PUITS DE PASSY
290 UYDRAUUQUE AGHICOLË ET GÉNIE RURAL.
Il faut remarquer que les sources profondes, surtout dans les terrains fissurés, sont plus insensibles que les autres aux vicissitudes des saisons ; c'est ainsi que la source de la Dhuis se distingue par la constance de son débit qui varie entre des limites assez rapprochées (19.440 mètres cubes et 23.843 mètres cubes par 24 heures).
Enfin lorsqu'une source est alimentée par des régions neigeuses, il faut tenir compte de l'accroissement de débit dû à la fonte des neiges en été et de la réduction due à la congélation en hiver ; il peut y avoir alors un déplacement de l'époque des maxima. Les sources de Kaïserbrunnen sont dans ce cas (distribution d'eau de Vienne); leur débit, qui descend à 33.953 mètres cubes en hiver, reste supérieur à 100.000 mètres cubes en été, du mois de mai au mois de septembre (maximum 113.178 mètres cubes).
Influence des onltures et des forôts sur les nappes et
sources. — Nous avons déjà indiqué précédemment l'influence des forêts et du gazonnement sur l'hygrométrie du sol et nous n'avons que peu de chose à ajouter au point de vue spécial des nappes et sources.
L'action des forôts sur le régime des eaux a donné lieu à bien des discussions. Ce qu'il y a de certain, c'est qu'elles exercent une action salutaire, régulatrice et conservatrice, sur les nappes et sources ; dans les terrains imperméables, par la formation de terreau qu'elles produisent jusque sur le rocher, en ameublissant et en divisant les sols argileux ; dans les terrains perméables, en ralentissant l'afflux des eaux d'infiltration vers les sources, comme cela se produit sur le plateau de calcaire fendillé du Jura, par suite d'une sorte de feutrage des racines dans la couche superficielle, ou bien parfois, en évaporant beaucoup d'eau et empêchant ainsi les crues excessives de la nappe.
Les forôts et les cultures permanentes agissent, non seulement en retardant l'écoulement des eaux pluviales, mais encore en s'opposant au ravinement des terres en pente ; nous reviendrons plus loin sur ce sujet en parlant des travaux exécutés par l'administration des forôts,. d'après les principes de Surell, en vue d'arrêter les gigantesques ravinements des torrents alpins.
Composition des nappes et sources. -- Dans leur mouvement
RÉPARTITION DES EAUX. 291
d'infiltration lente, les eaux se chargent de matières solubles empruntées aux milieux travei'sés ; suivant que les eaux proviennent des terrains granitiques, oolithiques ou crétacés, elles contiennent plus ou moins de silice, d'alumine, de chlorures ou de carbonate de chaux ; les eaux du lias et des terrains tertiaires sont caractérisées par la présence prédominante du sulfate de chaux. Et nous pouvons répéter avec Pline : « Taies sunt aqua>, quales sunt terrae per quas Quant. »
Analyse des eaux. — L'analyse des eaux de sources peut être faite complètement par l'évaporation et le traitement chimique du résidu solide; c'est une opération longue et délicate, en raison du nombre ainsi que des faibles proportions des matières dissoutes et dans le détail de laquelle nous n'entrerons pas, nous bornant à renvoyer le lecteur aux ouvrages spéciaux de chimie appliquée.
Nous ne saurions cependant passer sous silence le procédé de dosage imaginé par M. Gérardin et Schutzemberger pour déterminer la quantité d'oxygène libre en dissolution dans l'eau, à cause de l'utilité de la présence de ce gaz dans les eaux de source destinées h l'alimentation des villes ; on sait en effet que l'oxygène dissous, par suite de son action comburante, peut purifier une eau chargée de matières organiques.
Le procédé Gérardin et Schutzemberger est fondé sur la propriété que possède l'hyposulfite de soude d'absorber facilement l'oxygène pour passer au bisulfite.
S' 0*. Na 0. U + 2 0=S' 0^ Na 0. H 0.
On prépare l'hyposulfite en faisant macérer, pendant 20 ou 23 minutes, des copeaux de zinc dans un flacon rempli d'une dissolution de bisulfite (à 20° Beaumé.) On verse goutte à goutte la dissolution d'hyposulfite dans l'eau soumise à l'essai, après avoir préalablement coloré cette dernière avec du bleu d'aniline Coupler qui a la propriété de se décolorer 4)ar l'hyposulfite et non par le bisulfite ; lorsque la décoloration commence, tout l'oxygène libre a disparu ; l'emploi de liqueurs titrées permet de déterminer exactement la quantité d'oxygène (10 centimètres cubes de la liqueur d'hyposulfite correspondant à 1 centimètre cube d'oxygène). Le titrage se fait au moyen d'une dissolution ammoniacale de sulfate de cuivre que l'hyposulfite décolore en désoxydant l'acide cuivrique.
29â HYDRAUUQUE AGRICOLE ET GÉNIE RURAL.
Le traitement chimique demande un laboratoire bien outillé, beaucoup de précision et de temps. Aussi se borne-t-on le plus souvent à appliquer des méthodes approximatives et rapides parmi lesquelles nous citerons l'hydrotimétrie (détermination de la quantité de sels terreux et magnésiens) et l'essai au permanganate de potasse (dosage des matières organiques d'après le poids d'oxygène emprunté au permanganate de potasse alcalin et bouillant par les matières organiques que les eaux tiennent en dissolution).
Matières dissoutes. — La présence du carbonate de chaux est excessivement fréquente dans les eaux de sources ; il s'y maintient en dissolution à l'état de bicarbonate, grâce à la présence de l'acide carbonique; c'est à lui qu'on doit les incrustations des conduites d'alimentation des villes (1). L'acide azotique de l'air contribue à former de l'azotate de chaux en agissant sur le carbonate.
£n France, on estime généralement que la présence d'une petite quantité de carbonate de chaux est indispensable dans une eau potable parce qu'il lui donne une saveur plus agréable et la rend moins susceptible d'attaquer les conduites en plomb. A l'étranger on donne généralement la préférence pour l'alimentation à l'eau d'une pureté absolue.
Le sulfate de chaux rend l'eau lourde, impropre à la cuisson des légumes qu'il durcit et donne lieu, dans les chaudières à vapeur, à des dépôts fins et adhérents très dangereux.
Les tourbières donnent à l'eau une saveur organique.
Enfin le voisinage des villes contribue souvent à altérer les eaux des nappes par l'infiltration des eaux ménagères, etc.
Une eau pour être potable ne doit pas marquer plus de 25 degrés à l'hydrotimètre, elle doit renfermer plus de 7 à 10 centimètres cubes d'oxygène par litre, et ne contenir que des traces de matières organiques; lesnitrate3 et l'ammoniaque n'y doivent pas dépasser les proportions de 0*" 010 par mètre cube pour les premiers et 0*" 001 ou 0M)02 par mètre cube pour la seconde.
Exemples. — Nous allons donnner quelques résultats d'analyses rapides des nappes et sources.
(1) Une eau est incrustante lorsque le titre hydrotimétrique dû au carbonate de chaux dépasse 20<'.
!• Nappes.
Hydrotimétrie : Nappes en terrains granitiques (Morvan) 2* à ?•
Eau de Grenelle 9*5ài2»
Nappe souterraine de Paris 38® à225»
IEn moyenne. 45®
Minimum ... 39®
Maximum . . . 220®
Seine 18® à 20®
Oxygène : Seine 5 c. m. c. à 10 c. m. c. par litre.
IA Gonesse 3,2 —
AClichy 5,2 —
A Courbevoie 7,7 —
A Colombes 5,7 —
Le mouvement tend à enrichir Feau en oxygène ; mais la quantité de ce gaz diminue lorsque la dose des matières organiques augmente.
Analyse complète de l'eau de la nappe a Gennevilliers.
Azote des matières organiques Traces ( ' )
Azote, quantité totale, Tazote nitrique } O*', 3577
excepté (') 0«', 0014 («)
Autres matières volatiles et combustibles 3563 J }l»',100 par litre.
Chaux 291 K^
Magnésie 019)^ ^
Potasse 023 )0»',742
Acide sulfurique 179
Acide phosphori que Traces.
Résidu insoluble 016
Divers («) 114
C) 0,00013 à 0,00016 (Marié-Dayy).
(*) Azoto ammoniacal 0, 000545.
(') Azote nitrique 0,018000.
(•) Titre hydrotimétriquo calculé : 53* (48 + 5).
(•) Chlore 0i«,048 (Marié-Davy).
L'examen micrographique, qui entre de plus en plus dans le domaine de la pratique courante, a montré que les eaux souterraines contiennent beaucoup moins de microbes que les eaux superficielles; les chiffres suivants sont dus à M. le docteur Miquel, chef du service micrographique à l'observatoire de Montsouris :
Eau de pluie 35 microbes par c. m. cube.
Eau de la Vanne 62 —
Eau de Seine 1200 —
Eau d'égout 20000 —
Eau d'égout recueillie par les drains à Genne- ) « q a i z vilhers après irrigation
A Paris, les eaux de la nappe souterraine sont particulièrement riches en azote :
Eau (le puits (rue Port-Royal) 0^00132 J
- (quai de la Mégisserie) 0^03386 ^^"^Srb;.^''
— (Hôtel-de-Ville) 0'^03433l
Il résulte de 27 analyses opérées par Boussingault que la nappe parisienne renferme par mètre cube 0'' 103 d'azote, à l'état d'azotate de chaux.
2** Sources
Bydrotimélrie,
Granité (Morvan)...
Source d'Arcueil...
Grès de Fontaine-
de rOurcq. ,
bleau
de la Marne, de la Dhuis.
Craie blanche
Calcaire de Beauce.
de la Vanne.
il*
Calcaire oolithique.
de la Seine. .
Marnes vertes
Argile plastique. . . .
Lias
Marnes vertes du gypse 240 à 4550
Oxygène.
Dhuis 7 ce. 2 par litre
Vanne 3 ce. 6 à 6 ce, 4 —
Analyses complètes
Résidu insoluble dans les acides
Alumine et peroxyde de fer ... .
Chaux
Magnésie
Alcalis
Chlore
Acide sulfurique
Acide carbonique et matières non dosées
Matières organiques et eau combinée (a)
Résidu total
Source de la Dhuis
En gr. par litre
Traces
Source de la Vanne
En gp.
par litre
Observations
Suivant les sources
(a) Azote organique...
Azote ammoniacal,
RÉPARTITION DES EAUX
St95
Les eaux de sources sont en général plus limpides et moins riches en matières organiques que les eaux d'infiltration superficielle.
Puits. — Les puits permettent d'utiliser l'eau de la première nappe souterraine que l'on rencontre dans la profondeur du sol, et qui leur doit le nom qu'on lui donne souvent : nappe d'eau des puits. Ils servent à l'alimentation et aux besoins domestiques des habitants de la campagne, malgré la qualité généralement médiocre des eaux qu'ils fournissent; ils ont une importance spéciale dans les travaux agricoles et dans l'exploitation des chemins de fer (maisons de garde).
Le puits consiste dans une chambre cylindrique sans fond, généralement en maçonnerie, descendue jusqu'à la rencontre delà nappe dans laquelle elle doit pénétrer ; si l'on vient à épuiser dans la partie inférieure de la chambre, l'eau s'abaisse d'abord et détermine ensuite un appel de l'eau de la nappe.
Construction clés puits, — Pour construire un puits, on commence par creuser le terrain jusqu'à la rencontre de la nappe souterraine ; jusque-là, pas de difficulté. Puis on établit sur le fond de la fouille un rouet, sorte de bâtis en charpente formé de quatre pièces assemblées à l'aide de boulons et formant un rectangle, et sur ce rouet de 0,10 à 0,15 d'épaisseur, on élève 1"00 environ de hauteur de la maçonnerie du revêtement (maçonnerie hydraulique); on fouille alors avec soin sous le rouet, en épuisant pour faciliter le travail, et le rouet descend peu à peu sous le poids delà maçonnerie qu'il supporte, surtout si l'on a pris la précaution de laisser un vide entre la maçonnerie du revêtement et la paroi de la fouille (fig. 187). Il est nécessaire pour ménager un passage à l'eau, que le rouet repose sur un massif de pierres sèches ou que des barbacanes soient pratiquées dans la maçonnerie.
Le prix d'un puits ordinaire de maison de garde est de 200 à 300 francs (fig. 188).
Depuis quelques années on a imaginé un procédé rapide pour forer des puits qu'on désigne sous le nom caractéristique de puits instantanés : on enfonce dans le sol à coups de maillet ou mieux de mou-
Fig. 187.
296 nYDHAtlLIOOE AGBICOLE ET GÉNIE RURAL.
ffiK.I.»-. MsiUfc Marche».
sar laxt Elévation
Fig. 188. — Puits pour maison de gardien (passage & niTcau),
ton, un tuyau en fer de 3 à 5 centimètres de diamètre intérieur terminé en pointe et percé de trous & la partie inférieure, sur une hauteur de 0*70 environ ; on ajoute au besoin un second et un troisième tuyaux en fer plein, chacun étant vissé sur le précédent, et l'on surmonte le tout d'une pompe. En d'autres termes le revêtement sert en même temps de conduite d'aspiration (fig. 189).
E^et d'un puits sur la nappe souterraine. — Supposons le puits construit ; par suite de l'épuisement on enlève un débit y par seconde, l'eau va s'abaisser et sa surface va prendre autour du puits la forme d'une surface de révolution à génératrice curviligne, allant se raccorder avec la nappe ■ — otHiii',. d'eau primitive; cherchons à déterminer les élé- *"-• ments de cette courbe génératrice (fig. 190). Fig. < 86. Nous avons vu que la formule générale du mou-
RÉPARTITION DES EAUX
vement de l'eau à travers un sol perméable, donnée par Dupuit, est / = \f.u, i représentant la pente de l'écoulement del'eauetw la vitesse.
•pârmfiâfSià
Fig. 190. Fig. 19i.
Soit M un point de la courbe dont les coordonnées sont ^r et y
dy
dx
Appelons y le volume extrait du puits par seconde.
Considérons une section cylindrique ayant pour axe Taxe du puits et pour génératrice l'ordonnée y; désignons par m le rapport du vide au plein dans le massif perméable (0,30 pour le sable fin). Le débit de la nappe, suivant la section cylindrique précédente, sera représenté par 2icaryX wXwetce débit devant compenser le volume extrait est égal à q. Donc
dy
m2T:xy
Par suite j^ = u —J^ - ; c'est l'équation différentielle de dx ^ m2's:xy ^
la courbe cherchée. L'intégration est facile et conduit à l'équation
y » -— iiZ log X + constante
Poury= ^(hauteur de l'eau dans le puits) a? = r rayon du puits.
Pour y = H, ar = L, en désignant par H la hauteur primitive de la nappe et par L la distance à laquelle se fait le raccordement avec la surface primitive. On détermine ainsi la constante et, si l'on pose
a =: -!—, on obtient avec les deux hypothèses précédentes :
y* — ^• = ay log — y«-H' = aylog^|
et par soustraction H* — ^' = a y log -
log -7
y et a ou m, l'indice de porosité, ont disparu de l'équation (1) de la courbe dont la forme est par suite indépendante du débit du puits ainsi que de la nature du terrain; on en peut conclure à la limite, que si dans un vase rempli d'eau on ouvre instantanément un orifice au centre de la partie inférieure, la surface supérieure de l'eau prendra une forme définie par l'équation (1) (fig. 191).
Le débit q est inversement proportionnel à a, c'est-à-dire proportionnel à m; il est aussi proportionnel à H* — A* c'est-à-dire à l'épais-
