Surface ouverte, diamètre et vitesse d'entrée d'une crépine de puits : dimensionner la crépine selon votre débit

Dimensionner une crépine de puits : formule et tableau de surface ouverte, capacité par mètre à 3 cm/s, débat sur les 0,1 ft/s, diamètre, exemple chiffré.

Par Serkan İnkaya, Mert Aytünür, Ümit Can Özer, ADEN Wedge Wire · 15 octobre 2026 · 17 min de lecture

Surface ouverte, diamètre et vitesse d'entrée d'une crépine de puits : la réponse en bref

Sur une crépine à fente continue en fil profilé (souvent appelée crépine de type Johnson), surface ouverte % = fente x 100 / (fente + largeur en tête du fil). Avec le diamètre extérieur, elle donne la capacité par mètre de crépine à une vitesse d'entrée généralement fixée à 3 cm/s (0,1 ft/s). La taille de la pompe et la vitesse ascensionnelle fixent le diamètre ; un plus grand diamètre n'apporte que peu de débit.

La surface ouverte et la capacité par mètre figurent dans presque toutes les demandes de crépines de forage d'eau que nous recevons, et assez souvent l'appel d'offres fixe 3 cm/s comme limite d'acceptation stricte. Nous expliquons ci-dessous comment nous dimensionnons une crépine pour un devis et d'où vient la règle des 3 cm/s. L'exemple chiffré de la fin peut être refait avec notre calculateur de débit.

Comment calculer la surface ouverte d'une crépine de puits ?

Sur une crépine à fil enroulé, la surface ouverte (coefficient d'ouverture) ne dépend que de deux valeurs : la fente s et la largeur en tête w du fil en V. La formule est surface ouverte % = s x 100 / (s + w). Le diamètre n'intervient pas. Une fente de 1,0 mm avec un fil de 2,8 mm de large donne 1,0 x 100 / 3,8 = 26,3 %, que la crépine fasse 4 po ou 16 po.

Le tableau donne la surface ouverte brute de nos profils de fil en V standard. Les largeurs en tête des fils sont : AW28 2,2 mm, AW34 2,8 mm, AW42 3,4 mm, AW50 5,0 mm.

Une ouverture de fente plus grande augmente rapidement la surface ouverte, et c'est une des raisons de l'intérêt d'un massif filtrant : il permet une ouverture de fente plus grande que l'aquifère seul ne le permettrait (voir notre article sur l'ouverture de fente et le massif filtrant). Un fil plus large réduit la surface ouverte. On choisit un fil plus large et plus haut parce que la crépine descend plus profond et a besoin d'une meilleure résistance à l'écrasement : dans un puits profond, on sacrifie donc toujours un peu de surface ouverte au profit de la résistance. Le profil nécessaire à un puits relève d'un calcul de projet selon la profondeur d'installation et la méthode de mise en place ; le contexte sur les profils se trouve dans performances des profils de fil en V.

Vous pouvez essayer votre propre combinaison de fente et de fil dans le calculateur de surface ouverte.

Surface ouverte brute et surface ouverte effective

Toutes les valeurs de surface ouverte d'un catalogue, y compris les nôtres, sont des valeurs brutes. Un catalogue européen de crépines indique que les fentes en contact avec le massif filtrant sont toujours partiellement obstruées par les grains. Les barres de support masquent aussi une partie de la longueur des fentes côté intérieur. La surface d'admission effective d'un puits terminé est donc inférieure à celle du tableau, d'une valeur que personne ne peut chiffrer à l'avance.

Nous utilisons donc les tableaux de surface ouverte et de capacité de transmission pour comparer des crépines sur la même base ; ils ne garantissent pas le débit. Le débit d'un puits dépend de l'aquifère, de la conception du puits et du développement. Le NEH ajoute une remarque à son propre exemple de calcul : ces calculs « sont une analyse des caractéristiques hydrauliques de la crépine elle-même à une vitesse d'entrée arbitraire et ne tiennent pas compte des caractéristiques hydrauliques de l'aquifère ».

Si une offre compare deux crépines, vérifiez que les deux valeurs de surface ouverte ont été calculées avec la même formule et sur la largeur de fil réellement proposée.

Capacité de transmission par mètre

La capacité de transmission, ou débit admissible par mètre de crépine, est le débit qu'un mètre de crépine laisse passer à la vitesse d'entrée de calcul. En unités américaines, le NEH l'exprime en gpm par pied = surface ouverte (in² par ft) x 0,31, où 0,31 correspond à 0,1 ft/s converti en gallons par minute et par pouce carré de surface ouverte. En unités métriques, la même relation s'écrit :

Q (l/s par m) = pi x OD (m) x surface ouverte (fraction) x v (m/s) x 1 000

Pour une crépine DN 250 (OD 273 mm), une fente de 1,0 mm, un fil AW42 (surface ouverte 22,7 %) et v = 0,03 m/s :

Q = pi x 0,273 x 0,2273 x 0,03 x 1 000 = 5,85 l/s par mètre (environ 21 m³/h par mètre). La surface ouverte est utilisée ici sans arrondi (1,0 / 4,4 = 0,2273) ; avec la valeur arrondie 0,227, on obtient 5,84.

Avec un fil AW34 (26,3 %), la même crépine donne 6,77 l/s par mètre, et avec un fil de 3,0 mm (25 %) 6,43 l/s par mètre. Le calculateur de débit utilise la même formule ; son préréglage puits d'eau est de 0,03 m/s, et il permet de déduire le masquage par les barres si vous connaissez la largeur et l'espacement des barres.

La règle de vitesse d'entrée de 0,1 ft/s (3 cm/s) est-elle toujours valable ?

La vitesse d'entrée est la vitesse moyenne de l'eau à travers les fentes, c'est-à-dire le débit divisé par la surface ouverte. La limite traditionnelle est de 0,1 ft/s, soit 0,0305 m/s, arrondie à 3 cm/s en Europe. Le NEH la décrit comme un critère qui « s'approche de 0,1 pied par seconde sans le dépasser » et indique qu'elle figure dans la plupart des normes publiées sur les puits d'eau. Le même chapitre note ensuite que la norme AWWA A100-06 n'impose plus de vitesse d'entrée maximale dans la crépine, car la recherche et les essais ont montré que la vitesse admissible dépend de l'aquifère, de la conception globale du puits, des performances visées et de la qualité de l'eau.

Les positions publiées sont assez éloignées les unes des autres :

Le NEH relie la limite de vitesse à la quantité de sable entraînée dans le puits, à la perte de charge dans la crépine et à la vitesse d'incrustation ou de corrosion. L'avis contraire conteste ces deux arguments : il fait état d'une perte de charge minime jusqu'à environ 1 m/s et ne voit aucun lien démontré avec la corrosion ou l'incrustation. Sur les marchés germanophones, la crépine à fil enroulé elle-même est spécifiée selon la DIN 4900-2:2017 (l'ancienne DIN 4935 a été retirée en 2017) ; la valeur de 3 cm/s provient de la pratique de conception et des catalogues.

Dans nos devis, nous calculons à 3 cm/s, car les traditions américaine et européenne l'utilisent toutes deux et cela place tous les soumissionnaires sur la même base. Nous précisons qu'il s'agit d'une convention de conception. Si un appel d'offres fixe 3 cm/s comme limite d'acceptation sans tolérance, les offres deviennent difficiles à comparer, car la longueur de crépine et la surface ouverte peuvent se compenser l'une l'autre.

Comment choisir le diamètre d'une crépine de puits

Le diamètre se choisit en deux étapes : d'abord, la pompe doit tenir dans le tubage ; ensuite, la vitesse ascensionnelle dans la crépine doit rester inférieure ou égale à environ 1,5 m/s. Une crépine posée en télescopage sous la pompe n'a pas besoin du diamètre de la pompe, mais elle doit quand même faire remonter tout le débit du puits.

Pour la pompe, les règles de construction des puits de l'État de Washington (WAC 173-160-211, Table 3, conformes au tableau classique du manuel américain des puits) donnent les valeurs suivantes. Nous avons ajouté la colonne en l/s.

Pour une pompe à turbine, le NEH demande un tubage d'au moins 2 po de plus que le corps de pompe, jusqu'à la profondeur de pose de pompe la plus basse prévue.

Pour la crépine, la limite de vitesse ascensionnelle donne un débit maximal par diamètre intérieur, Q max = 1,5 x pi x ID x ID / 4 :

Le diamètre intérieur réel d'une crépine à fil enroulé dépend de la hauteur du fil et des barres : vérifiez-le sur la fiche technique avant de vous fier aux derniers 5 %.

Un plus grand diamètre donne-t-il plus d'eau ?

Très peu. Le tableau 32-4 du NEH compare des puits de même profondeur dans la même formation. Passer de 6 po à 12 po augmente le débit d'environ 10 %, de 12 po à 24 po d'environ 13 %. À partir de 6 po, les gains sont les suivants :

Le conseil du NEH : pour augmenter le débit, augmentez la longueur de crépine, pas le diamètre ; doubler la longueur double presque le débit. Un plus grand diamètre reste nécessaire là où la limite de vitesse ascensionnelle ou la vitesse d'entrée l'exige.

Quelle longueur de crépine prévoir ?

La longueur de crépine se déduit d'abord de l'aquifère, puis de la vérification de capacité. Le NEH donne les règles suivantes :

• Nappe captive (artésienne) : crépinez toute l'épaisseur de l'aquifère et maintenez le rabattement maximal au-dessus du haut de la crépine.
• Nappe libre : crépinez le tiers inférieur de l'aquifère et maintenez le rabattement au-dessus du haut de la crépine. Environ 85 % du débit possible est atteint pour un rabattement d'environ 60 %.
• Lorsque la crépine est posée en télescopage dans le tubage, ajoutez au-dessus au moins 5 pieds (1,5 m) de tube plein du diamètre de la crépine, remontant dans le tubage, et fermez l'espace.
• Pour les petits puits, une crépine courte dans une couche grossière vaut mieux qu'une crépine longue dans une couche fine.

Un fabricant américain de crépines avertit aussi que ne crépiner que certains intervalles choisis, avec du tube plein entre eux, peut condamner des parties productives de l'aquifère. Si la coupe du forage montre plusieurs bonnes couches, crépinez-les toutes.

Divisez ensuite le débit de projet par la capacité par mètre. Si la règle de l'aquifère donne une crépine plus longue que la vérification de capacité, la vitesse d'entrée est simplement plus faible. Si la vérification de capacité demande plus de crépine que l'aquifère ne peut en recevoir, modifiez la fente, le fil ou le diamètre, dans cet ordre.

Exemple chiffré : 50 l/s dans une nappe libre

Données supposées : débit visé 50 l/s, nappe libre sableuse de 30 m d'épaisseur saturée, massif filtrant dimensionné comme dans notre article sur l'ouverture de fente (fente de 1,0 mm). Le fil AW42, de plus forte section, est retenu pour la profondeur d'installation ; le profil définitif est vérifié pour chaque projet.

Avec un fil AW34, la même crépine demanderait 50 / 6,77 = 7,4 m : c'est donc la règle de l'aquifère qui décide dans les deux cas. Rappelons que des éléments de 6 m n'entrent pas dans un conteneur 20 pieds (longueur intérieure 5,898 m) ; les éléments en caisse doivent mesurer environ 5,7 m net ou moins, sinon la crépine part en conteneur 40 pieds.

Le NEH présente la même vérification en unités américaines : 400 gpm à travers 10 pieds de crépine à fente de 0,040 po. Une crépine de 8 po avec 87 in² par ft de surface ouverte donne 400 x 0,32 / 870 = 0,15 ft/s, ce qui est trop élevé. Une crépine de 12 po avec 130 in² par ft donne 0,099 ft/s, ce qui convient.

Erreurs courantes dans les demandes que nous recevons

• Surface ouverte indiquée pour un fil fin et résistance à l'écrasement pour un fil épais. Les deux doivent correspondre au même profil.
• Tableaux de capacité utilisés comme débit garanti, alors qu'il s'agit de valeurs brutes destinées à comparer des crépines.
• Un plus grand diamètre choisi pour obtenir plus d'eau, alors qu'une crépine plus longue ou une fente plus large serait plus efficace.
• Vitesse ascensionnelle dans une petite crépine jamais vérifiée à fort débit.
• Longueur de crépine fixée par la longueur d'élément qui tient dans le camion plutôt que par l'aquifère.

Envoyez-nous votre débit visé et la profondeur

ADEN Wedge Wire est un fabricant de grilles en fil profilé (wedge wire) basé à Istanbul, en Turquie, avec un bureau européen à Sindelfingen, en Allemagne. Envoyez-nous le débit visé, la profondeur d'installation et la coupe du forage ou l'analyse granulométrique : nous répondons sous 24 heures. Nous vous envoyons ensuite le dimensionnement (diamètre, fente et longueur de crépine) et la note de calcul avec le devis. Un plan ou un cahier des charges d'appel d'offres convient aussi comme point de départ. Contact : info@adenwedgewire.com ou le formulaire de demande de devis.

Johnson Screens est une marque de son propriétaire. ADEN Wedge Wire n'a aucun lien avec Johnson Screens. Le terme « type Johnson » est utilisé ici uniquement pour décrire une conception de crépine.

Questions fréquentes

Références

1. National Engineering Handbook Part 631, Chapter 32, Well Design and Spring Development (2010), USDA NRCS
2. Washington Administrative Code WAC 173-160-211, Table 3, Washington State Legislature
3. DIN 4900-2:2017, Brunnenfilter aus nichtrostendem Stahl, DIN