PUITS ARTÉSIENS

lation, en certains points, des matières solides que l'eau entraîne avec elle. La détermination du niveau d'équilibre peut faire connaître immédiatement à laquelle de ces deux causes est dû l'affai^ blissement du débit du puits. Dans le premier cas, on trouvera que ce niveau s'est abaissé; dans le second, au contraire, *on trouvera qu'il n'a pas varié.

Il existe certains puits artésiens dont le débit varie avec la hauteur de l'eau dans un cours d'eau voisin ; une élévation du niveau dans ce cours d'eau est accompagnée d'une augmentation dans la quantité d'eau que fournit le puits. De même le débit de certains puits artésiens, situés dans le voisinage de la mer, varie périodiquement avec les marées ; ce débit augmente ou diminue, suivant que la surface des eaux, dans la mer voisine, monte ou descend. Il est aisé de se rendre compte de ces phénomènes d'après ce que nous avons dit précédemment. Les affleurements inférieurs de la couche à laquelle aboutit le puits, ceux par lesquels sort l'eau qui se meut dans cette couche, peuvent être placés de différentes manières. Si ces affleurements existent en des points de la surface du sol qui ne sont pas habituellement recouverts d'eau, ils donnent lieu à des sources visibles ; mais il n'en est plus de même s'ils sont situés sous l'eau d une rivière ou de la mer. Dans ce dernier cas, l'orifice de sortie du courant d'eau souterrain supporte une pression due à la hauteur du niveau de l'eau dans la rivière ou dans la mer au-dessus de cet orifice. Si cette hauteur vient à varier, la pression varie dans le même sens, aux divers points du courant souterrain, de quantités plus ou moins grandes, suivant que ces points sont plus ou moins rapprochés de son orifice de sortie. Le niveau d'équilibre d'un puits artésien alimenté par ce courant s'élèvera donc et s'abaissera, en même temps que le niveau de l'eau qui presse sur les affleurements inférieurs de la couche, et par suite le débit du puits augmentera ou diminuera en même temps.

§ 308. Si le niveau d'équilibre d'un puits artésien se trouve audessous de la surface du sol, l'eau ne peut pas monter jusqu'à lorifice ; et par suite ce puits ne peut fournir de l'eau que comme les puits ordinaires, à la condition qu'on emploie des moyens particuliers pour rélever jusqu'à la surface du sol. Mais si, au lieu d'y puiser de l'eau, on y en introduit, au contraire, ce qui tend à y faire monter le niveau, l'équilibre sera rompu . La colonne d'eau contenue dans le puits deviendra trop haute pour être soutenue par la pression qui s'exerce à sa partie inférieure ; et en conséquence elle descendra, de manière à. rétablir le niveau où il était précédemment On pourra donc faire arriver continuellement de l'eau dans

un pareil puits, sans quMi s^empiisse ; cette eau s^écoulera dans la nappe souterraine à laquelle il communique : on aura ainsi ce que Ton nomme un puits absorbant.

On se sert très souvent de puits absorbants, tels que ceux dont nous venons de parler, pour se débarrasser d'eaux nuisibles , soit pour dessécher des terrains marécageux, soit pour faire disparaître l'humidité du sol dans le voisinage de constructions importantes auxquelles elle pourrait porter préjudice, soitbnBn pour faire disparaître des eaux malsaines provenant d'un établissement industriel.

Il existe un exemple remarquable de puits absorbant à Saint-Denis, près Paris. En perçant un puits artésien sur la place de la Poste aux chevaux, on rencontra d'abord une couche absorbante ; puis plus bas une nappe d'eau jaillissante, et plus bas encore une seconde nappe jaillissante, dont l'eau était de meilleure qualité que celle de la précédente. On disposa dans ce puits trois tuyaux concentriques, s'élevant tous trois jusqu'à la surface du sol, mais descendant à des profondeurs différentes. Le tuyau intérieur, plus étroit que les deux autres, fut établi jusqu'à la seconde nappe jaillissante. Le second tuyau, enveloppant le premier, de manière à laisser un espace libre entre eux, descendit jusqu'à la première nappe jaillissante. Enfm le troisième tuyau, enveloppant le second de la même manière , ne descendit que jusqu'à la couche absorbante. Par cette disposition, les eaux de la nappe jaillissante inférieure montent par le tuyau central; celles delà nappe jaillissante supérieure montent par l'espace annulaire compris entre le premier tuyau et le second ; et l'excédant de ces eaux, qui n'est pas employé pour l'usage de la ville, s'écoule dans la couche absorbante, par l'espace annulaire compris entre le sedond et le troisième tuyau.

§ 309 . ]!ioair«iiieiit del'eaodans leseanaox. — Lorsque Teau contenue dans un canal y est animée d'un mouvement en vertu duquel elle le parcourt dans toute sa longueur, ce mouvement est régulier tant que les circonstances dans lesquelles il se produit restent les mêmes. Le canal étant supposé avoir partout la même forme et les mêmes dimensions, tant en largeur qu'en profondeur, et Tinclinaison de son fond ne variant pas d'un point à un autre, on trouvera que le mouvement du liquide est exactement le même dans les diverses sections transversales qu'on pourra imaginer dans toute son étendue. D'après cela il est clair que chaque molécule doit se mouvoir uniformément et en ligne droite, et que la surface libre du liquide doit être plane et inclinée dans le sens du courant, de manière à être parallèle au fond du canal.

MOUVEMENT DE L*£AU DANS LES CANAUX. Uh^

Le mouvement de Teau dans un canal peut être assimilé au mouvement d'un liquide dans un tuyau dont les dimensions transversales sont uniformes dans toute sa longueur. La seule différence consiste en ce que, dans le canal, 1 eau présente une surface libre : tandis que, dans le tuyau, le liquide est entièrement enveloppé par des parois solides. Les considération^ développées précédemment (§§298 à 304) seront donc applicables au mouvement de l'eau dans un canal, à la condition de tenir compte de la différence qui vient d'être signalée.

D'abord les différents filets liquides ne sont pas animés d'une môme vitesse (§ 298) ; ils se meuvent d'autant plus vite qu'ils sont plus éloignés des parois solides entre lesquelles l'eau coule. Celui de tous les filets liquides qui est animé de la plus grande vitesse doit donc se trouver sur la surface libre, au milieu de la largeurdu canal : et si, à partir de ce filet liquide, on se rapproche des bords ou du fond du canal, dans une direction quelconque, on trouvera des vitesses de plus en plus petites. Ce n'est cependant pas exactement ainsi que les choses se passent ; la plus grande vitesse des molécules liquides ne s'observe pas sur la surface même de Teau: mais un peu au-dessous. Cela tient à la présence de l'air atmosphérique qui, étant en contact avec la surface de l'eau, exerce aussi une faible résistance à son mouvement, et empêche ainsi les filets liquidesqui sont à la surface de prendre la vitesse qu'ils prendraient sans cela.

Pour s'assurer de ce fait, que la vitesse de l'eau, au milieu de la largeur du canal, est moindre à la surface qu'à une petite distance au-dessous, on peut se servir de deux boules de cire liées l'une à l'autre par un fil d'une petite longueur. En mêlant à la cire de petites quantités d'autres substances, on peut faire eu sorte que l'une des deux boules ait une densité moindre que celle de l'eau, et que l'autre au contraire ait une densité plus grande, de telle manière cependant que l'ensemble de ces deux boules puisse flotter sur l'eau, sans que la plus légère dépasse sensiblement la surface. Si ces boules sont mises dans une eau tranquille, elles se disposeront l'une au-dessous de l'autre , et le fil qui les réunit sera vertical. Mais si on les jette au milieu du courant qui existe dans un canal, elles spnt entraînées par l'eau, et le fil qui les Fig. asa. lie l'une à l'autre n'est plus vertical, fig. 382 ; la boule inférieure se place en avant de la boule supérieure. Il est évident que cette position, que prennent

t\50 PRINCIPES RELATIFS AU MOUVEMENT DES FLUIDES, les boules dans le courant, ne peut ôlre due qu'à ce que la vîlesse de l'eau est un peu plus grande à une faible distance au-dessous de la surface qu'à la surface même.

Les molécules liquides qui traversent une même section transversale du canal étant animées de vitesses différentes, on appellera vitesse de l'eau, une vitesse moyenne entre celles de ces diverses molécules : ce sera la vitesse dont toutes les molécules devraient être animées à la fois, pour que la quantité d'eau qui traverse en une seconde la section que l'on considère reste la même (§ 299). D'après cette définition de la vitesse du courant, on voit que, quand on la connaîtra, il suffira de la multiplier par la surface de la section transversale du liquide, pour obtenir le volume de l'eau qui passe en une seconde par cette section transversale, c'est-àdire ce que l'on nomme le débit du canal.

§ 310. L'uniformité du mouvement de chaque molécule liquide exige qu'il y ait équilibre entre les forces qui lui sont appliquées, et par conséquent aussi entre les forces auxquelles est soumise une tranche liquide comprise entre deux sections transversales très rapprochées. Or les forces appliquées à une pareille tranche sont de trois espèces (§ 300) : 1" le fond du canal étant incHné dans le sens du mouvement, le poids de la tranche que l'on considère donne une composante parallèle à ce fond, qui tend à accélérer son mouvement; ?• les deux faces delà tranche supportent des pressions de la part du liquide voisin ; 3° la tranche liquide éprouve une résistance occasionnée par son frottement contre les parois solides qui la renferment, et aussi contre l'air avec lequel elle est en contact. Mais les pressipns que la tranche éprouve sur ses deux faces sont évidemment égales entre elles ; car la surface de l'eau étant partout soumise à la pression atmosphérique, les pressions qui ont lieu aux divers points d'une section transversale du liquide doivent . (^tre les mêmes, en quelque endroit du canal que cette section ait été prise. Les pressions supportées par notre tranche liquide sur ses deux faces se détruisant mutuellemeBt, il ne reste que les deux autres forces, qui, en conséquence, doivent se faire équilibre. La composante du poids de la tranche liquide dans le sens du mouvement doit donc être égale à la résistance produite par son frottement contre les bords et le fond du canal et contre l'air. On voit par là que l'inclinaison du fond du canal est indispensable pour que l'écoulement régulier puisse avoir lieu. De plus, la composante du poids d'une tranche liquide, dans le sens du mouvement, étant d'autant plus grande que l'inclinaison du fond est plus forte, on voit que la vitesse du courant augmentera avec celte inclinaison ;