Mélanfr^ de l'eau de mer et de l'eau douée

C est par des considérations et des calculs analogues que Ton peut se rendre compte de la façon dont se mélangent, dans un fleuve à marées, Teau de mer et Teau douce, ou, d'une manière plus générale, les eaux de provenances diverses qu'il reçoit, telles que les eaux d'un égout qui y seraient jetées. Supposons, avec M. le professeur Unwin*, à qui nous empruntons ce qui suit, que Ton ait levé un assez grand nombre de profils en travers, depuis le point où la marée se fait sentir jusqu'à Tembouchure du fleuve, pour pouvoir calculer très exactement les volumes d'eau qui se trouvent compris entre le profil d'origine A en amont et un certain nombre d'autres

points, B, C, D aussi bien au moment des basses eaux

(étale de jusant) qu'au moment où l'eau atteint sa hauteur

maximum dans chacun des ^D" profils. Représentons ces volumes respectivement

par t^i, v,, V, pour les

basses eaux, et Vj, V,, V,. , .

pour les hautes eaux.

Sur une ligne horizontale ABCD (fig. 108), où les distances entre les profils seront portées comme abscisses, portons, comme ordonnées, ces volumes, nous obtiendrons deux courbes telles que celles

1. Le point marqué Trentemoult sur la figure 107 correspond à Textrémité aval du port maritime de Nantes.

2. On tke movement of water in a tidal river, witk référence to ihe position ofsewer outfalU, par W. Gauthorne UnwiD, London, 1883.

Flg. 108.

s 6. — MARÉES. 475

qui sont représentées sur la ii^re. Une ordonnée quelconque DD',par exemplè^de la courbe inférieure, représente le volume d'eau qui restait dans le fleuve, au Dfioment de la bassemer, entre les points A et D. A ce moment, les vitesses des molécules dans le profil D étaient nulles ; on peut donc admettre, à titre de première approximation, que TefFet du flot a été de refouler, vers Tamont, toute cette masse d^eau en lui imprimant des vitesses diverses, comme si une vanne, bar* rant toute la rivière en D, remontait avec le flot. Les difl'érences de vitesse entre la surface et le fond ou les parois, la courbure des rives et les irrégularités du lit donneront au phénomène une bien plus grande complication, et produiront des échanges de liquide de part et d'autre de ce profil, mais Teff'ct général, considéré dans son ensemble, sera celui qui vient d'fttre défini. Mais, au moment de l'étalé de flot, lorsque le mouvement s'arrêtera, le volume ainsi refoulé étant resté le même, n'occupera plus sur la rivière que la longueur Arf, obtenue en menant par le point D' une horizontale D'âT jusqu'à sa rencontre en d avec la courbe qui représente les volumes on hautes eaux. L'eau qui provient de la partie en aval du profil D ne remontera donc pas au-dessus du point d\ de mémo, celle qui provient de l'aval du profil C ne remontera pas au-dessus de c, sauf les mélanges partiels dus aux actions secondaires que l'on néglige dans cette approximation.

Ce calcul et cette construction négligent aussi le volume d'eau douce amené parlefleuve.il suffit, pour en tenir compte, d'augmenter les volumes correspondant à l'eau basse, «i, u„

«8 ou les ordonnées BB', CC, DD' .... du volume d'eau Q

débité par le fleuve pendant la durée du flot. On obtient ainsi, pour chaque profil, l'amplitude de l'oscillation de Teau due à l'action de la marée. Pour la Tamise, celte amplitude serait do 13 à 17 kilomètres pour les localités en aval de Londres.

On peut se rendre compte de l'importance des mélanges partiels résultant des actions secondaires par la considération de l'état de salure de l'eau. Si les choses se passaient exactement

QiOo^z

comme nous Pavons supposé, la partie du fleuve comprise entre les profils A et D, par exemple, recevant, à chaque marée, un volume Q d'eau douce et perdant un volume égal d'eau salée, finirait par devenir entièrement douce. Or, la salure, en un point donné du fleuve reste, lorsque le débit Q est luimême constant, sensiblement constante ou se retrouve la même à la fin de chaque marée. Soit B le point du fleuve où la salure est nulle, si Ton admet qu'elle croisse uniformément depuis ce point jusqu'à l'embouchure, à une distance / du point fi, où elle serait Si (chaque mètre cube d*eau contenant $i grammes de sel), sa valeur Sx à une distance quelconque x

du point B sera 5a; = T 5,. En tous cas, la salure s, en chaque

point du fleuve peut être trouvée, soit approximativement par cette formule, soit par analyse directe. Alors^ dans cet espace de longueur œ compris entre le point B et un point quelconque, il entre, pendant une marée, Q mètres cubes d'eau douce et il sort, puisque le volume se retrouve le même après la marée, Q mètres cubes d'eau salée, à une salure moyenne

entre zéro et Sx ou égale à ^. Il est donc sorti de l'espace

Qsx considéré — grammes de sel qui ont dû y rentrer, puisque la

salure est restée la même et qui correspondent à un volume Qi d'eau de mer, déterminé par l'équation :

Q,5,=— dou Q, =-- = -.

On peut calculer ce volume Qj pour un certain nombre de profils correspondant à un même nombre de valeurs de x^ et le comparer au volume total qui passe à travers ce profil pendant une marée et qui a été déterminé précédemment. On trouve généralement une très petite fraction ; pour la Tamise, par

exemple, celte fraction varie de -- à -— • ^ ' 220 430

Des considérations et des calculs analogues peuvent être

Qoo^z

§ 6. - MARÉES. m

faits pour se rendre compte de la marche des eaux d'égout et de leur mélange progressif avec Teau du fleuve. On en trouvera un exemple dans la brochure citée de M. Unwin.

930. Amélioration des estuaires. — Le problème de l'amélioration des estuaires des fleuves, au'moyen des courants alternatifs de la marée, est un des plus difficiles qui se présentent aux ingénieurs ; il est bien plus compliqué que celui de la correction des rivières dont le courant est constamment de même sens. Les mêmes principes généraux y sont applicables, c'est-à-dire que, par exemple, le courant tend toujours à se porter vers la rive concave, à la creuser, et au contraire à abandonner la rive convexe en y laissant des atterrissements.Mais le changement de sens du courant rend les effets bien plus incertains et moins déterminés. Les matières du fond, entraînées vers la mer par le jusant, sont ramenées en arrière par le flot et se déposent en des points souvent bien éloignés de ceux que les prévisions avaient indiqués. S'il est déjà difficile de formuler des règles à peu près générales pour les rivières ordinaires, la difficulté est bien autrement grande lorsqu'il s'agit de l'amélioration des esluaires, qui est, bien plus encore que celle des fleuves, une question d'espèces. Toutefois, je crois devoir reproduire ici, en partie, quelquesunes des considérations développées sur ce sujet par M. le professeur Franzius au troisième congrès de navigation intérieure tenu à Francfort-sur-le-Meîn en 1888.

« Le principe fondamental de toute régularisation dans la « partie maritime d'un fleuve consiste à augitienter le plus « possible la force vive de Tonde-marée, par suite le cube c d'eau à l'entrée et à la sortie et la vitesse de cette eau.

« Plus facilement Tonde-marée se propage en chaque point « du fleuve, plus le cube d^eau qui remonte à chaque marée est « grand, et plus il augmente, tant à Taller qu'au retour, la force « vive du fleuve, c'est-à-dire la puissance qu'il a de creuser « et d'entretenir un lit plus grand et surtout plus profond. »

478 CHAP. Vni. - xMOUVEMENTS ONDOLATOIKES.

Lorsque le tleuve présente uae courbe très prononcée, il y a perle do force vive par le changement de direction rapide que doivent y subir les ondes. De plus, toute courbe à petit rayon produit, dans les profils, des irrégularités qui diminuent aussi la force vive. On doit y remédier en reculant la rive convexe et en avançant la rive concave.

L'influence des bras est encore plus désastreuse et il est indispensable de fermer les plus défavorables. En général, ce sont les plus faibles qui sont les moins satisfaisants. La digue de fermeture doit, autant que possible, se trouver à l'amont du bras h fermer ; Tancien bras presque entier sert alors de bassin de chasse à la partie inférieure. En outre, les bras conservés fournissent le moyen le plus simple pour assécher les terres avoisinautes» aussi bien que dans Tancien état des lieux.

Préalablement à la fermeture d'un bras, il faut constituer l'autre de manière qu'il puisse recevoir seul le volume d'eau nécessaire ; ce résultat est généralement obtenu au moyen de dragages.

Dans la partie correspondant aux hautes eaux, le profil doit être rétréci le moins possible; si les rives sont très irréguliëres^ il convient de les régulariser, mais il n'est pas indispensable que la régularité du lit supérieur soit très grande, car le courant est faible aux environs des parties hautes.

L'endiguement à basse mer est au contraire fort important, car c'est lui qui renferme le lit permanent du fleuve et le cou-, rant le plus fort. L'onde-marée doit, dans cette partie du fleuve, remonter fort loin vers Tamont avec la résistance minimum. L'écartement des rives basses doit augmenter progressivement en descendant.

Si l'on tenait la crête des digues de basses eaux plus haute que le niveau des basses mers, on perdrait le bénéfice de l'avantageuse combinaison des deux profils. En outre, il se formerait des atterrissements en arrière des digues au-dessus

du niveau des basses mers^ ce qui produirait bientôt une diminution du cube d'eau entrant dans le fleuve pendant le flot.

Il convient donc d'établir des digues basses arasées au niveau des basses mers ; les produits des draguages peuvent alors sans inconvénient être versés dans l'espace compris entre ces digues basses et les rives du fleuve, mais à la condition que les dépôts ne dépassent pas le niveau de la crête des digues basses.

Enfin, parmi les procédés de régularisation, figurent les dragages. Il est toujours difficile de prévoir les cas où les travaux de cette nature seront indispensables.

Ils seront nécessaires si le fleuve doit avoir une profondeur plus grande que celle que permet d'obtenir la régularisation. Ils le sont encore, pendant la régularisation, pour accélérer l'effet des travaux d'endiguement, pour venir en aide, en un point déterminé, à l'action d'un ouvrage voisin et, aussi, quand le fond est trop dur pour être attaqué par les eaux, même régularisées.

Des dragages sont toujours nécessaires pour entretenir une bonne voie navigable, même après une régularisation réussie, et cela parce que des tempêtes,-des crues extraordi* naires peuvent produire dans le lit des dépôts temporaires dont l'enlèvement doit être immédiat et que le courant n'effectuerait pas assez vite.

En résumé, le résultat doit être poursuivi par tous les moyens de nature à faciliter le plus possible la circulation du plus grand volume d'eau possible ; mais ces moyens sont extrêmement variables suivant les circonstances, et pour les déterminer il ne faut pas moins qu'une étude longue et approfondie de Testuaire particulier que l'on a en vue ; ce n'est souvent qu'après de longues années d'observations, d'essais et de réflexions qu'un ingénieur peut se faire une opinion sur le système à choisir, sur le tracé à adopter pour les digues.

etc. On a même, dans ces dernières années, procédé par la méthode expérimentale. M. Osborne Reynolds pour la Mersey, M. Vernon-Harcourt pour la Seine, ont fait des expériences sur des modèles à échelle réduite. M. l'inspecteur général Mengin a entrepris, pour Testuaire de la Seine, de nouvelles expériences sur une échelle un peu plus grande. Il a fait exécuter un modèle qui comprend toute la côte du Calvados et la

Seine maritime à Téchelle de —-. Les marées y sont pro-

duites mécaniquement par un moteur à gaz et un réservoir supérieur fournira un débit correspondant à celui de la Seine fluviale. Le mouvement des eaux produit, dans les sables qui constituent le fond du modèle, des déplacements, des dépressions, des bancs donnant, dans une certaine mesure, l'idée de ce qui se passe à l'embouchure de la Seine. Les résultats de ces expériences ne sont pas encore publiés, mais il semble en tout cas qu'elles ne peuvent manquer de fournir de très utiles indications.

Les travaux d'endiguoment exécutés le long de la Seine maritime ont produit des améliorations considérables pour la navigation. En outre l'étiage s'est abaissé de quantités croissantes de l'aval vers l'amont de la partie soumise aux marées^ et il en résulte plus de facilités qu'autrefois pour l'assainissement des terrains bas avoisinant le fleuve.