ou 2 heures

M. DE Launay (1), étudiant la loi d’échauffement théorique d’un circuit hydrothermal, estime qu’en

(i) L. pe Launay, Les Sources thermo-minérales, Paris, 1899.

moyenne la vitesse de descente des eaux est 30 fois plus faible que celle de la remontée; si l’on applique ici ce coefficient, on en déduit que les eaux superficielles se seraient infiltrées avec la vitesse de :

0,17 : 30 — 0,005 mètre/seconde, soit 400 mètres en une journée, chiffre admissible en

un territoire calcaire fissuré.

Comme on peut supposer que le territoire d’absorption des eaux météoriques se trouve sur la zone comprise entre le Revard et la Magne, située à une moyenne de 10 kilomètres des sources minérales, on peut raisonnablement donner à ces eaux une circulation réelle d’une trentaine de kilomètres. Prenant ce chiffre, la durée de la phase de descente des eaux sera de :

307 0,4 7/1 7jour tandis que la phase de remontée calculée plus haut n’a exigé que deux heures.

Aussi peut-on en déduire que les infiltrations participant au circuit de descente sont étrangères à toute variation rapide de la source thermale : leur faible vitesse de propagation les force en effet à bénéficier du réchauffement progressif de la descente, jusqu’à identification thermique complète.

Toute tentative susceptible de modifier le régime des eaux à l’origine de leur descente, comme le reboi-

sement qui avait été proposé, est donc sans intérêt

pour pallier aux courtes variations thermiques enregistrées.

Par contre, c’est dans la phase ascendante et au voisinage de la surface que se produisent les apports suspects, c’est-à-dire aux abords immédiats du griffon; on a tout de suite pensé au Pont de Bois, et une expérience faite en novembre 1922 par le professeur BoRDAS, en période de perturbation thermique, montre que ce ravin peut être incriminé, au moins dans la souillure de la source Soufre.

B) L'observation météorologique. — Il semblait déjà probable de pouvoir trouver un parallélisme entre les précipitations atmosphérique et les altérations des sources; au début de la mission de l’Institut d’Hvdrologie, il n’y avait pas d’observations pluviométriques : mais en comparant le graphique des altérations des sources constatées par la simple notation des températures et celui des chutes météoriques survenues pendant la même période à la station la plus proche (Albertville), on trouve un synchronisme suffisamment net pour être assuré de leur interdépen-

dance.

C) Considérations théoriques sur les variations comparées de la thermalité du débit et de la minéralisation. — De ces observations, on pouvait déjà re-

marquer que les altérations ne correspondent pas

jour pour jour à la période pluvieuse, mais la suivent avec un retard qui, de quelques jours, tient à la capacité du manteau alluvionnaire recouvrant l'urgonien. Dès que les formations glaciaires sont gorgées d’eau, les pluies se traduisent par des altérations presque immédiates; le professeur BoRDAS schématise ce phénomène en une comparaison familière, mais saisissante : l’alluvion glaciaire est une éponge posée

sur une écumoire : le calcaire urgonien.

Dans cette région, aux abords immédiats des griffons thermaux, les eaux douces et froides qui altèrent la thermalité et la minéralisation, dans le court trajet qui les sépare de la diaclase thermale, n’ont pas eu

le temps de subir de modifications appréciables. Aussi peut-on se livrer aux raisonnements suivants, si l’on désigne par D: le débit de cette source qui est devenue D + d, T la température — — M la minéralisation — -—d le débit de l’eau froide perturbante; t la température -— m la minéralisation —

T; la température de la source thermale au mo-

ment de son refroidissement :

M; la minéralisation de la source thermale au mo-

ment de son refroidissement;

D; le début de cette source qui est devenue D + d, on pourra écrire que la chaleur perdue par l’eau chaude équivaut la chaleur gagnée par l’eau froide :

D(T—T;) —d(T—t) Chaleur perdue — chaleur gagnée.

et D (M—M:) — d (M: — m).

Par conséquent, quelques mesures — débit, température, minéralisation — permettent de déceler les deux caractéristiques capitales de l’eau perturbante: t sa température et m sa minéralisation; on pourra en déduire si les eaux de surface envahissent brusquement les eaux thermales, ou si celles-ci ne sont que progressivement altérées par des venues d’eau douce sous des conditions particulières de pression hydrostatique : d’ailleurs, les deux phénomènes peuvent s’additionner.

D) Programme des recherches. — 1] s'agissait donc de mesurer quotidiennement un certain nombre de variables :

1° un Elément physique : la température, de l’eau douce et surtout de l’eau thermale;

2° un Elément météorologique : température de l'air, pluviosité, insolation, etc. ;

3° des Eléments hydrolagiques : Le débit;

4° enfin, au lieu de s’adresser aux longues et diffi.

ciles analyses de la minéralisation, il est préférable d'employer la méthode de la résistivité, qui permet

mir

d’avoir la valeur de la minéralisation totale d’une eau par le chiffre de sa résistance spécifique au pas-

sage du courant électrique.

Lorsque nous aurons vu quels ont été les instruments et quelles ont été les méthodes qui ont permis à l’Institut d'Hydrologie de mener à bien la mission qu’il avait accepté de remplir, nous verrons sur quel terrain a été poursuivi cette mission, comment l’Institut d’Hydrologie a pu utiliser les connaissances déjà acquises et les hypothèses théoriques sur l’origine des eaux thermales, puis nous passerons aux résultats ob-

tenus.

CHAPITRE II LES MÉTHODES ET LES APPAREILS (suite) a) L'observation des températures

Quelle que soit la fréquence avec laquelle on devait surveiller l’eau thermale, par des mesures aussi nombreuses que possible, on ne pouvait laisser à demeure un expérimentateur auprès de la source. Il était très possible que certaines variations brusques, de peu de durée, se produisissent la nuit, et restassent ainsi inappréciables: aussi l’Institut d’Hydrologie a-t-il ré. solument choisi, pour l’observation constante de l’eau de source, les thermomètres enregistreurs, tandis que, pour les observations de détail, uniques ou peu nombreuses, portant par exemple sur un puits ou un cours d’eau voisin du griffon, on se contentait d’un bon

thermomètre ordinaire à mercure.

Les thermomètres à mercure. — Il existe de ceuxci une infinité de modèles qui, pour la plupart donnent d’excellents résultats pourvu qu’on fasse la lecture

rapidement, en évitant que la température de Pair ait

le temps d’influencer en plus ou en moins le chiffre indiquant la température de l’eau; une méthode très simple, et qui fut très fréquemment employée, consiste à prélever au puits ou à la source un seau d’eau contenant une dizaine de litres, à le remonter rapidement et à y plonger aussitôt le thermomètre : la température de l’eau n’a pas eu le temps d’être influencée par celle de l’air, et le chiffre obtenu est excellent.

Toutefois, en présence de cours d’eaux rapides, ou d’un débit trop faible, il fallut recourir à certains artifices permettant de réduire au minimum les causes d’erreur : ainsi a-t-on pu se servir, suivant les indications de M. GUüILLERD (1), d’un thermomètre enfermé dans un étui de bois susceptible de s’ouvrir longitudinalement, et muni à sa base d’un réservoir de cuivre, avec trous d'entrée de l’eau où plonge le réservoir du thermomètre. Cet instrument permet de remonter un certain volume d’eau qui évite les influences extérieures pendant la lecture de la température.

Naturellement, on s’est également servi, pour les mesures de températures de l’eau, des différents modèles de thermomètres à minima et à maxima (2), qui

Q) GuiLLERD, Notions d'hydrologie appliquées à l’Hygiène, chez Béranger, Paris, 1922, page 95.

(2) Voir chapitre V, page 88.

PAR EEE

peuvent donner d’excellents résultats, mais l’observaüon continue ne peut être véritablement réalisée que par

Les appareils enregistreurs.

Il en existe deux types généraux :

1° les enregistreurs électriques;

2° les enregistreurs à tension de vapeur saturée, qui ont de plus l’avantage de permettre l’observation des températures à distance. Ces deux sortes d’appareils sont d’ailleurs excellents, et ont pu rendre de grands

services par leur précision.

L'enregistrement électrique.

L'appareil employé fut une sonde pyrométrique construite sous les indications de M. TouPLain (1), pouvant enregistrer des variations de l’ordre du cen-

tième de degré.

Ce pyromètre à résistance est basé sur le principe du Pont de Wheatstone dont le galvanomètre est ici employé comme un « appareil déviant » en fonction

des températures.

Ensuite on plonge la canne pyrométrique dans l’eau dont on veut déterminer la température. Cette canne pyrométrique renferme les deux résistances variables

() TourLaiN, Délerminations physico-chimiques à effectuer sur le terrain, chez Lafolye, Vannes, 1926, pages 21-23.

qui se trouvent situées entre deux tubes concentriques très minces placés à son extrémité. Ce montage augmente la surface de contact avec le liquide à étudier et réduit l’inertie des résistances, rendant les indications plus rapides que celles d’un thermomètre à mercure, et donnant une sensibilité normale du 1/20 de degré, pouvant aller jusqu’à 1/1.000; aussi conçoit-on l’importance de cette sensibilité, permettant de déceler le passage de filets d’eau étrangère à la source

examinée.

Ballerte Secteur alternatif 110 OÙ 220 V.

Montage du Pyromètre à résistance Enregistrement à tension de vapeur. — Cette mé-

thode, due à J.-B. FOURNIER, a été utilisée par la Mission de l’Institut d’Hydrologie à Aix-les-Bains; aussi

nous arrêtera-t-elle plus particulièrement.

Elle est basée sur la propriété physique des vapeurs saturées : à température égale, les vapeurs de tous les liquides volatils ne possèdent pas la même force élastique; il y a, pour une température déterminée, une limite à la tension de cette vapeur, qui pour cette température est indépendante de la pression, ce qui permet donc de l’utiliser pour l’évaluation des températures.

L'un des grands intérêts de cette utilisation réside en ce que, à la différence des thermomètres à dilatation, les variations de capacité de l’enveloppe thermométrique n’ont aucune influence sur les indications

thermométriques; il suffit de connaître, pour la lecture des températures, quelle est pour chacune d’entre

elles la tension de vapeur saturée correspondante.

MN co

L'Institut d’Hydrologie a employé un appareil très sensible, dont les avantages sont basés sur la localisation rigoureuse de la partie sensible du réservoir et la suppression des effets thermiques sur toutes les parties de l’appareil, sauf sur le réservoir. Schémati-

quement, l’appareil ainsi conçu comporte :

1° une cartouche métallique renfermant le liquide

sensible, et que l’on plonge dans l’eau à expérimen-

ter (T) ;

2° un tube métallique très fin F contenant un liquide de tension nulle. La vapeur du premier liquide pousse le second, qui agit à la façon d’un piston sur le bras de levier d’un style; celui-ci inscrit ses déplacements sur un cylindre enregistreur.

Pratiquement, on choisit un organe moteur d’élasticité invariable, en l’espèce un tube manométrique Bourdon M se déformant d’une quantité déterminée sous une pression donnée; cet organe est relié par un flexible de longueur déterminée au centre d’un réservoir R, qui est l’organe sensible. Le réservoir et le flexible sont d’abord remplis du liquide intermédiaire, en l’espèce la glycérine, dont la tension de vapeur est à peu près nulle, et au-dessus duquel on verse le second liquide, non miscible au premier et dont la tension de vapeur est très élevée; ce second liquide, qui varie suivant les températures à observer, sera, par exem-

ple, l’éther de pétrole, dont les variations de tension

de vapeur seront transmises par le liquide intermédiaire, à la façon d’un piston hydraulique, à l’organe moteur faisant se déplacer l'aiguille indicatrice sur un cadran : rien n’est plus simple d’adapter ce système très sensible à un rôle enregistreur en faisant transmettre les variations de pression qui amplifient les variations de températures réelles par un style inscripteur placé devant un tambour enregistreur rotatif.

Cet appareil a rendu les plus grands services en permettant le prélèvement automatique des échantillons, et il présente d’autre part sur les thermomètres à dilatation et les pyromètres électriques un certain nombre d’avantages qui ont provoqué son emploi à Aix-les-Bains.

Avantages du téléthermomètre à tension de vapeur.

— 1° 11 dispense des corrections inhérentes au fait

Ape

que toutes les autres variétés de thermomètre n’indiquent pas en réalité la température exacte du milieu où ils sont plongés : en effet, la température indiquée est une résultante des températures auxquelles les diverses parties de l’appareil sont soumises, et l’enveloppe thermométrique, réservoir ou conduite à distance, est sujette à des phénomènes de dilatation partiels qu’il est impossible d'éviter, car il n’y a pas de substance dont le coefficient de dilatation soit pratiquement nul. Ainsi les appareils à dilatation présentent constamment une modification de la capacité intérieure se traduisant par un déplacement parasite de l’organe indicateur (aiguille ou niveau du mercure), tandis que les appareils électriques sont sujets à l’écrouissage progressif du métal, qui entraîne une variation parasite de la résistance électrique. Par conséquent, on est obligé de tenir compte de ces phénomènes en faisant des corrections après chaque lecture de température ou chaque série de lectures dans un appareil à marche continue et en réétalonnant l’appareil après un certain temps d’usage : tous ces inconvénients sont supprimés dans le thermomètre à tension de vapeur où le réservoir R est la seule partie sensible de l’appareil, qui mesure la température réelle du milieu à explorer. Tout le reste de l’appareil est situé en dehors du milieu : l’absence d’effets thermiques est dû à ce qu’on mesure non la température elle-même, mais la tension de vapeur fonction de cette

température et de ce principe de physique que la pression dans une enceinte contenant un mélange de plusieurs liquides non nuisibles est toujours égale à la plus grande des tensions composantes (1).

2° En conséquence, on peut modifier à volonté la capacité interne de chacun des éléments sans modifier la pression de l’agent et, par suite, la température : le réservoir et le tube flexible peuvent donc subir des déformations, on peut donner au flexible la longueur nécessaire et toute variation de la température extérieure, peut bien influer sur la capacité du réservoir, puisque la pression extérieure ne variera pas.

3° On peut retourner le réservoir sans craindre que le liquide intérieur ne s’échappe.

4° On n’a pas à craindre l’influence de la pression atmosphérique, car le tube flexible et l’organe moteur

peuvent résister à une pression de 50 kilos.

Il n’est guère à signaler de difficultés qu’en la différence de niveau entre la position du réservoir et l’organe moteur des inscriptions thermométriques, dont on doit tenir compte : cette différence doit être connue

(1) Dans un appareil destiné à mesurer des températures allant de —20 à + 40, où le liquide intermédiaire est de la glycérine et le liquide sensible de l’acide carbonique anhydre, la pression dans le réservoir sera toujours celle de la tension maxima de l’acide carbonique : il faudrait pour qu'il en fut autrement, que la tension de vapeur de la glycérine devienne égale à celle de l’acide carbonique et porter celui-ci à une température de 500°; mais on peut encore tenir le flexible à 300° et la cartouche dans la glace sans que l’aiguille enregistreuse quitte le 0°.

RS D) ee

pour le remplissage du tube et des réservoirs, afin de régler la feuille d'enregistrement des températures ; en effet, si le réservoir est au-dessus de l’enregistreur, le liquide enfermé à l’intérieur du tube flexible transmet une pression à l’organe moteur, proportionnelle à la différence de niveau, mais qui est peu sensible

pour une différence de niveau de cinq mètres (1).

Le prélèvement automatique des échantillons est possible avec l’enregistreur à tension de vapeur saturée, et permet de suivre pas à pas les modifications qui peuvent survenir dans la composition de l’eau thermale, évitant ainsi les difficultés que l’on rencontre en pratique pour les prélèvements d’eau au moment voulu, quel que soit le zèle et la diligence du personnel employé.

Le thermo-enregistreur est muni d’un avertisseur électrique commandé par son stylet inseripteur; cet avertisseur est un système à échappement, faisant contact dans une cupule contenant du mereure; ce dispositif supprime les résistances de contact qui se produisent lorsqu'on se sert de l’aiguille de l’enregistreur comme plot de fermeture du courant, et évite aussi les retards d’enregistrement dus au calage partiel de l'aiguille.

() Si on fait subir un changement de peu d’importance aux

conditions d’établissemen tde l'appareil, il est facile de corriger les inscriptions du style au moyen d’une clé de réglage.

Le prélèvement de l’eau est effectué dès que la perturbation de la source est signalée par l’enregistreur thermométrique; cette opération s’opère par l’intermédiaire d’une trompe de Villiers (1) modifiée sous les indications de MM. Borpas et ToUPLAIN; cette trompe fonctionne sous pression réduite de 0,80 à 1 mètre d’eau, et est alimentée par l’eau contenue dans un flacon A de cinq litres, et qui s’écoule à travers un tuyau de caoutchouc assez rigide ayant 12 mm. de diamètre intérieur, fixé à la tubulure placée au bas du flacon; en position d’attente, ce tuyau est relevé et ne permet pas l’écoulement de l’eau motrice, étant ramené au-dessus du niveau de l’eau du flacon A.

Le fonctionnement automatique de l’appareil est dû à un système de bascule à déclenchement électri-

que C(2); le contact électrique arme un électro-ai-

(4) La modification a consisté à ajouter à la partie inférieure de la trompe, un talon à retour d’eau.

@) L’appareil à déclenchement électrique comprend, deux parties :

1° un système de bascule;

2° un appareillage électrique;

La bascule proprement dite se compose d’un fléau horizontal muni d’un petit chariot porte caoutchouc qui peut se déplacer longitudinalement et faire équilibre à un contrepoids de réglage qui change le second bras de levier, plus court que le premier.

L'équilibre du système est établi de manière que le premier bras porte-caoutchouc présente un excès de poids (150 gr. environ) par rapport à la force exercée sur l’autre bras du levier, maintenu dans une position horizontale par un système d’arrêt; celui-ci consiste à appuyer sur l’extrémité du bras libre le talon de la partie verticale d’une équerre métallique articulée autour d’un axe fixe.

A l’extrémité de la partie horizontale de cette équerre s’attache une petite chaînette, qui aboutit à l’armature d’un relai électrique placé au-dessus.

mant qui, faisant pivoter autour d’une de ses arètes une console métallique, libère le tube de caoutchouc de son point d’attachage, provoquant ainsi l’amorçage de la trompe qui aspire dans un flacon (F) l’eau de la source à travers le tube T qui a une longueur d’environ l mètre. Ce même électro-aimant est relié à des piles sèches et dans le circuit est intercalé le contact avertisseur de l’enregistreur D de températures.

A ce moment du prélèvement, l’électro-aimant allume une lampe témoin au néon, allumage produit par une pointe isolante en ébonite, que porte à sa partie inférieure l’armature de l’électro-aimant et qui appuie sur une lame élastique pouvant vibrer sur une seconde lame quand le courant passe; ces lames produisent un contact intermittent allumant la lampe témoin (qui peut être montée si possible sur le secteur d'éclairage, la lumière de cette lampe rendue oseillante prévient que l’appareil de prélèvement fonctionne, tandis qu'après opération sa lumière reste fixe). Un interrupteur spécial à mercure a, placé dans la fiole À qui alimente la trompe, arrête le courant de piles dès que léchantillon est prélevé.

Depuis 1924, deux thermomètres enregistreurs de ce type sont disposés, l’un sur la source d’Alun, l’autre sur celle de Soufre, et leurs résultats, pendant sept années, ont permis l’étude précise de la variation de température de l’eau thermale.