Modèle 405 : Directives de prélèvement pour les systèmes de conduites d'eau

Le niveau d’eau dans la gaine doit se situer à environ 10 pieds au-dessus du niveau d’eau de formation le plus élevé afin d’assurer une bonne étanchéité de la gaine dans le trou (surplus de charge d’au moins 5 pieds). Le niveau d’eau de formation peut être mesuré à l’aide du « tube de pompage » de chaque orifice. Le niveau d’eau à l’intérieur de la gaine doit être marqué dans le tube de 1/2 x 5/8″ portant l’inscription « TAG », situé à côté des tubes d’échantillonnage. Si le niveau d’eau à l’intérieur de la gaine est mesuré dans la gaine elle-même, à l’extérieur du tube « TAG », abaissez très lentement la ligne de repérage lestée afin d’éviter d’endommager la gaine. Il est possible d’ajouter de l’eau dans le manchon soit en la versant directement à l’intérieur, soit par le tube TAG, selon la méthode la plus pratique. Ne remplissez pas le manchon à plus de 10 pieds au-dessus du niveau d’eau de formation le plus élevé. Le niveau d’eau dans le manchon doit être vérifié avant chaque prélèvement.

Le flux d’eau entrant dans le système de pompage est illustré à la figure 2-1. L’eau s’écoule depuis la formation à travers l’espace poreux de l’entretoise, puis à travers le tube d’orifice, passe par le premier clapet anti-retour et remplit le « tube de pompage ». Le « tube d’échantillonnage » se remplit également en même temps. Le niveau d’eau monte dans le tube de pompage jusqu’à la nappe phréatique correspondant à ce port.

Composants du circuit d’écoulement dans le système de pompage

1. Raccord rapide de la pompe
2. TAG Tube
3. Support d’attache de l’ensemble de tubes
4. Garniture d’étanchéité
5. Entretoise définissant l’intervalle de surveillance
6. Tube d’échantillonnage
7. Deuxième clapet anti-retour
8. Au fond du « U »
9. Orifice vers le tube de la pompe
10. Premier clapet anti-retour
11. Tube de pompe
12. Port Derrière l’entretoise Traversée de la doublure
13. Hauteur de chute de la formation dans la pompe

L’eau est pompée à l’aide d’une pression de gaz. La conception de la pompe Flute est telle que le risque d’aération de l’échantillon est très faible. La source de gaz est généralement une bouteille d’azote équipée d’un régulateur permettant de régler la pression d’entraînement prescrite. Le schéma du système d’entraînement au gaz de la pompe Flute est présenté à la figure 3-1. Le régulateur est réglé à la pression de gaz appropriée, définie plus loin.

Disposition du système d’entraînement pneumatique à flûte

1. Bouteille de gaz
2. Organisme de régulation
3. Jauge
4. Vanne à trois voies
5. Connexion rapide
6. Récipient pour échantillons
7. Tube de pompe
8. Tube d’échantillonnage
9. Interface gaz/eau à la fin de la course d’échantillonnage
10. Bas du « U »
11. Premier clapet anti-retour (fermé)
12. Protection contre l’aération

Le détendeur doit d’abord être fixé au raccord supérieur de la bouteille de gaz (un raccord spécial pour détendeur d’azote permet de le raccorder à une bouteille d’azote). Serrez fermement l’écrou. Tournez la poignée du régulateur de pression dans le sens inverse des aiguilles d’une montre jusqu’à ce qu’elle bouge librement (position « sans pression »). Tournez la vanne principale du régulateur (la plus proche de la bouteille) dans le sens des aiguilles d’une montre pour la fermer complètement. Ouvrez la vanne de la bouteille (dans le sens inverse des aiguilles d’une montre). Le manomètre principal du régulateur indiquera la pression de la bouteille. Fermez la vanne du régulateur (dans le sens des aiguilles d’une montre) jusqu’à ce que la pression commence à augmenter sur le manomètre du moteur de la pompe Flute (vanne à trois voies fermée, sans débit au niveau du raccord rapide). Réglez le régulateur à la pression souhaitée pour la purge, fournie par Flute. Raccordez le raccord rapide au raccord supérieur du tuyau de la pompe (voir figure 3-1). Ouvrez la vanne à trois voies pour évacuer l’eau de la pompe.

L’eau est pompée hors du circuit en appliquant une pression de gaz au tube de la pompe (figures 2-1 et 3-1). L’eau est entraînée vers le bas dans le tube de pompage, puis remonte à travers le deuxième clapet anti-retour jusqu’à la surface via le tube d’échantillonnage. La course de purge (~1 gal. d’eau) est terminée lorsque le gaz est expulsé du tube d’échantillonnage après le passage de l’eau. La pression dans le système doit alors être évacuée pour permettre au tube de pompage de se remplir à nouveau. Le débit de recharge provenant du tube de raccordement est constitué de l’eau contenue dans ce dernier, de l’eau présente dans les interstices de l’entretoise et de l’eau provenant du milieu. En raison du volume relativement important du tube de pompage, la majeure partie de la recharge provient du milieu.

Une deuxième purge du tube de la pompe permettra d’éliminer toute l’eau qui s’est accumulée dans l’entretoise et le tube de raccordement. Cette opération est vivement recommandée, car l’eau présente dans la tuyauterie et l’entretoise n’est probablement pas représentative de l’eau de formation. Si le remplissage a été effectué rapidement, le volume d’eau évacué lors de la deuxième purge sera similaire à celui de la première. Il est recommandé d’effectuer deux cycles de purge supplémentaires, pour un total de quatre cycles, afin d’éliminer l’eau qui aurait pu rester longtemps en contact avec la gaine ou l’entretoise.

Il est préférable de réguler le débit d’échantillonnage en utilisant une « pression d’échantillonnage recommandée », inférieure à celle nécessaire pour faire passer le gaz par le fond du tube de la pompe. La pression recommandée est celle qui permet de faire remonter l’eau jusqu’à proximité du fond du grand tube, sans toutefois la faire sortir de celui-ci. Cette pression recommandée est calculée dans la feuille de calcul fournie avec chaque système.

Le premier flux du cycle d’échantillonnage entraîne les gouttelettes d’eau restées dans la tubulure après le cycle de purge. Cette eau résiduelle est dépourvue de composants volatils. Des essais ont montré que le premier volume de tube du flux d’échantillon doit être écarté car il ne contient plus de composés volatils (le « volume à écarter » est également calculé dans la feuille de calcul). Par la suite, les échantillons peuvent être prélevés à la sortie du tube d’échantillonnage. Le volume à écarter est indiqué dans la feuille de calcul sous la rubrique « volume à écarter ». Le débit d’eau dans le tube de prélèvement commence par être rapide, puis ralentit, avant de s’arrêter. Ce phénomène se produit lorsque la colonne d’eau poussée par la pression atteint la pression ou la hauteur de refoulement appliquée. La pression de prélèvement typique atteint une profondeur de 25 pieds par rapport au fond du tube de pompage (le « U »). La grande zone tampon qui subsiste dans le tube de pompage empêche l’aération de l’échantillon.

Le niveau d’eau dans chaque orifice peut être mesuré manuellement en retirant le bouchon situé au sommet du tube de la pompe et en abaissant un niveau à eau électrique fin (~1/4″) jusqu’à ce qu’il touche la surface de l’eau dans le tube de la pompe.

Le niveau d’eau dans les grands tubes peut ne pas correspondre au niveau actuel. Après le prélèvement, en cas de fuite au niveau du deuxième clapet anti-retour (présence de sable dans le tube, etc.), l’eau contenue dans le tube de prélèvement peut refluer dans le grand tube, s’ajoutant ainsi à l’eau qui remplit ce dernier pendant la recharge. De même, si le niveau d’eau dans la formation baisse entre deux mesures de hauteur manométrique, le niveau d’eau dans le tube de pompage ne suivra pas cette baisse si le premier clapet anti-retour assure une bonne étanchéité. Pour ces deux raisons, et en raison du risque de gel évoqué ci-dessous, il est préférable de terminer la course de prélèvement en augmentant la pression jusqu’à la « pression de purge » afin d’évacuer toute l’eau du système de pompage. Ainsi, lors du remplissage, le niveau correspond à la hauteur de refoulement actuelle pour chaque orifice. Si des mesures de hauteur de refoulement sont effectuées entre deux prélèvements, le système de pompage de chaque orifice doit d’abord être purgé en effectuant une course afin de permettre au tubage de se remplir jusqu’à la valeur actuelle de la hauteur de refoulement. Remettez toujours les bouchons en place au sommet des tubes de pompage une fois le prélèvement terminé.

Si l’eau risque de geler dans les conduites de prélèvement près de la surface, purgez tout le volume d’eau de chaque conduite de prélèvement, après le prélèvement, avant de quitter les lieux. Utilisez la pression de purge recommandée pour éliminer toute l’eau, et non la pression de prélèvement. Chaque conduite doit évacuer du gaz une fois la purge terminée.

Le système de pompage Flute pour chaque port est pratiquement identique en termes de longueur, de volume de pompage et de hauteur dans le puits. Cela permet de purger et de prélever des échantillons sur tous les ports simultanément, ce qui représente un gain de temps considérable lors du prélèvement. La seule différence pour l’échantillonnage simultané réside dans le fait que la source de pression doit comporter un tube relié à chaque raccord de port au niveau de la tête de puits. Flute propose un système d’entraînement de pompe à collecteur moyennant un supplément (le système d’entraînement à port unique est fourni avec le Water Flute). Les pressions recommandées pour la purge et l’échantillonnage sont les mêmes que celles utilisées pour l’échantillonnage à port unique.

Dans certains cas, la flottabilité du système d’échantillonnage est telle, une fois vidé de son eau lors de la purge simultanée, que le faisceau de tuyaux peut provoquer l’inversion de la gaine. La feuille de calcul relative au volume d’échantillonnage fournie avec la gaine indique si le système peut être purgé simultanément. Ce problème ne se pose que pour les petits diamètres de trou, les systèmes comportant de nombreux orifices et une faible surpression dans la gaine. La nouvelle conception de la pompe permet un échantillonnage simultané dans la plupart des situations.

Un bref résumé est présenté sous la forme de la liste de contrôle suivante :

1. Vérifiez/rétablissez le niveau d’eau dans la bâche.
2. Raccordez la source d’alimentation en gaz au tuyau d’alimentation en gaz (pompe) correspondant à l’orifice.
3. Réglez le régulateur sur la pression de purge recommandée.
4. Tournez la vanne à trois voies et purgez l’eau du tuyau à la pression de purge recommandée. Recueillez le volume d’eau purgé afin de vérifier que la purge s’est bien déroulée. Notez la durée d’écoulement de l’eau pendant la phase de purge (environ 4 min.).
5. Laissez le circuit se remplir à nouveau. Répétez la purge. Récupérez le volume purgé afin de vous assurer que la quantité évacuée correspond au moins au « volume du tube de raccordement ».
6. Effectuez la purge quatre fois au total, voire davantage si vous le souhaitez.
7. Laissez le tuyau se remplir à nouveau pour la course d’échantillonnage.
8. Réduisez la pression d’alimentation à la « pression d’échantillonnage ». Appliquez la pression et récupérez le premier débit afin de mesurer le volume à rejeter. Jetez cette eau. Prélevez les échantillons.
9. Procéder à une purge finale de l’eau présente dans les conduites de prélèvement en augmentant la pression d’entraînement jusqu’à la valeur de la pression de purge.
10. Une fois que le système de prélèvement s’est rempli, notez le niveau d’eau, si vous le souhaitez, pour la nappe phréatique actuelle. Si un système de prélèvement se remplit très lentement, notez-le ultérieurement.

Consultez la feuille de calcul fournie avec chaque Water Flute pour connaître les pressions recommandées pour la purge et le prélèvement d’échantillons. Ces pressions peuvent également être utilisées pour une purge simultanée de plusieurs orifices. La feuille de calcul indique les cas dans lesquels tous les orifices ne doivent pas être purgés simultanément. Dans la plupart des cas, plusieurs orifices peuvent être purgés simultanément.