CHAPITRE VI

LES FORÊTS ET LES GOUKË d'eAU.

Résultante de ! action hydrohgiqUe des forêts.

Après avoir étudié séparément, dans les chapitres qui précèdent, chacune des trois composantes de Taction hydrologique des forêts {Émporation^ In/ittrationy Ruissellement) y il faut essayer de les combiner ensemble; mais avant de faire cet essai, il importe d'insister sur une circonstance essentielle et que nous avons négligée jusqu'ici.

La crue d'une rivière est la résultante des crues de tous ses affluents ; or, il dépend des circonstances topographiques que les crues élémentaires se succèdent ou s'ajoutent. Imaginons deux cours d'eau parfaitement égaux aboutissant au même point, comme les deux branches d'un V. Si les deux bassins sont soumis, dans le même moment, à la même averse, les deux crues s'ajoutant donneront, à l'aval, une crue très-forte; si, au lieu de deux branches, il y en a trois ou quatre ramiflées convenablement, l'effet sera plus sensible encore. Il en

sera tout autrement si l'orage n'a donné que dans Tun des bassins ou si^ la pente de l'une des branches étant plus faible, la crue de ce côté n'arrive qu'après que l'autre est écoulée.

Dans le bassin du Rhône, par exemple, c'est le vent d'ouest et de nord-ouest qui met en crue la Saône, l'Ain, le Rhône, l'Isère, la Drôme, la Durance ; c'est, au contraire^ le vent du sud-est qui fait déborder l'Ardèche, l'Eyrieu, la Cèze, le Gardon, etc., c'est-à-dire que les crues du premier groupe ne correspondent presque jamais avec celles du second.

Ge contraste se produit avec plus de grandeur encore dans le bassin de l'Amazone. Ce fleuve ou plutôt cette tribu de fleuves ont leur thalweg principal dirigé suivant l'équateur ; il en résulte que les affluents de la rive gauche, ceux du nord, ont leur saison des pluies quand le soleil est dans l'hémisphère nord; ils débordent dans le temps même que les affluents de droite, qui viennent du sud, sont à l'étiage ; les eaux du nord refoulent alors celles du sud et vont inonder au loin la rive opposée. Le même eflet se produit en sens inverse, quand le soleil passe dans l'autre hémisphère. Ainsi, le grand fleuve peut être comparé à un océan d'eau douce qu'une puissante marée annuelle verse tantôt dans l'hémisphère austral et tantôt dans l'hémisphère boréal (1).

En résumé, chaque cours d'eau a son tempérament

(i) Agassii : Voyage au BréiiL

qui résulte de la combinaison en proportion variées jusqu'à l'inOni des éléments suivants: Pluie, évaporation, perméabilité du sol, culture et relief des versants, ramification ou orientation des thalwegs, etc.

Parmi ces éléments, les uns sont météorologiques, les autres géologiques, les derniers enfin orographiques. Ils réagissent les uns sur les autres; la perméabilité, par exemple, qui est surtout un élément géologique, dépend beaucoup de la manière dont la pluie est distribuée. Si Teau du ciel tombe en petite quantité, la terre la boit; Tévaporation la lui reprend et le ruissellement est nul; si, au contraire, la terre est imbibée, la même pluie qui, tout à l'heure, ne donnait rien à la rivière, détermine maintenant une crue. De là cette distinction très-judicieuse faite par M. Belgrand entre les pluies préparatoires et les pluies que Ion pourrait appeler nourricières.

Un cours d'eau sera d'autant plus torrentiel que sa constitution sera mieux appropriée pour rassembler sur le même point, et dans le moins de temps possible, la plus grande masse d'eau. Pentes rapides, terrains imperméables, pluies soudaines et violentes, tels sont les éléments physiologiques des torrents.

Ce mécanisme bien connu, cherchons quel peut être le rôle définitif des forêts, et, nous souvenant que deux cours d'eau ne sont pas comparables, gardonsnous des généralisations pour nous borner à quelques individualités caractéristiques.

ET LES COURS D'EAU. i53

Prenons d'abord pour exemple un torrent des Hautes- Alpes, dont les circonstances nous sont familières et dont la surface de bassin, supposée égale à 500 hectares, reçoit, par hypothèse, en une heure une trombe de 20 millimètres de pluie. En quoi les effets seront-ils différents si les combes sont boisées ou si le schiste dans lequel elles sont découpées est mis à nu ? Admettons quelques chiffres pour préciser le raisonnement.

!• Le climat étant très-sec et les orages très-rares, on peut admettre que le feuillage des arbres retiendra, sinon 40 p. 100 de la pluie annuelle comme à Fontainebleau, au moins 10 p. 100 de la pluie d'orage soit 2 miUimètres (1).

2® Pour la même cause, l'humus des forêts, les herbes, etc. retiendront une certaine quantité d'eau, soit 8 millimètres (2).

3* L'écoulement des 1 millimètres restant sera certainement retardé par la forêt, car la combe nue est véritablement un toit d'ardoise : supposons que la forêt double le temps de l'écoulement.

D'après ces trois hypothèses, on voit que les combes boisées comparées aux combes nues débiteront moitié moins d'eau dans un temps double.

Imaginons maintenant que le Bassin de réception soit

(1) Voir ci-dessus, page 96.

(2) Page 117.

un entonnoir dont tous Içs ravins égaux convergent vers le goulet^ comme les plis d'un éventail : tous les affluents ajoutant simultanément leur action au même point, la crue, à partir du moment où les eaux commencent à monter dans le goulet, sera subite : cette rapide montée des eaux se produira également que les combes soient boisées on non, car elle ne dépend que de la conver*gence des affluents; mais Faction des forets se fera sentir sur la hauteur et la durée de la crue, puisque, ainsi que cela résulte de nos hypothèses, les combes boisées comparées aux combes nues débiteront moitié moins d'eau en un temps double, c'est-à-dire que le débit par seconde dans le goulet, sera quatre fois moins grand dans un cas que dans l'autre.

Ces derniers chiffres montrent que nos hypothèses ci-dessus sont trop modérées; en effet, les crues d'un torrent éteint et d'un torrent en activité ne sont pas dans le rapport de 1 à 4, mais bien plutôt de 1 à 30 ou à 100. Il est probable que c'est surtout l'action retardatrice de la forêt que nous avons évaluée trop bas, et peut-être aussi la faculté absorbante de l'humus, des herbes, etc.

Mais 11 ne suffit pas d'examiner quelle sera l'action des forêts sur la crue elle-même ; il faut encore rechercher quelle sera la situation de ces deux torrents le lendemain de l'orage. — Dans le bassin déboisé, il n'aura pas été retenu une goutte d'eau, le soleil aura desséché les surfaces ; la situation sera la même qu'avant l'orage, sauf que les ravins seront remis à vif par une sorte de décapage et quelque peu approfondis. Au contraire, dans le bassin

ET LES COURS D'EAU. iôô

boisé, il restera , sous Tombrede la forêt, lés 8 millimètres d'eau retenus, soit pour 500 hectares 40,000 mètres cubes d'eau, qui suffiraient à alimenter pendant trois mois un joli ruisseau de 5 litres par seconde (1).

Cet exemple purement hypothétique n'est donné ici que pour fixer les idées : il peut cependant servir à réfuter certaines assertions erronées relatives à l'action hydrologîque des forêts et notamment la suivante qui a été soutenue avec beaucoup de force par plusieurs auteurs.

Nous avons reconnu au chapitre IV que les forêts, en protégeant la nappe pluviale contre Tévaporation, relèvent le niveau moyen des cours d'eau, un peu pendant t hiver y beaucoup pendant tété. Quelques auteurs, accep-

(4) Les Balkaiis« comme les Alpes, sont déchirés par des torrents qui résultent de la destruction des forêts. Un mattre-foresticr de Styrie envoyé en Turquie pour rechercher des bois, rendait compte en ces termes de sa mission : « Je suivais les bords « de la Maritza, non loin des Balkans, ne sachant vers quel point Cl des montagnes je devais me porter ; les gens du pays me rcfu- « saient tout renseignement sur les forêts ; j'eus recours h une « feinte. Me souvenant que leê cours d'eau qui sortent des régions a boisées ont d*ordinûire un régime constant^ je me bornai à inu terroger mes guides sur le régime des affluents de la Maritza qui « traversaient notre route et qui tous descendaient des montagnes, « gonflés alors parla fonte des neiges... La plupart, me disait-on, « tarissaient pendant Tété : l'un d'eux cependant présentait, par « Taspect de son lit, les caractères d'un régime constant dont on « me donna Tassurance. Quittant alors la vallée principale, je a remontai ce cours d'eau et je pénétrai bientôt dans un bassin 9 couvert de riches forêts. »

Ce simple témoignage d'un homme qui a passé sa vie en contact avec la nature suffirait à donner de la force à nos théories, si eltes ne repoMvtnt déjà sur d^s observatiom concluantes»

tant cette observation et remarquant que Thiver est d'ordinaire la saison des crues, ont pensé que les forets augmentaient en hiver le danger des crues exceptionnelles et par suite des inondations. — Cette conclusion est doublement erronée : d'abord parce qu'elle ne tient compte que d'une seule des trois composantes, c'est-à-dire de l'action des forêts sur l'évaporation, et en second lieu parce que, précisément dans le cas des crues exceptionnelles, l'évaporation ne joue aucun rôle.

Que Ton considère une trombe qui s'abat en peu d'instants dans l'entonnoir d'un torrent ou des pluies torrentielles qui régnent pendant plusieurs jours sur le bassin d'un fleuve, dans l'un et l'autre cas, Fair étant saturé d'humidité, l'évaporation qui ne peut se développer qu'à la longue et seulement quand la pluie a cessé, reste nulle. — C'est pour cela que dans l'exemple présenté ci-dessus, il n'a pas été tenu compte de l'évaporation dans le bassin du torrent.

Les auteurs qui pensent que les forêts, augmentant le débit des cours d'eau, relèvent le niveau d'inondation, confondent le débit moyen avec le débit maximum. Les forêts s'opposent pendant toute l'année à l'évaporation, par suite elles augmentent le débit moyen ; mais, lors des pluies exceptionnelles qui seules peuvent amener un débordement et pendant lesquelles l'évaporation est insignifiante^ la seule action des forêts consiste à retenir une petite quantité d'eau sur le feuillage, dans l'humus, etc.. et à retarder le ruissellement. Ainsi les forêts, quoiqu'elles augmentent le débit moyen des cours

ET DES COURS D'EAt. iH

d'eau, diminuent au lieu de l'aggraver le danger des inondations.

Le calcul fait ci-dessus pour un torrent pourrait être appliqué dans la même forme à un fleuve; toutefois les coefficients numériques devraient être notablement modifiés et le résultat final serait loin d'être aussi favorable.

Si, par exemple, il est permis d'admettre que les forêts doublent la durée d'écoulement d'une trombe qui s'abat en une heure, il n'est pas permis de croire qu'elles puissent doubler la durée d'écoulement d'un déluge qui se prolongerait pendant huit jours. Par suite, les forêts qui ont pu réduire des trois quarts la crue d'un torrent ne réduiraient que d'une faible fraction la crue du fleuve ; mais il est des cas où cette faible fraction peut suffire pour empêcher qu'une digue soit surmontée et pour écarter de grands malheurs.

De Qes exemples hypothétiques passons à quelques observations réelles fournies par des cours d'eau dont le caractère est bien connu.

Comme transition entre les torrents et les rivières, on peut choisir l'Ardèche, dont M. de Mardigny a fait une étude qui satisfait pleinement, parce que l'auteur, libre de préoccupations systématiques et se bornant à peindre, ne provoque ni l'objection ni la défiance (1).

(1) DeMardigny: Annal€sde$ ponts et chausséas, 1860, 1, p. 240. — Consulter aussi : Marckegaye : Annales des ponts et chaussées. 1861-1.

iS8 LES FORÊTS

L'Ardèche est un grand torrent où tout est disposé pour produire le maximum d'effet : bassin circulaire, convergences des affluents, montagnes dénudées, pluies extraordinaires. On se fait difficilement une idée de la violence des orages que le vent du sud-est (rantagoniste du mistral) précipite sur Tamphithéàtre des Cévennes. Ces pluies inimaginables ont été constatées par les observateurs les plus dignes de foi. M. Tardy de Montravel a reçu dans son pluviomètre, en un jour, 79^ millimètres, c'est-à-dire la pluie qui tombe à Paris en dix-huit mois. Ces phénomènes météorologiques ne se produisent qu'en septembre ou octobre.

L'Ardèche est ordinairement à sec, la crue descend des montagnes et se propage plus rapide que le galop d'un cheval : des lavandières n'ont que le temps de fuir sans penser à ramasser leur linge ; le débit s'élève subitement de à 7 ou 8,000 mètres cubes, et le lendemain on passe la rivière à gué : le déluge est écoulé.

On a vu la crue tantôt traverser le Hliône comme un barrage, enfoncer la digue opposée et se répandre dans les plaines de la rive gauche, tantôt recouvrir le fleuve d'un radeau de troncs d'arbres arrachés aux montagnes.

L'Ardèche seule détermine dans le Rhône, à Avignon, une crue subite de plus de 5 mètres (1). Si, par une rotation des vents qui passeraient au sud- est après avoir

(i) Dans le pays, ces crues subites du Rhône sont appelées om/9S de PÀrdieke.

longtemps soufflé de Touest, un pareil cataclysme se produisait dans un moment où déjà le Rhône et ses affluents de la rive gauche sont en crue^ le fleuve dépasserait probablement de plusieurs mètres le plus haut niveau connu de ses eaux. Qui peut assurer que cet événement n'arrivera pas ? Et quel serait alors le rôle possible des forêts? — M. de Mardigny pense qu'il n'y a rien à attendre du reboisement des Cévennes ; il paraît considérer l'Ardèche comme un de ces cas extrêmes et désespérés où l'homme, dominé par les éléments, ne peut opposer à leur fureur que sa résignation,

La Loire possède aussi, jusqu'à un certain point, le tempérament torrentiel. Les hautes montagnes d'où elle descend, ainsi que l'Allier {l'altitude des sources est pour la Loire 1,481 mètres (1), pour l'Allier 1,501 mè^ 1res (2)), arrêtant au passage le courant pluvial de l'ouest et du nord-ouest, reçoivent des quantités d'eau considé* râbles (3) : les versants granitiques sont imperméables et rapides. En amont de Roanne, le bassin s'étend sur une superficie de 6,400 kilomètres; il est à peu près égal à ceux de l'Eure et de la Somme cités au chapitre précédent ; cependant la Loire éprouve des crues de 7,290 mètres cubes par seconde, c'est-à-dire environ cent fois plus fortes que les plus grandes crues de

(i) Carte de V état-major, feuille 186.

(2) Carte de Vétat-major, feuille 197.

(3) M. ringénieur en chef de Coulaine a observé qu'à Mende le dégel est quelquefois amené par un vent de nord-est, qui n'est autre que le Ttnt d'ouest qui s'est engagé dans la vallée de TAl-

160 LES FOliÊtS

ces deux rivières (1). Cette différence s'explique par la plus grande abondance des pluies, la ramification plus favorable des thalwegs, la rapidité des pentes, l'absence de terrains perméables.

Le boisement complet du bassin de la Loire changerait-il cette situation? — Il est impossible, sans avoir fait des circonstances locales une étude approfondie, de répondre à une pareille question conmie paraissent disposés à le faire quelques partisans exagérés des forêts. Ce que Ton peut affirmer, c'est que, la Loire roulant une quantité très-considérable de sable, on a ainsi la preuve que le bassin supérieur est soumis à un ravinement énergique ; par suite, on est porté à croire que le boisement général de ce bassin modifierait notablement le régime du fleuve. Ce boisement serait-il une opération fructueuse? est-il seulement possible? — Ce sont là des questions économiques dont la discussion, souvent reprise, n'est pas près d'être terminée.

On possède de très-intéressantes monographies sur le Rhône (2), le Pô (3), la Garonne (4), l'Èbre (5), la

lier et, après l'avoir remontée, passe la montagne, puis redescend dans la Lozère avec une direction presque opposée à celle 'de son point de départ.

(1) Belgrand: Annnlet des ponts et chaussées^ 1854, I, p. 46.

(2) Surell : Mémoire, Nîmes, 1847.

(3) Baumgarten: Annales desponts et chausséeSy 1854, II. — Comoy : Annales des ponts et chaussées^ 1860, H.

(4) Baumgarten : Annales des ponts et chaussées, 1848, II. .

(5) LesQuiller : Annales des ponts et chaussées^ 1862, 1.

ET LES COURS D'EAU. iM

Meuse (1), etc., et sur d'autres rivières secondaires; il ne peut entrer dans notre plan d'analyser ces ouvrages dus au zèle individuel de quelques ingénieurs ; il convient cependant de dire quelques mots de la Seine, pour opposer au type des cours d'eau torrentiels celui des rivières tranquilles.

Si la Seine est dans le monde le fleuve le mieux connu, elle le doit sans doute à l'honneur qu'elle a de traverser Paris ; mais c'est M. Belgrand qui nous a fourni le plus de renseignements sur son régime et sa constitution. La

série des mémoires qu'il a publiés offre, outre leur valeur scientifique, un véritable intérêt professionnel.

Au début de sa carrière, l'auteur observe d'abord quelques affluents secondaires; puis il descend le cours du fleuve et grandit lui-même avec l'objet de ses études ; maître enfin de son sujet, il suit dans toutes les ramifications du bassin les deux courants superposés qui entraînent les eaux en sens contraire, l'un dans l'atmosphère avec les nuages, l'autre sur la terre par les ruisseaux et les fleuvôfe. Il sait, dans chaque onde qui s'élève sous les ponts de Paris, reconnaître la crue particulière de chaque affluent ; il mesure d'avance le niveau et la durée des hautes eaux.

Pourquoi cette carrière d'ingénieur est-elle unique en France? Pourquoi, malgré le vœu si rationnel, exprimé

(1) Mardigny et Pointcarré : Annales des ponts et chaussées, 1864, U.

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rQtntnenl voit-on sur un grand fleuve deux services

Wependants, dont l'un chasse vers l'aval des graviers

de l'anaont, tandis que l'autre, accablé par ces graviers,

lutte vainement pour assurer dans l'avenir la navigation

de l'estuaire? Est-ce au point d'arrivée ou au point de

départ de ces graviers qu'il faut agir? Et quel regret

n'aurait-on pas si l'on venait à découvrir que la moitié

des millions jetés à la mer sous forme d'enrochements^

/ s'ils avaient été dépensés dans les montagnes, auraient

amélioré en même temps les sources et l'embouchure, tandis qu'on a peut-être, à l'aval, compromis un grand port et qu'à l'amont, on a laissé s'étendre le fléau des torrents?

Un cours d'eau est un être vivant; il se déplace, croit

(1) L^ Empereur Napoléon 111 : Lettre au ministre de travaux publics.

ET LES COURS D*EAU. i6S

et décroît ; il est calme ou furieux. S'il en est ainsi, pourquoi le soumettre à deux traitements indépendants? Un malade partage-t-il sa fièvre entre deux médecins?

Mais revenons à la Seine : son bassin est circulaire comme celui de TArdèche; toutefois, ce n'est qu*un vaste plateau bordé d'un amphithéâtre calcaire peu élevé (^ ) ; ce plateau est découpé de vallées peu profondes. Sur la plus grande partie de la surface, il ne

tombe que des quantités modérées de pluie ; dans une région seulement du bassin, vers le Morvan, la tranche pluviale est comparable à celle que reçoivent les montagnes (2).

La plupart des affluents sont alimentés par les sources qui naissent au pied de l'amphithéâtre calcaire. De vastes surfaces du bassin sont très-perméables et conduisent l'eau dans des réservoirs profonds, d'où elle ne reparaît plus; d'autres, très-étendues aussi, sont boisées; il n'existe nulle part de ravinements sérieux. Pour toutes ces raisons, la Seine, comparée au Rhône, à la Loire^

(1) L'altitude des sources est :

Pour la Seine 471

— la Marne 381

— ITonne 95

— rOise 167

{Patriay 1, 95.)

(â) On a expliqué les pluies exceptionnelles du Morvan par la rencontre de deux courants d'air inégalement humides et de températures différentes^ le courant qui remonte la Loire et celui qoi remonte la Seine et l'Yonne.

au Rhin y etc., présente un tempérament relativement limpide et tranquille déjà remarqué des Romains.

Les diverses branches du tronc commun sont , il est vrai, ramifiées de manière à produire une certaine simultanéité des crues : la distance mesurée sur la carte avec un compas, par enjambées de iO kilomètres, depuis Charenton jusqu'à la source de chaque branche, donne les longueurs suivantes :

kU.

Pour la Marne , . 385

— l'Aube 305

— la Seine 290

— rYonne 280

— leLoing 170

Cependant, les pentes étant plus rapides et les terrains moins perméables du côté du Loing et de TYonne, les crues de ces affluents sont généralement en avance sur celles des autres branches. 11 est rare aussi que le même phénomène météorologique règne également dans toute rétendue du bassin ; il arrive que l'Yonne se gonfle sans que rOise s'émeuve.

Dans ce système, l'élément torrentiel est représenté par rVonne, l'élément tranquille par la Seine et l'Aube. M. Belgrand admettait en 1846, avec M. Dausse, que sur un total de 28 milliards de mètres cubes de pluie qui tombe annuellement en amont de Paris, 8 milliards seulement passent sous les ponts de Paris et que le reste est enlevé par l'évaporation ou l'infiltration (1).

(1) Dans ce calcul, la quantité de pluie qui tombe dans le bassin de ]a Seine était évaluée trop bas, car on ne mesurait alors que la

La Seine, le mieux connu de nos fleuves, est aussi le plus anciennement observé ; ses hauteurs journalières ont été régulièrement enregistrées depuis 4732, et Ton a pu calculer la moyenne par mois, par années, etc.. Nous avons déjà rapproché les moyennes mensuelles de la Seine et celles de la pluie à Paris ; nous avons constaté que les minima de la Seine correspondent aux maxima de la pluie, ce qui ne peut être attribué qu'à Tévaporation. Il est naturel de se demander quelle correspondance existe entre la hauteur moyenne annuelle de la Seine et la hauteur annuelle de la pluie à Paris. On en pourra juger par le tableau suivant, où sont réunies,*^ pour les hauteurs de la pluie et de la Seine, les dix années de minima et les dix années de maxima.

pluie qui tombe à Paris et Ton ne connaissait pas les pluies beaucoup plus considérables du Morvan et des Ardennes.

ET LES COURS D EâU. 167

Les années communes aux deux tableaux sont sou-* lignées et Ton voit que les maxima ou minima de la pluie ne correspondent que deux fois sur dix à ceux de la Seine, car il n'y a que deux années communes aux deux tableaux. Toutefois^ la non^oncordance ne va pas jusqu'à faire figurer la même année parmi les maxima d'un tableau et les minima de l'autre.

On voit encore par ces chiffres combien il est difficile de comparer deux rivières différentes, puisque le même cours d'eau est à peine comparable avec lui-même : nous voyons en effet que d'égales hauteurs de pluie annuelle donnent pour la Seine des hauteurs inégales et nous sommes conduits à ce théorème hydrologique : L'effet de la finie sur les cours d'eau dépend de sa distriôution relative entre les saisons plus que de sa hauteur totale annuelle (1).

Voici quelques chiffres analogues aux précédents et relatifs à la Saône (2) :

(1) Voir à la note G une confirmation numérique de cette proposition fournie récemment par MM. Belgrand et Lemaire.

(2) Belgrand : Annales des ponts et chaussées, 1852, 1. 37.