I. - LES MACHINES ËLÉVATOIRES

Il ne suffit pas que Teau d'irrigation soit trouvée, approvisionnée et à portée, il faut que l'on puisse en disposer à un niveau plus haut que celui des terres, afin que sous l'action seule de la pesanteur, elle soit dirigée par les canaux et les rigoles sur tous les points qui doivent profiter de l'arrosage. Il est donc indispensable, lorsque la nappe souterraine ou le cours d*eau ne peuvent pas être dérivés à hauteur voulue, de recourir aux machines et aux moteurs les plus économiques pour élever les eaux.

Les forces motrices qui impriment le mouvement aux machines sent les courants d*eau , Faction du vent, Texpansion de la vapeur, la pression de Tair ou de Teau, la force de Thomme et des animaux^ les ressorts, etc. Quel que soit celui de ces agents qu*on emploie, il importe surtout de prévoir le travail qu'il est capable de produire et de faire la part des pertes causées par les résistances, pour ne pas s'exposer à développer une force trop grande T. 1. 35

et trop coûteuse, ou à manquer l'effet cherché, faute de puissance (i).

Quant aux machines élévatoires, elles sont variées et en nombre très grand, suivant qu'elles servent ellesmêmes à élever l'eau, ou qu'elles comprennent une force motrice étrangère pour l'élever.

On comprendra que nous nous abstenions de définir les forces, leur mesure et leurs effets sur les machines, en renvoyant aux traités de mécanique, et que nous nous bornions, sans prétendre à une classification, à décrire ceux des appareils qui sont d'un usage courant, en vue des épuisements ou des irrigations.

Nous rappellerons que le travail d'une force étant le produit de la grandeur de cette force par le chemin qu'elle parcourt dans un temps donné, c'est en kilogrammètres qu'on est convenu de l'exprimer. Le kilogrammètre, ou unité de travail, est l'effet produit en élevant un kilogramme à la hauteur de un mètre, en une seconde. Ainsi, le travail de l'eau qui fait tourner une roue s'exprime en multipliant l'effort exercé sur la roue par le développement de sa circonférence pendant le travail. Soit cette circonférence de i o mètres ; le nombre de tours effectués, de 4; la pression de Peau, de 5o kilogr. ; le travail sera égal à 10 X 4 X 5o, soit 2,000 kilogrammètres.

Pour exprimer le travail mécanique accompli par un moteur, il faut ajouter à l'effort et à l'espace parcouru, le temps même du parcours, pour établir le nombre de kilogrammètres par seconde, par minute ou par heure. Quand il s'agit de moteurs plus puissants, l'unité de travail devient le cheval-vapeur, qui représente y 5 kilogrammètres par seconde ; c'est à peu près le double de travail du cheval ordinaire; seulement, la machine en travaillant vingt-qua-

(1) Fraincœur, Éléments de technologie, 1842.

tre heures ou près de trois fois plus, fournit comme chevalvapeur, cinq fois autant de travail que le cheval ordinaire.

Comme toute machine dissipe dans les résistances d'inertie, des milieux , et les frottements, une partie considérable de la force motrice, il s'ensuit que Teffet utile ne représente jamais le travail maximum. Ainsi, moins une machine perd de la force motrice qui lui est appliquée, par les résistances passives et le frottement, plus son effet utile est grand, meilleure est la machine. La roue hydraulique qu'une chute d'eau fait tourner, si on emploie son mouvement à manœuvrer une pompe pour faire remonter leau au niveau d'où elle est venue, n'en remontera jamais qu'une partie, au plus les deux tiers.

Quand on dit qu'une pompe, par exemple, rend 60 pour 100, on indique qu'au lieu d'élever yS litres à i mètre, en une seconde, avec la force d'un cheval- vapeur, la pompe élève seulement 75 X 0,60 = 45 litres. Si au lieu d'élever à i mètre, elle élève à 2 mètres, à 3 mètres, etc., la quantité élevée deviendra moitié, tiers, etc., de 45 litres. La quantité d'eau élevée est donc inversement proportionnelle à la hauteur, mais proportionnelle à la force motrice développée.

Ces notions élémentaires permettent de se rendre toujours compte, la hauteur et la quantité d'eau à élever étant données, de la force qu'il faudra employer ; elles permettent également, dans le choix d'une machine destinée à fournir un travail déterminé, de mettre surtout en première ligne celle qui utilise la plus grande partie de la force qu'on lui applique, en dehors des considérations de commodité et de régularité.

S'il est moins essentiel en agriculture, que dans l'industrie, de tirer de la force motrice tout le parti possible, et pour l'irrigation notamment, la durée des chômages expose les moteurs et les machines à des dérange-

ments certains, il n'en est pas moins avéré que toute machine fournissant le rapport le plus grand entre TefFet utile et le travail développé par le moteur, est la meilleure, les conditions de durée et de solidité étant égales d'ailleurs, lorsqu'il s'agit d'obtenir l'eau à bon marché pour la répandre sur le sol.

A, Les seaux.

Le moyen le plus simple pour élever de l'eau consiste dans la manœuvre à bras d'homme, de seaux ou de baquets qu'il faut tourner pour les remplir, descendre à vide et remonter plus haut que le niveau où Ton doit déverser leur contenu.

Les baquets, en forme de vans, que deux hommes manœuvrent par un mouvement de va-et-vient, en suivant un arc de cercle, améliorent peu ce mode de puisage qui ne constitue pas une machine. Applicable seulement à des hauteurs de o"S5o à o™,6o, le seau est encore ernployé pour l'épuisement et l'arrosage dans les pays d'Orient, l'Inde, l'Egypte, etc., que caractérise la tradition.

Nattai. — Le nattai désigne l'installation primitive (et peu coûteuse, mais sans grand effet utile, très répandue en Egypte, pour monter les eaux à des hauteurs qui ne dépassent pas i mètre. La berge du canal où Ton puise est entamée pour y pratiquer une petite plateforme au niveau de l'eau, et la rigole à alimenter est amenée jusqu'en face, terminée par un bourrelet en terre que recouvre une natte qui le consolide. Deux hommes appuyés de chaque côté de la plate-forme, contre les parois entaillées dans la berge, à i",5o environ de distance l'un de l'autre, manœuvrent un panier à bord rigide, en feuilles de palmier tressées, de o*°,4o de dia-

mètre et o'",25 de profondeur, dont le fond est quelquefois recouvert de cuir. Le panier étant muni de quatre cordes, les hommes en tiennent une dans chaque main, le lancent dans le canal, puis le relèvent en rejetant en arrière le haut du corps, rapprochent de l'extrémité de la rigole, et chacun faisant avec le bras le même mouvement, vide son contenu dans la rigole.

On évalue de 4 à 5 mètres cubes par heure la quantité d'eau que deux hommes peuvent élever ainsi avec le nattai {i).

Si, au lieu de cette installation

rudimentaire, on accroche le panier ou le seau par une corde, à un levier, à une poulie ou à un treuil, on réalise une machine qui peut dès lors rendre plus de services et atteindre de plus grandes profon* deurs.

Seau et levier. — Que le seau soit, par exemple, suspendu par une corde à l'extrémité d'un levier équilibré, tournant autour d'un point d'appui, et l'on a l'appareil rustique qui desserties puits peu profonds des campagnes en France, en Allemagne, dans les plaines de la

FiG. 95. — Puits a double balancier.

(I) BaTois^ Irrigation en Egypte^ 1887, p. 93.

55o LES IRRIGATIONS.

Hongrie, etc. C'est aussi celui que les jardiniers de Gènes et de Savone emploient, sous le nom de cigogne (fig. gS) pour Tarrosage de leurs planches de légumes et de fleurs. Le croquis (fig. 96) indique la disposition d'un puits indien du même système pour l*arrosage.

Chadouf. — LechadoufdQ TÉgypte est basé également sur le principe du levier à contrepoids; employé depuis les temps reculés,cet appareil, quiest reproduit sur les plus anciens monuments, se retrouve encore aux environs de

Fig. 96. — Puits indien a balancier simple.

Pise, oti il sert à l'irrigation des champs. Il semble que les Arabes qui avaient un quartier particulier assigné pour leur habitation dans cette ville, en aient alors introduit l'usage.

Le chadouf des Égyptiens modernes consiste en deux piliers en bois ou en maçonnerie, éloignés l'un de l'autre de I mètre environ, et réunis au sommet par une traverse en bois à laquelle est attachée une forte perche. Cette perche porte à son extrémité antérieure une corde en palmier qui tient le vase pour puiser l'eau, et à l'extrémité opposée, la plus courte des deux, un Contrepoids en pierre ou en argile. Le vase a le plus souvent la forme d'un chaudron (fig. 97); l'anse est prise par la corde, et le fond est formé d'une pièce de cuir ou de feutre, cin-

trée par le cerceau même auquel l'anse est fixée; c'est un panier analogue à celui du nattai.

Pour faire descendre le vase dans Teau, Thomme tire en bas la corde en détruisant la résistance du contrepoids,

FiG. 97. — Chadoup égyptien.

et quand le vase est plein , le contrepoids aide à faire remonter le levier avec le vase dont le contenu est déversé dans la rigole de l'étage supérieur. Comme on ne fait guère monter l'eau à plus de 2™,5o à l'aide du chadouf et que les berges sont parfois beaucoup plus hautes au-dessus du niveau de la rivière, il faut que Teau monte par degrés jusqu'au canal d'irrigation; alors on établit

des chadoufs par gradins, en manœuvrant des leviers perpendiculairement au canal d'amenée ou au cours d'eau. Ueau puisée par les chadoufs inférieurs est versée dans une première tranchée où la reprennent les chadoufs du deuxième étage pour la verser dans une tranchée d'un gradin plus élevé encore, et ainsi de suite (i). Souvent sur les bords du Nil, on rencontre, comme le montre notre dessin, des équipes de chadoufs fonctionnant ainsi sur des rangées de trois ou quatre de

front et sur trois et même quatre étages superposés. Les leviers montent et descendent en cadence sous l'action des nègres ou des fellahs, à peu près nus, ruisselants d'eau et maintenus en haleine par des chants nasillards.

Loin du Nil et des canaux, le chadouf sert également à puiser l'eau dans des puits creusés jusqu'à 4 mètres au-dessous du sol.

Le mouvement de l'appareil est lent ; un homme n'élève guère en moyenne que dix paniers par minute, ou 100 litres ; soit 6 mètres cubes à l'heure, pendant un travail de deux heures consécutives. Un chadouf avec deux hommes suffit à l'arrosage d'un demi-hectare (2).

D'après de nombreuses observations recueillies par l'expédition française, le travail produit parlefellah avec léchadouf est de 33o kilogrammètres en moyenne, par minute, tandis que l'action d'un homme agissant avec une corde et une poulie est considérée comme donnant un travail de 2 1 6 kilogrammètres seulement pendant le même temps.

(1) Magasin pittoresque^ 1842, p. 116.

(2) Barois, toc. cit,, . 94.

Fio. 98. ~ Puits a poulie.

Seau et poulie. — La poulie n'offre, en effet, aucun avantage à la force pour vaincre la résistance, parce que c'est un levier dont les deux bras sont égaux; sans le frottement, les forces pour être en équilibre doivent être égales; mais la direction est heureusement changée, de façon qu'en tirant le seau d*un puits avec une poulie (fîg. 98), on agit plus commodément de haut en bas,

Fie. 99. — Puits a poulie dans le désert.

en ajoutant le poids du corps à l'effort musculaire. La figure 99 montre l'application d'une poulie à corde, actionnée par un chameau, pour l'élévation de l'eau d'un puits d*abreuvoir, dans le désert et la figure 100, d'un puits à poulie, avec traction de bœufs, pour les irrigations dans rinde.

Le treuil est appliqué avec poulie simple (fîg. 10 1) ou avec poulie double dans l'appareil que les maraîchers emploient pour puiser l'eau à de plus grandes profondeurs.

Manège de maraîcher. —Deux poulies (tig. 102)

sont suspendues au-dessus du puits, et sur ces poulies passent les deux bouts d'une corde, portant chacun un seau. La corde fait trois ou quatre tours sur un treuil ou tambour vertical qui reçoit directement son mouvement de rotation d'un manège mû par un cheval. Quand le cheval marche dans un sens, un seau monte plein, et l'autre seau descend à vide; un échappement placé à une hauteur convenable, détermine la limite de Tas-

'f'^Jj^fi^ '^Jr^^^^^^^

FiG. 100. — Puits a bœufs dans l'Inde.

cension. A ce moment, le seau plein, suspendu par une anse, est vidé à bras; ou bien, si les deux tourillons

qui retiennent l'anse sont placés très peu au-dessus du centre de gravité, il s'incline et se vide de lui-même, en buttant contre un taquet. Pendant ce temps, l'autre seau se remplit d'eau au fond du puits.

On fait alors marcher le cheval en sens contraire, pour recommencer indéfiniment la même manœuvre. La manivelle des maraîchers de Paris, pourvue de son hangar, des seaux et agrès divers, peut coûter 600 francs; son jeu est tellement simple qu'elle

FiG. 10 1. — Puits a treuil

fatigue peu et dure longtemps, sans entraîner de frais d'entretien (i).

Coulomb estime qu'avec un treuil bien établi, un ouvrier peut élever en une heure i mètre cube d'eau à

FiG. 102. — Manivelle de maraîcher; élévation et plan.

20"', 17 de hauteur et qu'en agissant avec une corde et une poulie, Teffet obtenu n'est que moitié moindre. D'Aubuisson diminue le résultat du treuil, en l'appliquant à un travail continu de 8 heures par jour; il établit qu'un ouvrier peut en une journée de 8 heures élever 160 mètres cubes d'eau à un i mètre de hauteur.

(0 Maison rustique du dix^ncuvième siècle, X. V, p. 17.

B. Les écopes.

Écopes ordinaires. — La pelle creuse et Técope servent de temps immémorial, dans certaines localités, à Tarrosage direct des planches de jardins et des arbres, quand les rigoles pour l'écoulement de Teau ou les bassins sont disposés dans le voisinage immédiat des cultures. La différence de niveau ne doit guère dépasser o",3o à o™,40 pour obtenir un bon effet utile. Les hortillons d'Amiens, séparés entre eux par de petites rigoles où Feau dérivée de la Somme circule en toute saison, offrent un exemple de Tirrîgation à Taide de la pelle à long manche. Les jardiniers enlèvent l'eau avec une admirable dextérité et la laissent retomber sous forme de pluie sur leurs hortolages.

L'écope ordinaire se compose d'une grande cuiller, placée à l'extrémité d'un manche, léger et flexible, d'une longueur de i", 2 5 à i™,5o, un peu incliné vers l'avant. La cuiller de o"*,40 de longueur sur o'",25 de largeur, contient de 4 à 5 litres d'eau. Un manœuvre armé de l'écope envoie l'eau dans un rayon de 8 mètres.

£cope hollandaise. — L'écope hollandaise, formée d'une auge oblongue en bois, est représentée dans sa plus grande simplicité par la figure io3. De la manière dont elle est suspendue au sommet d'un chevalet de trois perches, un ouvrier se tenant sur la planche a, la manœuvre avec facilité.

Ltjham des Indiens est une écope actionnée de la même manière.

Les écopes employées dans les irrigations et dans les dessèchements renferment jusqu'à i hectolitre et permettent de répandre sur le sol, par la manœuvre d'un seul homme, jusqu'à 1,200 litres d'eau élevés à la hau-

teur moyenne de o"*,35 en une minute. Les auges sont portées par des tourillons sur le bord du canal où l'on puise, et par une anse à la partie postérieure; elles sont suspendues à des tiges s'articulant au bout d'un bras de levier. Les homme agissent par des cordes en tirant ver-

FlG. I03. — ECOPE ORDINAIRE.

ticalement par bras de levier et en lâchant successivement. Le mouvement alternatif ainsi imprimé à l'écope fait qu'elle se remplit dans le canal inférieur et se vide dans le conduit supérieur ; pour faciliter la vidange, le fond de Técope est souvent muni d'un ou de plusieurs clapets. Les auges sont également équilibrées de façon à ce que les deux parties d'avant et d'arrière se fassent

contrepoids , pour que Ton n'ait que l'eau à soulever. Les écopes à vapeur sont décrites au chapitre où il est parlé des moteurs.