PREMIÈRE PARTIE HYDROLOGIE GÉNÉRALE

Utilité de l'eau. — Nous ne saurions nous passer d'eau. Sans elle les animaux, les végétaux et parmi eux ies infiniment petits ne pourraient vivre. Partout où il y 41 de l'eau, la végétation est luxiuriante, le pays est riche, la population est généralement nombreuse, tandis que là où elle est peu abondante, le pays est aride et la population très clairsemée. Là où elle manque, c'est le désert.

E. Blanc (t) signale le contraste excessif qui existe entre l'extrême fertilité des oasis et la stérilité du désert au milieu duquel elles se trouvent. La composition du sol n'a aucune influence sur cette fertilité ; et dans le Nefzaoua méridional le terrain sablonneux est très fertile grâce à la présence de l'eau, tandis qu'entre Gabès et Gafsa, des terrains plus riches et argileux restent stériles faute d'eau.

On peut donc dire que l'eau attire l'homme et tout ce -qui constitue la vie. Si par un moyen quelconque elle

(1) E. Blanc, AssociaL avanc. sciences, 1889, p. 867. DiÉNERT. — Hydrologie agricole.

2 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

venait à disparaître brusquement de la terre, les êtres vivants disparaîtraient avec elle.

L'agriculture réclame de Teau pour tous ses besoins et le problème se pose souvent de connaître les moyens les plus économiques pour en obtenir une grande quantité. Dans toutes les installations agricoles, l'eau est nécessaire pour la nourriture des animaux et du personnel, pour le lavage et le nettoyage. Dans ces conditions il faut rechercher la quantité et la qualité et nous verrons par la suite les moyens d'investigation et de recherches dont on dispose à cet effet.

Lorsqu'à la ferme est adjointe une industrie agricole telle qu'une sucrerie, une laiterie, une distillerie, une féculerie, une brasserie, ou un chai, l'abondance de l'eau devient une condition primordiale du bon fonctionnement de ces industries.

En dehors de la ferme et des industries annexes l'eau est nécessaire aux cultures. Pendant les périodes sèches certaines plantes comme les betteraves et la pomme de terre se trouvent bien d'un apport d'eau sous forme d'irrigations. Ces dernières sont obligatoires dans la culture maraîchère et pour l'entretien des prairies. Or l'hydrologie permet, dans certaines circonstances, soit de découvrir des eaux facilement utilisables pour l'irrigation, soit d'augmenter la quantité des eaux qui s'écoulent déjà naturellement.

Quantité d'eau. — L'agriculteur a donc besoin d'une certaine quantité d'eau. Lorsque favorisé par les circonstances, il peut découvrir dans le sol un courant souterrain ; il disposera d'une quantité d'eau plus que nécessaire à tous ses besoins. Doit-il chercher à l'utiliser entièrement? A priori il semble rationnel de ne pas l'épargner, mais deux sortes de considérations sont à envisager. Les premières sont d'ordre économique. En effet, l'eau doit être pompée dans la majorité des cas ; d'où une dépense qui demeure sans profit si l'eau est gâchée. Bien entendu

^uand l'élévation de Teau a lieu au moyen d'un moulin à vent, les frais sont minimes.

La seconde question est celle des eaux employées ; elles ne s'évaporent pas en totalité dans l'atmosphère et, ayant été utilisées elles doivent être éliminées. Or il est un principe de droit qui défend à chacun de nuire à son voisin.

Quand un agriculteur veut se débarrasser de ses eaux usées en les envoyant dans le sol par le moyen si simple du puisard, il risque fort de contaminer les eaux dont se sert son voisin, et souvent même celles dont on fait usage.

En posant le problème de l'alimentation en eau de son entreprise, l'agriculteur devra examiner et l'approvisionnement en eau et son évacuation. C'est pourquoi on ne peut installer une industrie agricole en n'importe quel endroit, si même celui-ci est bien pourvu en eau.

Dans une ferme on compte au moins par personne 2 litres d'eau pour la boisson, 2 à 4 litres pour la cuisson des aliments et la toilette ordinaire, 13 litres environ pour le lavage de linge. 11 faut également 50 à 100 litres par cheval, bœuf ou vache^ 8 à 15 litres par veau, mouton, porc, 40 à 50 litres pour le lavage des voitures, 1*^*,5 à 6 litres par mètre carré d'allée et de cour.

Quant aux industries agricoles, la quantité d'eau est variable selon leur importance.

Les grosses machines à vapeur sans condensation exigent au moins 20 litres d'eau par cheval et par heure, avec condensation il en faut jusqu'à 750 litres.

Les machines à gaz demandent 40 à 60 litres d'eau de refroidissement par mètre cube de gaz employé.

Les brasseries consomment 500 litres par hectolitre de bière fabriquée, sans compter ce qu'il faut pour refroidir les caves et fabriquer la glace.

Les sucreries exigent 100 litres d'eau par kilogramme 4e sucre cristallisé fabriqué. La laiterie utilise jusqu'à

4 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

100 mètres cubes par jour pour une exploitation d'importance relativement minime (10000 litres).

L'eau est nécessaire pour la fabrication du cidre et des piquettes.

Or, c'est au moment des sécheresses persistantes que l'agriculteur s'intéresse aux questions hydrologiques, et il est souvent trop tard. Les puits, construits sans aucune base scientiQque, c'est-à-dire au hasard, ne donnent «ouvent pas d'eau au bout de quelques étés et l'exploitation est obligée d'assurer un service de ravitaillement en -eau pour tout le personnel de la ferme et le bétail. On perd du temps et de l'argent à ce travail, de telle sorte qu'au point de vue économique l'opération est désastreuse.

Dans nos campagnes l'utilisation des eaux pour les différents besoins n'est pas toujours à l'abri de toute critique. 11 existe des captations là où les sources sont abondantes «t très faciles à prendre, mais dans beaucoup de points où la solidarité des habitants et de plusieurs communes est nécessaire pour aboutir à une utilisation pratique des •eaux souterraines, chaque habitant est réduit à ses propres moyens. En Amérique, au contraire, on a compris depuis longtemps l'utilité des distributions d'eau dans chaque village et il n'est pas riare de trouver une colonne de -distribution dans des localités de très faible importance.

Il est juste de dire que depuis quelques années les subventions de l'État, prélevées sur le .Pari mutuel, ont donné un certain essor à l'amélioration de l'alimentation en eau des villages pour le plus grand bien des habitants ^t de leur hygiène.

Qualité des eaux. — C'est qu'en effet disposer de beaucoup d'eau est un bienfait. On a souvent constaté une diminution de la mortalité après la fourniture d'une plus grande quantité d'eau qui permet les grands nettoyages.

N'est-ce pas par de grands lavages qu'on arrive à débar-

rasser les locaux des germes qui les souillent après une maladie transmissible ! Les hygiénistes mêmes admettent comme une mesure prophylactique suffisante le lavage des parquets à la brosse pour désinfecter les habitations après une des maladies qui entraînent la désinfection d'après la loi sur la santé publique, mais on ne peut opérer ainsi que lorsqu'on a à sa disposition une grande quantité d'eau.

La question de quantité résolue, il ne faudrait pas croire que Teau soit potable parce qu'elle est sapide (ce qui dépend de sa minéralisation), fraîche et limpide.

11 faut aussi considérer sa pureté, et celle-ci n'est pas facile à discerner sans une étude approfondie. Or dans les campagnes cette question est très souvent laissée de côté. Il n'est pas rare, que le puits alimentaire soit entouré d'une auréole malodorante de fumier et de purins dont les infiltrations viennent souiller l'eau qu'on consomme.

Nos cultivateurs apprécient l'eau de source et il est assez difficile de leur faire admettre que celle-ci puisse être dangereuse. Et cependant les exemples abondent de contaminations et d'épidémies ayant l'eau comme origine. Ainsi la présence d'un cimetière directement au-dessus «l'une source alimentant un village, est très dangereuse, car il suffit d'un typhique enterré là pour transmettre la maladie. Auxerre en a fait la triste expérience.

On connaît des exemples frappants où l'emploi de puits contaminés a favorisé la propagation de la fièvre typhoïde ou du choléra (à Lisbonne, par exemple). De même on a pu suivre à Rouen ou à Besançon des éclosions brusques d'épidémie de fièvre typhoïde due à l'arrivée rapide de gef mes jeunes et virulents provenant de typhiques, dans les sources qui servent à leur alimentation.

Dans certains cas, on a exagéré un peu le rôle que l'eau joue dans la propagation des maladies dites hydriques. Nous sommes sur ce point d'accord avec MM. Bodin,

6 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

Labit, Meynier, etc. Ce qu'il faut surtout éviter c'est l'introduction dans l'eau de germes jeunes et virulents provenant de malades atteints d'affections intestinales transmissibles, et nous englobons sous cette rubrique toutes les fièvres typhoïde, muqueuse, embarras gastriques, choléra et même les diarrhées. Si des obstacles viennent à arrêter le plus grand nombre de ces germes (on a vu à Altona qu'une simple filtration du sable a suffi pour arrêter le choléra qui dévastait Hambourg, alimentée également en eau brute de l'Elbe, contaminée en 1902 par les déjections de cholériques) ; les germes jeunes et virulents perdent de leur virulence et ne sont plus nuisibles. Certains même prétendent qu'ils sont utiles parce qu'ils vaccinent l'organisme et le mettent à l'abri des autres contaminations par d'autres moyens que l'eau. Au point de vue scientifique la chose est possible, mais non démontrée.

De même la santé des animaux, qui à la campagne prime souvent celle des gens, doit être prise en considération. Or, pour le cultivateur, tout est bon pour abreuver les animaux ; aussi est-on tout étonné, au moment des épizooties, de voir la maladie continuer sa marche victorieuse malgré l'isolement des animaux. On a oublié qu'ils s'alimentaient à la même mare ou au même abreuvoir.

L'hydrologie ne doit donc pas se désintéresser de ces questions qu'elle a pour mission de résoudre. Non seulement son domaine s'étend aux eaux souterraines, mais encore aux eaux superficielles qui viennent parfaire l'appoint des eaux potables.

Or là encore les causes des contaminations des eaux sont multiples. Elles résultent des apports des déjections de toutes sortes qu'on dépose sur les bords des lits des ruisseaux, elles proviennent en outre des substances toxiques ou nuisibles que différentes industries envoient à la rivière.

MM. J. Ogier et Ed. Bonjean (1) citent à ce sujet : les fabriques de poudrettes, et d'engrais, les féculerie, teinturerie, tannerie, sucrerie, distillerie, papeterie, boyauderie, abattoir, équarrissage, industrie textile, poudrerie, buanderie, lavoirs, fabrique de soude, lavage de laines chapellerie, macération de bois, rouissage, fabrique de draps, lavage des peaux tannées, fabrique de couleurs d'aniline, etc.

Des eaux ainsi contaminées ne peuvent être employées pour l'alimentation, à moins de subir un traitement spécial que nous verrons pw la suite.

Nous ne voulons pas pour l'instant nous étendre sur la relation qui peut exister dans certains cas entre certaines épidémies et Teau, mais ce que nous pouvons dire dès à présent c'est que le remplacement de l'eau de puits ou de rivière par une canalisation d'eau potable a diminué considérablement la mortalité par la fièvre typhoïde et le choléra par exemple.

Pendant longtemps on a considéré que les eaux très minéralisées étaient nuisibles à la santé : M. Imbeaux, d'une part, MM. Ogier et Bonjean, d'autre part, ont montré que rien jusqu'ici ne justifie un pareil discrédit des eaux très chargées en sels. On boit des eaux minérales riches en sulfate de chaux sans être malade, pourquoi attribuer aux eaux potables très minéralisées une vertu nocive? Cependant les machines à vapeur, la cuisine, la brasserie demandent des eaux pauvres en chaux et en magnésie. On réclame des eaux claires et limpides pour la boisson ou pour l'irrigation de très jeunes pousses d'herbes, la laiterie, la brasserie demandent des eaux non contaminées. Une exploitation ne peut pas toujours avoir plusieurs catégories d'eau ; elle» doit donc choisir celle qui répond le mieux à tous les besoins.

Il est assez difficile d'indiquer a priori la qualité qu'une

(1) J. Ogier et Ed. Bosjkan, Le sol et i'eaw. Traité d'hygiène de Bi-ouardjel et Mosny, 1906, p. 352.

8 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

eau doit remplir pour telle ou telle industrie agricole, à cause des techniques spéciales de fabrication. Quelquefois on trouve des coutumes inexplicables. Nous citerons, comme exemple, le cas de la Belgique qui, dans certaines brasseries, recherche les eaux contaminées pour faire de la bière ; tout le monde sait qu*on fait le cidre ou la piquette de préférence avec Feau des mares. On ne voit trop pourquoi. Dans le pays on prétend bien que les eaux souterraines, sont trop dures, et cependant les eaux de mares, analysées par M. J. Clouet, sont loin d'être pauvres en chaux.

Voici ces analyses en grammes par litre :

Bois-Guillaume Epreville près Rouen, près Fécamp.

Ammoniaque 0,001 0,0035

Carbonate de chaux 0,539 0,975

Sulfate de chaux 0,212 1,326

— dépotasse 0,067 0,026

Chlorure de sodium et de calcium.. 0,008 0,059

Carbonate de magnésie 0,019 0,021

— de fer 0,015 0,008

Azotate de potasse 0,009 0,007

— de chaux traces traces

Silice 0,026 0,060

Matières organiques^ 0,099 0,800

La définition d'une eau potable peut être la suivante : Cne eau devant servir à l'alimentation de l'homme ou des animaux doit être agréable au goût, sans odeur, limpide et de saveur agréable. Elle ne doit contenir aucune substance nuisible à l'organisme sain, ni germes dangereux. Enfin sa fraîcheur, qui la rend agréable doit être telle que la température oscille entre 6 et 14° dans nos climats tempérés.

Des différentes eaux. — Pour satisfaire tous ses besoins en eau l'homme peut récolter l'eau des pluies sur des surfaces planes, comme les toits et les murs, et

ramener au moyen de tuyaux dans des réservoirs désignés sous le nom de citernes ; ou bien il peut s'adresser aux eaux souterraines comme les puits et les sources émissaires de ces eaux cachées. Enfin l'homme dispose d'eaux superficielles qu'il rencontre dans les rivières, les fleuves^ les glaciers, les étangs et les mares. Les eaux de rivière, même quand elles sont à portée de Tagriculture, ne sont pas toujours utilisables.

Ces eaux chaudes en été, trop froides en hiver ne conviennent pas pour la laiterie par exemple, qui exige des eaux dont la température soit à peu près constante. Les eaux souterraines ou les eaux profondes des grands lacs sont les seules auxquelles Undustriel laitier pourra s'adresser, à moins qu'il n'ait un moyen facile et peu coûteux pour refroidir, en été, les eaux trop chaudes. Il est naturel d'utiliser le plus souvent possible les éléments à l'état naturel et de ne les transformer ou de les modifier que lorsqu'on ne pourra pas faire autrement. C'est que l'état naturel est le plus économique de tous. D'où cette si grande importance que revêlent les eaux souterraines qui, la plupart du temps, réunissent un certain nombre des qualités exigées dans l'usage courant et l'industrie. Par exemple ces eaux sont la pluaprt fraîches, limpides, inodores, peu chargées en sels minéraux, très agréables à la vue et au goût. Ces qualités suffisent très souvent; aussi est-ce à elles principalement que l'on s'adresse à la campagne comme à la ville pour s'alimenter en eau. Sur les plateaux ce sont les seules qu'on puisse se procurer la plupart du temps.

Quand les eaux souterraines sont enfouies profondément dans le sol, il faut dépenser une certaine quantité d'énergie pour les amener à la surface, d'où une dépense qu'on cherche à éviter le plus souvent possible en allant les prendre à leur sortie naturelle du sol, à l'émergence même qu'on appelle source. Cette manière d'opérer n'est pas toujours commode; aussi M. Imbeaux recommande-t-il

10 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

dans ce cas les associations pour diminuer les frais de pompage des eaux souterraines.

Vu leur importance, Fhydrologie s'est surtout préoccupée de ces dernières eaux. Elle s'est attelée au difficile problème de la circulation souterraine, elle a cherché à prévoir les endroits cachés où Tëau peut se trouver dans le sol en abondance. Nous commencerons par l'étude d€ la circulation souterraine, de beaucoup la plus importante.

L'hydrologie est une science qui s'appuie à chaque instant sur la géologie. Il est donc indispensable, avant d'entrer dans l'étude des eaux souterraines, de donner quelques notions indispensables de géologie afin de faire connaître ensuite, comment on doit lire une carte géologique, condition nécessaire quand on veut déterminer l'endroit où on peut rencontrer beaucoup d'eau pour la capter.

On admet qu'à son origine la Terre fut une nébuleuse qui progressivement se refroidit, etde liquide parvint à se solidifier à la surface. Cette croûte fût formée par les métaux les moins lourds entrant dans la composition de la terre, en particulier par les métaux alcalins et alcalinoterreux. Les terrains qui se constituèrent ainsi, formés •de silicates plus ou moins riches en silice et en bases, sont désignés sous le nom de terrains primitifs. La nomenclature de ces terrains est assezlongue :1e granité, le gneiss, les micaschistes, etc., font partie de ces terrains.

La Terre continuant à se refroidir une fois ces terrains formés, il est arrivé un moment où Teau, se trouvant primitivement à l'état de vapeurs, est venue se condenser à la surface du sol et où, en raison des inégalités de ceile-

ci, elle s'est mise à ruisseler. Or l'action mécanique de ces ruissellements, ainsi que les effets successifs du gel et du dégel, ont amené la décomposition progressive de ces roches primitives avec formation de sables, argiles et, pour certaines roches, de mica.

Ces sables, argiles et autres particules, entraînés par les courants plus ou moins violents, sont allés se déposer dans les parties plus calmes où la vitesse de l'eau était insuffisante pour continuer à les déplacer.

Ces dépôts se sont formés très régulièrement et leur surface était sensiblement horizontale. Ils constituent ce

Fig. 1. — Formation de terrains sédimentaires.

qu'on appelle les terrains sédimentaires. Suivant les conditions des dépôts on peut, comme l'indique la figure 1, avoir une succession de dépôts de sables et d'argiles.

La Terre étant suffisamment froide, les éléments de la vie s'y développèrent. Suivant les époques vécurent alors dans la mer, les lacs ou les fleuves, différentes espèces d'animaux et de végétaux dont les parties constituantes furent plus ou moins riches en chaux, magnésie, bases alcalines ou silice.

Au fur et à mesure que ces animaux mouraient leurs parties minérales se déposaient au fond de l'eau et formaient des terrains calcaires, ou siliceux, ou argiJo-calcaires, ou arçilo-siliceux. Comme pour les sables ou l'argile la surface des couches était horizontale. Elles constituent encore des terrains sédimentaires. Certains dépôts, laissés par les grands fleuves de l'époque quaternaire, forment ce qu'on appelle des alluvions, celles-ci recouvrant très souvent une grande surface de terrains sédimentaires.

12 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

Pendant que se déposaient ces terrains sédimentaires et même encore à Fépoque actuelle, la Terre, non encore refroidie en son centre, vomissait des roches en fusion désignées sous le nom de roches éruptives. Les basaltes, trachytes, andésites, etc. sont des roches éruptives qui ont recouvert en nombreux points les terrains sédimentaires. Ces roches ont coulé le long des vallées des terrains sédimentaires qu^elles ont totalement comblées, ce qui constitue une particularité intéressante pour les études d'hydrologie.

Quelquefois l'arrivée des roches éruptives a été incomplète, celles-ci ayant eu accès à travers une fissure quel-

icrrainj ^v^

•^ f^ ^y^^ ifupti^ ou j>rùniti/s \^ ^«^ *\

Fig. 2. — Formation des terrains métamorphiques.

conque dans les terrains sédimentaires (fig. 2) forment comme un mur dressé à travers ces terrains. Ces roches chaudes, riches eh gaz, ont transformé les terrains sédimentaires voisins, leur ont donné un aspect cristallin spécial qu'on a désigné sous le nom de terrains métamorphiques ou cristallophylliens.

La roche devient schisteuse quand les éléments de l'argile sont alignés. Dans ces terrains cristallophylliens on rencontre à travers les couches d'argile de petits éléments cristallins formés par l'effet du métamorphisme et ces roches dures et fossiles sont appelées schistes. Les porphyroïdes, certains gneiss, certains marbres, les calcaires cornés, les phyllades sont des terrains de métamorphisme.

Enfin sous l'influence de pressions diverses ces terrains

sédimentaires se sont transformés également en terrains plus compacts avec des plans de clivage contribuant encore à la formation de schiste. Ces influences sont qualifiées de dynamomorphiques. C'est de l'ensemble de tous ces terrains, ayant une valeur très différente au point de vue de leur richesse en eau, que la Terre est formée. La disposition de ces terrains n'est pas restée invariable depuis leur formation. L'horizontalité primitive ne s'est maintenue que dans de très rares occasions et la croûte terrestre est l'objet, depuis sa formation, de mouvements

Aidiclùtal

Fig. 3. — Plissement des couches.

très compliqués qui ont eu pour résultat de donner aux couches des terrains sédimentaires des allures très diverses que nous allons mentionner, et de permettre, à différentes époques, l'affleurement de terrains primitivement submergés, de même que la submersion d'autres parties de la Terre depuis longtemps émergées.

Le premier effet de ces soulèvements peut être représenté par la constitution de couches planes mais inclinées sur l'horizon suivant un certain angle.

Mais en outre de ces soulèvements réguliers il s'en est produit d'autres dus très probablement à des efforts de tassement de la croûte ten^estre par suite du refroidissement, efforts qui se sont traduits par des plissements

HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

(fig. 3). Lorsque les plis sont réguliers on a des ondulations comme celles représentées (fig. 3). La partie supérieure du pli forme ce qu'on appelle V anticlinal, la partie inférieure est le synclinal. Souvent les plis sont penchés (fig. 4), de telle sorte qu'un terrain plus ancien comme B repose sur un terrain plus récent A, tandis

Fig. 4. — Plissement des couches.

qu'en général le terrain A repose sur le terrain plus ancien B parce qu'il s'est déposé le dernier.

Chaque tête supérieure de ces plis peut être arrasée quand, par suite d'un affaissement général des plis, les terrains sont submergés par la mer.

Si dans la figure 4 l'arrasement s'est fait suivant le plan XY, on a un dispositif représenté par la figure 5.

Fig. 5.

L'action des eaux peut même être telle que certains terrains sédimentaires ont complètement disparu (1).

Une nouvelle submersion entraine très souvent le dépôt d'une nouvelle couche de terrains sédimentaires.

Les plans séparant deux terrains ou deux dépôts successifs d'un même terrain forment ce qu'on appelle des plans de stratification, La stratification est concordante quand les plans de stratification de deux terrains sont

(1) Quelquefois ces terrains mis à jour, sont recouverts d'autres terrains provenant de la décomposition de couches supérieures et de leur éboulement le long des pentes, formant ce qu'on appelle des éboulis.

parallèles comme à la figure î>. Elle est naturelle quand les dépôts ont conservé la position qu'ils

FIg. 6. — Discordance dans la succession des couches.

avaient au moment de leur formation.

Au contraire, si dans la figure 5 un nouveau terrain se dépose on a une stratification discordante (fig. 6) Enfin la stratification est transgressive quand, dans une stratification discordante, il y a non seulement discor-

Fig. 7. — Stratification transgressive (d'après Auscher).

dance entre deux couches, mais encore dans la direction d'une même couche {lig. 7).

Or, en hydrologie, la direction dès couches, leurs points de stratification, ont une importance considérable ; il est donc indispensable de connaître leur définition et de savoir les distinguer sur une carte géologique.

L'action des eaux et des conditions météorologiques • contribuent à l'entamement des couches et à la formation

HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

des vallées. Prenons le cas le plus simple, celui d'une stratification parallèle. Le creusement d'une vallée entraîne la mise à jour de couches plus profondes des différents terrains, comme il est représenté figure 8.

Fig. 8. — Creusement d'une vallée.

La vallée est anticlinale si elle est située au faite de Tanti- «linal d'un pli ; elle est monoclinale quand elle est sur la part inclinée d'un pli (fig. 9).

Fig. 9. — D'après P. Chalon.

Si la stratification est discordante, la formation d'une . vallée entraîne encore la mise à jour des terrains cachés par les terrains sédimentaires plus récents et permet de constater la discordance de la stratification.

La figure 10 indique bien la mise à jour, à la suite du

creusement de la vallée, des terrains A, B, C, cachés primitivement par les terrains E et F.

Fig« 10. — Stratification descendante. Mi^e k jour de terrains cachés.

Enfin il y a encore un accident qui permet une discordance très grande dans la succession des terrains sédimentaires et qui joue un très grand rôle dans la formation des sources, c'est la faille.

La faille est une rupture de Técorce terrestre qui a per-* mis le glissement de deux ou plusieurs terrains l'un contre l'autre, de façon à mettre directement en contact un terrain récent avec un autre beaucoup plus ancien.

La figure 1 1 représente l'exemple d'une faille dont les terrains supérieurs ont été arrasés.

Après avoir très rapidement et très succinctement indiqué les diverses situations qu'on peut rencontrer dans l'étude du soi, nous allons pouvoir aborder l'étude d'une carte géologique, de sa construction et de sa lecture (1).

Établissement d'une carte géologique. — Une carte géologique n'est autre, en France, qu'une carte

(1) Pour plus de détails, voy. De Ladnay, La Science géologique, chez Colin, Paris.

^af/ùr

Fig. H.

— Influence d'une faille.

18 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

<l'Étût- Major sur laquelle ont été représenttjs les différents terrains sédîmentaires qu'on y rencontre.

La détermination des terrains constitue la géologie.

On la subdivise en stratigraphie, paléontologie, pétrographie, sciences très difficiles qui ne s'acquièrent qu'avec beaucoup de temps et de pratique sur le terrain. Chaque terrain est caractérisé par les dépôts formés et par la flore et la faune qu'on y rencontre à l'état fossile. L'agriculteur connaît rarement assez de géologie pour se permettre de construire à lui seul une carte géologique. Nous n'indiquerons ici que la façon de l'établir, supposant à l'avance avoir affaire à un géologue de profession connaissant très bien le caractère des différentes couches et par conséquent sachant attribuer à telle ou telle formartion les parties du sol qu'il rencontre. Les personnes qui veulent lire une carte géologique pour en tirer des conséquences hydrologiques doivent se contenter des indications de la carte elle-même. Mais pour en faciliter la lecture elles doivent savoir comment le géologue l'établit.

Le géologue a soin de gratter pour ainsi dire la surface de la terre arable qui représente une transformation récente et souvent très artificielle du sol, et c'est le terrain rencontré après ce grattage qu'il indique sur la carte en se servant de teintes conventionnelles. A chaque teinte est adjointe une lettre minuscule ou majuscule suivant les terrains, grecque pour les terrains primitifs, suivie souvent d'une caractéristique en chiffre romain ou d'un indice (prime, seconde, etc.), et très souvent encore de signes spéciaux qui constituent comme des renvois à la note explicative qui accompagne toujours une carte géologique. Ces différents signes sont nécessaires parce que la lettre représente le système géologique (nous verrons par la suite la division actuellement admise des différents systèmes géologiques). La caractéristique est celle de l'étage, quelquefois aussi celle du sous-étage, et • comme celui-ci n'a pas une constitution uniforme par-

tout, on a soin d'y mettre un autre signe, souvent un chiffre, indiquant qu'en tel point le sous-étage est marneux, ailleurs sableux, plus loin calcaire.

Pour établir sa carte le géologue s'adresse aux carrières existantes, aux puits et également à des sondages qu'il fait quand les moyens naturels lui manquent.

il est bien entendu qu'une carte géologique est un document essentiellement perfectible. Le géologue est obligé très souvent de conclure par extension et les limites qu'il indique n'ont pas une précision mathématique.

Il s'aide beaucoup de l'aspect extérieur des terrains et de leur pente. Nous verrons plus tard, aux signes extérieurs, l'aspect que revêt chaque terrain sédimentaire.

Après avoir noté l'emplacement des carrières, des usines et des endroits où on peut trouver des substances pour le chauffage, les arts céramiques et chimiques et pour la construction, le géologue dresse sa carte géologique en reportant sur la carte d'État-Major au 1/80000 les limites des terrains reconnus sur le terrain même.

Ainsi prenons par exemple la feuille de Paris^ dans la région comprenant Gonesse, le Grand Tremblay et Mitry (lîg. 12). La feuille indique que dans cette région on rencontre les terrains e\ e^, e', a', P [e représente la série éocène du système éogène).

L'étage e' est celui des sables de Beauchamps, la note explicative de la carte indique plusieui*s horizons sans grand intérêt au point de vue hydrologique.

L'étage e^ estle travertin de Saint-Ouen, terrain calcaire avec très souvent intercalation de couches très minces argileuses.

L'étage e' est celui du gypse.

a^ représente les alluvions modernes.

Enfin P est le limon des plateaux qui recouvre la plupart des formations.

Dans une carte géologique, ce qui est important au point de vue hydrologique c'est la direction générale des

Babil

L^^îaissj

Villemanhle

i [5] il

Fig. 12. — FeuiUe géo^t^

1. P, limons des plateaux; 2. aS, alluvioas modad Fontainebleau; 5. m„^t marnes et calcaires siliceuxfj Ghampigny; 8. e^, travertin de Saint-Ouen; 9, ei, sali

(1) Les couleurs conventionnelles ont été remplacée géologiques sont en couleur. J

^i^ilry

h^-^j^ti^^â^i^^^vlittlii

e de P&ris, région de Gonesse, Mitry (1).

; 3. a if sables et graviers anciens ; 4. m''t sables et grès de Brie; 6. ot,„ô, marnes et glaises vertes; 7. e3, marnes et gypses de ie Beauchamp; 10. e,, calcaire grossier à cérithes. oigitized by GoOglc

ir des hachures variables suivant les terrains, mais toutes les caries

22 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

€ouches. Pour commencer on peut faire sur le papier une représentation graphique des terrains rencontrés, avec •un peu d'habitude on arrive assez facilement à se représenter mentalement la direction générale des couches. Généralement deux sections verticales, perpendiculaires l'une sur l'autre, sont nécessaii^es pour se rendre compte de la direction des terrains. Traçons une ligne sur notre •carte partant de Mitry et aboutissant à Gonesse. Reportons sur notre papier tous les endroits où cette ligne rencontre les limites assignées sur la carte aux différents terrains.

D'autre part, étaMissons le relief du sol en s'aidant des cotes de la carte géologique. C'est souvent là ou gît la plus grande difficulté, car si on peut, dans certains cas, suivre la pente du sol d'après les hachures de la carte d'État-Major, la besogne n'est pas toujours très commode en terrain assez peu accidenté. On doit regretter l'absence d'un plus grand nombre de cotes sur les cartes géologiques, ce qui en faciliterait la lecture aux personnes peu habituées à se livrer au travail assez compliqué de la reconstitution du relief du sol au moyen des hachures de Ja carte.

Quoi qu'il en soit, le relief du sol entre Mitry et Gonesse •est représenté par la figure 13.

Sur ce relief on note les points d'affleurement des différents terrains et, dans l'exemple que nous donnons, il suffît de joindre les points d'affleurement par des lignes parallèles pour avoir la superposition des différentes couches (1). On voit que la pente générale de celles-ci est dirigée de Mitry vers Gonesse.

Une coupe perpendiculaire à cette ligne Mitry-Gonesse, faite du nord au sud, laissant à l'est Roissy et à l'ouest

(i) Dans certains endroits les lignes de séparation des différents terrains sont légèrement sinueuses. La notice explicative de la carte géologique indique sous la rubrique : Observations siraiigraphiques les remarques faites à ce -sujet par le géologue.

Oonesse (fig. 14), «tablie suivant la même méthode que plus haut, montre que la direction générale des couches se relève vers le nord, mais beaucoup plus que dans notre coupe E. W.

Le pendage des couches est l'inclinaison de ces •couches par rapport au plan horizontal. On l'obtient très facilement en s*aidant de la géométrie descriptive. La figure 15 représente la façon de rechercher cette ligne de pente qui est très sensiblement dirigée suivant les directions NNE,

ssw.

Généralement les anticlinaux et les synclinaux ainsi que les failles «ont indiqués sur les cartes géologiques. Un pli synclinal est représenté par une ligne formée

HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

de croix (H — | — | — | — h) et un pli anticlinal par une ligne d'x (X X X X X), les failles par deux traits parallèles très rapprochés ou par un gros trait. Pour reproduire l'allure des couches géologiques, on peut donc s'aider de ces indications. Un pli anticlinal ou synclinal est perpendiculaire au pendage des couches.

D'autre part, les contours des couches ne sont pas tracés de la mênie façon. Quand le contour est assez bien déterminé, ses limites sont représentées par une série de

traits interrompus ( ). Quand ce sont des

limites un peu fictives on intercale un point entre chaque

Fig. 14. —Coupe verticale entre Gonessa et Roissy.

trait ( — . — . — . — ). Enfin quand les limites sont cachées on se sert d'une série de points ( ).

Sur notre carte on peut apercevoir le synclinal passant près de Bobigny dont la direction est très sensiblement perpendiculaire à la ligne de pente que nous avons indiquée plus haut.

La lecture de la carte géologique est plus difficile quand on a affaire ^ des terrains primitifs et primaires très fortement redressés avec superposition, dans une certaine partie de la carte, de couches sédimentaires à stratification discordante.

La stratification presque verticale est reconnue le plus souvent par les sondages des mines et est indiquée sur la carte dans la note explicative. Elle est excessivement

fréquente dans les terrains primitifs, mais elle a peu d'importance en hydrologie. Dans les cas semblables il est inutile de rechercher l'allure des couches géologiques représentées par de tels terrains.

Fig. 15. ■

- Détermination approximative de l'inclinaison d'une formation géologique.

Soit a rinclinaison des couches entre Gonesse et Roissy ; p, l'inclinaison des couches entre Gonesse et Mitry.

Soit NS, la direction N.S. et XY, une ligne de terre perpendiculaire à NS.

En un point G de XY quelconque, on forme un angle ACO = Jt, qui rencontre la ligne NS en A. De ce point A, on tire la ligne A A; formant un augle = 90-a avfc AO. A} est le point d'intersection de AA; avec XY. De comme centre avec A|0 comme rayon, on trace une circonférence. Puis de G on mène une tingente à cette circonférence qui louche cette dernière en B. La ligne BO représente la direction de la ligne de plus grande pente des couches qui, en l'espèce, est sensiblement NNE, SSW. Si l'inclinaison des couches suivant la coupe GD, au lieu d'être N-S était au contraire S-X, le pendnge des couches serait SSE-NNW, c'est-à-dire symélrique par rapport h la ligne NS.

Comme l'indique M. de Launay dans son article sur le sol, étude géologique (1), il ne faut pas croire que ces quelques notions suffisent pour se dire géologue et modifier les quelques erreurs trouvées sur une carte géologique. Mais elles servent toutefois à pouvoir lire une

(1) Traité d'hygiène de MM. Brouardel et Mosny, fasc. II, 1006. DiÉNERT. — Hydrologie agricole. 2

26 HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

carte géologique et à tirer de ses indications quelques notions absolument indispensables à la recherche des eaux souterraines, coinnie nous le montrerons par la suite. *

Nous donnons pour terminer le tableau chronologique des terrains sédimentaires tel qu'il est extrait de la Science géologique, par L. de Launay.

Ce tableau n'est pas très nécessaire pour lire une carte géologique. La superposition des terrains est indiquée dans la note explicative, qui commence toujours par les terrains les plus récents pour finir aux terrains les plus anciens et n'emploie pas les termes indiqués dans ce tableau. Cependant, comme nous aurons l'occasion de parler de la plupart des terrains sédimentaires, il est utile de les trouver réunis, par ordredesuperposition, dansun tableau d'ensemble.

Si pendant longtemps la question de l'origine des eaux souterraines fut du domaine de la fantaisie, on constate que déjà au xvi'^ siècle, on commençait à se faire quelques idées assez exactes sur ce sujet. Palissy (1) admet qu'elles sont dues à l'infiltration dans le sol des eaux pluviales, arrêtées dans leur mouvement de descente par une roche compacte ou l'argile.

Cette opinion, admise actuellement, ne le fut pas par la plupart des contemporains de Palissy. Descartes (2), par exemple, donne une théorie tout à fait différente :

« Sousles montagnes, il y a de grandes cavités remplies d'eau que la chaleur élève continuellement en vapeurs.

(1) Palissy (Bernard), Discours admirables de la nature des eaux et des fontaines. Paris, 1580.

(2) Descartis, Principes de philosophie, Paris, 172*.

Ces vapeurs se glissent par tous les pores de la terre, et parviennent jusqu'aux plus hautes superficies des plaines et des montagnes où elles produisent les fontaines dont les eaux, coulant sur le pendant des vallées, s'assemblent, forment des rivières et descendent à la mer. Dans la terre, il y a plusieurs grands passages, par lesquels il va autant d'eau de la mer vers les montagnes, qu'il en sort des montagnes et retourne à la mer. Le cours de Teau dans la terre imite celui du sang dans le corps des animaux, où il passe sans cesse et rapidement des veines aux artères et des artères aux veines. »

il est à remarquer que dans son exposé, Descartes ne fait pas intervenir l'évaporation de l'eau, ni les pluies, ce sont pour lui phénomènes accessoires et négligeables comparés aux infiltrations de la mer.

Mariotte (1) revient à la théorie de Bernard Palissy et appuie celle-ci d'une observation journalière. ' « Il y a des carrières en plusieurs endroits dont le haut est en forme de voûte, et il n'y a que vingt ou trente pieds de terre au-dessus, où l'on peut remarquer que les petits égouts d'eau qui s'y font, passent par de petites fentes entre les lits de pierre et qu'ils procèdent des pluies, parce qu'ils ne durent que quinze jours ou trois semaines après qu'il a cessé de pleuvoir ; et on peut facilement juger que les autres écoulements des fontaines se font de la même sorte. »

L'observation de Mariotte, très facile à faire par tous ceux qui ont l'occasion de visiter ou de parcourir une carrière souterraine, montre d'une façon évidente que les pluies peuvent être une origine des eaux souterraines dans les terrains observés. L'augmentation de ces infiltrations après une pluie, leur disparition au moment des sécheresses, et cela sans exception, constituent une preuve irréfutable.

(t) Mariotte, Traité des mouvements des eaux, Paris, 1686.

HYDROLOGIE GÉNÉRALE.

Tableau chronologique

(extrait de La Science

Grouk I.