Û AG ,. . ^ „AC
Gomme Û dépend des dimensions de la cuve, l'expérience apprend que Û=p-, p étant le coefficient qu'on
désigne sous le nom de résistance électrique spécifique, / la
distance des électrodes et s la section mouillée de ces
s AC électrodes. Gomme c'est p qu'on cherche, on a p=^-: R p,^^
Gette méthode de mesure est excessivement sensible et peut être mise entre les mains de beaucoup de personnes après un très faible temps d'apprentissage. La précaution
()) Le calcul théorique est le suivant. Si I est l'intensité du courant prove. nant de la bobine de Ruhmkorff, en A le courant se divise en deux autres d'intensité i et t', tels que I = i -H t'.
D'autre part, la différence de potentiel de A à D=re' = t'Q et de A à C 6 =: tr (r étant la résistance du fil AC).
11 n'y aura plus de courant dans le téléphone quand e z=. c', c'est-à-dire pour tr = t'Q (1).
La même condition sera réalisée quand la différence de potentiel entre D el B et C et B sera identique, c'est-à-dire quand tV = t' R (2), r' étant la résisUnce du fil CB.
En divisant l'égalité (1) par légalité (2) on a :
r Q , r AC ^. „ ■ « «AC
-, = 5- et comme - = 7^ , on tire 1 expression Q = R r-r r K r CiD CB
à prendre est d'opérer toujours avec de Teau à même température. On a fixé celle-ci à 18®, l'expérience ayant montré que cette température est la plus commode à obtenir parce qu'elle est celle des laboratoires.
On réchauffe l'eau dans la cuve au moyen d'un ballon en verre rempli d'eau bouillante, on refroidit l'eau par un procédé identique en mettant, à la place de l'eau bouillante, de l'eau froide à 10 ou 11°.
Quelques expérimentateurs préfèrent faire une coriection de température, mais ce coefficient de correction est toujours suspect et il vaut mieux opérer à température constante.
Dans le sol, les eaux infiltrées rencontrent des matières qu'elles vont dissoudre. D'abord, à la partie supérieure, des nitrates, des chlorures, et surtout dans la partie la plus profonde des terrains calcaires, du carbonate de chaux.
L'ensemble de toutes ces matières dissoutes constitue le degré de minéralisation d'une eau. 11 dépend surtout de la composition des roches traversées et de leur solubilité. Pour acquérir son maximum il faut que le contact de l'eau et delà roche ait une durée suffisante (l).ll est évident, à priori^ qu'une eau venant d'un terrain sableux ou gréseux ou des schistes argileux (degré hydrotimétriqne 4 à 5*) sera beaucoup moins minéralisée que celle venant d'un terrain calcaire ou des schistes lustrés calcaires (degré hydroti m étriqué 25 à 30«), celle-ci étant également encore moins minéralisée que celle sortant des terrains gypseux (degré hydroti m étriqué dépassant 150»), le sulfate de chaux qui constitue ces terrains étant beaucoup plus soluble^ dans l'eau que le carbonate, lequel n'est dissous qu'à la faveur du gaz carbonique contenu dans l'air de ces terrains.
C'est ainsi qu'une eau circulant dans les sables a une
(1) La solubilité des corps augmente par les fortes pressions, c'est une cause qui contribue à donner aux eaux de puits artésiens une forte miner ali. sation.
164 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
résisti vite électrique variant de 5000 à 7 000 ohms (rohm étant la résistance électrique d'une colonne de mercure ayant l^jOô de longueur et l™"<i de section), celle circulant dans les calcaires a une résistivité variant de 1500 à 3000 ohms, enfin celle sortant des terrains gypseux a une résistivité variant de 100 à 1 500 ohnns. L'intérêt de semblables déterminations est très grand pour le cas des terrains volcaniques, comme dans le Cantal (1)^ où des traînées de laves très pauvres en chaux sont venues occuper des vallées calcaires. 11 y a des eaux pauvres en chaux qui circulent à travers les dépôts volcaniques, ces eaux sont très pures comme composition minérale, mais ne forment souvent que de petits filets de peu d'importance ; au contraire, les eaux des terrains calcaires sont beaucoup plus abondantes. 11 y a donc un grand intérêt de savoir si on tombe sur l'une ou sur l'autre de ces eaux. D'autre part, la géologie de ces terrains est assez compliquée et confuse; l'analyse chimique est assez longue quand il s'agit d'une première détermination, seule la résistivité électrique permet très rapidement (il faut 5 minutes pour faire une lecture) de connaître cette première origine.
L'analyse chimique a déjà servi a reconnaître l'arrivée à une source dont les eaux viennent de plusieurs gisements géologiques comme nous le verrons. Mais c'est sur un périmètre d'alimentation assez vaste formé généralement d'un seul terrain sédimentaire important qu'il faut, le plus souvent, déterminer la position et l'étendue du périmètre d'alimentation des eaux souterraines de la localité étudiée.
Nos études poursuivies pendant plusieurs années nous ont permis de constater des faits inattendus qui nous permettent d'étudier un périmètre d'alimentation dans toute l'étendue d'un gisement géologique très vaste.
(1) DncLADX, Hydrologie souterraine, Annales de l'Institut Pasteur, 1904.
D'abord il nous a fallu démontrer qu'une source pouvait, pendant toute Tannée, conserver un degré constant de minéralisation, en un mot que sa résistivité électrique demeurait constante.
Pour cela nous avions quelques sources captées par la Ville de Paris dont la conductibilité électrique se maintient constante à Tétat normal.
Ainsi je citerai :
/ o A^ co;«* TK^«.«o ( doï^t la résistivité va- « , ; S. de Saint-Tnomas ) • * i
^ZZtel S- «iu Coignet ) - -.jT^^r ^'
erdttu^ s:du"BfcndëBours : ! <•« ^-"^ ^ 2•"«•
"»'" S. de Chaintréauville . . ^ ^ g 73^ ^ g ^g^
\S. de la Joie n
S. de TAvre. S. du Breuil de 2,695 à 2,720.
S. de la Dhoyg. S. de Pargny de 2,120 h 2,140.
S. de la YiBie. S. de la Bouillarde de 2,400 à 2,420.
Quand on songe qu'une différence de 20 ohms représente à peine i milligramme de carbonate de chaux, on en conclut que ces eaux ont une composition très constante. Nous verrons plus loin que certaines industries agricoles réclament de telles eaux
Les sources du Loing et du Lunain, par exemple, sortent toutes de la craie sénonienne. Elles sont classées deux par deux, par groupe, et chaque groupe a une composition identique ; or le débit de chaque groupe est le suivant :
A la seconde.
Groupe de Saint-Thomas et du Coignet 146 litres.
— du Sel et du Bourron 96 —
de Chaintréauville et la Joie 221 —
L'emploi du coefficient de Paramelle, relatif au profit des eaux souterraines en eaux de pluie, attribue pour le périmètre d'alimentation des sources de Saint-Thomas et du Coignet une étendue de terrain très approximativement d'environ 109 kilomètres carrés ; pour celui des sources de
Fig. 62.— Carte de la région des ioq
urces de la Vanne (voy. p. 176).
168 HYDROLOGIE SPÉCULE.
Bourron et du Sel, environ 80 kilomètres carrés; pour celui des sources de Chaintréauville et de la Joie, environ 175 kilomètres carrés.
Pour que toutes les eaux infiltrées sur un périmètre d'alimentation d'une telle étendue soient de composition aussi constante, il faut que tous les filets d'eau alimentant la diaclase de la source viennent se mélanger en proportion à peu près identique, ce qui s'explique difficilement comme nous le verrons, quand il y a mélange d'une infinité de filets d'eau de composition très différente.
D'autre part, en admettant même qu'il existe une infinité de filets d'eau de composition différente, il faut, que sur le périmètre des sources de Chaintréauville et la Joie il y ait une plus grande proportion de filets d'eau de plus forte résistivité que sur le périmètre des sources de Saint-Thomas et du Coignet.
Même pour ces dernières sources, on s'aperçoit que la plupart des filets d'eau qui les alimentent doivent avoir une composition très uniforme parce que, soit à l'amont, soit à l'aval, les sources qui les entourent ont une composition très voisine (comprise entre 2 350 et 2400 ohmsj. Si la majorité des filets d'eau qui leur donne naissance n'avait elle-même une composition très voisine de 2350 à 2 400 ohms, on s'expliquerait difficilement cette uniformité de minéralisation.
11 faut donc admettre qu'il peut exister, sur un vaste gisement sédimentaire comme la craie sénonienne, des parties assez étendues ayant des résistivités uniformes se différenciant les unes des autres ; la partie voisine du Lunain a une résistivité de 2 350 à 2400 ohms; celle qui alimente les sources de Chaintréauville et la Joie a une majorité de filets d'eau de résistivité voisine de 2 700 à 2800 ohms. En résumé, la résistivité électrique constitue, le caractère différentiel des eaux venant de parties différentes d'un périmètre d'alimentation. Au lieu d'employer une matière colorante, comme la fluorescéine, ou encore
EMPLOI DES MATIÈRES SOLUBLES. i6^
le sel marin, pour différencier les molécules d'eau qui partent d'un point pour se diriger vers les sources étudiées,, nous nous servons de la propriété qu'a le sol de fournir aux eaux des quantités différentes de matières salines. L'étude d'un périmètre d'alimentation aura donc pour objet de voir la composition de l'eau dans différentes sources et puits situés à l'amont, d'en déterminer la résistivité électrique et de chercher la partie du péri-^ mètre pour laquelle, en faisant la moyenne des résistivités trouvées, on obtient le chiffre très voisin de la résistivité de la source étudiée.
Les détails d'une telle opération ne peuvent être donnésavant de répondre aux objections qui peuvent être faites à cette méthode.
La composition minérale d'une eau, sortant de terrains calcaires, dépend de sa teneur en acide carbonique (1). Elle est aussi en rapport avec le temps que l'eau reste en contact avec le sol calcaire, car il est évident que la dissolution du carbonate de chaux n'est pas instantanée. Avec un contact insuffisant entre l'eau et la roche, le degré de minéralisation sera moindre . Le degré de minéralisation des eaux de Chaintréauville et de la Joie, plus petit que celui des sources de Saint-Thomas et du Goignet,
(1) On admet que l'origine du gaz carbonique des eaux souterraines provient des combustions organiques de la surface du sol. Les cultures, les engrais^ angmenteraient la proportion de ce gaz, de même les saisons et les labours qui ont une si grande importance sur ces combustions.
Cette origine n'est pas unique. Les pyrites contenues dans certains terrains s'oxydent, donnent de l'acide sulfurique que l'eau entraîne. Si celle-ci rencontre du carbonate de chaux, il se forme du gaz carbonique résultant de l'attaque de la roche par l'acide.
Enfin, le sol dégage du gaz carbonique d'origine plus profonde. Dans les^ régions volcaniques ou très remaniées, les cas sont très fréquents. Daubrée en cite de nombreux exemples. En Auvergne, des accidents se produisent souvent, dus aux dégagements inopinés de ce gaz asphyxiant.
Dans les terrains sédimentaires non remaniés, comme la craie, on rencontre quelquefois des dégagements assez abondants de gaz carbonique au fond des puits (puits des Boscherons près d'Ëvreux, puits Morissat à La Guinaud,. signalé par M. Le Couppey (source de la Vanne), etc.).
DiÉNsnT. — Hydrologie agricole. 10
170 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
peut être attribué à un contact insuffisant de Teau avec le sol.
Nous désirons démontrer qu'il n'en est pas ainsi. En effet les sources du groupe de Chaintréauville ont un périmètre d'alimentation situé, en majeure partie du moins, sur la rive gauche du Loing. Il n'y a sur toute son étendue aucune eau de ruissellement, les eaux des pluies s'absorbent immédiatement et uniformément.
Dausse, nous l'avons déjà dit, a montré qu'en été les pluies ne profitent pas à la nappe, -enlevées au soi par l'évaporation très intense à cette époque. Cette période d'été s'étend du milieu de juin au milieu d'octobre. 11 faut donc admettre qu'au mois d'octobre, la majorité des eaux, ressortant aux sources, s'est infiltrée sur le périmètre des sources de Chaintréauville depuis au moins trois mois. Ce contact déjà prolongé n'a pas eu pour effet de faire varier le degré de minéralisation qui, comme nous l'avons dit, reste constant. Mais un contact de trois mois d'eau distillée, ayant dissous CO^ dans l'air, avec de la craie suffit pour dissoudre, dans les conditions de l'expérience, le maximum de calcaire que cette eau peut accaparer. On comprendrait difficilement que dans le sol il en soit autrement.
D'autre part, à la source de la Dhuys où des eaux de ruissellement viennent souiller la source, il faut environ de quinze jours à trois semaines, après la fin des eaux de ruissellement, pour que le degré de minéralisation redevienne normal .
La différence du degré de minéralisation entre les sources de Saint-Thomas et de Chaintréauville ne tient donc pas à un contact plus ou moins prolongé avec le sol.
Cette conclusion, tirée d'un raisonnement d'ordre hydrologique, peut être démontrée par l'expérience. Si, dans les conditions de l'expérience l'eau de la source de Chaintréauville n'a pas eu un contact suffisant avec le calcaire
du sol, il suffira de prendre de l'eau de cette source, de yagiter en présence de carbonate de chaux pur pour voir le degré de minéralisation augmenter.
Nous avons fait cette expérience en nous entourant d'un certain nombre de précautions qui sont :
i° Récolter l'eau à son émergence même et empêcher le départ du gaz carbonique. 11 faut en effet opérer dans des conditions à peu près identiques à celles du sol, et la tension du gaz carbonique en dissolution dans l'eau est très importante dans cette expérience.
20 Mettre les flacons à l'abri de la lumière, car sans cette précaution des algues vertes se développent et du gaz carbonique est consommé. D'où dépôt de CO'Ca dû à là disparition du gaz et perte dans le degré de minéralisation.
En outre de ces précautions, on exagère intentionnellement les conditions de l'expérience en plaçant les flacons contenant du carbonate de chaux à une température un peu supérieure à celle du sol. On sait en effet que la solubilité du carbonate de chaux augmente avec la température.
En agitant fréquemment les flacons pendant quinze jours, on trouve, après ce laps de temps, que les eaux des sources de Chaintréauville , pas plus que celles de Saint- Thomas, ne sont susceptibles de dissoudre une plus grande proportion de carbonate de chaux. Leur différence de résistivité électrique n'est donc pas due à cette circonstance, tout au moins pour la source de Chaintréauville, que le contact des eaux avec le sol a été insufflsant pour dissoudre la quantité maxima de carbonate de chaux capable d'être solubilisée par les eaux dans les conditions de température et de tension de gaz carbonique où elles sont placées, ce qui confirme notre raisonnement hydrologique. Pour acquérir leur maximum de minéralisation, les sources doivent séjourner un temps suffisant dans le sol. En temps de crue, cette condition n'est pas réalisée.
172 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
L'étude de MM. Rahir et du Fief (1), étude exclusivement chimique, ayant porté sur les eaux engouffrées dans diverses cavernes belges, aboutit à un résultat à peu près identique.
Prenons pour commencer la grotte de Remonchamps. Les eaux qui y circulent, formant le Rubicon, sont constituées par les pertes de nombreux petits ruisseaux dont la composition chimique est loin d'être identique. L'eau du Chantoir d'Adseux représente environ la moyenne de la composition chimique de tous ces ruisseaux. Malgré ces mélanges en proportion variable et la composition également variable de chacun d'eux (comme on s'en aperçoit au Chantoir d'Adseux par les deux analyses qui en ont été faites en saisons différentes) le résidu fixe et la teneur en carbonate de chaux se maintiennent à peu prés constants.
Pour le Lomme et la Wamme, MM. Rahir et Fief n'ont fait qu'une analyse mais, d'après ce que nous verrons par la suite relativement à la température, on peut considérer que le contact de l'eau avec le sol a été suffisant et le résidu fixe ne doit pas dépasser de beaucoup la teneur de 90 milligrammes par litre.
Au contraire la Lesse parcourant rapidement la grotte de Han et ressortant avec la même température qu'à l'entrée, n'a pas le temps d'échanger de la chaleur avec le sol, car son contact n'y est pas assez intime, et la dissolution de carbonate de chaux pendant ce parcours y est très faible (3 à 4 milligrammes) malgré la teneur assez élevée en acide carbonique libre ou demi-combiné.
Au contraire, à une autre perte de la Lesse, au Puits des Veaux, le contact de l'eau avec le sol est assuré par leur stagnation dans un lac souterrain. La dissolution du calcaire y est plus grande (39 milligrammes) et la température est bien celle d'une eau souterraine de cette région.
(1) Bull, de la Société belge de Géologie, 1901, p. U.
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174 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
On peut se demander à quelle cause peut tenir cette différence constatée dans la composition minérale d'une eau sortant d'un même gisement géologique. En dosant Tacide «carbonique libre de l'eau au sortir des sources de Chaintréau ville et de Saint-Thomas, on constate que la proportion de ce gaz est plus faible dans la première que pour la seconde. La différence de composition minérale peut tenir à la proportion différente d'acide carbonique, mais cette explication est-elle suffisante ?
Les zones de faible et forte conductibilité électrique sont souvent très bien tranchées. Un puits ayant une résistivité de 2800 ohms peut être à quelques mètres seulement d'un autre puits de résistivité voisine de 2 000 ohms (exemple trouvé à Chaintréauville pour deux puits creusés dans la craie en place à 18 mètres de profondeur).
D'autre part, sur les bords de la rivière d'Avre, en aval de la ville de Verneuil, on trouve quelques sources comme les 5 émergences de la source du Breuil et la source La Valette. En descendant le cours de la rivière d'Avre, à partir de l'émergence le plus amont de la source du Breuil, on constate que la résistivité augmente très régulièrement, passant insensiblement de 2 650 à 2800 ohms, sur un espace d'environ 300 mètres. Dans la vallée du Betz, affluent du Loing, on trouve une série de sources de très petits débits ayant des résistivités différentes entre elles, mais assez constantes dans le cours de l'année.
Pour ces motifs, il est bien difficile d'admettre que la variation de la proportion du gaz CO^ sur un espace aussi restreint suffise par elle seule à expliquer ces différences de composition. Nous sommes d'avis d'admettre encore Tinfluence d'une composition différente du sol qui permet au carbonate de chaux et aux autres substances de se dissoudre en proportions variables, toutes choses égales d'ailleurs. [Nous avons comparé Chaintréauville et Saint-
Thomas parce que la température de leurs eaux est identique (12o/2)].
Quelle que soit la cause qui agit, même si le degré de minéralisation tient uniquement à une proportion différente de CO* dans le sol, notre méthode demeure exacte, les variations dans le degré à peu près constant déminéralisation étant seules envisagées. Ce que nous venons de dire peut être mis sous forme d'un principe qui est le suivant :
Un vaste* périmètre d'alimentation comme la craie peut être divisé en un certain nombre de zones dont les eaux souterraines ont un degré de minéralisation différent. La cause de ces différences peut tenir à une composition différente des diverses parties du périmètre et également aussi à des tensions différentes du gaz CO^ contenu dans l'air de ces terrains.
Nous avons eu l'occasion d'appliquer cette méthode aux sources de la Vanne. 11 est évident qu'elle ne peut donner que des indications, mais, comme nous l'avons dit au commencement de ce chapitre, c'est une méthode qui a pour but de reconnaître les points où il y a lieu de tenter avec succès des expériences avec les substances dissoutes pour être fixé complètement sur le périmètre d'alimentation cherché.
Dans les régions où ces zones sont multiples et de peu d'étendue, cette méthode rendra peu de service, elle est surtout utile à la Vanne comme au Loing, quand les zones apparaissent assez bien tranchées et d'étendue assez grande.
Dans les régions de la Vanne (lig. 62, p. 150 et 151), on trouve, aux environs de Saint-Benoist, un certain nombre de sources captées par la Ville de Paris. En allant de l'amont vers l'aval, on trouve :
En moyenne.
S. La Bouillarde 2.450 ohms. Le débit est. . . 40 lit.
S. Armentières (amont). 2.800 — — — ; „^^
- (aval)... 2,600 - -- .... T""""
Drains de Flacy 2.320 — — .... 106 —
176 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Toutes ces sources sortent de la craie sénonienne et sont voisines. Elles ont une composition très variable. Comme formation, ces sources sont très différentes : Les sources Armentières sortent de diaclases qui viennent en affleurement en cet endroit, la source La Bouillarde sort d'un effondrement, les eaux du drain de Flacy n'ont vu le jour qu'à la suite des travaux de captation, elles ont circulé à travers les terrains environnant Flacy. Le degré de minéralisation de ces dernières représente celui que ces terrains, proches de la vallée ^e la Vanne, peuvent fournir aux eaux souterraines. Pourquoi une différence de composition entre la source Armentières aval et la source Armentières amont? D'autre part, pourquoi une si grande différence de minéralisation entre les sources Armentières et celle de la Bouillarde et des drains de Flacy ?
La source Armentières principale débouche dans la galerie de captation par une série de diaclases dans lesquelles on peut prendre de l'eau (fig. 63). M. Marrec a pris de l'eau en 6 endroits, la partie gauche de la figure représentant la partie voisine de la source Armentières aval.
Émergence,! 2.827 ohms.
On voit que toutes ces diaclases donnent une eau identique, sauf celle qui est la plus rapprochée d' Armentières aval dont la conductibilité est plus forte. La source Armentières aval est donc le débouché d'une autre diaclase qui, par un émissaire, communique avec la source Armentières principale.
Le périmètre d'alimentation d'une source débitant bOO litres exige une étendue d'environ 370 kilomètres
carrés, c'est-à-dire un carré de 14 kilomètres décote. Il y a donc en certains points du périmètre un vaste espace capable de fournir des eaux de résistivité moyenne égale à 2800 ohms, et très sensiblement différent des zones alimentant la Bouillarde ou le drain de Flacy, de résistivité plus faible comme nous venons de le voir.
i>ur le périmètre, vers Tamont de ces sources, on
Fig. 63. — Plan des émergences alimentant la source d'Ârmentières.
trouve, sortant toujours de la craie, d'autres émergences. Ainsi dans la vallée de la Nosle on trouve .\
Source d'Aix-en-Othc 2.650 ohms.
Source de Graney, a 2.350 —
Source de Graney-le-Chàteau .. . 2.425 —
Source la Bouillante 2.474 —
Toutes ces sources ont une résistivité voisine de celle de la Bouillarde et par conséquent doivent appartenir au même périmètre.
Dans la vallée du ru de Ti remont, on trouve la Fontaine Saint-Martin à Rigny-le-Ferron, de résistivité assez
178 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
variable (2 660 ohms à 2265 ohms) et la source de Bérulles (2812 ohms). Cette dernière ressemble beaucoup à la résistivité de la source Armentières principale et semble être placée sur le même périmètre.
Dans la vallée du ru de Cérilly, on trouve la source de Cérilly (2650 ohms), du château Cérilly (2 605 ohms), le drain de Cérilly (2 420 ohms), la Fontaine Jardin (2457 ohms), la source de Contours (2485 ohms). La résistivité de la source Cérilly est intermédiaire avec celle de Bérulles et celle de la Fontaine Jardin, elle apparaît dès le premier moment comme un mélange de ces deux nappes. Déjà après cette première étude, on peut rattacher lasource de Bérulles au périmètre des sources Armentières. Les puits de toute la région située entre Armentières, Bérulles et Cérilly, déjà assez rares, sont pour la plupart contaminés. Aucun, parmi ceux qui sont encore indemnes de contamination ne donne une résistivité supérieure à 2 400 ohms.
Le périmètre d'alimentation des eaux dont la résistivité est voisine de 2800 ohms ne doit très probablement occuper qu'une étroite zone, de Cérilly jusqu'à la Vanne. Pour trouver un périmètre ayant une superficie de 370 kilomètres carrés, il faut découvrir, en amont de Cérilly, une vaste surface dont les eaux ont une résistivité supérieure à 2 700 ohms.
Et en effet, l'examen de l'eau des puits de cette partie amont, là où il n'y a pas de sources, vérifie ces conclusions.
Puits Petites vallées 2.590 ohms. \
— Bœurs en Othe 2.970 — 1
-- — 2.590 — ( Puits
— La Guinand 2.800 — (à courant.
Source de Sévy 2.700 — /
et de l'autre côté de la forêt d'Othe :
Source de Ghailley, 1 2.655 ohms.
— de Sormery 3.000 —
Le périmètre d'alimentation des sources d'Armentièies est donc situé, du moins en grande partie, dans la forêt d'Othe, en amont de Bérulles.
A la Guinand on trouve deux puits à courant. Une expérience à lafluorescéine faite dans l'un d'eux démontra la communication de cet endroit avec les sources d'Armentières et Bérulles. Comme la Guinand est à l'amont d'une vallée dont la source Bérulles occupe un point, on peut soupçonner à juste titre qu'il y a de l'eau en assez grande abondance dans cette vallée. De même, dans les vallées qui débouchent aux Berluviers, on peut espérer avoir de l'eau de composition voisine de 2 600 à 2 800 ohms. Nous verrons plus loin comment on doit creuser un puits pour disposer de beaucoup d'eau.
Cette région, en amont de Bérulles, semble très riche en eau souterraine; et l'étude rapide que nous venons de faire a donc suffi pour nous permettre de prévoir dans quels terrains et en quels endroits on peut trouver de l'eau en même temps qu'on démontre l'emplacement du périmètre de certaines sources.
Cette zone à 2 700-2 900 ohms, située dans la forêt d'Othe, est excessivement étendue. Elle trouve un autre émissaire très important dans la vallée de Cerisiers - Vaumort dont les eaux débouchent aux sources de ïheil et de Noë et en partie au moins dans la vallée du ru de Saint-Ange.
Notre méthode étendue à la vallée de Cerisiers, par exemple, montre que tout le long de cette vallée depuis Theil jusqu'à Cerisiers s'écoulent des eaux de résistivité électrique voisine de 2 900 ohms. A Cerisiers il y a deux vallées, l'une à l'extrémité de laquelle on trouve la Bacule, provenant d'une zone de faible étendue, de résistivité électrique égale à 2 500, et l'autre à l'extrémité de laquelle est Villechétive. Les eaux à 2 900 arrivent de préférence par la vallée de Villechétive.
C'est ce qu'une expérience à la fluorescéine a démontré,
i80 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Pour ce qui concerne la source de Cérilly dont la résîstivité est 2650 ohms, il y a lieu, avons-nous déjà dit, de soupçonner un mélange de deux eaux, l'une venant de la zone à 2 700-2 800 ohms, Tautre venant de la région alimentant la Fontaine Jardin par exemple. La position de la source de Cérilly est au milieu d'une vallée dont la partie amont reçoit des eaux à 2 700 ohms venant de la S! de Sévy et, par une petite vallée secondaire, des eaux venant d'Arces à 2735 ohms. 11 y a tout lieu de penser que des eaux de cette partie arrivent à Cérilly. Une expérience à la fluorescéine faite à la Joncheroy en a démontré la réalité. Mais en outre, Texpérience à la fluorescéine faite à la Guinand a démontré que les eaux de ce point ressortent, en faible quantité il est vrai, mais sans aucun doute, k cette source de Cérilly. Son périmètre apparaît comme fort vaste quoique le débit ne soit cependant que de 250 litres à la seconde. Ceci tient à ce fait qu'un périmètre n'est pas exclusif d'une seule source. Les ailes de ce périmètre contribuent plus ou moins faiblement, comme c'est le cas de la Guinand pour Cérilly, à l'alimentation des sources voisines.
En vertu du principe de la répartition régulière des zones d'alimentation des sources, on était en droit de soupçonner que son périmètre principal était à l'ouest de celui d'Armentières ; c'est ce qui a été vérifié en eflfet.
Par ces exemples rapides, tirés d'une région qui nous est bien connue, nous croyons avoir fait saisir l'utilité des méthodes indiquées pour déterminer un périmètre d'alimentation.
La conductibilité d'une source sert même à déceler les arrivées d'eau brusquement infiltrées dans le sol: après un orage localisé.
Les eaux de pluie sont en effet peu riches en sels, donc peu conductrices de l'électricité. Elles ont pour effet, quand elles arrivent très rapidement aux sources de faire varier la conductibilité électrique des eaux. Dans
ce cas la région où Forage localisé s'est déclaré appartieat donc, au moins en partie, au périmètre d'alimentation de la source dont la résistivité a augmenté.
La composition chimique, comme la conductibilité, peut servir à déterminer l'emplacement d'un périmètre d'alimentation.
C'est en se basant sur cette méthode que MM. SwartSy Donny, Chandelon et Kupferschlœger sont arrivés à trouver l'origine des eaux de Spa sur le plateau des flautes-Fagnes.
M. Imbeaux préconise cette méthode pour reconnaître le mélange d'une source d'eau de plusieurs nappes différentes, comme dans l'exemple de la figure 42. Il faut pour cela connaître, par forage, la composition chimique approximative des eaux des différentes nappes. Si elle est suffisamment différente pour chacune d'elles, l'analyse chimique ou la conductibilité électrique permettra de reconnaître un mélange de plusieurs de ces eaux à une source située au bas des éboulis.
La minéralisation des eaux phréatiques peut varier dans de très grandes proportions et ne pas servir à Tétude des périmètres d'alimentation quand, dans le sol, on rencontre, plus ou moins accidentellement, soit des lentilles de sulfate de chaux, soit des pyrites qui peuvent s'oxyder et se transformer en sulfate.
C'est ainsi, par exemple, d'après le mémoire de J. Vançl sur les eaux de Breslau, qu'à la suite d'une •rue de l'Oder, les eaux souterraines contenues dans ces vastes plaines du diluvium glaciaire changèrent de composition.
Mai 1905. 31 Mars 1906.
Résidu sec 221,6 642
Acide sulfurique 72,0 315,6
Chlore 17,0 15,3
Acide nitrique 5,4 néant K, ^"'^ P?"
^ ( d ammoniaque).
DiÉNERT. — Hydrologie agricole. 1 i
182 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Chaux 58,0 149,7
Magnésie 9,7 7,9
Dureté totale 7,0 16,1 j (degrés
— persistante... 4,9 16,1 ( allemands).
— temporaire... 2,1 )
Cette variation affecta surtout Facide suifurique, la chaux, fit disparaître la dureté temporaire, c'est-à-dire le carbonate de chaux, en même temps qu'il se produisit Mue dissolution abondante de manganèse.
Or, d'après le D"" Luedecke, les eaux de cette nappe n'ont jamais cette itiinéralisation. Il y a autour des puits •de captation des bancs de pyrites qui, en s' oxydant, produisent les effets constatés dernièrement à Breslau.
La présence d'ammoniaque, la disparition de Ja dureté temporaire indiquent bien une action d'oxydation des pyrites, dont les produits ont été entraînés lors de la crue de l'Oder.
TEMPÉRATURE DES EAUX
Pour déterminer l'emplacement approximatif d'un périmètre, on s'aide très souvent de l'étude de la température des eaux souterraines, méthode simple, facile •et peu coûteuse.
Dans le sol, les eaux sont susceptibles d'être influencées par la température de l'air jusqu'à une profondeur de 10 mètres. On admet qu'à cette distance elles ont la température moyenne du lieu et en s'enfonçant plus profondément elles gagnent de la chaleur par suite du réchauffement progressif de la terre en profondeur. La température augmente ainsi de 1° quand on est descendu de 30 à 40 mètres dans le sol.
Le puits artésien de Grenelle à Paris, dont la pro- ^ndeur est de 548 mètres, donne de l'eau à 27°, 4, ce
TEMPÉRATURE DES EAUX. ^83
qui correspond à un accroissement de 1° pour 31™, 9 de profondeur.
M. Schardt, dans l'étude du tunnel du Simplon, a trouvé des eaux froides voisines d'eaux très chaudes qui s'étaient mélangées à travers les fissures 'qu'on avait recoupées dans le travail du percement. D'après ce savant, les eaux froides sont des eaux descendantes, les eaux chaudes sont des eaux ascendantes et il semble s'établir dans le sol une circulation analogue à celle du thermosiphon. La température d'une source serait alors la résultante d'un mélange de ces deux eaux. En été et en hiver le mélange étant différent, la température serait variable. Elle augmente en été parce qu'à cette époque les eaux de profondeur sont à peu près les seules à fournir l'alimentation des sources; elle diminuera en hiver à cause de l'arrivée d'eau descendante provenant des pluies. Mais à la montagne l'effet est inverse. En hiver les eaux superficielles sont gelées et c'est lors de la fonte des neiges, de juin en avril, qu'elles ont leur maximum de débit.
Dans ces conditions, la variation de la température des eaux souterraines est inverse de la variation de température de l'air extérieur.
Daubrée a montré que dans la plaine et les collines basses de l'Alsace, soit encore dans les vallées des Vosges et de la Forêt Noire, la température moyenne des sources situées à même altitude est identique à 0®,8 près, malgré la variété des terrains, leur relief et leur exposition.
Daubrée admet que ce sont les roches qui communiquent leur température aux eaux d'infiltration.
Toutefois il est utile de faire observer que ceci est juste quand les diaclases sont fines ; avec de grosses diaclases, la masse d'eau qui circule fournit une quantité de chaleur non négligeable.
Dans les cas simples, quand deux sources voisines ont une température différente, on pourrait croire que la
184 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
plus chaude arrive d'une diaciase plus profonde que la plus froide ; ceci n'est pas toujours exact. Par exemple^ supposons deux sources voisines dont Tune ait un périmètre placé sous une montagne élevée, l'autre en plaine. La température de ces deux sources sera différente parce: qu'en montagne la température moyenne de l'air est moindre qu'en plaine et celle de leurs eaux également.
L'exposition du périmètre, malgré l'opinion contrairede Daubrée, a également quelquefois son importance. Nou& avons vu comment on expliquait le mécanisme de la formation des glacières naturelles. 11 est évident qu'en petit, et sans aller jusqu'à l'abaissement de température à G®, l'exposition d'un périmètre au nord, abrité contre le& ardeurs du soleil, ou encore un périmètre couvert de boi& dont les feuillages et la transpiration abondante refroidissent l'air, influeront sur la température des sources.
Comme exemple de l'emploi de la température pour déterminer le périmètre d'alimentation d'une source, nous citerons le cas de Gagn (Russie). La température des sources a été trouvée inférieure de 4<» à 5° à la moyenne annuelle du lieu de l'émergence. On reporta le périmètre d'alimentation sur le massif crétacé de l'Arabik (2 660 mètres au-dessus de Gagri) et on y trouva eneffetde nombreuses absorptions d'eaux atmosphériques avec de nombreux lapiaz alimentant la source.
La plus grande glacière connue, celle de Dolschau,. refroidit également les eaux qui viennent circuler à soa voisinage.
De même, on trouve que la température moyenne de la Fontaine de Vaucluse est inférieure de 2° à la température moyenne du lieu occupé par la source, parce que son périmètre occupe à l'amont un bassin situé entre 600 et 1 400 mètres d'altitude.
Dans l'Isère, les Gillardes sont refroidies de plus de 3<^ par les eaux des neiges souterraines des chouruns du Dévoluy qui les alimentent.
TEMPERATURE DES EAUX. i85
Aux sources captées dans la vallée du Loing, on trouve que la température fournit des résultats intéressants pour déterminer un périmètre d'alimentation.
Nous avons déjà dit qu'il y avait dans la vallée du Loing deux groupes de sources, l'un placé près de Nemours, formé par la réunion des sources de Ghaintréauville et la Joie, l'autre situé près de Bourron comprenant les sources de Bourron et du Sel. Au point de vue de leur minéralisation ces eaux sont un peu différentes, le premier groupe a une résistivité de 2 750 ohms, et seulement de 2 450 ohms pour le deuxième.
Leur température est également différente : 12<»,2 pour le groupe de Nemours, 11®,4 pour celui de Bourron. Pourquoi cette différence, attendu qu'aucune de ces sources ne reçoit d'eau de ruissellement et que l'altitude des sources de Bourron est à 54 mètres au-dessus du niveau de la mer, celle des sources de Nemotirs à 60 mètres? €eci tient au périmètre d'alimentation qui est différent.
Les eaux de Nemours viennent d'une partie dénudée et cultivée du plateau de la rive gauche du Loing. La moyenne des températures des puits de cette région est de 12<>,2. Au contraire le périmètre des sources de Bourron semble plutôt situé sur un sol boisé. Les puits d'Ury, fiecloses, La Chapelle-la-Reine creusés dans cette partie du périmètre ont une température voisine de 11<»,4. Le périmètre des sources de Bourron doit être cherché dans ces parages.
La forêt refroidit en effet le sol. On admet à la suite d'expériences faites en Amérique, que la température moyenne du lieu est abaissée de i^ environ.
Cette remarque est importante pour rechercher l'origine des sources dans certaines régions boisées dont la température doit être plus basse que celle des régions dénudées (1).
(1) Bull. Soe. Ingén. civ. de France. Chronique, mai 1904.
186 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
Dans les terrains sédimentaires peu bouleversés, comme c^est le cas à peu près général qu'on a à résoudre^ les variations de température des eaux souterraines sont presque insignifiantes si les sources ne reçoivent pas d eau sûpedicielle par les bétoires. (Test ainsi qu'aux sources du Loingetdu Lunain la température varie de 0°,1 dans le cours de Tannée, aux sources de la Vanne elle varie de 0°,2 à 0o,4. Elle est au contraire plus variable aux sources de TAvre, 2 à 4°, et nous connaisons une source, celle de Champy, près de Pargny-la-Dhuys, dont la température varie de 3° C. à 16° C.
Ces dernières sources reçoivent des eaux de ruissellement engouflfrées dans les bétoires, et c'est pourquoi on constate une si grande variation.
Sauf pour les sources qui sortent d'un gisement géologique peu épais (sources issues des terrains tertiaires situés au-dessus de l'argile plastique ou de glaises vertes), toutes les fois que la température d'une eau souterraine varie de plus de 0^,2 à 0°,3, on doit soupçonner une infiltration appréciable d'eau superficielle sur son périmètre. Celui-ci est alors, en partie du moins, situé dans l'étendue de terrains où ces eaux superficielles se perdent.
Ainsi, par exemple, la source de l'Aach, dans le duché de Bade, était, en juillet 1902, de 15<>, en hiver elle n'est que de 11°, parce que son périmètre est situé dans une région où se perd une rivière qui, en l'espèce, est le Danube dont les eaux s'engloutissent à Immendingen.
Le raisonnement inverse n'est pas exact, et une source dont la température est invariable n'a pas certainement son périmètre d'alimentation situé en dehors de la zone où s'engouffrent des ruisseaux.
Par exemple, les sources d'Ober Willingen qui proviennent en grande partie de la perte de l'Um à 4500 mètres de distance, ne varient pas de plus de 0°,2 de température dans une même année et de plus de 0°,1 après de fortes pluies ; de même Thiem assure que l'eau
TEMPÉRATURE DES EAUX. i87
de llsaar qui pénètre dans la terre avec IT®, en sort à 2 kilomètres plus loin, au delà du Pupplinger Aue, avec seulement 7«,7.
C'est qu'en effet le régime des eaux souterraines est,, comme nous l'avons vu, assez compliqué et nous retrouvons aux sources de la Dhuys une situation à peu prè& identique à celle des sources de FOber Willingen et des^ eaux de l'Isaar. Après les pluies, ces eaux se troublent fortement, mais la température ne varie guère que de 0°,2 à 0®,5, tandis que la source voisine de Champy variede 3 et 4». Cette situation, anormale à première vue, peut s'expliquer très facilement quand, en même temps qu'oa suit les variations de température, on mesure les variationsdu degré de minéralisation.
Ainsi, par la comparaison des sources de Pargny et de Champy, on constate après une pluie :
Variations de
Température. Résistivité électrique.
S. de Pargny 0,2 200 ohms.
S. Champy 4o,0 3.000 —
La variation de minéralisation se produit par le mélange des eaux de ruissellement, très peu minéralisées,, avec celles plus riches en sels qui ont séjourné un temps beaucoup plus long dans le sol. 11 est évident, à l'inspection de ces résultats, qu'il y a concordance complète entre les variations de température et de résistivité électrique. Nous ne possédons malheureusement pas les variations des débits de ces deux sources ; on peut toutefois conclure sûrement de ces résultats, que la variation de température est d'autant plus grande qu'il y a plus d'eau superficielle, peu minéralisée, arrivante la source. Pourquoi une si grande différence dans la façon dont se comportent ces sources, issues d'un même gisement géologique et communiquant avec les eaux superficiellespar un assez grand nombre de points d'absorption ? 11 faut
i188 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
-admettre que Ja source de Pargny renferme, sous toute i'étendue de son périmètre, une vaste réserve aquifère que ne possède pas la source de Champy. Au moment des xîrues il ressort à la source de Pargny des eaux engouffrées dans les bétoires, mélangées à des eaux provenant de la réserve souterraine. A celle de Champy, au contraire, les eaux de la réserve souterraine sont arrêtées par l'arrivée des eaux supeificielles qui concourent, pour une tgrande part, à son alimentation. En hiver, ces dernières «ont plus froides et concourent au refroidissement des sources. Plus la réserve souterraine sera grande, moins l'effet des pluies d'hiver se fera sentir; c'est tout probablement pour cela que la température de la source de Pargny subit une si faible variation et reprend aussi rapidement sa valeur initiale de 10«,5.
Près de Dreux se trouve une source, FAbîme, dont les variations de température sont en relations très étroites avec celles de la rivière La Biaise, qui s'infiltre dans le sol à 1400 mètres en amont (fig. 64). Les expériences avec le sel marin ayant montré que les eaux de cette source étaient formées, pour plus de moitié, d'eau engouffrée de la rivière, nous avons trouvé par la suite que les variations de sa température étaient plus que moitié moindres des variations de la Biaise. 11 y avait donc concordance dans les résultats.
En synthétisant les résultats obtenus, nous avons montré (i ) que :
1° La température des sources est d'autant plus constante que les diaclases, servant de passage aux eaux souterraines, sont plus étroites ;
2° Les courbes des températures de la source et des eaux superficielles, obtenues comme il est indiqué sur la figure 64, se coupent toujours aux environs de la même température (celle de la réserve souterraine) quand la
(1) Bulletin de la Société belge de géologie, 1900.
TEMPÉRATURE DES EAUX
source est constituée par des eaux venant les unes de la réserve souterraine, les autres de la rivière engouffrée, mais circulant rapidement à travers des diaclases assez
Fig. 64. — Courbes des températures de la rivière La Biaise et de la source de l'Abîme.
grosses et régulières pour n'avoir pas le temps de s'échauffer ou se refroidir (cas de la figure 64) durant son trajet souterrain ; 3° La courbe des températures de la source est
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190 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
maximum au moment où elle coupe celle des températures de la rivière, lorsque les eaux de la rivière engouffrée contribuent à peu près exclusivement à Talimentation de la source (cas du Loiret) ;
4<» La courbe des températures de la source se rapprochera d'autant plus d'une ligne droite que le parcours souterrain de ses eaux sera plus long, que la réserve souterraine sera plus importante ;
5° En dehors des deux types de sources représentés en 2° et 3°, il y a tous les intermédiaires, mais qu'on rapprochera de l'un ou l'autre de ces types suivant la façon dont les courbes de températures se coupent;
6° Enfin, la température de la source ne varie quelquefois que pendant l'hiver, parce que les eaux superficielles sont plus abondantes. En été, elle demeure constante (cas de l'Avre).
Dans la vallée du Loing on trouve des puits très voisins, dont les ufis ont une température qui est celle des sources (12°,2 à 12°,3), tandis qu'à 50 mètres il y en a d'autres dont la température n'est que 10<»,5. Enfin, entre ces deux extrêmes il y a tous les intermédiaires.
On admet que dans cette vallée il y a deux courants : l'un à 10o,5, l'autre à 12°,2. Suivant que les puits seront placés près de l'un quelconque de ces courants, les eaux se rapprocheront de lO'^jS ou de 12°,2.
Déjà MM. Martel et Van den Brœck ont montré que, dans la grotte de Han-sur-Lesse, la température des eaux n'est pas partout la même. Le fleuve souterrain, au moment où ils prenaient la température, avait une température de 16°,5.
Dans la salle des Draperies, proche du courant souterrain, la température était de 10*,5 ; enfin dans les parties les plus reculées elle n'était que de 8° à 8**,5. MM. Martel et Van den Brœck admettent que la salle des Draperies reçoit de l'eau seulement lors des crues d'hiver et u n peu lors de celles d'été, d'où un réchauffement de 2o sur les eaux
DÉBITS. 19t
plus éloignées du courant à 80, 5. Pour notre part, nous croyons à un réchauffement lent de la roche par Peau du courant, réchauffement qui profite à l'eau de la salle des ♦ Draperies; c'est le même phénomène, atténué mais semblable à celui trouvé par M. H. Schardt dans le tunnel du Simplon, qui a vu la roche se refroidir par suite de l'arrivée brusque d'eau à basse température.
D'autre part, la température des eaux peut être supérieure dans certaines parties du sol s'il se produit des réactions chimiques, comme cela existe encore dans les filons d'ampelite alunifère.
En résumé, l'étude de la température d'une source, si les variations sont sensibles, permet de connaître son périmètre d'alimentation et de se faire une première idée de l'origine et de la circulation souterraine des eaux qui arrivent à la source.
Toutefois dans les terrains failles ou fortement plissés comme sous le Simplon, les différences de température des eaux tiennent à des différences dans le mélange des eaux plus ou moins chaudes.
Une telle complication est relativement rare et ne se produit que dans certains terrains assez bouleversés comme les Alpes. La géologie de la contrée permet de prévoir cette complication et d'être très réservé dans les conclusions à donner aux résultats obtenus.
L'étude des débits a une assez grosse importance dans l'étude d'une source ou d'une région. Étant donnée, par exemple, l'étendue d'un gisement géologique et le débit des sources qui y prennent naissance, on peut savoir si la couche imperméable qui crée le niveau d'eau
192 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
souterraine est ou n'est pas complètement perméable.
Les fortes sources qui sortent du mont de Chamblon, ' lequel n'a qu'une superficie de 5 kilomètres carrés, ne peuvent, à cause de leur très grand débit, avoir comme périmètre exclusif cette colline.
D'après M. Schardt (1), ces eaux déborderaient par-dessus les défauts de la bordure des marnes hauteriviennes qui entourent le mont de Chamblon. Une expérience à la fluorescéine faite à l'entonnoir de Baulmes, au bord du Purbeckien, a montré la réalité de cette hypothèse.
D'autre part, les crues de ces sources correspondent avec la fonte des neiges du Jura, tandis que depuis longtemps le mont de Chamblon en est privé. L'étude des débits d'une source permet donc, de même que la composition chimique et la température, de savoir si par les éboulis ou des fissures elle ne reçoit pas d'eau d'une nappe supérieure.
Dans la région des Puys on trouve des sources sortant des coulées de lave mais ayant des régimes différents :
Les unes ont un grand débit en hiver et faible en été, les autres ont un plus grand débit en été qu'en hiver.
Pour ces dernières M. Baldit a montré qu'elles étaient renforcées par les irrigations des prairies supérieures qui se trouvaient sur leur périmètre d'alimentation.
Quelques sources ont un régime assez constant. Ce sont celles dont le bassin d'alimentation est vaste.
De l'étude géologique du périmèU^e d'un groupe de sources, de l'importance de leur débit et de la perméabilité de la surface du sol, on peut évaluer la proportion d'eau de pluie dont les nappes profitent et en conclure, comme le fait M. Im beaux pour les grosses sources de Pierrepont et de Mairy, pour celle de la Rochotte près de Toul, que la totalité des eaux infiltrées ne ressort pas aux sources
(1) Schardt, Genève. Archives des Se. physiques et naturelles, p. 45, t. XVllI, 7-9, 1904.
du gisement géologique et, dans le cas dont il s'est occupé, est en partie perdue pour la nappe infrabathonienne au profit de la nappe bajocienne. Celle-ci les drainera soit par des failles, soit par une solution de continuité dans les couches imperméables qui, comme on le sait, vont en diminuant d'épaisseur vers le sud et peuvent être insuffisantes pour arrêter Faction des fissures.
Nous signalerons encore à titre d'exemple, qu'il existe sur la rive droite de l'Eure un gisement assez important de terrains tertiaires (calcaire de Saint-Ouen, calcaire grossier) reposant sur une couche imperméable qui, dans l'espèce, est l'argile plastique. Les sources qui prennent naissance dans ces terrains sont de très faible puissance, nullement en rapport avec l'étendue du gisement géologique parce que l'argile sous-jacente n'est pas complètement imperméable.
Cette remarque a une grande importance pour l'hydrologie de cette région où il faudra descendre au-dessous de cette couche, dans la craie pour avoir de l'eau en assez grande abondance.
Tout de suite cette solution ne paraîtra guère avantageuse pour ceux qui seraient tentés d'installer une industrie agricole dans ces parages. 11 leur faudra aller prendre l'eau, dans une partie plus profonde où, d'après la constitution géologique, elle ne peut être jaillissante. Il en résultera une augmentation sensible des frais de relèvement.
Dans les terrains sablonneux, dans les terrains d'alluvions ou encore dans les terrains fissurés d'une façon uniforme avec de très fines fissures, le débit des sources varie très peu (au maximum 10 à 20 p. 100 du débit minimum).
Au contraire dans les terrains très fissurés, là où les eaux de ruissellement viennent rapidement rejoindre les sources ou les eaux de la réserve souterraine, les débits augmentent très rapidement surtout en hiver.
i94 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
C'est par ce moyen que Dausse a été amené à énoncer la loi suivante : Les pluies d'hiver sont les seules qui profitent à la nappe. Les pluies d'été, à cause de l'évaporation due à la chaleur et aux plantes, sont sans influence sur les sources.
Depuis plusieurs années nous l'avons vérifiée aux sources captées par la Ville de Paris.
Par conséquent, toutes les fois que le débit d'une source variera d'une façon anormale il faudra rechercher les endroits où des faits, intéressant le débit des sources, ont pu se produire pendant la période incriminée. S'ils ne se sont produits qu'en un point assez bien déterminé, on en déduira que celui-ci se trouve sur le périmètre d'alimentation cherché.
Voici un exemple de cette application :
11 existe, à 8 kilomètres en amont de Louviers, un certain nombre de sources, issues de la craie. Ces sources se divisent en deux groupes : les unes, ayant une résistivité voisine de 2000 ohms, forment les sources de Fontainesous-Jouy. Les autres, dont la résistivité est de 2 200 ohms , constituent le groupe de Gailly.
Les premières sont beaucoup plus magnésiennes que les secondes, c'est pourquoi il y avait lieu d'assigner à chacune d'elles un périmètre différent.
Étant donnée la position de ces sources, surtoutcelles de Cailly, on en déduisit facilement, au moyen des courbes des niveaux piézométriques, que le périmètre se trouvait sous le plateau compris entre l'Iton et l'Eure. L'étude du débit des sources de Gailly nous a permis de connaître au moins un point important de son périmètre.
Le groupe de Fontaine-sur-Jouy avait un débit qui augmentait au moment des pluies, mais baissait assez rapidement.
Au contraire le débit des sources de Cailly, s'il augmentait au moment des pluies abondantes, était encore en croissance à la fin du mois de mars et se maintenait à
peu près constant jusqu'en juin ; à la fm de juillet jusqu'au commencement de septembre, il augmentait encore légèrement pour rebaisser ensuite.
Une source dont les débits ne varient pas avec régularité, pour laquelle, à certaines époques déterminées comme en juillet, on trouve des baisses brusques, et qui augmente tous les ans régulièrement pendant la saison d'été (juillet à septembre), doit recevoir, en certains points de son périmètre, des eaux superficielles qui seules peuvent contribuer à l'augmentation de ces débits. D'après la loi de Dausse, en saison d'été, ces eaux superficielles ne peuvent être des eaux de pluie. Ce ne peut être que des eaux de rivières qui, pour une cause spéciale, viennent s'infiltrer dans le sol aux mêmes époques de l'année.
Si nous étions au voisinage d'une montagne nous pourrions soupçonner les eaux provenant de la fonte des neiges. Mais ce n'est pas ici le cas et nous fûmes amenés à soupçonner les irrigations qui seules, dans cette région, pouvaient fournir régulièrement au sous-sol un complément d'eau en été.
Celles-ci s'étendent de fin mars à juin, de fin juillet à septembre, époques pendant lesquelles nous constations une augmentation de débit aux sources de Cailly. Le périmètre de ces sources comprenait très probablement au moins un endroit où se faisaient des irrigations. C'est ce qu'il fut facile de vérifier. Les irrigations avaient lieu dans la vallée de l'Iton et avaient pour effet d'augmenter la hauteur de l'eau dans les puits creusés dans la craie principalement à Évreux.
D'autre part, l'étude de la conductibilité électrique et des courbes de niveaux piézométriques, plaçait le périmètre de ces sources dans la vallée de l'Iton et même sous Évreux. Les conclusions se vérifiaient de ces trois méthodes, elles étaient concordantes.
Pour acquérir la certitude absolue, nous avons décidé
196 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
de tenter, avec beaucoup de chances de succès, deux expériences avec la fluorescéine qui ont montré, en effet, qu'Évreux est bâtie sur le périmètre d'alimentation des sources de Cailly (1).
Les variations du débit des eaux engouffrées peuvent être artificielles, ce qui permet d'étudier quelquefois les variations de débit de la source qui reçoit ces eaux infiltrées.
En répétant plusieurs fois l'opération on obtient ainsi la certitude de la communication de la rivière avec la source.
Nous avons vu employer cette méthode par M. Besnard à Dreux, le professeur Bunck l'a appliquée au cours d'eau du Karst.
Comme autre cause de variations des débits, nous citerons l'observation de MM. Delage et Mourgues, qui, étudiant le bassin de la source du Lez, ontmontréla relation du débit de cette source avec deux orages de 1904 tombés sur leur périmètre d'alimentation et se déclarant après six semaines de sécheresse.
La pluie a eu une répercussion sur les sources au bout de sept heures.
Nous-mêmes, à la Dhuys et à la Vanne, nous nous sommes souvent servis avantageusement de cette méthode.
La variation des débits est souvent plus sensible que celle de la température.
Après les pluies qui profitent à la nappe, la température ne varie guère à la source de la Dhuys que de 0<>,20, tandis que le débit augmente de moitié environ.
L'étude de la température des sources fait intervenir l'influence plus ou moins considérable de la réserve
(1) Évreux est placé également dans un endroit où la vallée de l'iton change de direction. Les eaux circulant souterrainement dans la vallée, en amont de la ville, venaient buter contre le massif crayeux, d'où possibilité pour elles de s'engager dessous lui pour aller rejoindre la vallée d'Eure.
d'eau susceptible d'alimenter les sources en absence des pluies.
Pour les débits MM. Pochet et Maillet ont traité cette <}uestion d'une façon très mathématique. Ce dernier surtout s'est servi de résultats tout à fait théoriques dus à M. Boussinesq. Ces questions ne peuvent être abordées ici. Il y a en outre des divergences telles dans les résultats obtenus d'une part par M. Pochet, d'autre part par M. Maillet, qu'on se demande si leurs points de départ ne sont pas insuffisants (1).
En résumé, pour déterminer le périmètre d'alimentation d'une source ou même d'un puits dans lequel on pomperait continuellement pendant un long espace de temps, on doit s'adresser à la carte géologique pour déterminer :
1° la couche géologique où l'eau circule,
2o l'inclinaison des couches,
3° leur épaisseur,
4© leurs points d'affleurement et leur étendue.
On se transporte ensuite sur le terrain pour y constater le •degré de perméabilité de la couche géologique, de l'importance des ruissellements ; on détermine ainsi le coefficient du profit que les nappes souterraines retirent des pluies.
On note l'emplacement des sources (2) et des puits du périmètre probable déterminé par l'affleurement des couches imperméables limitant les sources en profondeur, les rivières qui circulent sur ce périmètre et leurs points d'absorption s'il y en a.
L'allure des nappes multiples et leur direction géné-
(1) Les variations de la pression barométrique influent sur le débit des sources. D'après King {Nineteenth annual Report of the U. S, Geological Survey, part. II, 1899), les variations pourraient dépasser quelquefois 10 p. 100. Des faits du même genre ont été signalés par Otto Lueger et Latham ; aux sources de l'Avre on constate des faits analogues.
(2) Nous espérons montrer prochainement comment on peut encore, par la radioactivité des sources, arriver à déterminer leur périmètre d'alimentation.
198 HYDROLOGIE SPÉCIALE.
raie d'écoulement est donnée par les courbes de niveau piézométrique, on divise le périmètre en zones au moyen de la conductibilité électrique des sources et des puits non contaminés. On mesure à différents intervalles la conductibilité des sources, le débit et la température de celles-ci et des rivières qui se perdent.
On fait ensuite plusieurs expériences à la fluorescéine et pour interpréter leurs résultats et ceux des recherches précédentes on se sert des principes énoncés plus haut. Les limites de ces périmètres sont obtenues par application des deuxième et troisième principes en tenant compte des réserves du cinquième principe relatif aux variations de régime. Le quatrième principe a pour but, soit d'étendre le périmètre plus vers l'amont, soit d'indiquer que des eaux se perdent dans une couche géologique inférieure, et il faut rechercher les moyens d'y remédier.
En possession de ces divers renseignements on arrive à se faire une idée très suffisante de la circulation souterraine des eaux qu'on se propose d'utiliser. On est capable, dans de nombreux cas, d'indiquer les quantités d'eau qu'on peut s'attendre à rencontrer, les endroits#où elles seront les plus abondantes, enfin leur qualité. Ce sont ces problèmes que nous allons aborder.
