CHAPITRE IL

Dwision des eaux d'inondation en deux classes. — Tracé des canaux destinés a évacuer les eaux intérieures ^ ou de pre^ mière classe; axe principal d écoulement; fosses auxiliaires, règles sur taffluence de leurs eaux dans le canal central.

9. Les eaux qui inoudent le sol Pontin, et celles en général qui forment les grands marais, doivent être séparées en deux classes, dont la distinc* tion est fort essentielle; savoir : 1° les eaux que le sol marécageux reçoit immédiatement par les pluies, les sources et surgissements divers compris dan9 l'intérieur de son périmètre; a*> les eaux courantes, soit torrentiellesp soit pérennes j qui traversent ce sol, et dont les bassins et les sources sont , ou hors de sa surface , ou sur son périmètre. Dans le système de travaux dont Temploi nous parait le plus favorable pour Técoulement de ces différentes eaux, celles de la première classe doivent être contenues dans des canaux particuliers, (dont les principaux sont ceux que nous appelons canal central etjbsses auxiliaires longitudinales, et sur le tracé desquels nous allons exposer des principes généraux) et d'autres émis* saires creusés au dehors des marai^, "^doivent contenir les eaux de deuxième classe.

INTRODUCTION. — CHAPITRE II. u

Nous insisterons, dans la suite de cet ouvrage, sur les inconvénients de Timmission, dans les canaux intérieurs, de la totalité des eaux courantes, soit torrentielles ^ soit pérennes^ qui affluent des parties du bassin général élevées au-dessus du sol inondé; une petite portion seulement de ces eaux doit être employée à donner du mouvement aux eaux pluviales intérieures, à rafraîchir leurs fosses d'écoulement , à empêcher les obstructions et les atterrissements , et tout le surplus doit être jeté dans des canaux de ceinture avec les précautions nécessaires pour prévenir les ruptures de digues, les infillralions; etc.

10. Ainsi voilà des travaux de deux sortes, ayant pour objets respectifs les canaux extérieurs ou de ceinture, et les canaux intérieurs, dont Tordre d'exécution doit être disposé de manière à conduire au but qu'on se propose par la voie la plus sûre et la plus économique : or, pour déterminer, d'après de pareilles conditions, ceux de ces travaux dont Texécution doit avoir la priorité, il faut considérer que les canaux intérieurs ne peuvent être entrepris qu'à l'époque où, complètement prémuni contre les avaries et les obstacles de tout genre qu'on a à redouter de la part des eaux extérieures, on est assuré que ces canaux iiuérieurs ne recevront que la quantité d'eau pour laquelle leurs pentes et leurs sections sont établies. On remplirait ce but par des ouvrages provisionnels ou temporaires, si les eaux extérieures, soil torrentielles^ &o\t pérennes, devaient continuer à traverser les marais; mais, dès qu'elles doivent en être exclues, l'économie de l'argent et du temps exige qu'on s'occupe, dès l'abord, des ouvrages qui concernent ces dernières eaux, et qu'on leur creuse les lits permanents dans lesquels elles doivent continuer à couler, de manière à en être débarrassé sans retour , lorsqu'on viendra au creusement des canaux intérieurs. Il est cependant bien entendu que, pendant la durée des travaux auxquels nous donnons la priorité d'exécution, on pourra et on devra même faire beaucoup d'ouvrages préparatoires sur la surface du sol inondé; mais il ne s'agit pas ici de ces détails.

11. Nous allons maintenant passer aux considérations générales qui concernent le tracé des canaux intérieurs. Les principes que nous poserons sont des résultats d'observations, dont les plus instructives et les plus décisives sont tirées de l'histoire même des travaux exécutés dans les marais Pontius par les ordres de Pie A'/, Ce pape fit venir de Bologne, en Ï776, l'ingénieur Gaetano Rapini^ et le chargea de dresser \\x\ projet général dedesséchement des marais Pontins. Cet ingénieur , déjà fort exercé aux travaux hydiauliques, se voua à cette Taste et belle entrepiise avec

une activité et un cournge dignes des plus grands éloges : mais il avait à vaincre des difficultés bien supérieures à celles qui s'étaient offertes aux bydraulicicns dans les autres entreprises de même espèce exécutées jusqu'alors ; l'élendue et la cninplicatiou des données et des éléments sur lesquels son système d'écoulement devait être établi, en rendaient la formation fort embarrassante.

Pie VI prit Tiniliative à cet égard, et suggéra à Rapini l'idée du creusement d'un canal central , que ce pontife regardait comme pouvant seul procurer récoulemciit désiré. Bapinî, après quelque bés'rtation , s'entliousiasma pour celle idée, qui, vraiment beureuse^ remplissait, ainsi qu'on le verra dans la suite de cet ouvrage, une partie des conditions du problème, mais ne suffisait pas, à beaucoup près, pour sa solution complète. Le canal fut creusé, et son insuffisance ne tarda pas à être prouvée par le fait : on cbercha à y .suppléer par d'autres travaux qui, satis£iisant à d'autres conditions , n*cn laissaient pas moins encore le système général incomplet; et les ouvrages supplémentaires dont la nécessité se faisait continuellement sentir, n'ont, en général, été que de grandes ébauches privées de l'ensemble qui ne peut appartenir qua des conceptions simultanées. Ces défauts étaient les suites nécessaires tant de l'énorme augmentation de dépense que de la répugnance qu'ont naturellement les hommes à revenir publiquement sur des idées séduisantes auxquelles ils ont attache de grandes espérances; mais l'étude et l'analyse approfondie des effets produits par les ouvrages successifs, dont chacun servait de correction ou de supplément aux précédents, n'en fournissent pas moins des sujets de méditation on ne peut pas plus intéressants et utiles pour la perfection de la théorie des grands dessèchements. Mous avons tiré uu grand parti de cette étude et de celte analyse pour fixer définitivement les principes généraux dont nous allons faire une exposition sommaire, et dont nous avons déjà donné un aperçu dans un travail sur les marais de Rochefort, qui doit se trouver dans les archives de l'Administration générale des ponts-et-chaussées.

la. La première chose à déterminer dans les recherches qui ont pour objet un grand dessèchement, est la trace de Taxe longitudinal âe plus /acile ou de plus prompt écoulement y que nous désignerons par le nom A'axe principal d écoulement, Nous ne nous occuperons pas ici des considérations abstraites qui lient celte détermination à la mécanique et à la géométrie analytique, et qui seraient plus curieuses qu'utiles dans la pratique; nou^ nous bornerons à dire que lorsqu'une surface est disposée de

INTRODUCTION. — CHAPITRE II. i3

tn<iniêre que cet axe puisse être unique, il est compris dans la zone sur laquelle les eaux pluviales, couvrant la surface entière, tendent naturellement à se rassembler pour couler le long de cette zone.

Si Ton coupe celte surface par un plan perpendiculaire à ïaa:e principal d'écoulement , le point de rencontre du plan coupant et de Taxe sera le point le plus bas de la courbe d'intersection : cest là une de ses propriétés , qui cependant ne lui appartient pas exclusivement , car on peut tracer sur la surface une infinité de courbes jouissant de la même propriété. Quelques exemples vont achever dVcluircîr ces premières notions.

Soit la .surface donnée un plan iucliné à l'horizon :* toutes les lignes perpendiculaires à l'intersection de ce plan par un plan horizontal, rempliront les conditions demandées; il y aura alors un nombre inSni Ôloxcs principaux d'écoulement.

Soit cette surface celle d'une portion concave de cylindre ou de cône à base circulaire : Vaxe principal dU'coulement sera la droite ou la gène'ratrice de la surface cylindrique ou conique déterminée par Tintersection de cette surface et d*un plan vertical passant par son axe.

Soit enfin cette surface celle d'une portion de sphère : si Ton mène une verticale par sou centre, tout plan passant par cette verticale déterminera un axe principal d^écoulement sur la surface; Teau pluviale dont on la supposerait uniformément couverte , descendrait de manière que chaque coutbe circulaire, déterminée par une section plane horizontale, en serait également chargée sur tous ses points.

Les cas qu'oflVent les surfaces courbes en général, et sur-tout les cas qu'ofire la nature , ne sont jamais, à beaucoup près, de la simplicité de ceux que nous venons de citer uniquement pour éclaircir la notion générale de Xaxe principal d'écoulement. La détermination de cet axe;, sur le terrain, objet fondamental de tout système de dessèchement, dépend ordinairement d observations et d'opérations délicates et difGciles, particulièrement dans les circonstances fréquentes où sa véritable dii^ction est dissimulée, masquée par des obstacles locaux.

i3. Uaxe principal d écoulement ainsi défini , indique la direction à donner à un canal, que nous désignerons par le nom de canal central , dont la fonction principale et presque exclusive est de conduire hors du sol à dessécher les eaux pluviales qui tombent sur sa surface. Ce sol est situé au fond d'un bassin. général d'une étendue ordinairement très-supérieure à la sienne, dans lequel se trouvent des sources ou intermittentes ou pérennes, des cours d'eaux quelles alimentent, et des torrents

formel

qui se grossissent ou se forment des eaux pluviales tombées sur leur» bassins respectifs parlicuUers, dont fensemble constitue le bassin général. Ces eaux sont, ou chargées de matières qu'elles entraînent, ou claires et, dans quelques cas rares, il est possible et convenable de les jeter sui Taxe principal; mais, dans les cas les plus fréquents, cette opération, ou est impraticable, ou entraîne des conséquences fâcheuses, parmi lesquelles il faut remarquer falternative de voir» dans le canal central, les eaux habiliiellement courantes élevées à une hauteur telle que les eaux pluviales ne puissent pas y entrer, ou de donner au fond de ce canal et à ses sections transversales un abaissement et des dimensions qui, même étant praticables, seraient sujettes à de graves inconvénients.

i4- Il faut sur-tout écarter de Taxe principal d'écoulement les eaux qui charrient du limon ou d'autres matières , afin d'éviter, autant qu'il est possible, la formation des dépôts dans le canal central^ qui, naturellement, doit être, sur la plaine à dessécher, un de ceux dont la pente est la moindre, sur-tout à sa partie inférieure, et qui par conséquent ont le plus de tendance à s'envaser.

i5. Cependant, malgré les risques que Ion court en surchargeant Yaxe principal d* écoulement d'eaux habituellement courantes, il y a aussi du danger à l'en priver entièrement; si cet axe est réduit à ne recevoir que les eaux pluviales qui lui arrivent trans\'trsaleraenl de la surface raarccageuse, ces eaux pourront ne pas former un corps suffisant et avoir un écoulement embarrassé; Tintermittence de cet écoulement augmentera encore le mal : on sait combien les canaux qui restent à s^c une partie de l'année, sont sujets à s'encombrer et exigent de travaux pour être tenus toujours en élat de service.

Il es; donc convenable et même nécessaire de jeter sur Vaxe principal â^écoulement une certaine quantité d'eaux claires pérennes, quantité dont la valeur absolue se détermine dans chaque cas particulier; ces eaux servent de véhicule aux eaux pluviales arrivant de la surface marécageuse, et contribuent singulièrement à maintenir le canal central en bon état.

16. La fonction de Y axe principal d'écoulement ou du canal central étant ainsi déterminée, il faut tout disposer pour cju'il puisse remplir parfaitement celte fonction; et Ton n'atteindra pas ce but en se bornant à donner, d'après les règles de l'hydraulique, au canal dont il s'agit, la pente et les dimensions relatives au maximum de la quantité d'eau qu'il doit débiter; il faut, de plus, assurer l'arrivée sur l'axe principal, de la. portion de celte eau fournie par les pluies tombant Sur le sol à des-

séi'her : c'est là une des conditions les plus essentielles à remplir; et en la négligeant, on s'expose à faire échouer les projets les mieux combinés d'ailleurs.

On conçoit aisément que l'eau pluviale qui tend à arriver au canal central par la déclivité transversale du marais, doit rencontrer dans son cours, sur la surface du sol, des obstacles multipliés, qui gênent son mouvement, et même qui la retiennent, si, sur une faible pente, elle a un trop grand espace à parcourir pour arriver à sa destination; dans ce dernier cas, la surface sur laquelle Teau pluviale se maintient stagnante, reste marécageuse comme si le canal central n'existait pas, •

'11 faut donc recueillir les eaux de pluie qui tombent à une trop grande distance du canal central, dans des fosses auxiliaires, placées entre elles, et par rapport à ce canal central, à des distances telles, que Teau tombant sur un point quelconque de la surface du marais ail toujours un récipient inférieur où elle puisse arriver avant que son mouvement soit éteint par les obstacles qu'elle rencontre sur cette surface.

Ces fosses auxiliaires rempliraient très-imparfaitement l'objet proposé, si on les creusait perpendiculairement à Taxe principal d'écoulement» c'est-à-dire si on les dirigeait dans le sens de la pente transversale en vertu de laquelle les catix pluviales tendent à couler vers cet axe; la plus grande partie de la surface comprise entre deux fosses consécutives n'en retirerait aucune utilité et continuerait à retenir ses eaux.

L'objet qu'on doit avoir ici en vue, est de tirer le plus grand parti possible de la pente transversale; d'où il suit évidemment que le tracé le plus avantageux des fosses auxiliaires est celui qui leur fait faire les angles les plus ]>eLtts avec le canal central; et, par cette raison, nous nommerons ces (ossQS , fosses auxiliaires longitudinales.

17. Ainsi, en considérant d'abord le sol à dessécher relativement aux eaux pluviales qui tombent immédiatement sur sa surface, Tingénieur chargé de faire le projet de dessèchement devra d'abord s'occuper des déterminations relatives à Vaxc principal cf écoulement et ^ux/bsses auxiliaires longitudinales remplissant les conditions ci-dessus indiquées : le nombre de ces fosses tant à la droite qu'à la gauche du canni central, et leurs espacements, dépendent des largeurs du marais de part et d'autre de ce canal, du plus ou du moins de déclivité transversale, et de diverses circonstances locales particulières à chaque cas.

Le sol à dessécher se trouvera ainsi divisé en zones longitudinales, séparées entre elles par des canaux peu incbaés entre eux, et dont le sys-

ï6 MARAIS PONTINS.

térae sera coordonne par rapport au canal central ^ récipient général de

toutes leurs eaux.

Ce canal central et les canaux auxiliaires longitudinaux ne dispenseront pas du creusement d'un nombre plus ou moins grand d'autres fosses d'un ordre inférieur, qui seront encore nécessaires pour faciliter la marche des eaux. Mais les canaux du premier ordre sont, relativement à récoulement des eaux pluviales intérieures, les seuls travaux qui nous paraissent devoir être à la charge du gouvernement ou des contribuables considérés en masse , si les fonds se prennent sur des contributions locales : tous Us autres ouvrages de détail devront être laissés à la charge immédiate des propriétaires , qu'il faut . assujettir à un mode de travail combiné de manière à favoriser et à assurer, le plus possible, l'effet général; et il est essentiel d'établir à cet égard une police et une surveillance exactes et rigoureuses.

i8. Les fixations les plus favorables pour les embouchures des fosses auxiliaires et longitudinales, dans le canal central, tiennent à des examens délicats, à des déterminations qui ne sont pas sans difficulté. On pourrait, dès l'abord, penser qu'une fosse auxiliaire longitudinale doit rencontrer l'axe principal d'écoulement au point le plus abaissé auquel les localités permettent de la conduire; mais ce point n*est pas toujours celui qui donne l'écoulement le mieux conditionné. Parmi les principales considérations qui compliquent ces recherches, sont celles des remous ou gonflements d'eau qui ont lieu tant dans l'affluent que dans le récipient, en amont du point d'affluence, et dont la hauteur et la longueur dépendent des formes et des grandeurs des sections des canaux , et de leurs pentes. Il faut aussi déterminer exactement la direction qui, à partir du point où l'on infléchit la fosse auxiliaire longitudinale (supposée parallèle au canal central en amont du point d'inflexion) pour If conduire sur le canal central, donne la ligne de plus grande pente. La règle que nous avons trouvée pour déterminer cette direction, est si simple, que nous pouvons en donner ici l'énoncé sans avoir recours apx signes algébriques, a Imaginant du point de départ (celui où l'on infléchit «le canal affluent pour le conduire au récipient) une perpendiculaire « menée sur Taxe du canal récipient, ou canal central, perpendiculaire o qui mesure par conséquent la plus courte distance entre ce point d'in- « flexion et cet axe, ou divisera le nombre qui exprime la pente, sur « l'unité de longueur, du canal récipient, par celui qui exprime la pente, a pareillement prise sur^ l'unité de longueur, de la ligne de plus courte

INTRODUCTION. — CHAPITRE IT. t^

9 distance dont nous venons de parler , et le quotient sera la tangente tri- « gonomélrique de l'angle que doit faire, avec cette ligne âe plus courte « distance, la direction cherchée de la ligne allant du point d'inflexion au V point d'affluencc (i). »

Il est bien entendu que les applications de cette règle générale et des r^Ies particulières qu'on en déduit {vojrez la note), sont subordonnées aux difficultés qu*on |>eut rencontrer dans les tracés, et k une foule de circonstances physiques et locales qui doivent souvent leur faire subir de grandes modifications.

19. Il y a des cas où, pour ne pas trop charger deau la partie infé* rieure d*une /bsse auxiliaire longitudinale parallèle au canal central ^ il est nécessaire de faire à cette fosse une dérivation, pour conduire une partie de ses eaux dans le canal central, sur lequel on suppose que la fosse de dérivation doit tomber à-peu-près à angle droit. Il s'agit de trouver la position la plus favorable à donner à cette fosse. Ce problème diffère du précédent, dans lequel on cherchait la direction d'une ligne dont le point d'origine était donné, au lieu qu'il s'agit maintenant de trouver la position d'une ligne renfermée dans un plan vertical parallèle à un plan fixe.

Nous ne traitons ici que le cas fondamental à* une fosse auxiliaire longitudinale et d'un canal central dont les directions sont rectilignes dans l'étendue où la dérivation est utile et peut être praticable; on y ramènera aisément les autres cas.

(1) D'âprèâ cette règle , m le Cânal-recipient e'Cait horizontal, ou n'a7ait qu'une faible pente, la direction de la ligne Ae plus courte distance du point d'inflexion de Tafflueni à Taxe du récipient, serait elle-même la direction cherchée. Si cette ligne He plus Courte distance était horizontale, la pente du canal-récipient étant quelconque, le point d'afTluence sur ce canal serait à une distance infinie; ce qui veut dire qu*à mesure qu'on ôloigoerait ce point, la pente de l'affluent augmenterait, sans cependant pouvoir s*accroître indéfiniment, car elle aurait pour limite la |>ente du rccipient qu'elle ne pourrait pas surpasser. Enfin, si la pente sur runit(! de longueur de la ligne de plus courte distance et celle du crt/m/-rc'cipicnt étaient les mêmes, la longueur, mesure'e sur le canal-récipient, entre le point d'afUuence et le point où ce canal est rencontré par la ligne Aepius courte distance, devrait être égale à la longueur de cette ligne.

11 peut arriver que la ligne de pente du canal récipient sur laquelle doit tomher la ligne de piuj courte distance^ ne soit pas assez longue pour fournir le point cherché; alors on fora le calcul |>our la ligne de pente suivante, et si le résultat donne sur le canal central un point de déboiithé plus favorable que le point de rencontre des deux lignes de pente consécutives, on l'adoptera : autrement, on s'arrêtera au point de rencontre des denx pentes.

Pour poser la question sans équivoque, il faut d abord dire que le parallélisme des deux canaux n est pas ici celui de leurs axes, mais celui des plans verticaux qui cpntienuent ces axes; ceux-ci ne sont parallèles entre eux que lorsque leurs pentes sont égales. Dans cet élat de choses, l'objet qu'on se propose est de creuser une fosse de dérivation qui ait le maximum de pente entre la fosse auxiliaire longitudinale ou canal affluent, et le canal central ou canal-récipient. Le plan vertical qui contient Taxe de la fosse de dérivation, fait, par hypothèse, avec ceux qui contiennent les axes de l'afBuent et du récipient, des angles qu'on détermine de manière à favoriser Taffluence, en inclinant un peu la ligne de dérivation sur le récipient : ainsi le point d'affluence est donné par celui de dérivation, et réciproquement; mais il faut pouvoir rapporter celui des deux dont la position est prise pour inconnue, à des points iixes, indépendants tant des relations de pentes entre les deux canaux, que d'origines arbitraires qu'on pourrait prendre sur Tun ou sur lautre canal. On a deux points remarquables qui jouissent de celte propriété, et qui sont ceux où les axes de Taffluent et du récipient sont rencontrés par la droite horizontale perpendiculaire commune à ces deux axes, et sur laquelle se mesure leur plus courte distance, raison qui nous la fera nommer axe de plus courte distarice.

En introduisant la considération de cet axe de plus courte distance dans les recherches qui nous occupent, on arrive sur-le-champ à celte conséquence fort simple : « La pente de la fosse de dérivation sera d'au- « tant plus grande que cette fosse sera plus éloignée de Taxe de plus a courte distance. ï*

D'après ce théorème, la fosse de dérivation étant supposée n'avoir que peu d'obliquité sur le récipient , on voit que cette fosse doit être en amont ou en aval de \axe de plus courte distance respectivement, suivant que la pente de l'affluent est plus grande ou plus petite que celle du récipient.

Dans l'état physique des choses, la distance entre la fosse de dérivation et Taxe de plus courte distance est toujours limitée par quelque circonstance locale ; et Ton aura , dans chaque cas , rempli toutes les conditions exigibles, lorsque cette distance sera aussi grande que les circonstances locales pourront le permettre (r).

(i) Parmi ces circoastances locales, il faut distinguer celle où la pente du rccipienl change et devient oh plus petite qoe celle de Ttiftluent, dans le cas où le fosaé de dérivation doit ^tre porté en aval de l'axe de plus courte distance, ou plus grande, dans le cas contraire.

10. L*axe principal d'écoulemeut devant , d'après la notion que nous en avons donnée, passer par le point le plus bas de ce sol à dessécher, la hauteur de ce point le plus bas, par rapport au niveau soit de la mer, soit des eaux du récipient quelconque qui doit servir de débouché aux marais, et les déclivités du sol à dessécher suivant différents rayon» vecteurs partant de ce point , sont des objets de déterminations et de mesures très -importants.. Lorsque, parla conformation de la surface du sol, Taxe principal d'écoulement est multiple^ c'est-à-dire que plusieurs lignes, partant des limites du marais, jouissent des propriétés qui caractérisent un pareil axe, ces diverses lignes ou rameaux se rencontrent tontes au point le plus bas, où il y a accumulation d*eau : dans ce cas, Técoulement de fond, des eaux, peut exiger qu'on fasse une ouverture à leur bassin, soit à tranchée ouverte , soit par un canal souterrain. Si Taxe principal d'écoulement est unique ^ et que la surface du sol ne lui fournisse que des affluents transversaux, le marais, d'après cette circonstance, aura une issue naturelle qu'il s'agira de désobstruer ou de perfectionner par des moyens d*art. Nous nous bornerons à ces simples indications , dans une matière qui , pour être traitée à fond, exigerait des développements trop étendus , et qui trouveront leur place dans notre Architecture hydraulique,