CHAPITRE XIII

DES CANAUX A POINT DB PARTAfiE.

La navigation artificielle s'étabm^ moyen de canaux. t>es canaux.

Dd canal est un déblai, un grand fossé dans lequel on peut introduire et conserver assez d'eau pour naviguer. Tels étaient, chez les anciens, les célèbres canaux de TEuphratc. dn Nil, du Rhin, etc.

Une suite de fossés semblables à différents niveaux, réunis par des écluses qui servent à passer de l'un dans Tautre, constitue ce que nous nommons aujourd'hui un canal.

Chaque partie du canal, comprise entre deux écluses, s'appelle bief; chaque écluse communique à deux biefs et donne son nom au bief supérieur dont les eaux, sont , en V^clque sorte, dans sa dépendance.

Les canaux peuvent se diviser en canaux latéraux aux rivières, et canaux à point de partage.

Un canal à point de partage est celui quia un bief culminant et deux branches descen- cauauxà point

% fin iiâptâffc

uantes. En général, un canal qui réunit la navigation de deux rivières est un canal à point de partage; partant d'une rivière et s*élevant en suivant sa vallée, il traverse le HoilqQi sépare les deux versants, descend vers Tautre rivière pour suivre également sa ▼allée.

Le bief culminant s'appelle bief de partage, l'eau qu'il contient se partageant entre les deox branches descendantes. Un canal latéral est semblable à une des branches d'un ^al à pomt de partage ; il suffit donc de parler des canaux à point de partage.

En général, la meilleure position à donner au point de partage d'un canal est peu éioi- Meilleure poai- W^ des parties basses du faite qui divise les deux versants, parce que c'est près de ces ^d« partagc'^^

Prtalewini' roum du falle.

Plui courie 'litlanre cQtre

l.aidiuterraiD)

IléltrmiaaliaD

parties qu'existent ordinairement les vallons des deux versants qui se rapprochent le pins, et coDsëquemment où la traversée du seuil qui les sépare est moins haute et moins longue. Là plus qu'ailleurs, on peut baisser le bief de partage, pour y conduire des sources qui ne pourraient y arriver s'il était plus élevé, et espérer qu'il sera moins sujet aux infiltrulions ; eu un mot, pour une même hauteur de tranchée, il y a une plus grande sur^ face versant les eaux au point de partage. Il y a aussi un autre motif de baisser le point de partage, c'est d'avoir moins d'écluses à construire elà traverser,

Lorsque autrefois on se proposait de faire une tranchée dans le seuil qui sépare les versants, la position d'un point de partage entraînait la nécessité d'un minimum du faite, afin d'avoir moins de déblai ; aujourd'hui on craint peu les souterrains dans les terrains convenables, et la solution du problème est très-différente ; on ne cherche plus la moindre hauteui' verticale du faite, mais lu plus courte distance horizontale soulerraine d'un versant à l'autre, combinée avec la plus grande quantité d'eau d'alimentation; condiUons, qui demandent, l'une qu'on élève le niveau du bief de partage, l'autre qu'on l'abaisse. ,.,

Toutefois, c'est presque toujours prés du minimum du faite qu'on satisfait le mleiuc ft ces condilionsj car n'étant pas maître d'augmenter le produit des sources, tandis qii'OD peut augmenter les dépenses du souterrain, c'est en définitive la hauteur des eaux suffisantes qui détermine celle du bief de partage, et conséquemment sa longueur ; ainsi la quantité d'eau qu'on peut y amener influe plus que tout autre élément sur la position à lui donner, et cette quantité est généralement plus grande à un minimum du faite qu'ailleurs.

On a donc cherché à reconnaître par l'inspection des cartes qui désignent les rivières et même les fontaines, c'est-à-dire les thalwegs des vallées, quels sont les points mlnl- ' mum des faites.

Quelques considérations théoriques et l'observation, indiquent deux cas : 1° celui où deux cours d'eau rapprochés coulant à peu près dans le même sens de'chaque cAté , et parallèlement au faite, se détournent plus ou moins brusquement pour couler en sens opposé ; 2° celui oit deux rivières séparées par un faite coulent dans des directions parallèles mais opposées.

Premier cas (/ïg. iM). Soit ab c,doe, les projections horizontales de deux rivières séparées par le faite m ns,bc et oe étant des quarts de cercle. Supposons d'abord la pente nulle, concevons une droite toujours également inclinée à l'horizon, marchant le long Aeabc eKdoe en la supposant toujours perpendiculaire à l'élément de ces lignfô qu'elle touche, elle décrira des pkins et des quarts de cône représentant des coteaux.

Les plans se couperont suivant le faite mw.....Aîen ligne droite, et les cônes suivant une courbe que la symétrie de la figure démontre être projetée horizontalement suivant la droite ns, et par conséquent dans un plan vertical ; c'estdoncune demi-hyperbole. Les faites seront hik. Maintenant si on suppose aux rivières une pente uniforme et égale, et la même génération de coteaux, on aura encore deux plans et deux quarts de cAûe & base elliptique. L'intersection des plans ou le faite sera une ligne inclinée kr celle des' cùnes sera encore une ligne courbe projetée en ns, et les faites seront hrt qui ont évi* demment leur minimum en r.

Gnfln si on suppose que la pente des rivières est plus forte vers la source, et que les

coteaux sont traces par le mouvement d'un arc bp terminé par une li(;ne droite px, au

lieu d'étro tracés par la seule droite bn, il est facile devoir qu'il y aura encore minimum

du faite projeté en n. Ces hypothèses se rapprochent de la forme du terrain.

£>eu:nemecas[/7(7.2a2).Soit ci&....cddeus rivières âmëme hauteur et de même pente opposée. A et A' sont sur le plan horizontal ol = <//.

Rabattons les deux pians verticaui qui donnent les projections horizontales ab et cd. Coocevons les coteaux tracés par deux droites également inclinées à l'horizon s'appuyaot sur les pentes oh..., û'h'.. , elles traceront deux plans dont l'intersection (qui est le faite) se projettera suivant pe. Pourlrouverp je rahats à gauche le plan vertical dont la trace horizontale est Iti'..., le pointe vient en r, le point ft' ne bouge pas, je mène rs et A'«de même inclinaison, elles se coupent en s que je ramène enp; la symétrie de la figure me hit voir que le pareil pointe se trouve en faisant ef^pl.... elle fait voir aussi que la hauteur de ces points étant la même, le faite projeté en pe est horizontal.

Supposons maintenant que la penle des rivières est plus forte vers la source, elles deviendront o»A.-. o'rh' que je suppose identiques. Les points /* et e du faite seront les mêmes, mais les points intermédiaires baisseront. En effet, menons le plan vertical mnr^t»'. Dansle cas des pentes uniformes le falleétailen;/. dans celuique nous supposons maintenant il sera en t plus bas ; il en serait de même dans une section y Qs à même distance de h o' que m v est de oK : donc sur le faite dont la projection horizontale est alors une courbe sinueuse, il y a un minimum entre e et p.

Tout ce qui vient d'être dit aurait encore lieu si les coteaux, au lieu d'être tracés par une droite, l'étaient par un arc terminé par une droite, ce qui se rapproche davantage de la forme des terrains ordinaires.

Commeeiemples du premier cas on peut citer le canal des Ardennes [/ïg.2^J2), de Sambre-el-Oise (/?//. 230); les canaux du Midi. d'Ile-et-Rance, etc., et comme exemples du second, les canaux projetés du Forez, du Beaujolais, etc.

II peut y avoir plusieurs minimum ; ainsi sur le faite qui sépare la Loire de la Seine , on trouve nu minimum au sud de Chartres et un autre plus bas au nord d'Orléans (/ïy.»7).

Après une première reconnaissance sur la carie, il faut en faire une autre sur le terrain, le niveau à la main. Si le pays est découvert, il est facile de suivre le faite. Sicelul-Ci est boisé, on cherche à se placer sur les édifices élevés des faites secondaires opposés , ei en promenant le niveau à l'horizon , on a bientôt reconnu les pentes du faite.

A cet égard ou peut opérer de très-loin . parce qu'il ne s'agit pas d'une exactitude absolue, mais relative.

Il faut toujours faire ensuite une dernière reconnaissance en se transportant près du poiut aperçu , pour y trouver les vallons qui dans les deux versants sont les plus rapproché», et en faire un nivellement.

D'ailleurs la direction d'un canal par les points minimum est modifiée par les considé-

MW COURS DE CON,STRUCTION.

On verra , par des expéneoces détaillées plus loin , qu'un canal dont la cuvette est maçonnée et élanchs , et qui reçoit l'eau pour la première fois , peut en absorber une tranche de O"",!© de hauteur dans le premier Jour du remplissage. Cette absorption . qui peut se renouveler après chaque chdmage , donne une idée de celle qui doit avoir lien dans les cuvettes ordinaires en terre- Le remplissage après le chilmage , lorsqu'on tire l'eau des réservoirs par des rigoles d'un long développement , doit s'effectuer dans le moindre temps possible , parce qu'ordinairement les rigoles qui servent d'intermédiaire perdent beaucoup d'eau.

Le produit de ces pertes est fonction du périmètre mouillé et de la hauteur d'eau audessus du fond. Il résulte de la forme trapézoïdale du lit des rigoles que l'accroissement du périmëlre mouillé est trés-pelit par rapport à celui de la hauteur et comme cet accroissement a lieu dans la parlic supérieure où la pression csl presque nulle, il influe peu sur les infiltrations. Quant à la profondeur de l'eau, on peut admettre que les pertes augmentent comme les racines carrées de hauteurs sur le fond.

D'un autre cûté il est facile de voir que les débits d'une rigole augmentent bien plus que les hauteurs d'eau ; ainsi les pertes augmentent bien moins que les produits ; d'où il résulte que , pour remplir un canal , le meilleur parti à tirer d'un volume donné d'eau qui passe par les rigoles , est de l'y faire couler dans le moins de temps possible. CauloinnMUon L'asccHsiou et la descente des bateaux consomment de l'eau. Lorsqu'on veut faire monter un bateau , on l'introduit dans le sas d'une écluse dont les portes d'aval sont habituellement ouvertes ; on ferme ces portes et on met en communication les sas et le bief supérieur. L'eau s'élève dans le premier et baisse un peu dans le second. Lorsque le niveau commun est établi , on ouvre les portes d'amont , on fait sortir le bateau du sas pour lu faire entrer dans le bief supérieur, on referme les portes d'amont, on vide le sas, on ouvre les portes d'aval; le bateau est monté et les choses se retrouvent dans l'état primitif , à l'exception des niveaux d'eau; celui du bief supérieur a un peu baissé, celui du bief inférieur s'est un peu élevé.

La descente d'un bateau s'opère par des manœuvres à peu près semblables auxqaelles nous ne nous arrêterons pas.

La quantité d'eau nécessaire pour remplir le sas d'une écluse se nomme éclusée-

Quand un bateau monte dans un bief par l'écluse inférieure , ce bief a dû fournir une quantité d'eau égale a l'éclusée, plus le volume plongé du bateau; et quand il ijailte ce bief, en passant dans le bief supérieur adjacent par l'autre écluse, le premier bief reçoit une quantité d'eau égale a l'éclusée plus le volume plongé du bateau; ainsi , après qu'un bateau montant a traversé un bief , sa masse d'eau n'a varié que de la différence des deux écluses , le bief a gagné et le niveau s'est élevé si l'écluse supérieure a une plus forte chute que l'écluse inférieure , il a perdu et le niveau a baissé si la chute de l'écluse sapérieure est plus petite ; et enfin son état n'a pas varié si les chutes sont égales.

Si ce bief est traversé par un bateau descendant, le passage a chaque écluse donnera lieu à une dépense d'eau égale à l'éclusée moins le volume plongé du bateau ; d'oii il suit que l'état du bief sera encore exprimé par la différence des deux éclusées.

CANAUX. tei

Si le luteait traverse le point de parbge (qui; nous supposons eatreteau à un nireau

, iovariable), il monte par une brandie et descend par l'aulru ; qunnd il monte , la dépense

bsestégateàréduséeplus le volume plongé; quand il descend, elle est d'une éclusée moins

I le Tolume plongé ; en détinitive , le bief de partage a fourni la somme des éclusées ou

deux éclusées si les chutes des deux écluses sont égales.

Ainsi dans aucun cas le volume plongé d'un bateau , tant qu'il reste le même , n'a (l'influence sur le changement d'étal des biefs d'un cjnaL

Ona fait beaucoup de calculs sur la dépense d'eau des bateaux aux écluses relativement à leurs tirants d'eau cl à la chute des écluses. Un résultat singulier qui a été annoncé , c'est qu'en rendant les chutes plus petites que le tirant d'eau des bateaux descendants . tm pourrait faire rejtionter reau an point de partage ^ résultat qu'un a appliqué aux bateaaxqui traversent lecanaldcBriare. Leseulcasoti cette assertion ne soitiias fausse, est celui où un bateau reçoit son chargement dans le point de partage ( cas Irës-rare ] ; alors il est possible qu'il remonte une petite quantité d'eau au point de partage. Si E est t'éciDsée et l'ie volume plongé du bateau montant l'écluse du point de partage , il sort de ce bief E+u ; si on augmente le chargement dans ce bief et qu'il devienneV, en descendant l'écluse il sera sorti du bief de partage E— T', ce bref aura donc fourni E-J-i-j-E — V'=2E+ii— V , et si V'> 2 E-J-v le point de partage aura reçu au lieu d'avoir perdu.

Pour obtenir celte condition , il faudrait avoir un nombre considérable d'écluses , et par conséquent dépenser beaucoup plus d'argent pour les construire et beaucoup plus de temps pour les traverser qu'avec le nombre ordinaire. Nous éclaircironsceci par nn exemple- Supposons que sur un canal où les écluses ont un sas de 3om de longeur réduite et de 5",20 de largeur, les bateaux qui auront 82™ de longueur et S«,Oi) de largeur descendent chargés avec un tirant d'eau de 1 '°,20 et remontent à vide avec unlirant d'eau de O^iôO. On trouvera que , pour que la dépense d^eau fût nulle au passage des écluses, celles-ci m devraient avoir que 0'",40 de chute ; et comme elles ont ordinairement de îa.GO à 2'°,80 , on voit qu'il faudrait G à 7 fois plus d'écluses. Ce qui ferait perdre 7 fois plus de temps pour les traverser.

Et si. afin de diminuer le nombre d'écluses, on augmentait l'enfoncement des bateaux, on tomberait dans un autre inconvénient pour les canaux de petite navigation ; car alors le tirant d'eau devenant presque égal à la largeur des bateaux, ceux-ci n'auraient pas assez de stabilité.

Ainsi , en définitive , chaque bateau traversant le point de partage dépense au moins deux éclusées , et par conséquent la consommation d'eau est d'autant plus considérable que la chute des écluses adjacentes au bief de partage est grande.

Lorsqu'il y a double passage, c'est-à-dire quand deux bateaux se croisent à une écluse. DouWr pa^ il peut y avoir économie d'eau; on commence par faire passer le bateau montant, et la mM^deVb^^ même éclusée sert à faire descendre l'autre. Cependant on peut dépenser plus d'une '""iQ^p""* écloséc si le bateau montant est chargé et que le bateau descendant soit vide.

Pour que le double passage soit fréquent , il faut ou que les biefs soient très-courts, ou

que la oaYigation soit très^active. Dans les rivières , les bateaux remontants ayant plus d'avantages à se mettre à la suite les uns desautres voyagent par groupes; il en résulte qu*ib se présentent par convois pour entrer dans un canal qui communique à cette rivière ; ceux qui vont en sens opposé voyagent seuls. Ainsi le double passage est rare. Si d'aillieu r s on force les bateaux montants à attendre les bateaux descendants , le commerce perd une partie des avantages du canal , les frais de loyer de bateaux et de chevaux étant plus considérables qu'ils pourraient être. Il faut encore remarquer que l'on ne peut conserver très-longtemps l'éclusée d'un bateau montant , parce que le sas étant plein il en résulte une plus grande fatigue pour les portes d'aval et une plus grande perte d'eau , puisque les surfaces en contact et les pressions son bien plus considérables ; ainsi on ne doit pas compter sur l'économie d'eau apportée par le double passage.

En gén éral , la consommation d'eau par les écluses est bien inférieure à celle des infiltrations et des évaporations.

Voici un aperçu des consommations d'eau du point de partage du canal du Centre et des parties adjacentes qu'il alimentait en 1825 , ouverts dans un terrain très-peu perméable.

Consommation par 24 heures.

ni.oab.

Pertes des portes 600

Infiltrations , surface 195 000 mètres , abaissement minimum (P^fiS 9 750

tivaporation, turf aoe 195 000 mètres, abaissement 0n,003 585

Navigation, 3 bateaux pleins el 3 bateaux vides, ou 18 éclusées de 450 mètres. 5 400

Total 16