DE LÀ QUANTITÉ D'EAU NÉCESSAIRE A UNE POPULATION AGGLOMÉRÉE

Problème difficile à résoudre. — Besoins présents et futurs. — Limites de la quantité. — Que dit l'expérience? — Exemple. — Bases d'évaluation pour Paris et pour Londres. — Résultats fournis par une enquête. — Accroissement rapide d'une ville bien approvisionnée. — Théorie mathématique : formule de M. Darcy. — Exclusion des moyennes. — Variabilité du produit des sources. — Exemple.

Quelle est la quantité d'eau nécessaire à une personne? quelle est la quantité qu'il faut pour l'industrie ? La réponse à ces deux questions semble facile ; et néanmoins, quelque exacte qu'elle pût être, elle ne résoudrait qu'imparfaitement le problème qui fait l'objet du présent chapitre.

En ce qui concerne les personnes, plus on a de l'eau et plus on en consomme. La possession fait naître des besoins nouveaux. Quand on a satisfait aux nécessités physiques , viennent les jouissances de la propreté, qui est l'élément le plus solide du bien être, de la santé, même de l'élégance de la vie ; de la propreté

bien comprise, qui ne s'applique pas seulement à l'individu mais encore à tout ce qui l'entoure, qui le sert et qui lui sert. La propreté ainsi entendue constitue en effet la base essentielle de la salubrité générale.

Il en est de même pour l'industrie. L'eau étant un de ses principaux éléments d'action, plus l'eau est abondante et plus l'industrie se développe.

H suit de là que dans tout pays une large distribution d'eaux publiques sert à la fois à maintenir la t ante et à fomenter la prospérité générale.

Quand il s'agit de distribuer de l'eau à une population, il faut donc consulter à la fois les besoins actuels des individus, ceux de l'industrie présente et aussi les besoins d'un prochain avenir, qui ne peuvent manquer de se manifester, plus ou moins promptement, par le fait même de l'usage de l'eau nouvellement distribuée.

Sous le rapport de la quantité, on pourrait donc, à la rigueur, poser comme principe qu'il ne faut pas fixer d'autres limites que celles qui sont imposées par le nombre des habitants et par le volume d'eau que la localité permet de mettre à la portée de leur industrie.

Dans une ville de 60,000 âmes, une commission officielle, instituée pour s'occuper de l'approvisionnement des habitants en eau potable, fit entrer dans ses calculs, comme élément d'une moyenne, les données suivantes, curieuses à reproduire :

D E LA QUANTITE D'EAU NÉCESSAIRE 2â5

1° Sur les bâtiments au long cours, la ration de l'équipage est,

par tète, de 2 litr.70

Dans les forteresses, on attribue à chaque homme, pour boire, cuire et laver :

2° Selon Cormontagne 3 10

3° Selon Hoyer 5 UQ

4" Selon François Weiss (faisant observer que Hoyer nja pas compris dans sa ration Teau nécessaire pour faire le pain) 6 75

De pareils éléments sont irréprochables sans doute ; ils enseignent quelle est la quantité d'eau nécessaire à un homme pour ne pas mourir de soif. Mais ils étaient sans valeur dans la question ; car il n'y a pas la moindre comparaison à faire, entre les besoins d'une population qu'on veut mettre dans une situation normale, et les nécessités auxquelles sont soumis un équipage en pleine mer et des soldats dans une forteresse assiégée.

On a le moyen de se procurer partout l'eau nécessaire à l'entretien de la vie animale. Il suffit d'aménager l'eau de la pluie, au moyen d'une citerne vénitienne.

Dans le chapitre précédent, nous avons démontré combien la chose était facile, en faisant connaître le mode de construction de cette sorte de citerne, et en donnant un tableau des quantités de pluie qui tombent annuellement en divers lieux à la surface du sol.

Au-dessus de la quantité indispensable, il y a cette provision moyenne, dont nous venons de parler, à laquelle la pluie ne saurait suffire. La question est

2iti

de savoir à quel chiffre il faut fixer cette moyenne.

On a cherché à la déduire de l'expérience : ce qui est très-rationnel, et, à première vue, semble conduire au but directement. Mais on a aussi voulu la déduire du calcul, et en faire l'objet d'une formule algébrique ; c'était de la pure théorie.

Chose singulière ! en cette matière l'expérience de ce qui se passe ailleurs n'amène à aucune conclusion. Nous avons sous les yeux un relevé de vingt-huit distributions dispersées dans autant de villes de la France ou de l'étranger. La quantité attribuée par jour, à chaque habitant, varie, depuis quatorze litres jusqu'à mille, sans que les villes qui en ont le plus se plaignent d'en avoir trop.

Si des villes nous passons à leurs habitants, voici ce que l'on observe. La consommation de l'eau, dans les maisons, est en rapport avec la facilité que l'on a à se la procurer. Ainsi à Glascow, comme à Paisley, en Angleterre, l'eau est donnée à discrétion aux pauvres, qui n'ont qu'à aller la prendre à un robinet placé dans la cour. Mais à Glascow les maisons sont plus hautes qu'à Paisley, elles se composent de plus d'étages ; cette différence de hauteur réduit la consommation d'un grand tiers : Ainsi elle est de 4 litres 50, par tète, à Glascow, tandis qu'à Paisley elle s'élève jusqu'à 6 litres 30.

On ne peut donc rien conclure de l'expérience.

L'administration de la ville de Paris a dû fixer un

chifire d'évaluation, pour les abonnements qu'elle fournit. Elle l'a fait d'une manière ^empirique et voici les

bases qu'elle a pris par jour :

Par personne 20 litres

— cheval 75

— voiture de luxe à deux roues . 40

— — quatre roues 75

— mètre carré de jardin i 50

— force de cheval, haute pression 1 50

— — détente et condensation. ... 10

— — basse pression 20

— bain 300

— litre de bière faite 4

Les évaluations, relatives aux autres industries, sont

établies, au moyen de renseignements particuliers

pris dans les établissements qui demandent à s'abonner.

Voici maintenant les résultats fournis par une enquête relative à l'approvisonnemcnt de Londres. Les commissaires, nommés pour cette enquête, ont estimé de la manière suivante la quantité nécessaire à cette ville.

1" Pour les usages domestiques, à raison de 75 gallons ou 340 litres par jour et par maison, soit pour 288,000 maisons 98,064,000 litres.

2" Pour les bains 4,540,«00

3° Pour nettoyage des cours, des trottoirs, des rues et pour l'arrosement de ces dernières 45,400,000

A reporter. . . 148,004,000

Report 148,004,000

4° Brasseurs et autres grands consommateurs 18,160,000

5° Incendies et cas imprévus 15,636,000

Total par jour 181,600,000

Les 288,000 maisons de Londres étant supposées contenir 2,000,000 d'habitants, la commission affectait donc en moyenne, par jour à chaque habitant 98 litres.

Mais la population de Londres est allée toujours en croissant; si bien que M. Mille, ingénieur des ponts et chaussées, constatait, en 1854, qu'elle s'élevait à 2,400,000 habitants auxquels on distribuait par jour 300,000 mètres cubes, soit, par tête 125 litres.

Le chiilre de 150 litres par tcto semble être celui auquel les ingénieurs anglais se sont arrêtés.

La rapidité avec laquelle les centres de population s'accroissent doit mettre les administrations en garde contre toute parcimonie en matière d'eaux publiques. La ville de Glascow offre de cette vérité un exemple bien remarquable. Voici la marche de sa population, de 1780 à 1855, pendant un espace de 75 ans, la durée d'une vie d'homme.

En 1780 il y avait 58,026 Ames.

Aussi à Glascow a-t-il fallu suivre ce mouvement ascensionnel, en accroissant continuellement la quantité d'eau distribuée; et ce n'a pas été seulement pour les besoins du nombre des habitants et ceux d'une industrie plus développée, mais encore pour satisfaire à des goûts nouveaux que la facilité de se procurer de l'eau a fait naître.

« Glascow, dit en efïet M. Mille, avec deux sources y d'approvisionnement qui lui assurent déjà 150 litres par habitant, n'en a pas encore assez. L'usage de l'eau y est singulièrement répandu. Dans les maisons aisées, on trouve parfois à chaque étage un ivater-closet, un bain chaud et un shower-bath, espèce de pluie froide qui produit une réaction salutaire, et raison de l'humidité du climat. Des logements d'ouvriers valant de 125 fr. à 150 fr. de loyer, ont un robinet de cuisine, un water-closet et un shower-bath, le tout pour 7 à 8 francs de dépense annuelle, 5 0/0 de la valeur locative. »

Pour augmenter la quantité de l'eau distribuée on s'est proposé d'aller, à 50 kilomètres de la ville, emprunter celle du lac Katrin qui ne contient pas moins de 1,000 hectares de superficie. Ce projet avait rencontré de la résistance de la part de l'Amirauté qui avait craint qu'on n'appauvrit les eaux de la navigation du Forth dont la source sort du lac Katrin.

C'est M. Darcy, l'auteur du bel établissement hydraulique de Dijon, qui a cherché à établir une for-

mule pour déterminer la quantité d'eau nécessaire à une population.

Voici en quels termes il pose et résout le problème.

« Quel est, dit-il, en France, le volume d'eau nécessaire à l'alimentation d'une ville ?» Il adopte pour chiffre 90 litres par tête et par jour, pour les usages domestiques, les arrosements de jardins, les bains, les établissements industriels, les incendies et les fontaines publiques.

c Tel est, à mon sens, ajoute-t-il, le premier terme de l'expression qui représente l'alimentation d'une ville.

« Le sefond terme est relatif au lavage des ruisseaux par les bornes fontaines et aux arrosements de la voie publique, à l'aide de tonneaux ou de la lance.

a 1° Bornes fontaines, on calcule une borne fontaine pour le lavage de 300 mètres de ruisseau.

« A Paris, où ce lavage est d'autant plus difficile à effectuer que la population a plus de densité, chaque borne fontaine doit, pour bien remplir sa fonction, débiter 8 pouces ou 107 litres par minute. Or, comme elles ne marchent, en trois services, que trois heures par jour, on voit qu'elles dépensent 1 pouce dans les 24 heures.

« 2° Arrosage. On répand, m fait, à Paris, à chaque service, 1 litre 25 par mètre carré.

« Pour deux services, la dépense sera donc, par mètre carré, de 2 litres 50.

t Soit maintenant :

P le nombre des habitants d'une ville ; L la longueur de ses rues , celle des ruisseaux sera 2L ; S' la surface des rues ;

V le volume débité dans une minute par chaque borne fontaine ;

t le temps pendant lequel elles coulent, exprimé en minutes '

On aura — pour le nombre des bornes fontaines à établir, en supposant que Ton en place une par chaque longueur m de ruisseau exprimée en unités de 100 mètres.

Soit e répaisseur de la lame d'eau affectée aux arrosages par jour et par mètre carré ; (A Paris e = 2 milli., 50.)

Le volume d'eau nécessaire dans la ville en question serait donc, par habitant,

Appelons maintenant / la moyenne de la largeur des rues, l'expression ci-dessus deviendra :

90 lit. +

CÏIAPITRR XII

« On voit donc que le volume par habitant doit augmenter avec le rapport — .

Quel est en général ce rapport? se demande M. Darcy : et il trouve que dans les villes de grande population le rapport ±- est en général fractionnaire. Que, dans les villes ordinaires, il s'élève à peu près à l'unité. Qu'enfin il dépasse l'unité dans les petites villes.

M. Darcy applique sa formule à Paris de la manière suivante :

/=9», qui est la largeur moyenne des rues de Paris.

De plus, les bornes débitant, ou devant débiter chacune 20,000 litres par jour (10,000 sur chaque versant), on aura :

i. !" ^222» m litres

2* i e = 2 lil 50 + 9=23

Total. . . 156 litres.

Or, ^-=0,42; donc, le second terme de l'expression précédemment posée deviendra pour Paris 0,42x156 • =66 litres.

La fourniture devra donc être par tête et par jour.

90 lit. + 66 lit. = 156 lit., soit 150 litres.

Nous avons dit que cette formule était purement théorique. En effet, si ou l'appliquait à la plupart des villes de troisième ordre, qui sont les plus nombreuses, on arriverait à des quantités d'eau exagérées, à cause du grand espace que ces villes occupent, comparé au petit nombre de leurs habitants respectifs.

Dans les évaluations de la quantité d'eau à distribuer, il ne faut point admettre de moyennes. 11 faut un débit constant qui fournisse, en tout temps, le minimum exigé pour un bon service. Les saisons apportent une grande variabilité dans les consommations journalières. Les sécheresses et les grandes chaleurs exigent quelquefois une dépense d'eau trois fois plus grande que l'hiver et les jours de pluie.

On comprend à quelles erreurs on serait exposé si les moyens de distribution journalière étaient établis sur la totalité qui se consomme dans une année. 100 mètres cubes pendant six mois, 300 mètres cubes pendant les six autres mois : total 400 mètres cubes, dont la moyenne est 200. Le calcul est très-juste en considérant la dépense annuelle : mais il est trompeur, si l'on envisage les nécessités de chaque jour

Si la distribution est basée sur la puissance d'une machine élévatoirc, il faut que cette machine soit douée d'une force toujours prête à élever 300 mètres à un jour donné.

De même, si vous avez recours à une source, il faut que le mininum du produit de cette source, c'est-à-

dire son débit dans les temps de plus grande sécheresse soit suffisant pour satisfaire au maximum de votre consommation journalière.

Nous extrayons d'un tableau, consigné par M. Dupuit, dans son Traité de la conduite des eaux, les chiffres suivants indiquant le débit minimwn, pendant 15 ans, de trois sources qui contribuent à l'alimentation de Paris, et qui sont :

Acq

ledac d'Arcueil

Bellcville Pi

•és St-Gcrvaîs.

32 pouces (1).

7 pouces.

9 pouces.

Pendant la même période de temps, le maximum de certaines années s'est élevé pour Arcueil à 322, pour Belle ville à 120, et pour les Prés Saint-Gervais à 150 pouces.

(1) Le pouce d'eau représente 20 mètres cubes.

DES PRISES D'EAU

Prises d'eau de fond : leurs conditions. — Éviter les embouchures des égoûts. — Plonger dans le thalweg. — Exemples à Paris et à Vienne. — Prises d'eau du Leopoldstadt, de Neuilly et de Saint-Ouen. — Lieu d'élection. — Choix de l'eau destinée aux analyses. — Prises d'eau de superficie : leur principal avantage. — Vitesse du courant nécessaire à la conservation de l'eau. — La Swiola de Venise.

Il y a des prises d'eau de fond et des prises d'eau de superficie.

Les prises d'eau de fond ont lieu par aspiration ; il faut leur imprimer une pression artificielle à l'aide d'un moteur hydraulique ou de la vapeur d'eau, quelquefois à l'aide du vent. On peut les établir partout, en amont et en aval, et même au centre de la localité à desservir. Mais tous les endroits ne sont pas pour cela indifférents : il y a toujours un lieu d'élection, et, partout, certaines précautions locales à prendre.

Supposons une rivière traversant un centre de population, et, par le volume constant de ses eaux, — et

quand on dit volume constant, il faut entendre le moindre volume que cette rivière peut fournir et a toujours fourni, même dans les temps de plus grande sécheresse, — pouvant servir de base à un service régulier et sans interruption pendant les 365 jours de l'année. Pour établir une prise d'eau dans une pareille rivière, il y a deux points importants à considérer. Il faut d'abord éviter les endroits voisins des égouts. Il faut ensuite choisir l'endroit du lit où passe le véritable courant,

Relativement aux égouts, nous avons dit (chapitre premier, g 4) quelle était leur véritable influence sur la masse d'eau roulée par le courant. Mais on doit comprendre qu'une prise d'eau, établie au-dessous du confluent d'un égout ou à une distance relativement trop courte, est exposée à aspirer en plus grande quantité que les eaux de la rivière les liquides amenés par l'égout. Alors il arrive ce que nous avons eu l'occasion d'observer dans deux circonstances mémorables.

En 1840, on fit à Vienne, en Autriche, une prise d'eau dans le Danube, pour alimenter un établissement hydraulique fondé en prévision d'une distribution d'eau dans le faubourg Léopoldstadt. Contre notre opinion, cette prise d'eau consista en un simple canal d'amenée qui s'ouvrait dans le fleuve, à peu de distance d'un égout. Dans les eaux moyennes, l'influence de l'égout ne se fit sentir en aucune manière.

DES PRISES D'EAU

Après plusieurs années, le Danube gela ; la prise d'eau s'alimenta comme en basses eaux et les plaintes arrivèrent de toutes parts. M. le comte de Flahaut était alors ambassadeur à Vienne; ses chevaux avaient eu des coliques qu'il attribuait aux eaux du Léopoldstadt; et en cela il avait d'autant plus raison que l'égout je- , tait assez fréquemment dans le fleuve les eaux sales d'une teinturerie située dans les environs.

Les distributions d'eau qui alimentaient naguère les communes des environs de Paris, dont la plupart sont maintenant annexées à la capitale, ont été fondées par diverses compagnies particulières. Dans les systèmes variés adoptés par les ingénieurs, on n'a pas toujours tenu compte de la nécessité d'éloigner la prise d'eau des endroits du fleuve exposés à la contamination.

Ainsi la pompe à feu de Neuilly avait, dans le principe, sa prise d'eau située dans un bras assez étroit du fleuve, et déplus dominée par un bateau de blanchisseuses. Le directeur de la compagnie générale des eaux de Paris s'était aperçu que, dans les basses eaux de la Seine, les abonnés avaient à se plaindre de la qualité des eaux distribuées.

Il n'y avait à cela rien d'étonnant : mais le mal ne provenait pas comme il le croyait, de ce que Neuilly était situé en aval et non en amont de Paris; il provenait de ce que, dans les basses eaux, la proportion des saletés rejetées par le bateau des blanchisseuses était plus considérable que dans les eaux moyennes et de-

venait sensible jusque dans les eaux de la distribution.

A la pompe à feu de Saint-Ouen qui alimentait la ville de Montmartre, l'état des choses était analogue, la prise d'eau avait été établie à quatre pas de la berge. Il y avait ici deux éléments énergiques de contamination. Il y avait des égouts qui étaient supérieurs à la prise, qui la dominaient à quelques mètres de distance seulement. Ces égouts amenaient les eaux sales des blanchisseurs de Clichy et les résidus de trois ou quatre grandes usines. Plus tard il y eut l'embouchure du grand égout collecteur, destiné à rejeter en masse à Asnières le produit général de tous les égouts de Paris. Quoiqu'il un kilomètre de distance, l'influence du collecteur devait être manifeste par la grande quantité de matières amenées sur un même point, et aussi par une circonstance tout à fait locale. La prise d'eau de Saint-Ouen très-peu avancée en rivière se trouvait justement au-dessous du confluent des deux bras qui enferment Y Ile des Ravageurs ; or, par le fait de la direction de son cours, le bras gauche s'inclinant sur le droit refoule et retient sur la berge correspondante tout ce qui arrive au fleuve de ce côté là.

Ces vices ayant été reconnus on y a porté remède en allant planter les prises d'eau vers la rive gauche.

On doit donc éloigner les prises d'eau faites dans une rivière, de toute embouchure susceptible d'amener des élémens de contamination; et Ton doit aussi

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empêcher qu'on organise en amont, dans le courant, des établissements industriels capables de produire des effets analogues.

Le lieu d'élection doit être déterminé encore par une autre considération. Il faut faire la prise d'eau dans l'endroit du lit où passe le véritable courant, cet endroit est toujours le thalweg.

Quelquefois un obstacle jette les eaux d'une rive à l'autre ; le thalweg vient faire un coude sur le bord. Il est bien clair que, si un égout débouche dans ce coude, il faut chercher un autre endroit pour y implanter la prise d'eau. On ne doit pas hésiter, quelle que soit la dépense ; il faut remonter le courant, et, au besoin, traverser le fleuve pour aller plonger au bon endroit.

Le thalweg étant le point du lit le plus déclive est aussi le point le plus profond du courant. L'eau qu'on y puise est toujours la moyenne de celles qui sont entrées dans le lit par les deux rives, depuis la source qui a donné naissance au cours d'eau, jusqu'au point où l'on veut s'établir. Cette moyenne étant précieuse à connaître, quand on prend un cours d'eau pour base d'une distribution, c'est dans le thalweg qu'il faut puiser la matière des analyses ; et il faut choisir pour cela à la fois le temps de plus grande sécheresse et celui des plus grosses eaux. Des analyses exactes, faites avec de l'eau puisée dans ces circonstances extrêmes, donnent la moyenne de la composition de

l'eau pendant toute Tannée ; elles font connaître les substances prédominantes dans la boisson commune. Cette connaissance, d'un grand secours pour l'étiologie des maladies particulières au pays, met aussi sur la voie des conseils à donner à l'autorité, pour que, par des règlements fondés sur l'hygiène locale bien entendue, la salubrité publique soit sauvegardée et garantie en tout temps.

Les prises d'eau de superficie sont toujours établies en amont du point qu'il s'agit d'alimenter. Elles ont un avantage, quelquefois très-considérable, au point de vue économique, mais pas toujours aussi grand qu'on pourrait le croire au premier abord, comme nous l'expliquerons plus loin.

Cet avantage résulte de la pression naturelle qu'elles fournissent. Avec ces prises d'eau, on n'a pas besoin de moyens artificiels d'élévation; on dessert parla pente naturelle, convenablement ménagée, tous les points inférieurs au point de départ. Et, s'il y a lieu à traverser une vallée, on atteint aussi du côté opposé à un niveau égal à celui du départ, diminué de la perte de pression que le frottement fait éprouver au liquide dans les tuyaux qui le conduisent ; car, dans ce cas, pour traverser la vallée, il faut enfermer l'eau et la pousser, dans des tuyaux en syphon renversé, du lieu de départ au lieu d'arrivée. Ce sont là, au reste, des détails qui regardent exclusivement l'ingénieur, nous n'avons pas à nous en occuper : nos con-

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