TOME I. — NOCV. TECH
HYDRAULIQUE
Mais l’emploi de matières animales présente des inconvénients; aussi des recherches ont elles été faites pour constituer des filtres avec des pierres
suffisamment poreuses pour donner un débit convenable.
Nous aurons à examiner ce qui figurera de nouveau dans cet ordre d idées à l’Exposition de 1878.
Réservoirs de distribution. — Les réservoirs de distribution se divisent en
deux classes :
1° Réservoirs d’approvisionnement;
2° Réservoirs d’emmagasinement établis
dans le but de faciliter la distribution,.
Réservoirs d’approvisionnement. — Les réservoirs du premier genre servant de base la distribution doivent avoir une très-grande capacité de manière à contenir le volume d’eau nécessaire à une consommation journalière pendant plusieurs mois. Tels, sont par exemple les réservoirs (pie l'on forme en barrant
des vallées. . ,, . .. .... , -,
Qn trouve un assez grand nombre d’ouvrages de cette sorte, jl suffira de citer
quelques uns d'entre eux :
Capacité
Réservoir de (iros bois sur le caiiiil de Bourgogne. . .
— de Saint-Féréol sur le canal du midi .
de Vierau — de Nantes à Brest.
du Boulet — d el Bnnce. .
— de Givors .
Nous donnons tig. 23, pl. H, la coupe du barrage réservoir établi en Espagne sur le Rio Lozoya pour l’alimentation de Madrid d’après 1 ouvrage déjà cité de
La dérivation du Rio Lozoya appelée canal d'Isabelle 11, a une longueur totale de 70,040 mèt. sa portée d’eau est de 1200 litres par seconde. 11 est principalement destiné à alimenter la ville de Madrid en eau potable.
Pour avoir une dénivellation suffisante entre le point de départ des eaux et leur point d’arrivée, on fut obligé de relever le niveau du Lozoya de 19“,/ 8. C est l'objet du barrage réservoir dont nous avons donné le croquis.
Ce réservoir ne sert donc qu’accessoirement à 1 emmagasinement des eaux.
Les réservoirs d’approvisionnement sont remplis par les eaux de ruisseaux, de rivières, de sources, par les eaux pluviales, de drainage, etc., en un mot par toutes
celles que l'on peut recueillir. . , ,
Dans leur établissement, il faut tenir compte du volume d eau qui tombe annuellement dans la localité; du pouvoir absorbant du sol, de 1 évaporation, des infiltrations et des fuites.
On se rend compte de ces causes diverses de déperdition par une reconnaissance de la nature géologique du sol, et par l’observation directe des étangs
des mares, etc. ... • .x
Les eaux ainsi emmagasinées pendant la saison des pluies, peuvent suffi ie i l’alimentation d’une ville pendant la saison chaude; l’emplacement du réservoir doit donc satisfaire aux conditions suivantes :
f Son élévation au-dessus du centre de population A desservir doit être suffisante pour que les eaux y arrivent avec une certaine pression;
2» Le sol sur lequel il est établi doit être suffisamment imperméable ;
3° Le réservoir doit pouvoir être facilement rempli par les eaux pluviales, les eaux de source ou une dérivation de cours d eau.
DISTRIBUTIONS D'EAUX
Les réservoirs sont fermés par des digues en maçonnerie ou en terre dont I épaisseur se détermine par les formules connues. Ils sont munis de déversoirs Pour 1 écoulement des eaux excédantes et de bondes pour les vider.
Réservoirs d’emmagasinement ou d’alimentation. — La capacité des réservoirs du second genre doit être calculée de manière à suffire à l'approvi¬
sionnement d’un jour. Ces réservoirs servent à compenser les irrégularités de U consommation; ils accumulent pendant la nuit ou pendant les interruptions rtu service les eaux amenées par des aqueducs ou élevées par des machines ils sont en maçonnerie ou en tôle. Ils sont couverts et se distinguent eux-mêmes en réservoirs d approvisionnement et eu réservoirs filtrants.
Les réservoirs en tôle ne conviennent qu’à des distributions peu importantes
HYDRAULIQUE
Les réservoirs en maçonnerie sont en partie enfoncés dans le sol et entourés d'un mur en moellons.
Nous avons ou déjà occasion de parler de quelques réservoirs de cette sorte. Leur forme dépend de la place dont on dispose mais le mode de construction
ros'o;
Fig. 18. — Coupe transversale
Fig. IG. — Coupe longitudinale.
Fig. 17.
— Plan du réservoir.
DISTRIBUTIONS D'EAUX
diffère peu. Ainsi l’ensemble du réservoir est toujours divisé en une série d’arrades, dont l’eau occupe tout l’intervalle. 11 y a quelquefois deux étages.
Le fond et les parois sont en béton et recouverts d'un enduit en ciment hydraulique. L’eau est habituellement sur une hauteur de 2 à 5 mèt. de sorte que suivant la résistance du sol le fond de béton a 0m,30 à 0,70 d'épaisseur.
Les murs d’enceinte, s’ils sont isolés et d’une ceitaine longueur, ont une épaisseur égale environ aux 2/3 de la hauteur d’eau à supporter.
Le recouvrement se fait au moyen de voûtes en maçonnerie. Les figures 9 et 10 représentent les coupes longitudinale et transversale du réservoir d'Amiens construit par M. Mary.
Les figures 11 et 12 représentent le plan et les coupes du réservoir du haut service de la distribution des eaux de la ville de Lyon qui a été conçue et exécutée par M. Aristide Dumont ingénieur en chef des ponts et chaussées.
Les figures 13, 14 et 15 donnent la disposition du réservoir de la porte d’Alais exécuté par le même ingénieur pour la distribution à Nîmes des eaux filtrées du Rhône. (Voir plus haut les détails relatifs à la galerie de filtration établie à la Roche de Comps).
Le réservoir de la porte d’Alais a une capacité utile de 5000 mèt. cubes sa largeur extérieure est de 40 mèt. et sa longueur de 38 mèt. Il est formé de 6 séries de voûtes en plein cintre.
Le sol en rocher qui existe sur l’emplacement de ce réservoir a été arasé au niveau voulu et les murs de l’ouvrage ont été élevés directement sans aucune difficulté.
Enfin, comme dernier exemple, nous donnons ci-dessus, fig. 1 6, 17 et 18, les détails d un réservoir construit en 1875 au pied du mont Valérien pour la distribution des eaux de Seine dans la banlieue Ouest de Paris. Ce réservoir peut être considéré comme un excellent modèle de cette sorte de constructions. Il contient 2,668 mètres cubes d’eau.
A côté de ce réservoir on a installé une machine à vapeur qui refoule jusqu’au sommet du mont Valérien un volume d’eau de 20 mèt. cubes à l’heure pour l’alimentation des divers services de la forteresse (1).
Tous les réservoirs que nous venons de citer ont des surfaces moyennes.
Comme exemple de constructions très-importantes, le meilleur modèle est le réservoir de Passy qui a 6,000 mèt. de superficie et qui comprend 3 bassins inférieurs et deux bassins supérieurs représentant une capacité totale de 37,100 mètres cube répartis comme suit:
Bassin de réserve n° 5 .
Bassin inférieur de Villejust n° 3 .
— supérieur — n° 4. . . .
Bassin inférieur de Bel-Air n« 1 .
— supérieur -- n» 2 .
Total
Mètres cubes.
Mètres cubes.
Les tuyaux de conduites et les tuyaux de vidange débouchent au fond du réservoir, ils sont munis de vannes manœuvrés de l’extérieur, fig. 19.
Le réservoir de Passy reçoit les eaux de Seine élevées par les machines de
HilVntrUr flus.de détails /étude pratique publiée par MM. Georges Dumont et
Courl l dlSVr^Utl°v,n de* eaux de Seine dans les communes de Suresnes
urbevoie, Asmeres, Colombes, Gennevilliers, Nanterre et Rueil. Paris 1877.
Chaillot (I). Aucune construction de ce genre n’a plus de hardiesse et de grandeur. Le réservoir est bâti sur un terrain dont le fond est un tuf marneux et compacte ; des piliers élevés en quinconce sur les radiers des deux compartiments principaux, portent, au moyen d’arcs de 3m,20 d’ouverture une voûte en meulière et ciment de Vassyde 0m,33 d’épaisseur. Au-dessus s'élèvent les deux bassins supérieurs recouverts d’une voûte en briques légères de,7 cent. , seulement d’épaisseur ;i la clef. Le plan d’eau des bassins inférieurs est à la côte 72 mèt., au-dessus du niveau de la mer.; celui des bassins supérieurs est à la côte7bm,33.
Le prix des réservoirs couverts varie beaucoup suivant qu’ils sont en déblai ou en remblais. C,es derniers sont les plus coûteux.
Il est bon de diviser chaque réservoir en deux compartiments indépendants afin de pouvoir faire les réparations sans interrompre le servies.
La meilleure forme à donner aux réservoirs est celle d'un carré long; le diamètre perpendiculaire à la cloison intérieure étant supérieur il l’autre et dans le rapport de 3 à 2.
La cloison intérieure doit avoir une épaisseur suffisante pour résister à la poussée de l’eau quand l’un des compartiments est vide.
Chaque compartiment est percé d’au moins trois ouvertures :
i° Un orifice de décharge pour rejeter à l’extérieur les eaux sales et vider rapidement le réservoir en cas de besoin ;
2“ Un orifice d’arrivée qui communique avec la conduite d’adduction;
3° Un orifice de trop plein.
Le radier doit avoir une légère pente vers l'orifice de décharge pour faciliter le nettoyage.
Tels sont les principes généraux à observer dans la disposition des réservoirs.
Nous avons examiné très-rapidement les diverses questions relatives à la qualité des eaux, à leur filtration à leur dérivation et à leur emmagasinage dans les réservoirs, il nous reste à indiquer les formules et les principes relatifs au mouvement de l'eau dans les tuyaux de conduite et enfin la nature de ces tuyaux.
Formules relatives au mouvement de l’eau dans les tuyaux de conduite. — Nous avons dit que les eaux de source et les eaux de rivière ou de fleuve étaient amenées dans des réservoirs de distribution par des canaux ou des conduites fermés, toutes les fois que les circonstances permettaient l’écoulement de l’eau par sa pente naturelle, mais que dans la plus grande généralité des cas, les eaux de distribution devaient être élevées et refoulées dans des conduites fermées jusques dans les réservoirs à l'aide de pompes mues par machines à vapeur ou par machines hydrauliques. Des réservoirs de distribution placés généralement à un niveau plus élevé que les quartiers à desservir, parlent des conduites qui amènent l’eau jusqu’aux fontaines publiques et chez les particuliers ; il convient donc de donner les principes et les formules relatifs au mouvement de l’eau dans les tuyaux de conduite.
Manœuvre des vannes.
(t) La partie inférieure de ce réservoir a été mis à la disposition de la C'® générale des eaux pendant toute la durée de l'Exposition. On y refoule l’eau de Seine à l'aide de pompes établies sur le quai de Billv. Cette eau est ensuite amenée au Trocadéro et au Champs de Mars pour servir à l’alimentation des jets d’eau et de tous le» appareils à haute pression. (Voir le détail des dispositions prises pour assurer ce service, dans le fascicule n° 5, dans la partie réservée à la chronique.
DISTRIBUTIONS D'EAUX
Le mouvement uniforme de l'eau dans un tuyau de conduite est donné par la formule :
a et b sont des constantes dont la valeur est fournie par l’expérience, v est la vitesse de l’eau dans le tuyau dont le diamètre est représenté par.I). 9= 9">, 808 795.
P est la pression à l’orifice supérieur du tuyau, due à la charge d’eau extrême. - est la pression à la sortie du tuyau.
L la longueur du tuyau et z la différence de niveau entre les points extrêmes. Si on évalue P et r. en fonction des hauteurs d’eau à l’origine des tuyaux et à la sortie on aura ; en représentant par h et h' la charge d’eau à l’orifice supérieur et à l’orifice inférieur du tuyau :
P ~h g et r.— h' g.
de sorte que’la formule précédente deviendra :
flv-f -6v-=— I) g, - J- -
Prony avait indiqué les valeurs suivantes pour a et b.
o=0,0001733IL 6=0,003482590.
Mais il résulte des recherches faites par M. Darcy que ces valeurs ont été déduites d’expériences trop peu nombreuses.
M. Darcy a donc recherché directement l’influence de letat des surfaces sur le débit des conduites et l’influence du diamètre de ces conduites sur la résistance qu'elles opposent au mouvement de l’eau. Les expériences faites par cet Ingénieur ont porté sur des conduites de diamètres très-variés depuis les plus petits jusqu’à ceux de 0m,30. Ces conduites étaient en fer étiré, en plomb, en fer bitumé neuves, en verre neuves sans dépôts, enfin en fonte neuves ou altérées.
Il a été reconnu que l'état des surfaces influe beaucoup sur le produit des conduites et que les coefficients a et b varient pour les divers diamètres d’un même tuyau et encore d’une espèce de tuyau à l’autre.
En remplaçant a et b par leurs valeurs dans la formule et en posant :
on obtient une nouvelle formule de la forme :
av+Pv* = 4- DJ.
dans laquelle a est beaucoup plus petit que (L
Dans les calculs ordinaires on néglige donc a et en remplaçant (5 par sa valeur
on obtient l’expression simplifiée :
HYDRAULIQUE
qui donne la vitesse moyenne de l'eau quand le mouvement est à l’état de régime c'est-à-dire quand le niveau dans le réservoir alimentaire et dans le bassin de réception se maintient à une hauteur constante.
J représente ici la pente par métré de la conduite c’est-à-dire la hauteur divisée par la longueur L.
En remplaçant v par sa valeur déduite de l’équation qui exprime la dépensa O par 1" et qui est :
on aura :
et Q = 2I
Le coefficient 21 varie suivant la vitesse, ses valeurs sont comprises dans le tableau suivant :
Vitesses de : 0,20 valeur du coefficient
La formule usuelle devient donc:
Celte formule suppose que la conduite est en ligne droite et ouverte à ses deux bouts.
En pratique cette condition ne se réalise presque jamais. La canalisation se compose de tuyaux de différents diamètres, il y a des coudes et des étranglements qui modifient la vitesse et le débit.
Les pertes de charge qui résultent de ces diverses circonstances peuvent se calculer au moyen des formules suivantes ;
moyenne 20
1° Perte de charge due à un change- ! ment de diamètre, D' étant le plus ?
petit diamètre . . . . . /
2° Perle de charge due à un étranglement .
QW L
12,09 V ml)'4
Pour un étranglement causé par une paroi transversale, m . = 0,62
Pour un étranglement produit par un tuyau plus étroit que le tuyau
antérieur, m . == 0,82
Pour un étranglement produit par une partie conique qui se trouve entre deux tuyaux de différents diamètres, m . = 0,90
Pour imprimer une égale vitesse à l’eau dans un tuyau droit ou coudé il faut, d'après Dubual, une augmentation de charge représentée par la formule :
v étant la vitesse de l’eau et s le sinus deTangle de réflexion.
11 y a grand avantage a donner de grands rayons aux conduites principales afin que les pertes de charge y soient relativement très-faibles.
DISTRIBUTIONS 1) EAUX
Pour établir les limites minima qu'il convient d’adopter pour le diamètre des conduites dans chaque cas particulier on se sert des formules suivantes :
Nous supposerons que sur la conduite principale qui tire les eaux d'un réservoir on ait établi plusieurs branchements ou tuyaux répartiteurs placés respectivement à des distances :
/,(/ + /) et (/ -J- f -t- /*)
du réservoir et qu’on veuille déterminer le rayon R de cette conduite.
En désignant par q q' et q" les volumes d’eau débités par chaque branchement; par r,r‘ etr" les rayons de ces branchements, et par qY le volume qui continue son trajet à partir du branchement n° 3 on aura :
Pour la perte de charge c à l’embouchure du 1er branchement:
la{g + g' + g ' + ?i)2
Pour la perte de charge c’ entre les branchements nc 2 et n° 3 :
l"a[q’+qi)z 6 ~ rfRf
On pourra donc calculer les pertes de charge :
Et si on désigne par h, h' et h" les diflérences de niveau existant entre le réservoir et le dessus des hauteurs piezomètriques qu’on veut maintenir à l’extrémité de chaque branchement, on pourra faire les différences;
qui représentent les pertes de charge qui auront lieu dans les diverses parties de la conduite principale; de sorte que si lz et l3 représentent les longueurs des différents répartiteurs on pourra poser les 3 équations :
HYDRAULIQUE
■ t h' — jc+c')
Si donc on sc donne 7, q' q' et qy ainsi que les quantités:
les équations précédentes permettront de déterminer les rayons r, r et r".
Le rayon R de la conduite principale se déterminera par la condition de laisser couler le volume total avec une perte de charge aussi faible que possible.
1° Les volumes r/, q' et q" se calculent d’après le nombre de bornes fontaines à desservir et en supposant que chacune d’elles puisse débiter 100 à 250 litres par minute, quantité nécessaire pour le lavage des rues et le service des pompes à incendie.
Si sur un de ces branchements, (le n“ 1 par exemple) il se trouve n bornes fontaines, on aura pour la dépense totale par seconde du branchement:
Si le branchement ne dessert pas de bornes-fontaines (comme cela arrive dans les nouvelles distributions), on le calculera d’après la population qu’il doit alimenter, d’après le volume d’eau à fournir pour l’arrosage à la lance des rues, etc., et enfin d’après le volume à attribuer aux établissements industriels, aux fontaines monumentales et aux distributions particulières.
Ces volumes sont évalués d’après les bases suivantes :
Par habitant . 200 litres
Pour le lavage des rues par un jet à haute pression
par mètre carré . 2
Pour le lavage des façades et des devantures de
maisons par mètre carré . 21U,30
On peut sans inconvénient, supposer que tout le débit s’écoule par l’extrémité de chaque branchement, on simplifie ainsi le problème. Le seul cas à excepter serait celui où ce branchement alimenterait à une faible distance de son origine une fontaine publique dépensant un volume d’eau important. Il est évident alors qu’à partir de ce point on pourrait diminuer le diamètre de la conduite.
2° On détermine les quantités analogues à (h — c), de telle sorte que sur tout le parcours des branchements, les hauteurs piezométriques permettent l’alimentation à tous les étages.
Ce qui a été dit pour une conduite principale munie de branchements, desservant un groupe de rues ou un quartier se dira de même, pour une conduite tertiaire greffée sur les branchements et devant désservir une rue. Les mêmes calculs s’appliqueront donc au cas de ces conduites tertiaires, en considérant le branchement comme une conduite principale.
Tous ces renseignements seront consignés dans des tableaux, et dès lors, il sera facile de déterminer pour chaque conduite ou portion de conduite, le diamètre qu’il convient de lui donner pour assurer le bon fonctionnement du service.
Tuyaux servant à l’adduction et à la distribution des eaux. — Les
DISTRIBUTIONS D'EAUX
tuyaux servant à la distribution de l’eau sont de différentes espèces; mais ils doivent satisfaire aux conditions générales suivantes :
1» Résistance à la pression.
2° Durée indéfinie.
3° Propreté et pureté des eaux.
4° Imperméabilité.
!i0 Assemblage parfait.
6° Economie.
En France les tuyaux de fonte avec joints à emboîtement et cordon sont les
Fig. 21. — Tuyaux de fonte à emboîtement et cordon.
plus employés, leur longueur est de 2 mètres à 2m,o0, on les pose au fond d’une tranchée de tra,ïiO de profondeur.
Chaque tuyau a une petite extrémité et une extrémité d’emboitement plus large, fig. 21 et 22.
On introduit la petite extrémité de chaque tuyau dans l’emboitement du tuyau précédent, on chasse avec un ciseau de la corde goudronnée dans l’espace annulaire existant entre les deux tuyaux ; puis on fait avec de l’argile un petit godet E sur l’ouverture de cet espace annulaire et on coule du plomb fondu; après le refroidissement on bat le plomb. Cette opération s’appelle le maltage.
Quand on veut réunir deux tuyaux qui ont été coupés, on emploie des manchons. c’est-A-dire des pièces ayant leurs deux extrémités dilatées en forme d’emboitement. Les deux parties du manchon se réunissent à l’aide de boulons fig. 23.
Quand les conduites sont en courbe et que les courbes ont des rayons trèsgrands, on peut se servir de tuyaux droits qu’on incline légèrement, les uns par rapport aux autres, mais quand les courbes ont de petits rayons, il faut employer des tuyaux courbes
Des tuyaux spéciaux sont employés par exemple au point d’embranchement des conduites, etc.
HYDRAULIQUE
Il existe plusieurs systèmes de tuyaux en fonte; ainsi on peut citer : les tuyaux à brides ; les tuyaux à joints en caoutchouc ; les tuyaux à emboîtement sphérique, système Doré; les tuyaux à joints élastiques, système Petit.
Dans le premier système, les tuyaux portent à chaque extrémité une couronne semblable à celle représentée sur la fig. 24 et qui est nommée bride. On intercale entre les brides une rondelle en plomb ou caoutchouc; puis on serre le tout au moyen de boulons, dont le nombre dépend de la grandeur du diamètre du tuyau. Le joint ainsi obtenu manque un peu d’élasticité, il se prèle moins bien que le précédent aux dilatations du métal et aux mouvements du sol. 11 est indispensable d’avoir quelques joints à emboitement intercalés dans la pose des tuyaux à brides.
Les tuyaux à joints en caoutchouc vulcanisé comportent toujours avec eux les inconvénients de la matière dont ils sont formés. Il est fort difficile d’avoir du caoutchouc vulcanisé très-homogène. Si il est trop vulcanisé, il devient cassant si il ne l’est pas assez, il se décompose peu à peu.
Les tuyaux en joints à caoutchouc laissent un intervalle entre eux, les bour-
Fig. 24. — Tuyaux de foule à brides.
rclets qui les terminent sont enveloppés par une bague en caoutchouc vulcanisé; et un collier à vis en fer, consolide l’assemblage. Cette disposition a pour but, de permettre aux tuyaux de jouer librement dans tous les sens ; il en résulte, que les vibrations d'un tuyau ne se transmettent pas à toute la conduite, que chaque tuyau peut s’allonger ou se raccourcir sans altérer la canalisation, enfin qu'il peut se déplacer un peu pour obéir aux tassements ou aux mouvements du sol.
Dans le système de tuyaux à emboitement, le joint est composé comme il suit:
Le bout mâle de chaque tuyau est formé d’un renflement sphérique d'un diamètre un peu plus grand que le diamètre extérieur du tuyau.
Le bout femelle se compose d'une zone sphérique d’un diamètre un peu plus petit que celui du bout mâle, se limitant d'un côté â la surface cylindrique du tuyau, et de l'autre côté par une surface plane à retour d’équerre suivant un grand cercle. Une seconde zone sphérique d’un diamètre plus grand que la première, commence à cette surface plane et finit à l’extrémité du tuyau.
La zone sphérique qui termine le bout mâle, s’introduit dans celle qui termine le bout femelle et comme leurs diamètres dilFèrent peu, la première sphère s’appuie contre la deuxième suivant un cercle où les deux surfaces sonl presque tangentes. Il en résulte un contact suffisamment intime pour qu'on
Fig. 23.
Manchon d’assemblage*.
DISTRIBUTIONS D'EAUX
ni
puisse couler du plomb fondu sans craindre qu’il ne tombe dans l’intérieur du tuyau. On matte le joint comme nous l’avons expliqué pour le système de tuyaux à emboîtement cylindrique.
Avec le joint sphérique, on obtient une articulation à genou plus complète qu'avec les joints à emboîtement cylindrique. Les conduites sont donc plus llexibles, et on a moins à craindre les dérangements occasionnés après la pose par les tassements du sol. Les variations de température ont pour effet de produire une légère rotation aux articulations.
Enfin dans le 3e système de tuyaux, ceux à joints élastiques de M. Petit, le plomb et la corde goudronnée sont remplacés per un anneau en caoutchouc vulcanisé, emprisonné dans le joint du tuyau, et qui ne peut plus sortir quand le joint est fermé. Il résulte de ce mode d'assemblage, une facilité de pose et une étanchéité assez grande.
La fig. 25 représente la composition du joint : une rondelle en caoutchouc, deux pattes en fer, quatre broches en fer.
Les figures 27, 28, 29, 30 et 31 donnent: la vue en-dessus de deux tuyaux assemblés, une coupe perpendiculaire à l’axe, une coupe suivant l'axe au moment de l’assemblage et enfin une coupe suivant l’axe après l’assemblage.
On reproche au système des tuyaux en fonte d’être trop coûteux, d’être d’une
Fig. 25.
pose difficile et de former un tout rigide, de sorte que les contractions et les dilatations donnent lieu à des bris ou à des fuites.
Les vibrations du sol occasionnées par le passage des véhicules, se transmettent facilement à la ligne des conduites. Ces reproches sont fondés, mais pour les grandes distributions d’eau, les tuyaux en fonte sont encore ceux qui sont les plus satisfaisants.
Parmi les divers systèmes de tuyaux métalliques autres que ceux en fonte, on peut citer :
1° Les tuyaux en tôle et bitume de Chameroy.
2° Les tuyaux en tôle plombée et bitumée.
Les tuyaux en tôle et bitume de M. Chameroy sont employés depuis longtemps dans un grand nombre de villes. Les tuyaux ont environ 4 mètres de longueur et sont à emboîtement précis.
Avec la diminution du prix de la fonte, ils ont perdu des avantages de leur emploi dans les distributions d’eau. Ils présentent encore cependant une économie de 25 % environ sur les tuyaux en fonte, y compris les fournitures et les frais de main-d’œuvre pour la pose, et sont d'un très-bon usage là où il y a peu de raccords, de sinuosités, de coudes dans la conduite, de variations brusques de pression. En un mot ils peuvent être employés avec sécurité pour conduire les eaux, plutôt que pour les distribuer.
Ces tuyaux sont fabriqués de la même manière que les conduites pour le gaz, '■’est-à-dire avec de la tôle plombée sur les deux faces, puis rivés avec soin et soudés ; une fois munis de leur joints précis, ils sont essayés à la presse hydraulique à 15 atmosphères, et peuvent résister à une charge constante de 50 mètres
HYDRAULIQUE
de hauteur d'eau. A l'intérieur, ils sont enduits d une composition à base de lirai formant vernis très-brillant qui empêche la formation de dépôts calcaires et des végétaux qui obstruent souvent les conduites d’eau.
Les grands progrès accomplis récemment dans la fabrication économique de l'acier ont permis d’obtenir des tôles d'acier fondu laminées à des prix assez modérés. La Société Chameroy a donc entrepris des études tendant à substituer la tôle d’acier la tôle de 1er pour la fabrication de ses tuyaux.
Ces essais qui datent de quelques mois seulement ont été concluants et dans une époque peu éloignée cette fabrication sera sans doute en pleine activité.
Ces tuyaux en tôle d’acier pourront sans doute être employés avec succès pour les conduites d'eau à haute pression grâce à leurs qualités de résistance et
leur ténacité.
Avec une épaisseur égale à celle des tuyaux en tôle de fer établis actuellement pour supporter une pression constante de 5 atmosphères, les tuyaux en tôle d’acier résisteront à une charge de 10 atmosphères.
En augmentant un peu l’épaisseur, on compte obtenir en toute sécurité des tuyaux pouvant convenir surlout pour l'établissement des conduites d’eau sur les ponts suspendus, dans les puits artésiens, dans les puits de. mines à de grandes profondeurs etenlin pour des conduites provisoires devant être souvent déplacées.
La fig. 26 représentent les tuyaux entiers de i mètres environ.
Kig. 20. — A rainure circulaire du joint extérieur, qu'on remplit avec du fil fin de trame, imprégné de cire et do suif. — H tampon on bois appuyé contre l'extrémité C et sur lequol on frappe pour forcer le tuyau AC à entrer dans le collet D du tuyau déjà posé.
Ou emploie aussi des tuyaux en poterie et en ciment.
Parmi les tuyaux en poterie, on peut citer ceux en terre cuite, émaillée de MM. Zeller et C'8 à Ollwiller, qui présentent de grands avantages au point de vue hygiénique, et résistent à de fortes pressions. Ces derniers ont sur les tuyaux en tôle et bitume, l’avantage de durer indéfiniment, de ne pas favoriser à l'intérieur les incrustations et obstructions: leur assemblage se fait à l'aide de manchons. Us ont été employés dans la canalisation d'un grand nombre de villes.
Les conduites en ciment peuvent être avantageusement employées quand la pression ne dépasse pas une certaine limite. On pourrait citer de nombreuses applications de ce système.
La ville de Nice a fait construire 27 kil. de conduites en béton de ciment. L'aqueduc principal a une forme ovoïde de lm,25 de hauteur et 0œ, 76 de largeur maximum. La longueur est de H60m,4o, son épaisseur de 0m,12 et le cube par par mètre courant de 0m,60. C'est la société de la porte de France à Crenoblc qui a exécuté ces travaux.
Dans la distribution des eaux de Nîmes, une partie de la conduite d'adduction a été exécutée avec des tuyaux en béton de ciment sur une longueur de 6000 mètres, par la même société.
Le diamètre intérieur est de 0ro,80, les épaisseurs varient suivant les pressions supportées.
On ne pourrait employer de pareilles conduites pour des refoulements, parce que les charges y seraient trop considérables.
DISTRIBUTIONS D'EAUX
Mais quand les charges ne dépassent pas 10 à 15 mètres, les conduites en ciment présentent sur la fonte des avantages sérieux d’économie.
Dans une partie de la conduite d’adduction des eaux à Nîmes, la pression d’eau maxima ne dépasse pas 12 mètres.
En général dans l’exécution des canalisations en béton de ciment, on peut se baser pour l’estimation de la dépense sur le prix de 60 fr. le mètre cube de béton employé, en ayant soin de tenir compte des bourrelets, des joints, etc., qui augmentent le volume des tuyaux d’un sixième environ.
Pour les branchements qui amènent l’eau des conduites de distribution chez les particuliers, on emploie le plomb qui présente l’avantage de se prêter à toutes les sinuosités, et avec lequel on n’a pas à craindre de ruptures causées par les affaissements et les tassements du sol.
On a objecté que l’emploi du plomb présentait des inconvénients, au point de vue hygiénique, mais des expériences sérieuses exécutées à Paris et l’examen attentif des anciennes conduites dans lesquelles on n’a constaté aucune altération, ont permis de réduire à néant ces objections. Fig. 27.
Appareils accessoires des distributions d’eau; robinets. — Sur les tuyaux de distributions d’eau, on place des robinets dont les fonctions, et par suite les dispositions et le volume sont différents.
Des robinets d’arrêt sont placés à l’origine de tous les branchements secon-
Fig. 28 Fig. 29.
flaires, afin de les isoler de la conduite maîtresse et empêcher que le service de cette dernière ne soit interrompu par des avaries se produisant sur les branchements.
Dans les points bas des conduites, on met des robinets de vidange; enfin partout où l’eau s’écoule à l’air libre, il faut garnir le tuyau d’un robinet de service.
Ces deux dernières sortes d’appareils ont des dimensions variables suivant le débit qu’ils doivent fournir, ils sont généralement du type dit à boisseau, fig. 27, quand les conduites ont un diamètre ne dépassant pas 0'n,06. On les dispose d'habitude au fond d'une petite fosse en maçonnerie surmontée d’une cheminée en bois, bouchée par un tampon en fonte qu’on peut ouvrir avec une clef, TOME I. — NOUV. TECH. 8
I1YDIÎ.VULIQUE.
Le robinet se manœuvre à l'aide d’une longue tige de fer, portant à son extrémité une douille carrée qui embrasse la tête du boisseau.
Les robinets à boisseau dont nous venons de parler, deviennent durs quand ils sont restés quelque temps sans servir, il faut alors les démonter pour les graisser, ce qui nécessite une fouille assez large pour permettre à l’ouvrier d'enlever la clavette placée au-dessous du boisseau: de plus ces robinets peuvent fuir en dessous sans qu'on s'en aperçoive.
Pour remédier à ces inconvénients, on emploie en Angleterre des robinets
entièrement en fonte, fig. 28 et 29, dont la chambre du boisseau est fermée à sa partie inférieure.
La disposition de la ligure lait d'ailleurs comprendre suffisamment le fonctionnement de ces appareils. En cas de réparations, on peut enlever complètement le boisseau à l’aide d’une clef.
Quand les tuyaux de distribution ont de gros diamètres, ou ne peut plus employer les robinets à boisseau et on a recours alors aux robinets vannes fig. 30. Le robinet est manœuvré à l’extérieur à 1 aide d’une vis qui en tournant abaisse ou élève la vanne et pur suite ferme ou ouvre plus ou moins le tuyau.
Le fonctionnement de cet appareil est parfait, mais son prix est élevé et il faut pouvoir disposer d'une certaine hauteur libre.
Le robinet vanne est le seul appareil convenable à employer pour les grands diamètres, et tout ce qui a été essayé jusqu’ici pour le remplacer n’a donné que de médiocres résultats.
Mais pour les diamètres moyens, on peut employer avantageusement des robinets à clapet, du système Cadet. La manœuvre de ces robinets se fait toujours en tournant la vis à l’aide d’une clef. En abaissant ainsi ou en élevant la soupape, on ferme ou on ouvre plus ou moins le passage à l cau. Le prix de ces appareils est peu élevé. Leur fonctionnement se fait d'une manière très-satisfaisante, quand la pression de 1 eau s exerce sur la soupape. Dans le cas contraire, la fermeture n’est pas aussi hermétique.
Quelque soit le système de conduites fermées qu’on emploie, il faut s'arranger de manière à évacuer I air qui ne manque pas d'y séjourner, et qui peut non seulement diminuer le débit de la conduite, mais encore produire par son mouvement de va et vient des vibrations et occasionner des crachements ou intermittences dans le service des fontaines.
Pour dégager I air, il faut placer à chaque point culminant de la canalisation une veilleuse à flotteur, c'est-à-dire un appareil composé d’un vase en fonte boulonné sur la conduite et fermé à sa partie supérieure par une plaque en fonte percée au centre d une ouverture garnie d’un siège de soupape en bronze. Le flotteur sphérique ou cylindrique supporte à l'aide d’une tige guidée, la soupape conique qui doit fermer l'ouverture dont nous venons de parler.
Quand la conduite est en charge, la pression de l'eau agit sur le flotteur et la soupape reste fermée. Quand on fait écouler l’eau de la conduite, le tlottcur
Fig. 30. — Robinet Vanne.
DISTRIBUTIONS D’EAUX
descend et la soupape s’ouvre. Les fig. 31 et 32 indiquent deux dispositions de ventouses.
Quand il s’agit de conduites non forcées ou libres, les ventouses à flotteur ne sont pas nécessaires, il suffit de placer sur la conduite une chambre en maçon-
Fig. 31. Fig. 32.
nerie (fig. 33) dans laquelle l’air sera toujours attiré, pourvu qu’elle soit placée à un point culminant.
Ces cuvettes en maçonnerie sont encore nécessaires sur une ligne de con¬
duite à chaque changement brusque de pente, ou encore sur une conduite en ligne droite, mais d’une pente considérable, pour empêcher l'eau de prendre une vitesse exagérée. On évite ainsi les coups de bélier, en cas d’arrêt subit de la circulation de l’eau.
Enfin, on emploie indépendamment des cuvettes en maçonnerie, des tuyaux avec bouches d’event, dont la branche verticale est munie à son extrémité supérieure d’une grenouillère empêchant l'accès dans la conduite des corps étrangers (fig. 34).
Sur les conduites de distribution intérieure, on place des robinets d’écoulement; ces robinets placés dans les maisons sont bien connus, mais ils doivent satisfaire à certaines conditions.
HYDRAULIQUE
Ainsi à Paris, un arrêt/; préfectoral interdit l'emploi pour la distribution d’eaux dans les appartements de robinets produisant des coups de bélier et pouvant être tenus ouverts autrement qu’à la main.
Nous avons remarqué à l’Exposition un appareil de M. Chameroy qui satisfait aux conditions que nous venons d’énoncer.
On sait que le coup de bélier est une forte secousse qui ébranle les conduites d'eau lors de la fermeture des robinets ordinaires, c'est le résultat de la réaction produite par l’arrêt brusque d’une colonne d’eau ayant une certaine puissance vive proportionnelle à sa masse et au carré de la vitesse; cette vitesse variant avec la pression, le coup de bélier est d’autant plus fort que la pression de l’eau est plus grande. Ou peut atténuer et même annuler le coup de bélier en diminuant progressivement la masse d’eau en mouvement, c’est-à-dire en fermant
Fig. 35. - Vue intérieure dit robinet Chameroy.
lentement le robinet, mais cette fermeture lente doit être automatique et indépendante de la volonté de la personne qui fait usage de l'appareil.
Le robinet Chameroy qui se trouve représenté fig. 35 se compose d’une boite A, raccordée ou soudée sur la conduite qui amène l’eau d’une seconde B, intérieure à la première; elles communiquent ensemble par 6 ouvertures C réparties sur la circonférence de la boite B, celle-ci est fermée d’un côté par un bouchon à vis D, de 1 autre elle communique par l’ouverture F avec l’orifice de sortie de I eau G. A I intérieur de la boite B est un obturateur E destiné à boucher l’ouverture F, il est traversé en son centre par une tige à repoussoir H. L’espace annulaire laissé entre cetté tige et l’ouverture de l’obturateur est fermé par un clapet 1 qui s appuie sur une rondelle en caoutchouc K fixée dans une rainure intérieure de 1 obturateur. A son extrémité antérieure, la tige H porte un bouton L sur lequel on appuie pour déterminer l’ouverture du robinet. Un ressort M tend à fermer le petit clapet et par suite l'obturateur lorsque le bouton L est libre.
Le robinet étant au repos, se trouve fermé par l'effet du réssort, la rondelle N forme le joint entre l'obturateur et l’ouverture F.
Dans cette position, I eau de la conduite passant par les orifices C, puis autour de 1 obturateur par un iaible espace annulaire ménagé à cet effet, remplit la boite B; cette eau est naturellement à la pression qui existe dans la conduite.
Poui ouvrii le robinet, on appuie sur le bouton L; le petit clapet s’ouvre,
I eau de la boite B, s'échappe et la pression y devient nulle, en continuant de pousser le bouton L, l’épaulement de la tige vient appuyer sur le nez de l’oblu-
DISTRIBUTIONS D’EAUX
rateur et détermine l’ouverture complète de l’orifice; l’eau s'écoule donc librement par l’orifice de sortie C.
Pour fermer le robinet, il suffit de cesser la pression du doigt sur le bouton; l’action du ressort aidée par l’effort du à la différence de pression sur le devant et sur l’arrière du clapet (la surface pressée en avant étant diminuée de la section de la tige) pousse d’abord le petit clapet qui se ferme et vient pousser luimême l’obturateur, mais ce dernier ne peut se mouvoir que lentement, car en avançant, le vide qu’il produit dans la boite B doit être rempli par l’eau qui passe par le faible espace annulaire ménagé entre l’obturateur et sa boite. La forme conique du nez de l'obturateur a pour effet de diminuer progressivement la section d’écoulement de l’eau par l’orifice E, il ne se produit donc aucun coup de bélier.
On met aussi sur les conduites distributives, des bornes fontaines devant fournir de 70 à 80 mètres cubes par heure.
Ces appareils placés dans les rues sont généralement ouverts pendant un certain nombre d’heures.
A Dijon et dans beaucoup d'autres villes, on a adopté des bornes fontaines munies d’un robinet à repoussoir, se refermant de lui-même quand on cesse d’exercer une pression sur le bouton. Les habitants peuvent ainsi se procurer à toute heure du jour l’eau qui leur est nécessaire, et on évite la dépense qu’occasionnerait un écoulement continu de la borne.
En cas d'incendie, on peut adapter sur la borne fontaine des tuyaux de pompe.
On distingue plusieurs systèmes de ces appareils que nous aurons à examiner avec plus de détail, en rendant compte des objets exposés.
Enfin on place de distance en distance le long des ruisseaux des rues, des prises d’eau manœuvrées à l’aide d’un robinet à clef et appelées bouches sous trottoirs. Elles servent au lavage des rues, et permettent la prise de l’eau à haute pression pour l'arrosage et l’incendie.
Dans la bouche sous trottoir, le jet débouche verticalement, il est coiffé d'une coupelle ou calotte renversée contre laquelle l’eau vient briser sa pression, et d’où elle s’écoule sans vitesse au ruisseau.
La distance de la coupelle au jet est calculée de manière à donner un débit, qui à Paris est de 2 litres par seconde. En ouvrant le couvercle de la bouche, on dégage le jet. On peut alors y visser, soit un tuyau d’arrosage, soit un tuyau de prise pour l’incendie.
Nous avons examiné rapidement les principaux éléments nécessaires à l’établissement d’une distribution d’eau, et qui serviront de base pour l’étude détaillée des appareils exposés au Champ-de-Mars.
Différents modes de vente de l’eau aux particuliers. — Nous terminerons cette première partie de notre travail sur les distributions d’eau, en indiquant le mode de vente de l’eau aux habitants des villes.
L’eau est vendue aux propriétaires et aux habitants des villes, suivant deux systèmes différents.
1° La distribution continue. — L’eau est livrée au consommateur au moyen d’un robinet constamment en charge et qui fournit de l’eau à discrétion.
2° La distribution mesurée. — L’eau arrive par un robinet portant un boisseau percé d’un trou assez petit pour assurer par un écoulement continu le débit d’un volume convenu par 24 heures; elle s’écoule dans un réservoir muni d’un flotteur qui ferme le robinet quand le réservoir est plein.
Ces deux systèmes présentent chacun des inconvénients :
Avec le premier, il y a souvent un gaspillage d’eau considérable qui ne profite à personne et que la Cie est obligée d’élever à grand frais.
HYDRAULIQUE
Avec le second, on a un écoulement très-faible et des engorgements fréquents du tuyau de jauge.
On emploie donc un 3e mode de distribution, celui à compteur à eau analogue au compteur à gaz. Le consommateur peut prendre de l’eau à discrétion, le volume d’eau dépensé est enregistré par le compteur et l’abonné, paye les suppléments nécessaires.
Bien que les compteurs à eau inventés jusqu’ici, présentent des inconvénients, c'est encore le mode de distribution le plus avantageux pour les abonnés et pour les compagnies. C’est donc une question importante à examiner, et que nous nous proposons de traiter avec détail quand nous aurons vu les appareils qui figureront à l’Exposition.
LES CHEMINS DE FER
