CHAPITRE PREMIER. — .ttUE&TlG?îS rPRËLlMlNAlRES

digues maintiennent les eaux dans le lit central, quelle que soit la hauteur des crues qui passent toujours avec facilité ; soit ménager dans les levées des ponts supplémentaires .tels que (d) par où les courants latéraux trouveront une assez large issue; alors, il ne se produira plus de dénivellation des eaux entre deib et, par suite plus de courant itrans versai susceptible d'affouiller les>piles.

L'effet que nous venons de décrire a été nettement étudié par Yicat au pont de Souillac, nous reviendrons plus .loinjsur les faits .qu!il rapporte. Dans .son cours si complet de TËcole des ponts et chaussées, M. Tiospecteur géjiéral Morandière cite plusieurs exemples fort instructifs.

Ainsi, le pont d'Orléans construit par. Perronet, dans une partie où la Loire* est bien encaissée entre ses r deux .rives, suffit loijjours à l'écoulement des crues bien qu'il ne présente en 9 arches qu'un débouché linéaire de 279 mètres. Au contraire, le pont de la ligne de Vierzon, construit .en 18A3, à 1,200 mètres seulement en amont du précédent, présente en 12 arches un débouché linéaire .de* 300 mètres; mais, la culée rive gauche très-avancée en rivière forme la tête d'une levée dans laquelle on n'a point ménagé de pertuis de décharge ; aussi, lors de la crue de i846,<il se forma le loog dejcetle levée un courant transversal qui prit en écharpe les piles de la rive gauche «et trois larches s'écroulèrent.

•On peut parer aux inconvénients deJa levée continue finae la faisant point insubmersible ; elle forme alors déversoir et livre encore aux eaux un passage supplémentaire. Mais on comprend sans peine qu'il sera toujours préférable de ménager dans les levées des passages suffisants pour écouler les courants, dont on aura au préalable constaté expérimentalement la largeur et l'importance.

Si Ton veut arriver à une sécurité. absolue, il ne faut, point modifier .ritat naturel des choses; il faut se contenter d'étudier avec soin les divers courants qui se forment en tenips.de crues et il faut ménager à chacunson passage liahitueL

En ce qui .touche les courants latérajux, leur plus .grande profondeur .et par suite leur pins grande vitesse ne se produit .point .près des culées mais toujours à une certaine. dislance. En effet, un nivellement en travers .des rives d'un fleuve apprend que les berges sont toujours phis hautes* que les .terrains qu'elles séparent des eaux; ilfsemble que les matières entraînées, par leshauteseaux s'y déposent en, plus grande abondance ;et les exhaussent sans. cesse; la plus grande profondeur du courant; latéral est donc .reportée à. une certaine distance au-delà des berges et c'est à l'emplacement de cette plus grande profondeur, facile à trouver par un niveUemant, qu'il confient de .placarJ^s ponts à construire sous la levée d'accès.

JUMsonvénfeiiis dn vAlsina^ «d'ua «iMnaveat. — Lorsqu'un .p^ont est placé .prés du conPfj^nt.de/dfiux rivière^ à > crues discordantes, il peut se trou^ei^ en péril sous l'influence de circonstances spéciales, que plusieurs aGcidentSignawes ont.mises en lumière.

Ainsi, Dupuit, à la page 163 de ses Études sur lemomermntdes eaux rappofte .gue.la.grand^ crue de .la Loire, en 1846, se {produisit. au moment ou les eaux de ia.Maine étaient basses. (fig. 3i, .pi. i).

Les eaux de la Loire se déversèrent alors dans la vallée delaMaine, ats'tèoodant jsur.les eaux de cette rivière, en remontèrent le £OUES.«ur. une igrande loniguaur. A l'origine de la crue, il .y avait 2 mètres d'eau au pont d'Angers.; il y eutaut bientôt 5"',50 ; et, pendant trois jours, il exista sous ce j)ont,.de l'aval à lltcnont, une cataracte de O'^jlO. M. Morandière (ait remarquer avac raison que le poial de .BouLchemaine, situé beaucoup plus près du confluent, jpourrait dans les mêmes ôrfonstances» se itrjouvâr aamois «aides causas ancare plus puiâsantos de tdiss-

fruclion; c'est pourquoi on s'est attaché à lui donner des fondations aussi solides que possible.

Le chemin de fer de Paris à Lyon , en arrivant près de cette dernière ville, traverse le Rhône sur le pont de la Quarantaine, un peu au-dessus de son confluent avec la Saône. En 1854, arriva une crue formidable de la Saône, et les eaux de cette rivière se précipitèrent avec une chute de 2 mètres dans le lit du Rhône, qu'elles remontèrent avec une violence telle que le pont fut emporté. On dut le rétablir sur fondations tubulaires descendues à 15 mètres environ au-dessous de l'étiage.

Dans des circonstances analogues on devra donc s'attacher à obtenir des fondations inébranlables et à les protéger contre tous les afTouillemcnts possibles.

Pour résumer les notions précédentes, nous répéterons que ce qu'il y a de mieux c'est d'étudier avec soin le cours naturel des eaux et de faire en sorte qu'en tout temps chaque courant principal ou dérivé trouve un écoulement libre et suffisant.

Lorsque la chose est possible, on peut encore amener toutes les eaux dans un seul pertuis ; mais il faut alors les guider par des digues longitudinales insubmersibles, solidement enracinées dans les rives de manière à n'être point tournées.

Débouché d'un pont. — Le débouché d'unpont, c'est-à-dire la section transversale qu'il offre à l'écoulement, doit être suffisant pour débiter en tout temps toutes les eaux de la rivière, sans que la vitesse, et par suite le niveau de celles-ci, soient forcés de subir au passage de notables variations.

En théorie, un pont, quelque faible que soit son débouché, peut toujours livrer passage au débit d'une rivière dont la section à l'amont est par exemple dix fois plus grande que la section sous le pont ; il est nécessaire, pour cela, que les vitesses moyennes d'écoulement varient en raison inverse des sections. Mais l'accroissement de vitesse ne peut s'obtenir que par une surélévation des eaux à Tamont, et par la formation d'une cataracte : cette cataracte, lorsqu'elle prend une certaine amplitude, ne tarde point à devenir funeste pour la solidité de l'ouvrage; dans tous les cas, elle rend très-difficile la circulation des bateaux et force la navigation à s'arrêter parce qu'elle crée en un point du parcours un obstacle trop difficile à franchir.

Ainsi, le rapport de la section d'écoulement que présente le pont à la section libre de la rivière doit se rapprocher le plus possible de l'unité : sa valeur n'atteint jamais l'unité, car les ponts sont construits de manière à n'embrasser que le cours des eaux, et la présence des piles et des retombées des voûtes entraine toujours un rétrécissement.

La première chose à faire est donc de déterminer le débit maximum de la rivière à l'emplacement du pont.

Étiage. — Parmi les niveaux que la surface de la nappe d'eau est susceptible de prendre, les plus intéressants à connaître sont les deux extrêmes : le plus bas et le plus élevé.

Le niveau le plus bas que l'on connaisse prend le nom d'étiage ; et c'est en général à ce niveau que l'on marque le zéro des échelles hydrométriques.

L'étiage ne constitue pas un minimum absolu; cVst par la tradition qu'on l'établit. Possédant des observations sur le niveau des eaux pendant un grand nombre d'années, l'étiage correspond au niveau le plus bas; mais rien ne dit que dans l'avenir, il ne se produira point, indépendamment du lait de Thonune, telle dr-

Digiti

liflAPITRE PREMIER. - QUESTIONS PRÉLIMINAIRES. 13

constance météorologique qui amènera un abaissement plus considérable que tous ceux qu'on a observés dans le passé.

L'éliage doit donc être considéré comme un repère commode, bien déterminé, mais il ne faut point affirmer que les eaux ne descendront jamais plus bas.

L'étiage est précieux à connaître ; tous les bois, qui servent aux foYidations et qui sont destinés à résister indéfinimeat, doivent rester en tout temps au-dessous de Téti-ige ; car, ainsi que nous l'avons dit dans le traité de l'Exécation des Travaux, les bois, qui ne sortent jamais de l'eau, se conservent parfaitement, tandis (|u'ils ne tardent point à se décomposer s'ils se trouvent alternativement mouillés et exposés à l'air.

Pour montrer la distinction qu'il importe de faire entre l'étiage absolu etTéliage conventionnel, le seul connu, il nous suffira de rappeler que les eâux de la Seine honl descendues en 1865, en amont de Paris, à l'^jO? au-dessous de l'étiage, déterminé en ISM : cela tient, dans une certaine mesure, aux travaux de dragage rt d'élargissement effeclués dans le lit du fleuve, mais probablement aussi à une concordance accidentelle entre les basses eaux de tous les affluents.

KlTeau des plus hautes eaux connues. — Les considérations précédentes s'appliquent au niveau des plus hautes eaux connues. Les inondations laissent dans la mémoire des populations des souvenirs durables, et, à défaut de renseignements plus précis, la tradition, corroborée par l'examen des lieux, suffit pour reconnaître la limite des plus grandes crues connues. Mais cette limite une fois déterminée, rien n'indique qu'elle ne sera point ultérieurement dépassée; les ensablements du lit, les travaux d'art, tels que les ponts et les barrages exécutés sur le cours d'eau, le travail projeté lui-même, peuvent concourir à la production de crues plus considérables que toutes les autres ; les crues de tous les affluents peuvent accidentellement concorder toutes ensemble de manière à produire une surélévation exceptionnelle du cours d'eau principal ; si donc les renseignements dont on dispose ne s'étendent pas sur une longue suite d'années, on fera bien de se tenir très au large dans ses évaluations.

H est à remarquer, du reste, que, pour les cours d'eau principaux, on ne risque guère à présent de donner aux ponts des débouchés par trop faibles ; car, d'une part, on construit aujourd'hui des arches de grande ouverture et surtout on a beaucoup réduit l'épaisseur des piles, de sorte que la largeur des parties formant barrage est bien moindre qu'elle n'était autrefois avec les vieux ponts dont les piles occupaient le tiers du débouché linéaire; d'autre part, les exigences de la navigation se sont accrues et les ingénieurs chargés de ce service ont soin d'exiger, dans les nouveaux projets,, une grande hauteur d'arche.

Quoi qu'il en soit, nous supposons connus l'étiage, la limite des plus hautes eaux, et aussi la limite des eaux navigables.

Limite des eaux naTln^abies. — La limite à laquelle s'arrête la navigation est aussi fort importante à connaître, car, il faut que, jusqu'à cette limite, les bateaux de toute dimension puissent facilement passer sous les arches marinières.

11 va sans dire que la limite des eaux navigables n'a rien d'absolu, car, en théorie, la navigation n'est jamais impossible, quelle que soit la vitesse du courant; elle devient seulement plus difficile et exige des bateaux plus solides ainsi qu'une force motrice plus considérable. A mesure que la navigation se perfectionne, la limite des eaux navigables peut donc s'élever, et il convient de faire dans une certaine mesure la part de l'avenir.

Cependant, il arrive toujours un moment où la navigation cesse d'être avants geuse et économique.

Digiti

f4 VGfm m HàÇOMiERIB.

Cctt'olimitb des plus hautes eaux na'^igables oornespondi en général, aunio* ment où la rivière coule à pleins bords, c'est-à-dire au moment où elle Ta commencer h se déverser sur les berges.

A Tamont de Paris, sur la Seine, la navigation cesse à peu près à 3 mètres au dessus de Tétiage ; à l'aval, elle ne cesse qu'à 4 ou 5 mètres au dessus de l'étiage ; aux Andelys, elle ne cesse que lorsque les eaux sont à plus de 5 mètres au-dessus derétiagc.

Sur choque rivière, le service de la naTigation indique le niveau des plus hautes eaux navigables. Il est urgent de le- connaître pour la rédaction d'un projet de pont, car les chemins de halage doivent être placés à quelques centimètres audessus.

(Vest aussi une habitude assez générale de placer les chapeaux ou couronnements des piles à peu près à la hauteur des plus hautes eaux navipfables.

Détcrniinaiioii du'débit d'an cours d'can. — La détermination du débit du cours d'eau est nécessaire pour les calculs du débouché.

On ob lient le débit par deux méthodes distinctes :

i® Par expérience directe, en relevant le profil en travers du lit et mesurant la vil esse moyenne; 2* par le calcul, en cherchant le profil de la section mouillée et la pente longitudinale du cours d'eau.

La première chose à faire est donc de relever le profil en travers^ H faut choisir une partie du courant sur laquelle tous les filets liquides sont animés de vitesses parallèles, ce qu'il est facile de reconnaître au moyen de petits flotteurs ; puis, au moyen d'un treuil, on tend, bien normalement au courant, un fil de fer solide, qui porte tous lés mètres en signe bien apparent; on a fait au préalable lagradualion sur la rive en tendant le fil comme il devra l'être lorsqu'il sera placé en travers du fleuve. Le fil étant en place, ou relève à chaque point de division la profondeur de l'eau au moyen d'une sonde ou d'un fil à plomb chargé d'un poids d'autant plus lourd que le courant est plus rapide.

De la sorte, on a une série de coordonnées verticales équidistantes représentant los profondeurs d'eau que l'on trouve en chaque point, et si Ton réunit par des lignes droites les extrémités de ces ordoimées, on forme une série de trapèzes dont la somme est la surface mouillée totale de la section.

Connaissant la section mouillée, on aura le débit en la multipliant par la vitesse moyenne des filets liquides parallèles.

Bien. des méthodes et bien des appareils sont en usage pour déterminer la vitesse moyenne : nous les décrirons dans le traité du mouvement de» eaux. Nous supposerons seulement ici que Ton a calculé la vitesse à la surlace et qu'on se propose d'en déduire la vitesse moyenne.

La vitesse à la surface s'obtient au moyen de flotteurs légers, offrant peu. de prise à la résistance de l'air ; l'expérience se fait par un temps calme, et l'on note au moyen d'un chronomètre le temps que chaque flotteur met à parcourir l'espace compris entre deux profils de distance connue. On trouve donc la vitesse à la surface en des points convenablement espacés du profil transversal.

Si l'on considère tous les filets liquides qui se trouvent sur une même verticale, ils sont animés de vitesses différentes ; la vitesse à la surface n'est point maxima, comme on serait tenté de le croire; la plus grande vitesse se trouve presque toujours au-dessous de la surface.

La plupart des auteurs anciens, qui ont traité la question, ont donné des formules contradictoires ou évidemment erronées. La formule, déduite par M. l'ingénieur Bazin d'une longue série d'expériences, paraît seule acceptable et encore

Digiti