Modélisation de l'usine élévatoire

Aujourd'hui nous travaillons sur une modélisation de l'usine élévatoire du Val d'Allier, à Cournon, suite à la visite du site jeudi 6 décembre.

1ère étape: Schématisation du dispositif (question: pourquoi faut-il pomper?)

L'usine permet de pomper l'eau directement dans la nappe alluviale de l'Allier et de l'élever jusqu'au réservoir de Bâne.
A voir,  le cycle de l'eau à l'usine élévatoire (Direction Générale des Services Techniques, Direction de l'Eau et de l'Assainissement, Ville de Clermont-Ferrand)
http://www.clermont-ferrand.fr/IMG/pdf/usine_elevatoire_val_d_allier-4.pdf

Exemple de schématisation du dispositif avec des orientations de travail en classe dans différentes disciplines.

Sur quoi peut-on travailler avec nos élèves? Quelles notions à aborder? Quels choix à effectuer?

Sciences:

• Travailler sur la perméabilité de certains matériaux
• Travailler sur la nappe phréatique
• Travailler sur la filtration de l'eau et le traitement de l'eau
• Travailler sur le fonctionnement de la pompe (modélisation d'une pompe aspirante/refoulante avec un travail en Histoire sur son invention)
• Travailler sur la pression
• Education au développement durable (consommation, utilisation de l'eau domestique ...)
• Travailler sur le goût de l'eau

Géographie:

• Etude de paysages (relief façonné par l'eau, ...)
• Etude de cartes
• L'eau potable dans le monde (disponibilité, situation...), rapport nord/sud

Histoire:

• Histoire de l'alimentation en eau de la ville de Clermont-Fd

Mathématiques:

• Les mesures de capacité

On le voit, les entrées sont multiples mais on peut également envisager un travail plus audacieux, par exemple écrire un texte de fiction (enquête policière, ...) à partir d'éléments du réel.

2ème étape: modélisation du dispositif

• expérience nappe phréatique

• expérience sur la pression

• expérience pompe aspirante/refoulante

Vous retrouverez dans l'espace thématique de la main à la pâte un thème sur les découverte en pays d'Islam.  http://www.fondation-lamap.org/fr/decouvertes-islam

Télécharger le texte pédagogique.

• Les leçons de Marie Curie  : un site de classe 
• L'exposition atelier à télécharger 

• expérience avec l'eau : volume et capacité. Petite expérience : on ajoute de l'eau à du sable afin de "combler" les espaces entre les grains.

D'abord ...

Ensuite...On voit l'eau descendre et prendre la place laissée entre les grains de sable.

Après... L'eau continue à  descendre et à remplir les espaces.

Enfin, l'eau atteint le fond. Le sable gorgé d'eau est dur.

• expérience sur la filtration de l'eau

On verse 100 ml d'eau dans 4 systèmes de filtration différents : galets, rien, gravier, sable et on observe le temps que met l'eau pour traverser le "filtre" à chaque fois.

Galets	Aucun filtre	Gravier	Sable
13 secondes	5 secondes	7 secondes	16 secondes

• Modélisation de l'ensemble du système de l'usine élévatoire : le trajet de l'eau depuis l'Allier jusqu'au robinet.

Un petit film explicatif superbement commenté par Marie Pierre, Michel, Sandrine et Sylvain.

La modélisation complète

De l'utilité de Google Earth ...

De l'utilité de Google Earth ... ou comment réaliser un dossier dans Google Earth.

On supposera que les participants maîtrisent les outils de base de Google Earth.

1) Comment insérer des informations sur chaque "repère"?

(infos = commentaires, sites, photos superposables.)

On nommera le repère .

Une fois le repère "planté", click droit sur la bête, puis propriétés, et des outils nous sont alors proposés :

• saisie d'un commentaire
• saisie d'une url ,
• saisie d'une photo superposable.

Ainsi, il suffira d'un simple click sur le repère de la carte pour avoir une info, un lien, une photo superposable ...
Dans le cas du sujet , "Usine élévatoire de Cournon d'Auvergne", nous repérons : puits, sous-station, usine élévatoire, château d'eau.

2) Créer un dossier dans GE.

Il est alors intéressant de créer un dossier nouveau . Ainsi tous les repères mentionnés sur GE sont regroupés dans un dossier intitulé "Usine élévatoire de Cournon d'Auvergne". Avec GE, l'utilisateur a alors sous la main toutes les infos et la géolocalisation.

3) Faire apparaître le dénivelé d'un parcours.
Autre exemple : visualiser le parcours que suit l'eau,  depuis  l'usine élévatoire jusqu'à Royat.
Comment faire apparaître le dénivelé du parcours.... et par exemple où installer des pompes pour pallier aux hauteurs  à franchir?

On va utiliser l'outil "afficher un trajet" (règle verticale) entre les 2 points. Puis un click sur la ligne, et "afficher le profil d'élévation."

Usine élévatoire de Cournon.

L'usine élévatoire de Cournon permet d’alimenter l'agglomération de Clermont-Ferrand, et ses environs, en eau potable . 

( hum ... pas chaud ... )

L'usine élévatoire

L'eau est prélevée dans l'Allier, mais pas directement comme jadis .

Aujourd'hui , 71 puits ont été creusés sur les berges de l'Allier ; ils captent indirectement  l'eau de l'Allier  dans la nappe fluviale de la rivière. L'eau ainsi captée est naturellement filtrée par les sédiments et elle est pratiquement potable à ce stade.

Il fait de plus en plus froid, les stagiaires cherchent le soleil.

Les puits dans la nappe fluviale

Intérieur du puits de captage.

Un puits

L'eau des 71 puits est conduite dans une sous station. Des pompes envoient ensuite l'eau dans l'usine.
Température ressentie: 0° ... le stagiaire frissonne, grelotte , mais tient bon...

Les 3 pompes refoulantes de l'usine

De l'usine , 3 pompes de refoulement haute pression envoient l'eau jusqu'au sommet du puits de Bâne, 140 m plus haut, à 406 m d'altitude
 Par sécurité 2 lignes  HT alimentent l'usine. 

Le stagiaire apprécie la chaleur de l'endroit: il vient de passer de 0° à 20 °... Le choc est violent, certains sont émus...

Fabrication du bioxyde de chlore

Les réservoirs d'eau à 460 m d'altitude

Dans l'usine les eaux sont purifiées au bioxyde de chlore , fabriqué sur place.
Entendu : ...ça sent la piscine  !
Les réservoirs installés sur le Puy de Bâne (460 m d'altitude),  au-dessus de Cournon, ont une capacité de 40 000 m3. Ils vont permettre la distribution de l'eau sur Clermont-Ferrand et environs.

 460 m : température ressentie: -3°  
Conséquences: capuches, casquettes,   mains dans les poches, nez rouges ... le stagiaire résiste toujours...

Arrivée de l'eau dans les réservoirs

A ce stade l'eau est prête à être distribuée.

100 db à l'intérieur ... le stagiaire frigorifié et sourd ... titube...

Conclusion de la journée et moralité  : l'eau s'élève ... le stagiaire s'écroule ...

Voir la suite : modélisation de l'usine et de la distribution de l'eau