LE RÉSERVOIR DE PASSY. — TUYAUX DE CONDUITE

— DISTRIBUTION DE L'EAU. — JAUGEAGE ET MESURAGE DE L'EAU FILTRÉE. — LES COMPTEURS A EAU.

Nous venons de parler de la manière d'amener l'eau potable dans un centre de population, au moyen de conduites et d'aqueducs, lorsque la source et la rivière sont à un niveau assez élevé pour parvenir, par la seule action de la pesanteur, aux réservoirs de distribution. Mais cette circonstance avantageuse ne se présente pas toujours. Il faut alors éleverl'eau, soit à son point de départ à la source, soit du niveau de la rivière à une hauteur d'où l'on puisse la distribuer dans tous les quartiers de la ville. Cette dernière circonstance, c'est-à-dire la nécessité de distribuer l'eau jusqu'au plus haut des étages des maisons, rend presque toujours nécessaire l'exhaustion de l'eau au-dessus de son niveau naturel.

Cette exhaustion se fait, soit par des machines à vapeur, soit par des pompes mues par des roues hydrauliques, qui mettent à profit le courant même de la rivière ou du fleuve dont il faut élever les eaux. Nous signalerons, en parlant de la distribution de l'eau dans quelques villes importantes, telles que Paris, Lyon, Marseille, etc., les appareils moteurs en usage dans les usines hydrauliques de chacune de ces villes. Bornons-nous à dire, à titre de généralité, pour ce qui concerne les machines à vapeur employées à l'élévation des eaux, que la vieille machine à simple effet de Watt, désignée aujourd'hui sous le nom de machine dit Camomilles, parce qu'elle est employée pour l'extraction des eaux dans les mines du Cornouailles, est encore aujourd'hui la plus en faveur en Angleterre pour la distribution

des eaux publiques. Les ingénieurs anglais ont réussi à faire adopter cette vieille machine dans plusieurs villes de France, notamment à Paris, pour l'élévation de l'eau de la Seine parla pompe de Chaillot, et à Lyon pour celle du Rhône. On ne s'explique pas bien comment la machine à vapeur, la plus ancienne en date, celle que James Watt établit dans les mines il y a un siècle, peut avoir le pas aujourd'hui sur les machines à vapeur à haute pression, qui ont été si perfectionnées de nos jours. On fait valoir, pour expliquer cette préférence, la simplicité de ces machines, qui se bornent à produire le vide par la vapeur liquéfiée dans un condenseur, et à profiter de la chute du piston pour faire descendre et remonter les tiges des pompes. Ce mécanisme est sans doute d'une grande simplicité, et il présente de grands avantages appliqué à l'élévation de l'eau dans les mines. Mais il est moins utile pour l'élévation des eaux des fleuves et rivières, car il présente peu d'économie, vu la difficulté et souvent même l'impossibilité de détendre la vapeur, artifice d'un si grand avantage pour économiser.le combustible. Du reste, on n'a pas dû s'applaudir beaucoup de la vapeur à simple effet dans l'usine de Chaillot, puisque dans l'usine hydraulique établie postérieurement au quai d'Austerlitz, on a adopté les machines à vapeur ordinaires, à double effet et à haute pression.

Tout compte fait, on croit pourtant que les deux systèmes de machines à vapeur donnent à peu près les mêmes résultats, au point de vue de la force réelle et de l'économie, lorsqu'elles sont l'une et l'autre bien conduites et bien construites.

M. Hocking, constructeur anglais de machines du système Cornouailles pour l'approvisionnement d'eau dans les villes, admet qu'une machine de la force de 230 chevaux I élève à 100 pieds de hauteur 1,600,000 gallons d'eau par tonne de houille brûlée, ce qui

revient à lkil,2i de houille brûlée par heure et par force de cheval. Or, les machines à vapeur modernes réalisent et au delà ces conditions. La machine établie par M. Farcot pour l'alimentation de la ville d'Angers, qui est de la force de 45 chevaux, et qui marche à la pression de 5 atmosphères, ne brûle pas plus de 1 kilogramme par heure et par force de cheval, mesurée en eau élevée.

Ajoutons que les machines à vapeur se perfectionnent tous les jours, et que leur usage devient de plus en plus économique. L'ingénieur a donc aujourd'hui le choix entre beaucoup de systèmes de machines, et. nous ne croyons pas que l'antique pompe à feu du Cornouailles reste longtemps en possession de desservir chez nous les distributions d'eaux publiques.

Les roues hydrauliques qui utilisent le courant de la rivière pour l'élévation des eaux, peuvent remplacer et remplacent souvent les machines à vapeur. Le courant du fleuve dans la machine hydraulique dite de Marly, amène à Versailles l'eau de la Seine. Nous décrirons en son lieu cet important appareil.

Les pompes employées pour élever l'eau, soit par la force de la vapeur, soit par une roue hydraulique, sont à la fois aspirantes et foulantes. La colonne d'aspiration est placée au-dessous du corps de pompe, lequel se termine, à sa partie supérieure, par une plaque à laquelle est adaptée la boîte à étoupe. La tige du piston passe dans cette boîte. La colonne d'aspiration s'embranche au-dessus du piston par une tubulure adaptée latéralement au corps de pompe.

Les pompes employées dans l'usine de Chaillot ont 0m,715 de diamètre et sont garnies avec delà tresse. Leur produit théorique est au produit réel dans le rapport de 1159 à 1000. En général, on compte sur une perte de force de 15 pour 100. Dans la machine à vapeur construite par M. Farcot pour l'élévation de l'eau dans la ville d'Angers, l'effet

DE

utile des pompes est de 84 pour 100; on perd donc 16 pour 100 de force.

Amenée soit par des aqueducs, soit par des machines, au point le plus élevé du périmètre à desservir, l'eau est toujours reçue dans un vaste réservoir, afin qu'elle coule, par la seule action de la pesanteur, dans les conduites qui doivent la distribuer.

Les réservoirs servent à compenser les irrégularités de l'approvisionnement et de la consommation. Ils accumulent pendant la nuit les eaux apportées parles aqueducs ou les machines. En cas d'incendie, ils fournissent un volume d'eau supérieur à celui que débitent régulièrement les conduites. Leur capacité doit donc être déterminée, dans chaque cas particulier, d'après les éventualités auxquelles ils ont à répondre.

Les réservoirs sont construits en tôle ou en maçonnerie. Les réservoirs en tôle ne s'appliquent qu'à des distributions^ e trèspeu d'importance. Les réservoirs en maçonnerie sont en partie enfoncés dans le sol ; le reste se composant d'un solide mur de moellons.

On fait quelquefois les réservoirs à ciel ouvert : tels étaient les anciens réservoirs de Teau de la Seine à Passy. Mais c'est un tort, car l'eau gèle en hiver dans les réservoirs à ciel ouvert : en été, elle se remplit de plantes et animaux aquatiques; et en toute saison elle reçoit les poussières etles impuretés apportées par le vent. Il faut donc toujours recouvrir les réservoirs d'une voûte, qui abrite l'eau de la température extérieure et des corps étrangers.

La forme des réservoirs dépend de la place dont on dispose ; mais leur mode de construction est toujours à peu près le même. L'ensemble du réservoir est divisé en une série d'arcades, qui assurent une grande solidité à toute la construction. L'eau occupe tout l'intervalle de ces arcades. Nous retrouverons cette disposition dans tous

i les réservoirs dont nous aurons à parler. Le fond et les parois du réservoir son! ordinairement en béton recouvert d'un enduit de ciment hydraulique. Ce fond de béton a 0m,30 à 0m,70, selon la résistance du sol et la hauteur de l'eau, qui varie habituellement de 2 à 5 mètres. L'épaisseur des murs d'enceinte est à peu près égale, en moyenne, aux deux tiers de la hauteur d'eau à supporter, si les murs sont isolés et d'une certaine longueur. Le meilleur mode de recouvrement des réservoirs consiste à les recouvrir de voûtes cylindriques légères, supportées par desrangéesd'arcades, reposant elles-mêmes sur de petits piliers isolés.

Comme exemple de dispositions que l'on donne aujourd'hui aux réservoirs d'eaux publiques, nous citerons celui qui a été construit, en 1864, sur les hauteurs de Passy. 11 occupe 6,000 mètres environ de superficie, partagée en trois bassins, contenant ensemble 25,200 mètres cubes d'eau, savoir:

Bassin de réserve n° S 3,900 m. c.

Bassin inférieur de Ville-

just n° 3 10,000

Bassin inférieur du Bel-Air n"l. H, 300

Par-dessus le radier des deux bassins n° 1 et n° 3, sont des paliers supportant, au moyen d'arcs de 3m,20 d'ouverture, une voûte en meulière et ciment de 0m,33 d'épaisseur, qui forme le fond d'un second étage de bassins de la capacité de H, 900 mètres cubes, savoir :

Bassindu Bel-Air, supérieur n°2. 5,700 m. c. Bassin de Villejust, id. n° 4. 6,200

La capacité totale du réservoir est de 37,100 mètres cubes.

La figure 117-118 donne la coupe transversale des réservoirs de Passy.

Les tuyaux de conduites débouchent ordi-

T. III

nairement au fond des réservoirs, ainsi que les tuyaux de vidange qui sont nécessaires pour évacuer l'eau et nettoyer les bassins. S'il s'agit de petits tuyaux, on les ouvre par des robinets placés à l'extérieur. Mais dès que les conduites ont un diamètre un peu considérable, les robinets ordinaires ne sont plus admissibles. On garnit alors l'ouverture évasée de chaque tuyau d'une soupape de fond que l'on manœuvre de la surface supérieure du réservoir, à l'aide d'une tige verticale en fer fixée sur la tête de la vis qui soulève le clapet.

L'eau étant amenée dans les réservoirs, il ne reste plus qu'à la distribuer dans la ville par les tuyaux.

Les tuyaux qui servent à la distribution de l'eau sont de différentes espèces. Ceux de fonte sont les plus employés. Nous représentons (fig. 119) le type des tuyaux de fonte

Fig. 119. — Coupe verticale et transversale d'un tuyau de fonte pour la conduite de l'eau.

adoptés pour la distribution des eaux de Paris et de presque toutes les villes de France. Leur longueur est de 2 mètres à 2 mètres et demi. On les pose dans une tranchée qui a ordinairement !m,50 de profondeur, et qui est assez large pour que les ouvriers puissent y descendre. Chaque tuyau a une petite ex-

trémité et une extrémité d'emboîtement plus dilatée (fig. 120). L'ouvrier introduit la petite extrémité de chaque tuyau dans l'emboîtement du tuyau qui précède ; ensuite il

chasse avec force, au moyen d'un ciseau, de la corde goudronnée dans l'espace annulaire qui existe entre les deux tuyaux. Alors, avec de l'argile détrempée d'eau, on fait un petit godet sur l'ouverture de cet espace annulaire, et l'on y coule du plomb fondu. Quand le plomb est figé, on bat fortement pour compléter l'opération.

S'il s'agit de réunir deux parties d'un tuyau qui ont été coupées, ou de rattacher deux bouts de tuyaux d'un diamètre différent, on fait usage de manchons, petits tuyaux présentant la même disposition à leurs deux extrémités que l'emboîtement des tuyaux ordinaires. Au moyen de boulons, on réunit les deux parties du manchon et l'on fait le joint comme de coutume.

Le raccordement de deux conduites importantes se fait avec un tuyau garni d'une tubulure latérale.

Les courbes de grand rayon des conduites peuvent se faire avec des tuyaux droits que l'on incline légèrement les uns par rapport aux autres; mais s'il s'agit de courbes de petit rayon, on se sert de tuyaux infléchis dont la courbure représente l'angle que l'on veut obtenir.

Outre les tuyaux en fonte on fait usage de tuyaux de tôle recouverts intérieurement et extérieurement d'un enduit bitumineux, dit bitume Chameroi.

La fonte et la tôle sont exclusivement employées pour les grosses conduites. Pour les petites conduites s'embranchant sur les tuyaux de distribution et amenant l'eau dans les maisons, on emploie des tuyaux de plomb ou de fer étiré.

L'emploi du plomb pour composer les petits embranchements qui amènent l'eau chez les particuliers, à Paris, a donné lieu, dans ces derniers temps, à des plaintes, plus ou moins fondées. On a prétendu qu'en traversant ces petites conduites de plomb ou en y séjournant, l'eau peut se charger de particules d'oxyde de plomb et devenir toxique. M. Belgrand, directeur des eaux de Paris, a dissipé ces appréhensions en présentant à l'Académie des sciences, en 1874, des tuyaux de plomb de construction romaine, ainsi que des conduites de même métal, établies au Moyen-Age, et qui n'ont rien perdu de leurs dimensions primitives; ce qui prouve que, malgré leur long service, ces conduites n'avaient cédé aucun principe soluble à l'eau. Le plomb se recouvre, par l'action de l'oxygène et de l'acide carbonique de l'air, d'une couche de carbonate de plomb et de carbonate de chaux, qui préservent le métal sous-jacent de toute altération.

Le plomb employé pour les petites conduites, a l'immense avantage de se plier à toutes les inflexions qu'exige leur cheminement sous les murs des constructions intérieures. Il est donc très-difficile à remplacer pour cette application spéciale. Cependant, comme ce métal excite, à tort ou à raison, quelques craintes sous le rapport hygiénique, on renonce aujourd'hui généralement à ce genre de tuyaux. A Paris, où la plus grande partie des tuyaux d'embranchements chez les particuliers est en plomb, on les a abandonnés pour toutes les nouvelles distributions, et l'on remplace les tuyaux de plomb, quand ils sont hors de service, par des tubes en fer étiré.

Les tuyaux en tôle recouverte de zinc à

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l'intérieur, ont été proposés, mais paraissent peu sûrs. On peut en dire autant des tuyaux en papier bitmuiné, qui sont à trèsbas prix, mais qui ne méritent pas grande confiance.

Des robinets doivent être placés à l'origine de tous les branchements, pour arrêter à volonté l'écoulement de l'eau, en cas d'accidents arrivés à ces branchements. Ces robinets sont de la grosseur de la conduite sur laquelle ils sont posés. Les petits tuyaux qui ne dépassent pas 6 centimètres de diamètre

Fig. 121. — Robinet à boisseau.

I sont munis de robinets, dits à boisseau, que l'on place à l'origine de tous les branche- ■ments (fig. 121). Au point où le robinet est ! placé, le tuyau de conduite est accessible, | grâce à une petite cheminée en briques, fer- | mée au niveau du sol par un couvercle de fonte. L'employé ouvre avec une clef ce i couvercle de fonte et tourne le boisseau du robinet, au moyen d'une longue tige de fer se terminant par une douille carrée qui embrasse la tête de ce boisseau. C'est

ce que l'on appelle un robinet sous bouche à clef.

Pour ouvrir et fermer les grosses conduites, on se sert d'un appareil de fermeture plus solide, c'est le robinet-vanne (fig. 122),

Fig. 122. — Robinet-vanne.

qui est composé, comme son nom l'indique, d'une vanne verticale, que l'on peut abaisser et élever du dehors au moyen d'une tige, A, qui fait tourner une longue vis, A. Pour ouvrir le tuyau, on tourne la vis dans le sens convenable, au moyen d'une tige h douille. On relève ainsi la vanne, V, et on l'amène dans une chambre, B, placée audessus du tuyau. Pour le fermer, on tourne la vis dans le sens opposé, et l'on fait descendre la vanne dans le tuyau TT', qu'elle obture alors complètement.

Quand un tuyau se remplit d'eau, il faut

que l'air s'échappe par le haut de la conduite, de même qu'il faut que l'air y rentre quand on fait évacuer l'eau qui remplissait ce tuyau. On pourrait évacuer l'air en tournant à la main, au moment opportun, un petit rohinet placé au point le plus haut de la

Fig. 123. — Ventouse a flotteur.

conduite générale. Mais si le robiuet d'évent et celui de vidange sont éloignés, il est difficile de surveiller l'un et l'autre. On évite cet inconvénient en plaçant sur les points culminants un petit appareil appelé ventouse à flotteur, inventé par Bettancourt, et dont la figure 123 fait comprendre le mécanisme.

La ventouse à flotteur consiste en un tuyau AB, adapté verticalement au sommet de la conduite CD, et fermé à sa partie supérieure par une plaque de cuivre percée d'un trou conique, 0. Dans ce tuyau est placé un flotteur, F, nageant sur l'eau et portant une tige verticale, à l'extrémité de laquelle est une soupape renversée, S, disposée pour fermer l'orifice conique, 0, de la plaque supérieure. Pour guider la tige dans son mouvement vertical, elle passe dans une traverse qui est placée à cet effet dans l'intérieur de la ventouse.

Lorsque l'eau remplit la capacité de la conduite et de la ventouse, le flotteur, soulevé par l'afflux de l'eau qu'il surnage, force la soupape à fermer le trou de la plaque su-

périeure delà ventouse; mais si l'air vient remplacer l'eau, le flotteur s'abaisse avec elle, la soupape s'ouvre, et l'air s'échappe par l'orifice 0.

Les robinets d'écoulement, placés dans les maisons, n'ont besoin d'aucune mention particulière. Le seul appareil d'écoulement qui nécessite une explication, est celui des bornes-fontaine s. C'est un robinet à repoussoir, c'est-à-dire se refermant de lui-même quand on cesse de presser le bouton. Tout le mécanisme du repoussoir consiste en un ressort à boudin qui cède à la pression de la main exercée sur le bouton, et qui reprend sa position primitive grâce à l'élasticité du métal, quand la pression n'est plus exercée.

Les figures 125 et 126 donnent l'élévation et la coupe de la borne-fontaine, et montrent le mécanisme qui ferme le robinet quand la main cesse de presser le bouton A, relevé par le ressort à boudin qui lui fait suite.

L'eau est vendue aux propriétaires et aux habitants des villes suivant deux modes différents : la distribution continue et la

Robinet de jauge.

bution mesurée. Dans la distribution continue, l'eau est livrée au consommateur au moyen d'un robinet qu'il peut ouvrir et qui, constamment en charge, fournit de l'eau à discrétion. Dans la distribution mesurée, on remplit un réservoir d'un certain volume,

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Fig. 125-126. — Borne-fontaine avec robinet

qui n'est jamais dépassé. A cet effet, le robinet qui amène l'eau dans le réservoir de la maison, porte un boisseau percé d'un trou assez petit pour assurer, par un écoulement continu, le débit, en vingt-quatre heures, du volume d'eau convenu. Un réservoir en zinc reçoit continuellement le filet d'eau qui coule de ce robinet.

Quand le réservoir est plein, il faut suspendre l'écoulement de l'eau. Pour cela le robinet d'écoulement est pourvu d'un flotteu r fixé par une tige en fer à la clef du robinet. Ce flotteur (fig. 124), composé d'une boule de cuivre qui suit les mouvements de l'eau, ferme le robinet quand le réservoir est plein. Dès que l'eau baisse, le flotteur la suit, découvre l'ouverture du robinet, et l'écoulement recommence.

Ces deux systèmes ont chacun quelques inconvénients. Dans les concessions d'eau à discrétion, il y a souvent un gaspillage et une perte d'eau qui ne profite à personne, et que les compagnies ont intérêt à éviter. Dans les concessions à volume d'eau limité, le tuyau qui conduit le faible volume d'eau

i repoussoir et coupe de la borne-fontaine.

concédé, est tellement étroit, qu'il s'obstrue fréquemment, pour peu que l'eau donne des dépôts calcaires ou entraîne des particules de sable. Il faut alors avoir recours à l'employé de la compagnie pour déboucher le conduit obstrué et rétablir l'écoulement de l'eau.

Ce double inconvénient a fait songer à un nouveau système, qui serait la solution la plus équitable : à un compteur à eau, analogue au compteur à gaz, et qui, laissant au consommateur la faculté de prendre de l'eau à discrétion, enregistrerait exactement le volume d'eau dépensé, volume qui serait ensuite payé à la compagnie d'après les constatations faites par l'appareil.

La compagnie des eaux de Paris a fait essayer différents systèmes de compteur à eau; elle n'en a encore adopté aucun en particulier, et la question est encore à l'étude. Nous pouvons cependant signaler un nouveau compteur à eau et à liquides inventé par M. A. Bonnefond, et qui s'exécute dans les ateliers de M. Ferret, fabricant de pièces d'horlogerie à Coibeil, auquel a été

Fig. 127-128. — Compteur à eau A A A Corps en fonte renfermant tous les organes du compteur.

BB Tuyau de passage de l'eau.

C C Vis d'Archimède en cuivre, à noyaux creux et à filets multiples ayant à chaque extrémité un pivot D en platine tournant dans une crapaudine e en pierre dure.

/, petite vis sans fin communiquant le mouvement de rotation de la vis d'Archimède à l'engrenage g et par l'intermédiaire des vis sans fin h et i et des roues J

de M. Bonnefond (coupe et plan).

et K, à la première mollette l du système enregistreur. Le rapport des engrenages est calculé de telle façon, qu'un tour de l'arbre de la vis i correspond i écoulement de 10 litres par le tuyau B, par suite le cadran P fixé sur cet arbre et divisé en dix parties égales, marquera les litres.

L'engrenage K, sur l'arbre duquel est montée la première mollette /, ayant dix dents, un tour de cet arbre et de cette mollette correspondra à un écoulement de 100 litres, marqués de dizaine en dizaine par les chiffres

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Suite de la légende des figures 127 et 128.

1 à 0. Cette mollette / porte un engrenage à une dent qui vient à chaque tour engrener avec une roue de dix dents fixée après la deuxième mollette m, et faire faire à cette dernière un dixième de tour, d'où il suit que la deuxième mollette marquera les centaines de litres. Cette deuxième mollette communiquant le mouvement à la troisième mollette n dans les mêmes conditions qu'elle le reçoit de la première, la troisième mollette marquera les unités de mille.

Ainsi avec cinq mollettes se commandant successivement

accordé le privilège exclusif de la fabrication de cet appareil.

Ce système de compteur, dont la figure 127 donne la coupe transversale, est basé sur l'emploi comme moteur de la vis d'Archimède à filets multiples.

Cette vis d'Archimède prend, sous l'action de l'eau, une vitesse de rotation proportionnelle à son pas et à la vitesse de l'eau.

Ce mouvement est transmis à l'appareil enregistreur par une série d'engrenages et de vis sans fin, dont on calcule les rapports en se basant sur ce que : pour un tour de la vis d'Archimède, l'eau parcourt la longueur d'un pas dans le tube formant gaine de cette vis.

La figure 128, qui donne la vue en plan de la moitié de l'appareil, donne une idée exacte de la façon facile et sûre dont on peut à chaque instant effectuer la lecture et la dépense d'eau. La ligne supérieure j des chiffres indique cette dépense jusqu'aux dizaines; les flècbes indiquent l'entrée ou la sortie de l'eau et le cadran inférieure marque les litres complémentaires.

Les points principaux auxquels on s'est attaché dans ce système de compteur, sont t les suivants :

1° Sensibilité extrême et exactitude de l'appareil;

2° Lecture rapide et sûre ;

3° Durée et bonne exécution.

Ce système de compteur, d'un petit volume, d'un contrôle extrêmement facile et ; d'un prix peu élevé, convient spécialement aux distributions d'eau dans les villes, ainsi

on aura la dépense écrite du compteur jusqu'à 1,000,000 de litres, après quoi l'enregistreur se remet de luimême à zéro.

Le mouvement enregistreur placé sous glace 0 avec un joint hermétique obtenu par le couvercle à vis S serrant sur deux rondelles en caoutchouc, est séparé de la vis d'Archimède par un espace vide R formant chambre à air et calculé de façon que jusqu'à une pression de 6 à 7 atmosphères, l'air vient se comprimer dans la partie supérieure occupée par le mouvement, et empêche l'eau d'atteindre un niveau supérieur à la ligne t v. v, vis de vidange.

qu'aux industries privées qui ont besoin de connaître les quantités d'eau qu'elles emploient.