employée. Ce coefficient est de -j^ pour la fluorescéine
et de -j^ pour a fuchsine et de j^ pour le sel marin.
On évalue la quantité minima d'eau à envoyer dans la nappe pour ces expériences en se basant sur ce fait que la substance doit être chassée jusqu'à la diaclase, laquelle se trouve très généralement sous le thalweg de la vallée (simple hypothèse pour se guider).
On estime qu'il faut autant de mètres cubes d'eau qu'il y a de mètres de distance. Dans bien des cas, cependant, on ne dispose pas d'un cube aussi considérable. Si la vallée est à 500 mètres par exemple, il faudrait 500 mètres cubes. A raison de 4 mètres cubes d'eau à l'heure, il faudra plus de cent heures, c'est-à-dire quatre jours. On se contente malheureusement de beaucoup moins d'eau, mais il arrive très souvent également que dans ces conditions les résultats sont négatifs. On doit alors être très cinconspect sur les conclusions à en tirer.
Quand on opère dans une vallée, on cherche à avoir un débit suffisant pour envoyer dans la nappe de 42 à 30 mètres cubes d'eau.
La substance, une fois introduite dans la nappe, doit être suivie jusqu'à son arrivée aux sources.
Or un puits peut être sur le parcours du courant, ou ne reçoit de l'eau que par une anastomose de la diaclase principale, comme il est indiqué dans les figures 51 et 52.
Si la diaclase passe en travers du puits, la substance y arrive naturellement et en faisant des prélèvements à intervalles réguliers, on peut connaître l'heure de son apparition.
(1) Si le volume d'eau dont ou dispose en B est moindre que 5 litres ù la seconde, A doit être multiple par .
Au contraire, si la diaclase ne passe que sur le côté, la coloration n'apparaîtra guère qu'en pompant suffisamment d'eau pour obtenir un échantillon de l'eau passant à ce moment dans la diaclase voisine. On comprend en effet, par la figure 51, qu'il faut pomper d'autant plus d'eau que la diaclase est plus éloignée du puits. Malheureusement, il faudrait dans bien des cas au-dessus de chaque puits un manège ou une machine à vapeur pour pomper assez d'eau, ce qui est très rare. On se contente le plus souvent de pomper chaque fois 30 à 50 litres d'eau.
Cette quantité est insuffisante. En effet, ce pompage a aspiré une quantité équivalente d'eau de la diaclase renfermant la substance employée et qu'il s'agit de déceler. Mais cette eau va venir seulement après plusieurs pompages se diluer dans la masse d'eau du puits^ soit peut-être 5 à 10 mètres cubes. 11 se produit ainsi une
dilution du jrrr^ qui marque souvent la coloration. Quant
à l'heure de son apparition dans la diaclase, ce raisonnement montre qu'on ne peut pas l'évaluer avec exactitude.
Comme on sait rarement si la diaclase recoupe verticalement le puits ou si elle passe de côté, il est indispensable chaque fois de pomper dans les puits en expérience.
La substance peut passer dans le puits soit le jour, soit la nuit. Les prises doivent être faites pendant toute la durée de l'expérience.
Ce que nous venons de dire pour les puits doit être répété en ce qui concerne les sources. Une source n'est autre chose qu'un puits dans lequel un écoulement continue est assuré.
On se contente donc de prélever à la source, à des heures régulières, une quantité d'eau suffisante pour rechercher la substance qui sert à l'expérience.
Fluorescéine. — La fluorescéine est la phtaléine de résorcine. A l'état pur, elle est insoluble dans l'eau, mais elle est soluble dans l'alcool et également dans les
132 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
alcalis avec lesquels elle forme des sels. Elle est roug en solution concentrée, mais possède un dichroïsme intéressant. Elle est verte par transparence, et sa fluorescence apparaît mieux quand on la dilue.
Le jet de la substance se fait de la façon suivante :
Si au point B (fig. 50) se trouve une rivière qui se perd, on se contente de jeter la substance, dissoute dans Feau, un peu en amont de la perte et d'une façon régulière de manière que le jet soit terminé au bout d'une heure.
Quand en B on a affaire à un puits, on jette immédiatement la substance dans celui-ci et on la chasse en suite au moyen du courant d'eau dont on dispose.
Si on n'a pas à côté de soi un courant d'eau facilement détournable pour l'envoyer dans le puits en question, on peut amener l'eau au moyen de tonneaux ou de barils. M. Le Couppey a utilisé dans l'Yonne et à la Dhuys les barils qu'il avait trouvés chez les habitants. Dans les pays vignobles, cela se trouve facilement; dans les autres la mobilisation d'un tel matériel est plus malaisée. Nous avons quelquefois utilisé avec succès le tonneau traîné par des chevaux ; dans d'autres cas, nous nous servions d'une pompe à incendie quand l'eau était proche. Lorsque les circonstances obligent à faire des réserves d'eau pour chasser la fluorescéine, celles-ci doivent être faites avant l'expérience, parce que pendant sa réalisation on ne doit pas pomper dans les puits voisins du lieu d'absorption, de façon à ne pas changer le régime souterrain.
Dans le sol, la fluorescéine ne se dépose pas et ne se <;ombine avec aucun élément. Elle peut être bue sans inconvénient et est très facile à reconnaître. Elle répond donc bien aux desiderata indiqués plus haut.
Son pouvoir colorant est très considérable et on peut reconnaître très facilement la fluorescéine à l'œil nu à la
dose de ■^^-- -.. , c'est-à-dire à la dose de 1 gramme
dans 10 mètres cubes d'eau.
Au moyen d'un instrument très simple, appelé fluorescope, inventé par M. Trillat, on peut aller jusqu'à
la dose du ^^ ^^^^ pour les eaux très claires et peu
ciiargées en substances minérales. La limite de un milliardième est plus sûrement atteinte.
Le fluorescope est un tube en cristal, long d'un mètre environ, et fermé à sa partie inférieure par un bouchon noirci au moyen de plombagine, son diamètre est de 2 centimètres.
On commence par se procurer plusieurs de ces tubes, dans lesquels la même eau doit avoir la même coloration. U faut donc les essayer au préalable et éliminer ceux dans lesquels la couleur de l'eau est différente. Le déchet est souvent de 50 p. 100. En prenant deux tubes remplis de la même eau, prise à des heures diflférentes, si l'une contient de la fluorescéine, par comparaison, on aperçoit celle-ci avec un reflet verdâtre.
Dès le commencement de l'expérience, on prélève nu échantillon de l'eau de chaque source et de chaque puits avant qu'elle ne renferme une trace de matière colorante. Cette première prise servira de témoin. On l'introduira à chaque observation dans un tube et on comparera sa coloration à celle d'un deuxième tube renfermant la suite successive des divei^s échantillons d'eau prélevés dans le puits ou la source pendant tout le cours de l'expérience.
Lorsqu'il y a de la fluorescéine on aperçoit la couleur verdâtre avec des reflets de fluorescence.
Cette opération nécessite une certaine habitude qui s'acquiert plus ou moins vite. Il faut également se méfier des petits changements qui surviennent dans la coloration de l'eau des puits dans le cours d'une journée (4).
(1) Nous avons pu nous fixer sur ce point, dans la région de l'Avre, en examinant avec M. Guillerd, au cours d'une période d'un mois, plus de 5 000 échantillons d'eau se rapportant à une dizaine de puits, prélevés douze fois par vingt-quatre heures.
DiÉNERT. — Hydrologie agricole, 8
134 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
11 arrive quelquefois que par suite d'infiltrations les eaux deviennent verdâtres. Cette coloration peut être confondue, lorsqu'elle est faible, avec la fluorescéine parce qu'aux faibles doses la fluorescence se voit assez difficilement. Cette coloration est temporaire dans certains puits, elle peut exister également dans quelques sources émergeant en terrains tourbeux, et au moment des grandes eaux. Quand les eaux sont troubles il faut les filtrer jusqu'à parfaite clarification, sans cela la fluorescéine se trouve dissimulée. Enfin, quand la coloration est peu intense, on peut la renforcer par l'addition d'ammoniaque. L'introduction de cet alcali produit une précipitation, par suite de la réaction suivante :
(G03)2CaH2 + AzH» = C03(AzH*)2 + C03Ga.
Le carbonate de chaux CO^Ca est insoluble ou très peu soluble et se précipite. Cette précipitation n'est pas immédiate et exige de cinq à dix minutes pour être complète. L'eau trouble est filtrée très soigneusement avant d'être examinée au fluorescope.
L'emploi de l'ammoniaque est absolument nécessaire quand on a des eaux très riches en acide carbonique, parce que la fluorescéine est décolorée en partie sous l'influence de cet acide. L'addition d'ammoniaque lui redonne sa coloration primitive.
On a prétendu que dans le sol, la coloration de la fluorescéine disparaissait, du moins en partie.
Cette opinion semble être une erreur. M. Fournier a vu de la fluorescéine réapparaître après plusieurs mois de séjour dans le sol, nous-mème avons constaté que des tubes de fluorescéine très diluée ne se sont pas altérés au bout de deux ans en tubes scellés. Enfin nous avons décelé dans un puits du Breuil [commune de Verneuil (Eure)J de la fluorescéine qu'on y avait jetée cinq ans auparavant. Ce puits est creusé dans un sol calcaire (craie turonienne).
Mais ce qui ne fait aucun doute c'est Taltération de la fluorescéine très diluée, sous l'influence de la lumière. Aussi est-il prudent, quand on ne peut faire l'examen de suite, de laisser les flacons de prise à l'obscurité.
On ne doit jamais craindre d'employer trop de cette substance tout à fait inoffensive pour les organismes. On a prétendu qu'en colorant trop les puits ou les sources, on effrayait les habitants. Cette crainte est mal fondée et les expériences ont montré que les habitants d'une région voient apparaître cette coloration avec curiosité, souvent même avec un certain intérêt.
Il suffit seulement de leur montrer l'innocuité de cette substance en buvant devant eux l'eau teintée. Devant cette preuve irréfutable, ils reprennent rapidement confiance.
On ne peut être arrêté, quant à la dose à employer, que par des considérations budgétaires.
Mais il vaut toujours mieux en employer plus que moins.
Quand on emploie la fiuorescéine pour déceler des contaminations d'un puits dans les fosses d'aisances ou les fumiers et non pour déterminer le périmètre d'alimentation, on se sert d'une dose plus grande de substance, parce que, dans ce cas, une grande quantité de fluorescéine est décolorée.
En effet notre formule A == A/ X rh. X pour le cas
lOv a
d'un puits situé à 10 mètres d'une fosse d'aisances dont
les infiltrations contaminent le puits, si on considère que
l'infiltration est de 1*^ à la seconde et si A = l/à la seconde
par hypothèse.
On trouve A= 128^',5.
Cette quantité serait tout à fait insuffisante.
Dans ce cas, le coefficient de notre formule devient :
Kr= jp et même quelquefois K=: j^^.
136 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Pour le reste de l'expérience, on emploie la même technique que pour délerminer un périmètre d'alimentation, comme on le verra par la suite.
Fuchsine acide. — La fuchsine acide est bien moins
sensible que la fluorescéine. A la dose de maaaaaa ®11®
devient invisible. Elle est donc environ dix fois moins sensible que la fluorescéine, aussi, doit-on en employer une dose dix fois plus forte.
La fuchsine s'observe dans une éprouvette de 100 centime très cubes, avec également un échantillon témoin placé dans une éprouvette semblable. 11 faut additionner l'eau d'acide acétique, parce que cette substance colorante se décolore dans l'eau, surtout dans les eaux calcaires.
La fuchsine est très soluble dans Teau, mais sa faible sensibilité lui fait préférer la fluorescéine qui est relativement moins chère.
Toutefois quand on veut tenter dans une région deux expériences consécutives, on peut employer simultanément les deux substances. C'est principalement pour déterminer les contaminations par fosses d'aisances que ïrillat préconise son emploi.
Sel maria, — Le sel marin est facilement décelable dans l'eau au moyen du nitrate d'argent et du chromate de potasse. C'est un corps absolument inoffensif pouvant être employé sans aucun inconvénient. 11 est très soluble dans l'eau.
Quand on fait une expérience il faut pouvoir compter sur une augmentation d'au moins 5 milligrammes de chlore par litre dans l'eau des sources. Or 5 milligrammes
par litre représentent j^^ = ^^, c'est-à-dire une
dilution mille fois moins sensible que la fluorescéine.
Il coûte aussi 100 fois moins, de telle sorte que le prix d'une expérience avec le sel marin revient à 10 fois celui d'une expérience avec la fluorescéine.
Si le sel marin est facilement décelable, l'opération est toutefois plus compliquée qu'avec le fluorescope. Aussi cette substance est-elle peu employée. La première expérience avec le sel marin a été faite par le professeur Knopp aux pertes du Danube. On cite encore Hoegler qui, par ce moyen, a démontré en 1893 la communication des fontaines de Lausen avec le ruisseau de Fulerbach et avec les eaux d'irrigation de la prairie voisine.
Nous verrons par la suite que cette substance peut être employée dans certaines circonstances de préférence aux matières colorantes.
Substances en suspension, — On a employé dans beaucoup de cas le son ou la balle d'avoine, mais à travers les fines fissures ces corps ne peuvent passer et sont arrêtés.
On a employé également l'amidon cuit qu'on retrouve assez facilement au microscope et à la lumière polarisé, ainsi que par l'iode qui colore ce corps en bleu.
M. Miquel a proposé l'emploi du Saccharomyces cerevisiae et du Mycoderma aceti.
On a encore employé certains microbes faciles à reconnaître comme le B. violaceus (Frànkel et Piefke), B,pyocyaneuSy micrococcusprodigiosus, substances servant surtout à déterminer la qualité d'une eau et rarement un périmètre d'alimentation, nous nous en occuperons dans un autre chapitre.
Autres corps dissous, — On a employé quelques corps odorants facilement reconnaissables à l'odorat. Nord-
linger a employé le sapiol (dilution limite 7^7^777^;)»
le pétrole.
L'incendie de l'usine Pernod qui eut lieu le H avril 1901 a permis de démontrer la communication entre le Doubs et la Loue. L'absinthe s'écoula dans un puisard voisin du Doubs et réapparut quarante-huit heures après dans la source la Loue. On la reconnut à son odeur.
J38 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Quelle que soit la substance employée pour déterminer un périmètre d'alimentation, voici comment on opère :
Supposons (fîg. 53) un gisement géologique avec à sa base une série de sources (S, S', S", Si, S'i, S/',) s'il est impossible de déterminer le débit de ces deux groupes de sources on trace une ligne hypothétique XX' divisant en deux parties égales le périmètre de ces sources et en A,
Fig. 53. — De l'étude systémalique d'un périmètre d'alimentation au moyen des matières colorantes.^
B, C, D, E on fait des expériences avec les substances précédemment indiquées, puis en B', C, D', B^, C,, D^. De cette façon on détermine les parties du périmètre qui communiquent avec les différents sources ou puits.
Ces expériences sont suffisamment coûteuses et, pour ne pas les multiplier outre mesure, on doit généralement, avant de les entreprendre, avoir déblayé le terrain par d'autres moyens que nous allons aborder dans les paragraphes suivants.
En effet, les conclusions hydrologiques tirées des expériences faites jusqu'ici avec les substances dissoutes vont nous permettre d'imaginer d'autres méthodes, moins
EMPLOI DES MATIÈRES SOLUfiLES. 139
certaines que par remploi des substances dissoutes, mais permettant de tracer un grossier périmètre d'alimentation avant d'entreprendre les coûteuses expériences au moyen de la fluorescéine. Ces résultats sont présentés sous forme de principes.
Premier principe. — Les expériences avec la fluorescéine montrent que les diaclases peuvent alimenter des sources situées dans deux zones émissives séparées (1) par une zone absorbante.
Si on prend par exemple la région de la Vanne, on trouve une série de sources sur la rive gauche de cette rivière. Ce sont des sources de thalvreg qui sortent de la craie sénonienne. Or sur la rive droite de cette rivière on trouve bien une nappe qui incline vers la vallée de la Vanne, dont une partie vient circuler à travers les alluvions de la rivière, et sur la rive gauche une nappe dont l'inclinaison est également vers la vallée. D'après l'abaissement de la nappe phréatique il semblerait que les eaux de la rive droite de la Vanne ne peuvent venir ressortir à la source Noë, par exemple, située sur la rive gauche.
Or une expérience faite la première fois par M. Albert Lévy et répétée par nous a bien montré que la fluorescéine jetée à Villiers-Louis, au lavoir du village, est apparue à la source Noë (fig. 54), franchissant la vallée de la Vanne par-dessus la rivière. Nous avons également vu dans la vallée du Betz, affluent du Loing, le cas de fluorescéine allant ressortir à des sources après avoir passé alternativement sous des zones émissives et absorbantes.
La figure 55 montre la coupe schématique de cette vallée. La fluorescéine, jetée dans le bétoire des Charpentiers, a réapparu aux sources des Bignons Mirabeau.
(1) On appelle zone émissive celle au milieu de laquelle se trouvent des sources.
140 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Vitesse à l'heure.
Source Irroulet 166 mètres.
— Murailles 205 —
— Château 175 —
— de Chevannes 92 —
— des Chanivelles 83 —
L'intensité de la coloration allait en diminuant jusqu'aux Chanivelles. La diaclase qui alimente la
zcffi^i^^"
Fig. 54. — Coupe & travers la vallée de la Vanne.
source des Bignons Mirabeau se prolonge donc beaucoup plus loin que la première zone émissive (celle des sources des Bignons Mirabeau).
bétoue des
Fig. 55. — Coupe longitudinale de la vallée du Betz (affluent du Loing).
Que par la pensée entre la source des Bignons Mirabeau et celle de Chevannes, on suppose, représenté en pointillé,
un massif d'une certaine importance, les eaux tombant sur celui-ci se répartiront entre les sources des Bi gnons Mirabeau et celles de Chevannes, mais ces dernières sont encore alimentées par le bétoire des Charpentiers.
Ces sources sortent également de la craie sénonienne, mais, comme dans tout terrain calcaire, on retrouve les mêmes dispositifs de circulation souterraine, il y a lieu de ne pas s'étonner de trouver des dispositifs semblables dans des terrains autres que la craie.
Deuxième principe. — Sur un périmètre d'alimentation, les zones qui alimentent les différentes sources se répar-
Fig. 56. — Coupe géologique de la région de l'Avre.
tissent très généralement d'une façon bien régulière sans s'enchevêtrer.
La démonstration de ce deuxième principe est extrêmement importante, parce qu'elle permettra de restreindre, à quelques expériences seulement avec le fluorescéine, la détermination d'un périmètre d'alimentation.
Le terrain classique pour faire cette démonstration est celui des sources de l'Avre, sur lesquelles nos études ont porté pendant trois années consécutives.
Les sources de l'Avre sortent de la craie turonienne. Ce sont également des sources de thalweg (fig. 56). Dans la partie amont les couches géologiques se relèvent et on trouve la craie glauconieuse très peu perméable, recouverte, en partie du moins, par le limon des plateaux assez argileux.
Fig.5
