CHAPITRE ni. — PUITS ARTÉSIENS

prrrs art^iens.

Puits forés. — Il existe sous la surface du sol, dans les terrains stratifiés, tantôt de véritables cours d'eau souterrains circulant, avec des vitesses sensibles, dans des fissures, fentes ou cavités naturelles ('); tantdl des nappes, provenant

(•) M. De<î0usée, bien connu par sa pratique lonpie etAclairée du fora(çe des puiLs artésiens, m'a signalé les faits suivants :

t* Dans un puits creusé à la Petite-Villette par la Société pUtrière, il a rencontré, à 24 mètres du sol, un vide qui a donné une ascension iminédiato do 0"34 au-des.su.s du fond du grand puits qui était à sec : le forage a été poussé jus<|u’à 28" fiB de profondeur et la tarière n’a jamais ramené aucun débris; elle remontait chaque fois avec la même apparence que si elle eût été brossée cl lavée à grande eau. Le trou, qui était d’abord de (l“16 de diamètre, a été porté à 0“2ti et les outils n’ont jamais ramené aucun débris. Une pompe puissante, mue par une machine de 20 chovaus, a marché pendant soixante-douze heures sans faire liaisser le niveau d’eau obtenu.

2“ Le puits artésien de la raffinerie de M. Lebaudry, à La Villeltc, a préaehlé les circonstances suivantes ; à 37” 5U au-dessous du sol la sonde est brusquement tombée de 3” 50; l’ascension dans le grand puits a été de 0-90, cl, sous l'action d'une machine à condensation de 40 chevaux, le niveau de l’eau n’a point baissé.

3* En 1830, M. Dcgousiic a exécuté, [lour la ville de. Tours, un forage qui est arrivé aux sable.s verts ; l’eau a jailli à 8 mètres au-ilcssus du sol. Là, M. Degonsée a constaté que les eaux avaient renvoyé, outre des fragments d'épine de (dusieurs centimètres de longueur et de la grosseur d'un tuyau de plume , dilfércntes espèces do graine.s ; il a pris, parmi ces dernières , des graines de caille-lait qu’il a semées au Jardin des Plantes, cl elles ont germé. La rencontre de débris végétaux récents a été remarquée dans plusieurs .sondages.

On iximprend que s'il n’y avait eu que filtration proprement dite , ces corps n'auraient pu cheminer soulerrainement. Ainsi il paraît que, mémo dans les sables aquifène» , il se pratique de petites veinules dans lesquelles l’eau circule as.scz librement. Iæ même conséquence peut

être déduite des observations de l'habile M. .Mulot. Il a remarqué :

I* Que les eaux rencontrées dans les sables de l'argile plastique entraînent toujours dot débris ' - .

ligniteux qui parfois ont un assez gros volume. - Æ'I ' .

2“ Que sous la craie, dans les sables verts, elles ramènent des fragments de lignite souvent pyriteux. -,

3" (Ju'à Grenelle elles ont entraîné une quantité assez considérable de dents de squale, des coquilles et des fragmenls brisés do presque tous les fossiles de la formatioo des grès verts ou provenanl de la destruction de l’argile du gaull. par l'action des eaux.

Ii>

(1 infiltrations h travers les sables et s'avaneant avec plus ou moins de lenteur entre deux couelies imperméables.

Je ne citerai point tous les exemples <jue M. llérieart de Tbury, dans ses Cotixidcraiiotix ijéoloijiqucs et physiques sur la théorie des puits forés, et M. Arapo, ilans r.-tani/airc de 18.1.">, invoi|uent i\ l'appui de l'cxislenee de ee double fuit, qui ne saurait être contesté.

On comprend que les jmits forés ramènent beaueaiup plus fréfjueroment à la surface les eaux des nappes inliltrées il travers les sables ('), que celles des courants circulant dans des cavités naturelles, lin ell’et, la st.'tdion verticale de ces dernières est né<X‘ssaireinent limitée, tandis que les sables aquifères |h;uvent pré.senter une superlicie presque indéfinie.

Je vais d abord m’occuper d(“s sources arté-siennes dues A la rencontre d un courant souterrain, borné dans sa section verticale, et pouvant être ainsi assimilé A un véritable conduit dont le diamètre varierait suivant des lois inconnues.

Je suppose qu il existe, enfoui A une profondeur quelconque sous le sol, un large tuyau de diamètre variable communi<{uant, d’uiic part, av(‘c un ré>s«'rvoir supérieur A, et, dautn- part, avec un réservoir inférieur li.

(') Ccsl 1 opinion de M. Dogoicsée , (tAjà dlé; c’o.sl aussi eelle de Vt. Mnttd, qui a foré le puiU de Ureneltc.

« Je crois, ni a rérit ce dernier, quo tes forages ramènent rarement, à la surface, dra eaux qui ctieminaient souterraincinent avec une vitieisn sensible. Néanmoins, ajoute*t*il, on ne peut pas dire qu il iiy ait p.is de courants souterrains ayant une vitesse plus ou moins grande. J'ai eu assez souvent la preuve du contraire : j'ai remarqué, dans les forages des pulls aU'jrbants, cju'au moment où la sonde tomliait comme dans le vide, la vase et les détritus des roches disparaissaient instantanément et qu’une agitation se faisait sentir dans la sonde. 11 y avait donc courant.

• l.n forage, que J ai fait au boulevard du Eombat, a absorlié en une heure 100 mètres cubes d urine, sans <|ue lo niveau de l'eau s’exhaassât. .V Neuilly, jirès Mannes, j'ai trouvé dans un forage absorliant une solution de continuité ou vide dans le calcaire, do 0“5.'> de hauteur, dans lequel la sonde est tombée : l’eau a instantanément entraîné tous les débris calcaires qui se trouvaient dans le fond du trou de sonde.

« Enfin, j ai rcman[ué plusieurs fois qu’après avoir arraché des tuyaux provisoires, il y avait extérieurement des places brillantes, comme si on les avait limées ou décapiies : ces faits ne peuvent être attribués qu’à des courants ayant une vilessi» suOlsontc pour entraîner les matières solides en suspension. »

On verra plus tard qu’Arago, s’armant do preuves non moins positives, a démontré qu'un •xurant souterrain alimentait la célèbre fontaine de Nîmes.

i:HAI’tTHR III. - l'OITS ARTKSIENS.

l'nissons li> niveau de ces deux ri'servoirs pur nue lifriie AK ('J, ol iinnpinous une st'rie de tuyaux verticaux ayant leur eiiibouchiire dans le irrand tuyau .VK'; la partie de ees tuyaux eoniprise entre le grand conduit et la courbe AK représentera la pression qu'il supporte nu point que l'on eonsidén* : l'eau {lourra dom- s'élever dans tons li's tubes vertiniux A des hnnUuirs qui auront la ligne courbe AK |>our limite (plunclie Î2).

I.a difTérenee, entre le niveau du nVrvoir sn])érieiir et celui de Tun rpielconque des tubes, niesurero lu frottement existant dans le grand conduit depuis le n^rvoir supérieur jti.sqn’à ce tube. Pareillement, la différence de niveau entiv tv même tube et le n'‘S4‘rvoir inférieur indiquera la pression ni^cessaire [»onr vaincre les frottements des conduits sonterrniiis dans cet intenalle.

Si inniulenant on e.onis' le tube précité an-dessons de la ligne AK, il est évident (jii il y aura déversement au-dessus de l'orifice.

Mais h i|uellc hauteur sera due la vitessi- ascensionnelle dans le tube?

IV'iix cas penv<>nt si' pn'scnter : on le volume débité par le tul)e peut être négligé relativement A cêlni qui circule dans le gnind conduit, ou il en est une fraction apprés-iable.

Dans le pivmier cas, la charge qui produit la vitesse île l'écoidement sera pn'risi'-menl égale A la quantité dont on a coupé le tnlH-,

Si, au contraire, le débit du tube ne peut être négligé vis-è-vis de celui du conduit, alors, comme il y aura accroissement sensible de débit dans le canal souterrain (dans la partie comprise eiitn* le pied du lulie et le résenoir supérieur), il y aura de même accrois-sement .sensible de frottement, et le débit du tube ne si>ra plus dû à la hauteur dont il a été coupé, mais A cette hatilcur diminui's* de ixdie nécessain' pour vaincrii l'accroissi'ment de frottement dé A l’accroissement de vitesse dans le grand conduit.

Si l'on coupe den^chef le tube vertical d'une quantité égale A la précédente, le volume débité par ce tube augmentera encore, et le niveau de la chante qui le produit s'abaissera davantage au-dessous de 1a ligne limite AK; mais cet abaissement sera évidemment moindre que le pn-mier, [luisipio d’une |)art raccrois.si“ment de volume sera moins grnnil, et que d'autre part il s’a-

(•) C’csl Ib ligne des prenions supportées par le tuyau .VB'; ligne courbe quand le diamàtte de ce tuyau est variable.

joutera à un d?bil dans le grand conduit d(^n aiigmeiili' du premier arrrnissemenl ; ainsi, le se<-ond aiTroissement devra avoir une influence moindri' sur les frottements dans le grand eonduil.

Il se produit par là dans le dàbit du tube deux lois simples et remar<|uables :

•Si le volume débita |H-ut àtre nàgligà vis-à-vis de celui du conduit, la charge rpii produit la vitesse de 1 écoulement est toujours égale à la (jiiantité dont le tube a été coupé aii-des.sous de la courbe limite AB.

Si, au contra in-, ce volume est une fraction siuisible de celui mené par ce conduit, (v ii'i'st plus A partir de la ligne limite AH, ipie la charge (|ui produit Vécoulement doit être comptée, mais A partir d'un point qui s'abaisse au-dessous de cette ligne, au fur et à mesure que l’orilice de l'écoulement s’abaisse lui-méme.

Ces considérations permettront, comme on va le voir, «le résoudre, au moyen de qmdques expérienct's bien faiti's, c«‘tle «piestion qui paraît insoluble au premier abord ; un puits artésien étant donné, «léterminersi le courant qui l'alimente «»st infiniment plus graml que le volume qu’il débite ou s'il se rapproche de ce dernier.

Mais avant d'aller plus loin, il convient de préciser li« n'sultats déjà acquis.

.Soient , q,, les volumes débités [»ur le tube, «pie r«)ii considère

à [lartir «lu niveau le jilus élevé.

»'« . l'j. l'j , la vil«>sse de r«>au correspondant il ces volumes:

h, , hi , h- , hi les hauteurs au-d«!s,siis du sol des points correspon-

«lants «le dégorgement du tub«>; r le rayon du tub«‘;

fi. ^ les longueurs du tube vertical, A partir «lu point où

il a été coupé jus«|u'aii grand «'«>n«luit;

^'1 • Cj, Cs. î’i les hauteurs auxquelles r«:au se tiendrait dans un [iiézom«‘tr«‘ contigu au-de,ssus des orifices de dégorgement, ou les charges en vertu «l«•s(^u«'lles les «'•coulements s'op«>rent.

En pr«-nant ftt (') pour la valeur «le 1a constante ndative an rayon r dans le tiila' artésien, on aura :

(•) Voir, dans te II' clia|iilrc de la troisième (Hirlic, les ditléreiiles valeurs «le reUc i-onstanle, «iiivanl les dilTércnls rayons «lis tiiyaus.

CB/lPiTRE III — PDITS ARTË^MS.

doi. r.,=^i,q,\

Eli bifii, (liiiis 11' premiiT ras ('xainini'*, c'cst-A-iiin' dans celui <iii le voliinie di^bili'- par swoiide est iu'*gligi‘able vis-à-vis de celui que mène le grand ronduit soulerrain, les valeurs Ci, C», C,, 0, tin-es des expn'ssions précédentes, douneronl des longueurs telles, qu'ajoutées au sominel du lube correspondant au ras que l'on examine, les extrémités de ces lignes abmiliroul toujours au même point, niveau de la colonne piézoïnélrique du conduit souterrain, lorsque le produit du tube artésien est nul.

Ainsi, en considérant comme abscis.ses ou * :

S Ü la ‘ A

et comme ordonnées ou </ :

la ligne qui reliera les abscisses aux ordonnées ou aux débits sera

tr*»-*

Mais on peut, dans presque tous les cas, considérer comme une quantité constante les longueurs variables /(, A, A. h, et les remplacer par la

moyenne entre la plus grande longueur h et la plus |>elite /<, ou

Alors l'expression précédente deviendra, en remplai;ant y' par q'.

c'est-à-dirt' que si l’on élève hoi's de terre une ligne verticale, et que l'on marque sur cette ligne les divers points de dégorgement des eaux correspondant aux abscisses C|, T,, C,j, r,^; (|u’en chacun de ces points on élève des ordonnées ayant pour longueur une ligne proportionnelle au volume débité par

lU

Ip tuln‘, Ji’s «‘Alrpmiti^s dp < ps lijiiies spronl siluikis sur uni* pnralM>lc au sommpi do Imiiu'llp nboiilisspnl UmiIps Ips charges gi^néralrices des voliiines pririlés.

Dans la deuxième hypollièse, e'esl-à-din! dans le cas où le volume tlonnè par le lube artésien i-sl une fraction sensible de celui débité par le conduit souterrain, on trouvera pour les charges ou pour Ci. Cj, C-. Ci, des longueurs telles, «pi ajontées aux sommets des tul«*s correspondant au cas <|ue l’on examine, les extrémités de ces longueurs aboutiront à des points situés i\ des hauteurs de moins en moins élevées au-dessus de lu ligne de terre.

Telles sont le.s propriété's earactéristiipies de ITine et l’aiitn* des hypothèses exaniiniVs.

Il pourrait arriver que les points sujiérieurs de la courbe suivis.sent lu loi parabüliijue et qu’il n en fût plus de même [lour les inférieurs. Cette circonstance se présenterait si les accroissements <le volume résultant de la loi précitée étaient tels qu’ils dussimt introduire, soit dans les frottements du conduit souterrain, soit dans 1a filtration des eaux à travers les sables ('), des résislnnees de nature à faire baisser le niveau de la colonne piézoïnétriqiic.

Mais il est un cas anormal qui se pré.smite assez souvent, xurioui dam lex puilx non luîtes, et sur lequel je dois appeler l'attention du lecteur.

Si l'on cherche l'élévation au-dessus du sol de la colonne piézométri(jue correspondant à un volume débité A une hauteur donnée, il put arriver, qu'en supposant constante l'élévation précitée, et calculant, dans cette hypothèse, les débits inférieurs, d’après la loi paralioliquc, il peut arriver, dis-je, assez souvent que les débits ex[)ériuientaux soient plus considéral)les (jue ceux qui résulteraient de la loi précitée.

On le voit, ce fait anormal exigerait non-seulement (jue la hauteur piézométrique correspondante au premier volume considéré resliU constante, mais encore quelle s'accrût, puisque les volumes rétdlement débités, h partir du premier, sont supérieurs à ceux qui n^sulteraient de 1a loi parabolitpie, conséquence de 1 invariabilité de la colonne piézométrique.

Or, cidle augmentation des colonnes piézométriques est évidemment impossible, puisque l'accroissemeiit du débit ne peut avoir pour résultat une diminution de frottement dans le conduit souterrain, ou de difficulté dans la

(') Jo parlerai avec détail tout à l’hearc des puits artcsicas dus aux infiltrations A travers des couches sablonneuses.