RUE DES SAINTS-PÈRES, 15 MÊME MAISON A LIEGE

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Je ne crois pas avoir besoin d'insister beaucoup sur rimportance du sujet que j'entreprends d'étudier et sur l'intérêt qu'il présente, soit qu'il s'agpisse de protégper les vallées contre les eaux torrentielles débordées, soit au point de vue de la science.

Le problème des moyens à employer, dans l'intérêt de la sécurité publique, s'impose avec une force de plus en plus grande. Non-seulement en France, mais dans une gprande partie du midi de l'Europe, le fléau des inondations prend un caractère alarmant, de nature à inspirer les plus sérieuses inquiétudes sur l'avenir. L'opinion publique s'émeut lorsqu'une de ces g'randes catastrophes vient périodiquement, à des intervalles de plus en

plus courts, répandre la désolation dans les cam-

pag'nes et dans les villes; mais, dès que le danger est passé, elle oublie et s'endort dans une fausse sécurité. Un péril des plus menaçants plane sans cesse sur la société. Au moment où on y pense le moins, il suffit du concours de certains météores pour faire des monceaux de ruines et causer des dommag'es incalculables. Sans pouvoir préciser le moment, on peut affirmer que dans un temps assez rapproché nous aurons à subir quelque g'rand désastre de ce gpenre. A ce point de vue, aucune étude n a donc plus d'actualité que celle des torrents.

D'un autre côté, à mesure que la science s'enrichit d'observations et d'études qui font mieux connaître les causes et les lois de Tunivers, on constate de plus en plus Taction universelle des courants torrentiels. C'est par le travail des eaux que les vallées ont été creusées , et que des formations géologiques, dont les proportions gigantesques étonnent , se sont produites à la surface de la terre et dans son intérieur, jusqu'aux plus grandes profondeurs. L'empreinte des courants est si visible et si caractérisée dans tout ce travail des grandes transformations du globe, que l'idée d'une cause unique a frappé les meilleurs esprits.

Quel intérêt ne s'attache-t-il donc pas à la con-

naissance de la force qui a joué un si g^rand rôle dans Téconomie universelle, et qui en même temps est demeurée de nos jours un si formidable instrument de destruction !

Aussi Tétude des torrents a-t-elle depuis longptemps le privilégie d'exciter Tattention des savants. En 1842, rinstitut couronnait Tonvrag^e si remar^ quable que M. Surell a intitulé Etude sur les torrents des Hautes- Alpes. M. Cézanne en a donné une , nouvelle édition qu'il a enrichie d'observations du plus haut intérêt (1).

M, Scipion Gras, ingénieur en chef des mines, et M. Philippe Breton, ing^énieur en chef des ponts et chaussées, ont traité le même sujet en se plaçant à des points de vue différents et en pénétrant plus avant au cœur de la question.

Une science nouvelle tend à s'élever sut* ce» travaux, et elle paraît destinée à devenir une des branches les plus importantes des sciences cosiîiog'oniqueSi

L'étude des tori*ents qiii , jusqu'en 1860, était

(1) Étwie sur les torrents des Hautes- Alpes , par Alexandre Surell, deuxième édition, avec une suite par Ernest Césanne, 2 toI. grand in-8, avec vignettes et deux cartes géologiques, 1872. 35 francs.

demeurée presque exclusivement dans le domaine de la science théorique, où tous les systèmes peuvent se produire librement, est entrée dans une phase décisive et féconde en résultats, celle de Texpérimenlation. Parla loi du 28 juillet 1860, l'administration des forêts a été chargée de lexécution des travaux de reboisement , en vue de combattre les torrents. J'ai eu la bonne fortune d'être appelé à dirig^er le service destiné à opérer dans les Hau tes- Alpes , précisément dans cette terre classique des torrents si éloquemment décrits par M. Surell. Je l'avoue, cette question m'a passionné, elle a exercé sur moi une attraction irrésistible. J'ai

fait exécuter des travaux considérables, j'ai lutté corps à corps avec les plus terribles torrents des Alpes, et je crois avoir appris à les connaître. En même temps que nous expérimentions les procédés propres à contenir ces forces monstrueuses et à. protég'er les vallées coptre leurs attaques, le rôle de ces puissants ag'ents dans l'œuvre de la création se révélait à nos yeux dans toute sa g'randeur.

Le problème soulevé par les torrents est complexe. Derrière la question technique, il y en a d'autres se rattachant à l'économie forestière, pastorale et ag'ricole des montag^nes, et impliquant de sérieuses difficultés d'administration et de lég»isIation. Pour opérer dans le bassin des torrents, on se trouve

en contact, souvent en opposition avec les besoins et les habitudes des populations. Ces deux ordres d'idées sont entièrement distincts. L'élément technique de la question est sans contredit le plus important, et il est la base de tout le système; je ne m'occuperai donc que de lui seul. Il sera facile de résoudre les difficultés d'un autre ordre, sous la pression de la nécessité, quand il sera démontré par la science et prouvé par l'expérience qu'on peut mettre un terme aux débordements des cours d'eau par un ensemble de travaux simples et relativement peu coûteux, combiné avec de sag'es mesures conservatrices.

Ceci posé, je crois devoir d'abord exposer synthétiquement l'idée fondamentale de la nouvelle théorie torrentielle.

Ce qui m'a frappé dans toutes les études précédentes concernant l'hydrolog'ie en g*énéral, c'est qu'on ne se préoccupe à peu près exclusivement que du débit. Sans doute, on y tient compte des matériaux charriés par les courants au moment des

crues, mais, en somme, la cause supposée des débordements reste toujours l'excès du débit. Toutes les discussions auxquelles on s'est livré et auxquelles ont pris part les savants les plus éminents, n'ont porté que sur les causes qui pouvaient ag*ir

sur le débit. Tout le débat a été ramené à la perméabilité ou à rimperméabilité du sol. L'utilité des forêts elle-même n'a surtout été examinée qu'à ce point de vue restreint. Toutes les recherches pour combattre les inondations n'ont eu d'autre objectif qu'une action à exercer sur le débit. On a toujours raisonné et calculé comme si au moment d'une crue excessive il ne se passait autre chose qu'une augmentation du volume du courant, sans variation dans la loi hydraulique, Je me hâte de le dire, je considère cette manière de voir comme erronée, et c'est ici que je me sépare de mes devanciers.

Pour moi, il y a plus qu'une variation dans le débit. Au moment des g^randes crues, lorsqu'un cours d'eau, g^rand ou petit, charrie des masses solides considérables formées de terres et de pierres de toute nature et de toute dimension, un phénomène capital se produit. C'est une perturbation plus ou moins grande dans la marche du courant et dans les lois qui le régissent. C'est ce que j'appelle le phénomène torrentiel, ou soit la torrentialité, c'est-à-dire une action d'autant plus perturbatrice que les causes secondes qui la produisent, savoir la masse des matières entraînées, sont plus considérables.

A ce point de vue, les torrents des Alpes les plus

fougueux ne sont qu'un cas extrême d'un phénomène g»énéral qui se produit plus ou moins voilé ou accentué dans tous les cours d'eau qui ne sont pas d'une tranquillité complète.

L'effet caractéristique de cette action perturbatrice, c'est l'instabilité dans le courant.

Lorsqu'un cours d'eau ne charrie point de matières, quel que soit le volume de l'eau, l'écoulement s'effectue avec une g'rande stabilité d'après les lois hydrauliques. Les brusques variations du débit, en élevant ou abaissant le niveau, engendrent des variations dans la vitesse : dès lors une certaine perturbation en est la conséquence ; mais l'action de la pesanteur sur le fluide s'exerçant toujours dans sa toute-puissance et s'équilibrant avec les résistances dues uniquement aux frottements, la stabilité tend sans cesse à s'établir. A une élévation du niveau correspondant toujours une plus grande vitesse, il est rare que les eaux s'élèvent au-dessus des rives.

La perturbation engendrée par les matières entraînées est autrement grave. Si la matière du courant est profondément modifiée en substance, si à une eau claire et possédant toute sa fluidité, par exemple, se substitue un liquide visqueux; si déplus le torrent est soumis à un travail mécanique con-

sistant dans le charroi d'une certaine quantité de matières solides, les conditions sont profondément modifiées. D'abord on n'a plus de Teau, mais plutôt un état de Feau soumis à toutes les variations en tant que fluide. Le travail imposé au courant développe des résistances soumises elles-mêmes à toutes les variations. De là naît une extrême instabilité, ou, en d'autres termes, la torrentialité.

L'expérience démontre que celte perturbation, engendrée par des causes secondes, exerce sur les cours d'eau une action beaucoup plus puissante que celle provenant des simples variations du débit.

Dans les grands torrents des Alpes, qui charrient, au moment des grandes crues, des masses énormes de matériaux, depuis le grain de sable jusqu'aux plus gros blocs, et qui de plus sont extrêmement boueux, la perturbation est telle que les lois hydrauliques paraissent complètement renversées et produisent des effets diamétralement opposés à l'état normal. Par exemple, le lit, au lieu d'être concave, est bombé ; le courant, au lieu de suivre les dépressions du sol qui lui offrent les plus graniies pentes, tend au contraire à s'élever et à suivre les points culminants du sol. La surface de l'eau elle-même est bombée ; les effets dynamiques les plus extraordinaires se produisent; le cours d'eau, en proie à un

véritable état révolutionnaire, devient l'image de la plus folle instabilité.

C'est là, je le répète, un cas extrême du phénomène torrentiel et dont l'étude est éminemment propre à nous révéler ses lois ; mais pour être moins accusée, cette perturbation n'en est pas moins sensible dans les cours d'eau ordinaires qui charrient plus ou moins, lorsqu'ils entrent en crue. Le redoutable phénomène se reconnaît à des sig*nes révélateurs certains. La surface de l'eau tend à se bomber; elle est sillonnée par des courants qui se déplacent avec une g*rande mobilité en variant de vitesse. Le courant principal, au lieu de s'établir au-dessus des bas-fonds, tend au contraire à suivre la lig*ne des hauts-fonds et à envahir les bancs de graviers s'il en existe. Au rebours de l'état normal, la plus grande vitesse du courant se produit le long des rives, ce qui est une cause de corrodation de celles-ci.

Evidemment, ce sont là des effets qui ne peuvent être que le produit de causes secondes perturbatrices, puisqu'il serait matériellement impossible que de simples variations dans le débit fussent la cause d'une telle instabilité.

Un œil exercé, d'ailleurs, juge par le simple

40 INTRODUCHON.

aspect du lit d'un cours d'eau quelconque du degré de torrentialité auquel il est exposé.

Et tout d'abord, lorsque les. rives sont couvertes de verdure tout le long* et jusqu'au bord de l'eau; lorsque les saules laissent impunément leurs branches traîner dans le courant, c'est un signe certain de grande stabilité ou de tranquillité. Si, au contraire, les rives sont dépouillées de végétation et portent des traces de corrodation; si, de plus, on commence à apercevoir ça et là des bancs de graviers, c'est le signe d'un commencement de torrentialité.

Ces signes révélateurs s'accentuent de plus en plus, suivant le régime parliculier de chaque cours d'eau ; et lorsque, comme dans la Durance, le phénomène torrentiel atteint un haut degré d'intensité, on voit les eaux divaguer sur d'immenses plaines de cailloux en se divisant en plusieurs branches, qui se déplacent à la moindre crue.

L'état et l'aspect des îles comprises entre ces branches offrent une caractéristique certaine du plus ou moins de stabilité dans le régime du cours d'eau. Lorsque ces îles sont couvertes de vieux bois, et mieux encore, si on s'est décidé à les habiter, quand il s'agit de grands fleuves, c'est un signe de

INTRODUCTION, a

grande stabilité. Si, au contraire, ces dépôts sont dépouillés de végétation, et n'ont même pas encore acquis cette teinte terne que leur donne l'exposition prolongée à Tair, c'est que l'instabilité est trèsgrande.

L'existence d'une perturbation torrentielle, due aux matières entraînées, est donc démontrée. Il y a plus, cette perturbation est soumise à des lois aussi constantes que celles qui président à l'écoulement de l'eau. Ce qui le prouve à priori^ c'est la forme des dépôts qui sont le produit de cette action.

Rien n'est plus désordonné en apparence que les crues des grands torrents des Alpes. Ceux qui ont lu la saisissante description de M. Surell savent qu'elles offrent l'image du chaos : des blocs roulant avec un fracas épouvantable en s'entre-choquant ; un courant d'«n noir d'encre bondissant à travers tous les obstacles et divaguant avec une extrême mobilité sur une immense surface, sans pouvoir se fixer nulle part. On devrait croire que cette masse énorme de pierres entraînées par les eaux va être dispersée au hasard, et produire des amas confus sans aucune règle ; au contraire, et c'est là un fait curieux d'une immense portée, c'est que le torrent a beau pendant des siècles poursuivre son travail de déblai dans la montagne et de remblai dans la

plaine, il peut indéfiniment multiplier ses crues et charrier des matériaux ; le résultat constant de cette action continue, Tintég^rale de tous ces remblais élémentaires, ce qu'on appelle le lit de déjection, affecte une forme g*éométrique d'une régularité parfaite. La détermination de la loi g'éomé trique de cette surface offre de g*randes difficultés. Je dirai mon sentiment plus loin à ce sujet ; mais, quelle qu'elle soit, la loi géométrique existe , elle est visible ; et c'est ce qu'il nous suffit d'établir pour le moment. Nous pouvons en conclure avec certitude que ce travail torrentiel, en apparence si désordonné, est soumis à des lois constantes, ces lois n'étant autres que celles de l'instabilité.

Ainsi il y a perturbation. Cette perturbation est soumise à des lois fixes ; tout l'intérêt de la question est donc ramené à la détermination de ces lois.

L'étude des lois torrentielles est appelée à jeter le plus grand jour sur le problème des inondations et à en indiquer la solution rationnelle. Pour chaque cours d'eau, et suivant son régime propre, on aura à tenir compte, pour chaque partie de la surface du bassin, non-seulement du coefficient de débit, mais aussi du coefficient de perturbation. La perméabilité ou l'imperméabilité du sol cesseront d'être Tunique élément des recherches. Une autre donnée

plus importante, et jusqu'ici nég'lig^ée, se trouvera introduite dans le problème.

La détermination de ces lois, indispensable au point de vue de la rég'ularisation du régime des cours d'eau, est en même temps du plus haut intérêt pour la science. D'après ma conviction, ces lois sont destinées à éclairer d'un jour nouveau les points les plus obscurs et les plus importants de la physique terrestre et même de la cosmogonie universelle.

Je l'ai déjà dit, les courants ont joué un rôle immense dans les révolutions du globe. Ceci n'est plus contesté. On n'est pas éloigné même d'admettre qu'ils sont la cause de toutes les plus grandes transformations géologiques ; mais en comparant d'une part l'immensité du travail accompli, de l'autre ce qu'on sait des cours d'eau considérés dans leur étal de stabilité hydraulique, il existerait une telle disproportion entre les effets et la force supposée être la cause, que l'esprit reste suspendu, admettant avec peine une pareille explication des plus grands phénomènes de la nature.

Cette incertitude cessera quand on connaîtra à fond toute la puissance du phénomène torrentiel. 11 fallait en effet une grande force pour exécuter

un pareil travail ; mais il fallait de plus que cette force fût perturbatrice et soumise aux lois de la plus extrême instabilité. Jamais une force stable, quelle que fût son énergie, n'aurait pu pétrir tous ces matériaux, les amalg'amer, les charrier, les disperser et les déposer d'après des règles aussi gavantes. Le phénomène torrentiel est le manœuvre qui a accompli pour ainsi dire automatiquement toute l'œuvre géologique, depuis que le globe sortant du chaos et à peine ébauché a commencé à dessiner sa forme jusqu'à nos jours.

Dans un chapitre spécial, à la fin de cette étude, j'exposerai quelques réflexions sur la physique terrestre et la cosmogonie. J'ai voulu seulement, dans cette introduction, indiquer le point de vue auquel je compte envisager la question des torrents et en faire ressortir l'importance.

Pour résumer toute ma pensée en peu de mots, voici sous quel aspect on peut envisager tout le fond de cette synthèse des torrents.

Dans la nature, deux forces opposées l'une àl'au^ tre sont sans cesse en présence et en action : l'une s'appelle la force vive, elle réside dans les fluides, elle engendre le mouvement; l'autre, inhérente à la matière, appelée la fdree d'inertie, sert de contre-

poids nécessaire à la première. Lorsque ces deux forces sont en équilibre, Tordre existe. Les lois de la gravitation universelle, découvertes par Newton, tendent à maintenir la permanence de cet ordre, c'est-à-dire la stabilité de Tunivers, entendue dans son vrai sens, non de Timmobilité, mais du mouvement réglé. Mais Newton lui-même constata des perturbations dans la grande machine, et crut qu'il serait nécessaire qu'un jour son auteur vînt la réparer. Leibnitz combattit cette opinion ; il était réservé à l'illustre Laplace de rassurer la science, en prouvant que toutes les perturbations se compensaient à la longue les unes par les autres et concouraient à produire l'harmonie.

A côté de la gravitation universelle-lendant à la stabilité, il existe donc une perturbation universelle tendant à l'instabilité, mais contenue dans des limites restreintes ; chacune de ces deux grandes forces étant soumise à des lois propres.

On pourrait soutenir qu'au fond la force est une^ et qu'il n'y a qu'un changement de signe. L'hypothèse de deux forces contraires n'en est pas moins admise dans la pratique scientifique comme facilitant les explications.

Le phénomène torrentiel offre, une perturbation

if) hNTRODUGTlON.

naturelle d'un g'enre particulier. Si, en étudiant les lois de cette perturbation spéciale, nous arrivons à constater qu'elles sont les mêmes que celles qui règlent toutes les g»randes perturbations g*énérales connues, on aura un puissant arg'ument de plus en faveur des doctrines qui convergent de plus en plus vers la conception de Tunité de plan et de r unité de cause dans l'univers. C'est, je l'espère, ce qui résultera de cette étude.

L'ordre dans lequel le sujet doit être traité est facile à tracer et s'impose logiquement.

J'examinerai d'abord quelles sont les lois d'après lesquelles s'effectuent l'entraînement et le dépôt des matières par les courants. J'ai été précédé dans cette voie rationnelle par MM. Scipion Gras (1) et Philippe Breton (2), et j'aurai souvent à invoquer leur autorité.

En second lieu, j'étudierai les torrents proprement dits.

Il me sera facile dès lors, les lois torrentielles

(i) Études sur les torrents des Alpes (Victor Dalmont éditeur), quai des Augustins, 49.

(2) Mémoire sur les barrages de retenue des graviers (Dunod éditeur), quai des Augustms, 49.

étant établies, de proposer les moyens utiles de combattre les torrents.

Dans une quatrième partie, je dirai mon opinion sur Faction du phénomène torrentiel dans les g*rands cours d'eau, et je discuterai la question des grandes inondations.

Mais il ne suffit pas à Thomme de lutter contre les éléments et de les vaincre; il a sur eux, par la vraie science, un pouvoir plus g*rand : celui de les asservir et de les faire travailler à son usag'e , faisant par là d'une force destructive un puissant instrument de travail, un agent de production et de richesse. J'essaierai donc d'expliquer et de prouver que, par une saine application des lois torren* tielles, on peut arriver à fertiliser ces immenses surfaces arides, telles que la Crau d'Arles par exemple, en faisant déposer économiquement les terres et les limons que les eaux charrient , sans avoir recours à l'appareil dispendieux des procédés de colmatag^e ordinaires , et cela tout simplement en imitant les procédés naturels qui ont créé tant de vastes deltas, tant de fertiles vallées, depuis le vieux Nil et le Gang'e jusqu'au Mississipi.

Je terminerai , comme je l'ai dit , par quelques réflexions g'éolog^iques et cosmogoniques.

i8 INTRODUCTION.

Ce cadre est bien vaste; il peut paraître ambitieux. Je n'ai pas la prétention d'être à la hauteur d'une si g*rande tâche ; mais il est admis, dans le domaine encore si obscur des sciences naturelles, que toutes les idées, voire même toutes les hypothèses, peuvent et doivent se produire, à la seule condition d'être rationnelles et d'être entourées de quelques probabilités. C'est ainsi que la science a progressé, marchant vers la lumière, souvent à travers l'erreur, soutenue par la foi ardente des hommes qui recherchent la vérité sous toutes ses formes, et qui l'aiment pour elle-même avec passion.