième support 55 de la poulie 6 de renvoi d’angle est positionné sur le support vertical 52 du vérin 5 et sa position est réglable verticalement par exemple manuellement : le réglage de la position de la poulie 6 permet de fixer avec précision l’angle 0 par rapport à l’horizontale avec laquelle s’effectue la traction (de 0 à 90°). La possibilité de régler l’angle 0 de traction avec précision constitue une amélioration importante par rapport aux dispositifs existants utilisant une traction manuelle et dans lesquels l’angle utilisé pour la traction est très approximatif.

[0074] La position de la poulie 6 par rapport au support 52 qui supporte le vérin 5 selon la direction vertical Z est réglable en hauteur (la poulie 6 est fixée sur le support 55, que l’on peut déplacer sur le support 52, avec un réglage avec des manettes à serrage rapide par exemple). On peut donc, à chaque traction régler facilement et rapidement la hauteur de la poulie 6, et donc ainsi changer l’angle 0 de traction entre 0 et 90°. En changeant la position du premier support 52 par rapport au troisième support 56 selon la direction verticale Z et la position du support 55 sur lequel est fixée la poulie 6, on peut atteindre tous les angles de 0 à 90° quelle que soit la topographie du terrain. Le réglage de l’angle θ se fait à partir de la hauteur entre la poulie 6 et le niveau du fond LS et de la longueur entre la poulie 6 et le point d’accrochage du câble 3 à la plante P. [0075] Les moyens de commande du vérin 5 peuvent comporter un boîtier 81 de commande fixé sur le châssis 2. Le boîtier 81 de commande permet de commander le fonctionnement du vérin 5 (marche, arrêt, déplacement vers le haut ou vers le bas de la tige 53). Le boîtier 81 de commande peut comporter un bouton d’arrêt d’urgence, ce qui permet d’assurer une manipulation sécurisée du vérin 5.

[0076] La force exercée L sur la plante est mesurée par le capteur 4 de force relié à un système ou module 82 de gestion et d’acquisition des données (faisant partie des moyens 8 de traitement des données) permettant de visualiser en temps réel la force L exercée sur la plante P et d’enregistrer les données.

[0077] Le capteur 4 de force est submersible (capteur par exemple du type IP68) et de capacité adaptée à la force de rupture des plantes P.

[0078] La gestion et l’acquisition des données sont réalisées par une centrale d’acquisition de données, placée dans un boîtier étanche fixé sur le châssis 2. Le boîtier est amovible pour le transport et l’entretien de la centrale d’acquisition. La centrale d’acquisition de données peut être est pilotée via une liaison sans fil par un terminal 80 de télécommunication, comme par exemple une tablette tactile sans fil ou l’ordinateur précité ou autres.

[0079] L’alimentation électrique de l’ensemble du système est assurée par une batterie 83, par exemple de 24V, placée dans un boîtier étanche fixé sur le châssis 2. Le boîtier est amovible pour le transport et la mise en charge du système. Cette alimentation permet une autonomie de l’ensemble du système supérieure à par exemple une journée complète d’utilisation.

[0080] Les résultats des figures 6 à 15 montrent des exemples de courbes obtenues sur deux espèces de végétaux P présentant des modes de rupture différents : délogement de la couronne racinaire et déracinement progressif pour les figures 6 à 10 sur respectivement 5 individus P de Juncus articulatus et brisure de la tige et de l’appareil végétatif au niveau du sédiment pour les figures 11 à 15 sur respectivement 5 individus P de Iris pseudacorus. Les courbes présentent en ordonnées la force L s’exerçant sur la plante P en fonction du temps en abscisses, pour une traction du câble 3 réalisée à une vitesse de 5 mm.s ¹ constante et identique pour tous les individus et toutes les plantes. Des vitesses de traction faibles sont généralement utilisées en mécanique pour la réalisation des essais de traction sur des éprouvettes, en laboratoire, ce qui permet d’améliorer la représentativité et la reproductibilité des essais. Pour ces premiers essais, nous avons donc choisi une vitesse de traction faible. Cependant, le dispositif permet de changer simplement cette vitesse si certaines problématiques le nécessitent, par exemple, en adaptant la vitesse de traction à la vitesse du courant d’eau E subi par les plantes P dans la zone ZS.

[0081] La force ER de rupture est la force E maximale enregistrée au cours de l’essai. La rupture est indiquée sur les courbes des figures 6 à 15 par la force ER de rupture suivie d’une brusque descente de la force E mesurée jusqu’à une force Emin. Les 5 individus de Juncus articulatus et d’iris pseudacorus sur lesquels ont été réalisés ces essais étaient proches spatialement (pour éviter l’effet des conditions environnementales, comme le substrat) et de morphologie générale assez proche.

[0082] En post-traitement, la force E mesurée peut être utilisée directement ou en la pondérant par la masse du système racinaire ou de l’individu, ce qui permet de corriger cette force par la taille générale de la plante P.

[0083] Le dispositif 1 de mesure a été développé pour mesurer les forces ER de rupture de la végétation aquatique, mais peut être utilisé dans d’autres écosystèmes, sur d’autres types de communautés végétales (terrestres, marines, etc.) ou sur d’autres types d’organismes sessiles (algues, coraux, mollusques, etc.). Pour réaliser des mesures dans d’autres écosystèmes, il peut être nécessaire d’adapter le châssis 2 et/ou les pieds 21, 22, 23, 24 pour assurer la stabilité du dispositif 1 dans ces autres écosystèmes : choix de pieds de longueur différentes (plus courts ou plus longs) pour assurer un positionnement correct du dispositif 1 par rapport aux végétaux P à mesurer, changement de la base des pieds pour assurer la stabilité du dispositif 1 (platines plus larges, pieds antidérapants...) ou ajout de contrepoids sur le châssis 2 pour maintenir le dispositif 1 en position.

[0084] Les applications principales envisagées peuvent être d’établir des bulletins réguliers (hebdomadaires ou autres) de suivi dans le milieu du niveau des agresseurs de la source froide (y compris les végétaux aquatiques) (i.e., évaluation hebdomadaire du suivi dans le milieu du niveau des agresseurs de la source froide de centrales de production d’électricité). Ces bulletins hebdomadaires sont édités au regard des connaissances acquises dans le milieu, en amont des sites, des conditions hydrométéorologiques et à dires d’expert. Ils permettent d'anticiper les événements de colmatage pouvant impacter l’alimentation de la source froide des centrales de production d’électricité (nucléaires ou autres) et d'adapter les moyens d'exploitation, si nécessaire. L’amélioration de ces bulletins passe par un développement des connaissances sur les phénomènes d’arrachage des plantes afin de fiabiliser la prédiction. La caractérisation des conditions d'arrachage de plantes aquatiques pourrait alimenter directement un système d'alerte, grâce au couplage avec les prévisions hydrométéorologiques. En effet identifier les facteurs potentiels déclenchant l’arrachage des macrophytes, notamment l’impact de la dynamique hydraulique, permettra de fiabiliser la prédiction du risque d’arrachage (volume et/ou masse de plantes arrachées présentes dans l’eau), et par conséquent d’optimiser la gestion du risque de colmatage pour les prises d’eau des centrales.

[0085] L’invention permet également de mieux caractériser les agressions type AMC (Arrivées Massives de Colmatants) ce qui permettra à terme d’optimiser ou défendre le dimensionnement des organes de filtration du parc en exploitation et des futurs projets et de répondre aux sollicitations de l’Autorité de Sûreté Nucléaire. L’invention permet également d’enrichir des bases de données pour alimenter un modèle numérique biohydrodynamique afin de caractériser les conditions hydrologiques (débits) entraînant un arrachage massif de différentes espèces/typologies de macrophytes en amont d’une centrale de production d’électricité (nucléaire ou autre). La méthodologie actuellement proposée est de coupler (directement ou a posteriori) un modèle numérique hydrodynamique 2D à un modèle écologique estimant la force nécessaire pour arracher les macrophytes.

[0086] Ainsi, par exemple, l’invention permet d’enrichir des bases de données alimentant un modèle physique de détermination des quantités de colmatant en fonction de conditions environnementales connues, et par exemple en fonction du type de plantes P. Par exemple une connaissance anticipée de pluviométrie conduit à prédire des valeurs de débits des cours d’eau, qui sont le siège de forces de traction que subissent les plantes subaquatiques P dans ces cours d’eau, les forces étant associées à des valeurs PR de seuil d’arrachage de plantes qui après traitement conduisent à une quantification, par exemple en masse, de potentiels colmatants. On passe ainsi d’une logique d’alerte sur observation effective de colmatants à une logique anticipatrice avant arrachement, à partir de la connaissance météorologique et/ou hydroenvironnementale.

[0087] Ainsi la présente invention vient pallier les inconvénients connus et améliorer la situation actuelle grâce à un procédé accru d’alerte aux colmatants qui utilise avantageusement le dispositif 1, objet de l’invention, de mesure d’arrachage de macrophytes.

[0088] La présente invention permet d’une part la meilleure connaissance des comportements de la flore subaquatique enracinée (macrophytes,...) lors de forts mouvement d’eau produisant leur arrachage et/ou déracinement et d’autre part à la construction d’une base de données pertinentes pour la prévention des risques de colmatage des sources froides d’usines dotées d’un système de refroidissement de son fluide caloporteur comme celui des centrales électriques d’origine nucléaire ou fossile, mais non limitativement.

[0089] La valeur de la présente invention réside donc dans la richesse des données qu’elle capitalisera -consolidées par le caractère déterministe des essais réduisant les in certitudes de mesures entre deux plantes de même type et même morphologie- et pour servir aux différents modèles de prédiction.

[0090] Le dispositif 1 suivant l’invention permet d’effectuer des essais selon un protocole reproductible de tractions de tiges de plantes P pour mesurer la cinétique du déracinement et in fine - selon divers paramètres (angle, vitesse de traction, etc...) - le seuil LR de force d’arrachage , données qui enrichiront les bases de données destinées à améliorer les prévisions effectuées par différents outils de prévisions.

[0091] Les données collectées peuvent être utilisées via des logiciels adaptés comprenant un modèle physique de corrélation entre par exemple le débit d’eau sur la zone ZS (issu de prévisions ) et les forces LR physiques d’arrachage, mesurées par le dispositif 1 de mesure suivant l’invention.

[0092] Il est possible d’effectuer un recalage des forces LR d’arrachement mesurées, et ce en fonction du débit effectif lors de la mesure (correction de « bruit »).

[0093] Les applications secondaires envisagées sont l’étude des rupture mécaniques (mode et force) d’organismes sessiles (algues, plantes terrestres, coraux, mollusques, etc.), en particulier dans des écosystèmes contraints mécaniquement (pente en montagne, vagues en milieu marin, etc.).

[0094] Bien entendu, les modes de réalisation, caractéristiques, possibilités et exemples cidessus peuvent être combinés l’un avec l’autre ou être sélectionnés indépendamment l’un de l’autre.

Claims (1)

1. Revendications [Revendication 1] Dispositif (1) de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante (P), pouvant être subaquatique ou terrestre, comportant un châssis (2) destiné à être disposé sur le fond (FS) d’une zone (ZS), pouvant être immergée, submersible ou terrestre, un câble (3) destiné à être fixé à la plante (P) et un capteur (4) de mesure de la force de tension du câble (3), caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un vérin (5) linéaire de traction du câble (3), une poulie (6) de renvoi du câble (3) et des moyens (7) de réglage et de mesure de la position en hauteur de la poulie (6) par rapport au châssis (2), le capteur (4) étant situé sur la partie (31) du câble (3) située entre la poulie (6) et le vérin (5), des moyens (8) de traitement de données étant prévus pour calculer, à partir de la position en hauteur de la poulie (6) ayant été mesurée, l’angle (Θ) de traction du câble (3) sur la plante (P). [Revendication 2] Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de traction du câble (3) par le vérin (5) est programmable. [Revendication 3] Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vérin (5) comporte un corps (51) fixé sur un premier support (52) lui-même fixé au châssis (2) et une tige (53), qui comporte une extrémité libre (54) fixée au câble (3) et qui est déplaçable en translation par rapport au corps (51) dans un sens de traction du câble (3), la poulie (6) étant montée sur un deuxième support (55) réglable en hauteur par rapport au premier support (52). [Revendication 4] Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le châssis (2) comporte des pieds (21, 22, 23, 24) et des traverses (25) reliant entre eux les pieds (21, 22, 23, 24), le vérin (5) comportant un corps (51) fixé sur un premier support (52) lui-même fixé aux traverses (25), la position du premier support (52) suivant une première direction horizontale (X) étant réglable par rapport aux traverses (25). [Revendication 5] Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le châssis (2) comporte des pieds (21, 22, 23, 24) et des traverses (25) reliant entre eux les pieds (21, 22, 23, 24), le vérin (5) comportant un corps (51) fixé sur un premier support (52) lui-même fixé

   aux traverses (25), la position du corps (51) suivant une deuxième direction verticale (Z) étant réglable par rapport aux traverses (25). [Revendication 6] Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vérin (5) est un vérin (5) linéaire de traction verticale ascendante du câble (3), la poulie (6) est une poulie (6) inférieure de renvoi du câble (3). [Revendication 7] Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le châssis (2) comporte des pieds (21, 22, 23, 24) réglables en hauteur. [Revendication 8] Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (8) de traitement de données comportent un ordinateur distant, qui est connecté au capteur (4) et qui permet d’acquérir la force de tension du câble (3) en fonction du temps. [Revendication 9] Dispositif suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens (8) de traitement de données comportent un moyen de commande du vérin (5), permettant de commander la position en hauteur du câble (3) en fonction du temps suivant une commande prescrite de traction du câble (3), un moyen de calcul et d’enregistrement d’une force d’arrachage de la plante, comme étant égale à un maximum de la force de tension du câble (3) en fonction du temps, lorsque le vérin (5) est commandé suivant la commande prescrite de traction du câble (3). [Revendication 10] Procédé de mesure d’au moins un paramètre d’arrachage d’une plante pouvant être subaquatique ou terrestre à l’aide du dispositif de mesure suivant l’une quelconque des revendications précédentes, procédé dans lequel on dispose le châssis (2) sur le fond (FS) d’une zone (ZS), pouvant être immergée, submersible ou terrestre, on fixe le câble (3) à la plante (P), on règle et on mesure la position en hauteur de la poulie (6) par rapport au châssis (2), on tire sur le câble (3) par un vérin (5) linéaire de traction, le câble (3) passant sous une poulie (6) de renvoi, on mesure par le capteur (4) de mesure la force (F) de tension du câble (3), on calcule, à partir de la position en hauteur de la poulie (6) ayant été mesurée, l’angle (Θ) de traction du câble (3) sur la plante.

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