NIVEAU

DU SOL

NIVEAU de

l'eau souterraine.

PROFONDEUB.

Barrière de Clichv

Belleville

58 mètres.

35 mètres.

23 mètres.

Ce tableau est emprunté à Vallin, qui a cherché si les influences de la nappe souterraine avaient joué quelque rôle étiologique dans l'épidémie très sévère de fièvre typhoïde de 1876, à Paris. Les résultats de cette enquête ont été peu significatifs et, dans tous les cas, notablement différents de ceux qui ont été reconnus pendant le choléra de 1832, bien plus meurtrier (35 décès pour 1,000 hab.) aux

DU SOL

[Hygiène

arrondissements riverains qu'aux [arrondissements très élevés (16 décès pour 1,000 hab.). Mais l'auteur remarque judicieusement que la statistique des décès ne distingue pas entre les divers quartiers d'un môme arrondissement, où la nappe peut être plus ou moins voisine du sol, et que d'ailleurs, ce n'est pas tant la proximité de la nappe, qui a de l'importance, que ses oscillations verticales. Or, Paris ne bénéficie pas encore, comme nombre de villes étrangères, de stations multiples où l'observation de ces mouvements soit suivie et enregistrée.

Formation de la nappe souterraine. Absorption de Veau par le sol. — Pour qu'une nappe souterraine se constitue, il faut la simultanéité de trois conditions que l'on a déjà pu prévoir:

1° Une couche superficielle perméable et poreuse, d'une certaine épaisseur;

2° Une couche imperméable, sous-jacente à la précédente et située à une profondeur de plus de 50 centimètres ;

3° Des précipitations d'eau atmosphérique, aidées quelquefois ou même suppléées par des infiltrations d'eau fluviale.

Quand les pores du sol perméable sont pleins en partie d'eau et en partie d'air, le sol n'est qu'humide. Lorsqu'ils sont pleins d'eau seulement et que l'air est expulsé, il y a une nappe souterraine.

Le rôle des aptitudes du sol à retenir l'eau, à se laisser traverser par elle de haut en bas, ou à permettre sa déperdition par évaporation, est évidemment de première importance vis-à-vis de la formation de la nappe souterraine. Jusqu'à présent, toutefois, il n'existe guère que des notions partielles et des déterminations locales à cet égard ; point de lois générales. Les recherches de Schùbler, déjà anciennes, nous renseignent médiocrement. A vrai dire, il conviendrait d'appliquer de semblables investigations à un sol naturel, avec ses pentes diverses, avec une disposition relative variée des couches perméables ou imperméables, plutôt que d'opérer dans des tubes ou sur une surface plane et artificielle.

Selon Schùbler, 500 centigrammes de terre, étendue sur 36,000 millimètres carrés, ont absorbé en centigrammes d'eau, dans les temps indiqués :

0,0c. gr.

Le sable et le gypse, d'ailleurs absolument perméables, n'opposent donc que très peu ou point de résistance à la formation ou à l'entretien (c'est-àdire aux oscillations) de la nappe souterraine. L'argile retient en moyenne 4 pour 100. de l'eau qui lui est offerte ; mais quand elle a pris tout ce qu'elle

générale.] CAPACITÉ DU SOL POUR LA CHALEUR, LES GAZ ET L'EAU. 53

peut contenir d'eau, elle est devenue une couche imperméable; elle fait obstacle à la formation d'une nappe, si la couche argileuse est à la surface; elle l'assure et sert de support à cette nappe, si elle est dans la profondeur. L'humus présente cette bizarre propriété de retenir beaucoup d'eau, 8 p. 100, et néanmoins de laisser passer le reste ; il y a, à la fois, une nappe souterraine dans la profondeur et un « sol humide » à la surface, jusqu'à ce que l'évaporation apporte son correctif. Selon Schlœsing, les éléments de l'humus, mélangés à des sols divers, agglutinent les molécules des sols légers à la façon de l'argile, et, dans des sols compactes, rompent au contraire l'homogénéité de la masse.

Pour juger de la capacité d'absorption des diverses roches, on les réduit en fragments dont on pèse l'ensemble, ou dont on détermine le volume. Ces fragments sont immergés dans un vase plein d'eau que l'on soumet à l'action de la machine pneumatique. En procédant de cette manière, à l'époque de la construction du palais du Parlement, en 1839, l'on avait reconnu que des calcaires siliceux pouvaient absorber, pour 100 volumes, 5,3 à 10,9 d'eau ; des calcaires oolithiques, 18 à 31 ; des calcaires magnésiens, 18 à 26,7 ; les grès, 10,7 à 2-2,1.

De même, selon Wolff, l'argile grossière peut retenir 27 p. 100 d'eau ; un sol modérément lourd, 30 à 31 p. 100 ; la marne siliceuse, 33 à 36 ; une marne noire, riche en humus, 41 p. 100. L'humus, lui-même, très avide d'eau, peut en absorber 60 p. 100 de son volume et le granité, malgré son imperméabilité traditionnelle, 0,4 à 4 p. 100.

Plusieurs terres retiennent l'eau très énergiquement. Le sable et la chaux sont celles qui l'abandonnent le plus vite dans un temps donné ; l'humus, le plus lentement, ce qui provoque la formation de crevasses, phénomène particulièrement incriminé au sujet des émanations miasmatiques (Léon Colin). 1000 volumes d'humus se réduisent par la dessiccation complète à 817 ; l'argile pure à 846. Le sable léger peut contenir 21,9 volumes d'eau p. 100; le grès ordinaire, moitié moins. Les roches cristallines désagrégées prennent facilement l'eau ; tel est le cas des terres à coton de l'Inde, composées de débris de trapps. L'argile renferme souvent 10 p. 100 d'eau (en poids) ; le granit et la marne, desséchés, 0,4 à 4 p. 100.

Il n'y a pas de terrains absolument inaccessibles à l'eau. En pratique, on considère comme imperméables ceux qui ne laissent pas pénétrer plus de 5 à 10 p. 100 de l'eau des pluies ; ainsi, le granit, les schistes argileux, le grès dur, le calcaire compacte, la dolomie, l'argile. De ces derniers, quelques-uns sont aussi infranchissables à l'eau que les roches les plus dures ; un douzième d'argile dans le sable diminue déjà à un haut degré sa perméabilité (Roth et Lex).

La salubrité d'un sol imperméable dépend essentiellement de la pente de ses assises ; c'est parce qu'il a des surfaces fortement inclinées que le granit est salubre et parce qu'elle est surtout en couches horizontales que l'argile est insalubre.

Les précipitations aqueuses pénètrent: dans le grès, dans la proportion de 25 p. 100 ; dans le calcaire, environ 42 p. 100; dans le sable, 60 à 96.

DU SOL

[Hygiène

Dans une couche d'argile de 4 pieds, à 12 p. 100 de sable, il pénètre 28,1 p. 100 de l'eau des pluies; à 38 p. 100 de sable, il en passe 42 p. 100; à 80 p. 100 de sable, il entre 80 p. 100 de la pluie (Kirchner). La salubrité des sols très perméables a pour condition l'absence de roches dures ou d'argile à quelques pieds au-dessous et d'imprégnationpar les matières organiques. L'évaporation à la surface n'empêche pas le sable de rester humide dans la profondeur, si la couche compacte sous-jacente n'est pas trop loin. Les Arabes trouvent de l'eau au fond des trous qu'ils pratiquent avec un bâton dans le sable du lit de leurs Oueds, à sec pendant l'été.

Nombre de circonstances peuvent, d'une façon imprévue, modifier la capacité d'absorption des divers sols, qui, en définitive, dépend de la structure du terrain, delà disposition des molécules constituantes, des faits en rapport mécanique avec l'exercice de la capillarité, et peut-être d'une sorte d'affinité chimique de la substance fondamentale pour l'eau. En poursuivant une série d'expériences sur le pouvoir absorbant de divers solsr le DrLissauer(de Danzig)anoté des particularités fort curieuses qui contredisent parfois les données sommaires du tableau précédent, mais en tous cas les expliquent. Il s'agissait de donner quelques bases théoriques à la pratique, essayée aujourd'hui sur plusieurs points, de l'assainissement des eaux urbaines par l'irrigation de sols infertiles, question qui se rattache étroitement à celles que nous agitons ici, de l'absorption d'eau par le sol et de la nappe souterraine.

L'expérimentateur s'est servi d'un cylindre de fer-blanc, de la capacité de 400 centimètres cubes jusqu'à un point marqué par un trait, qu'il introduisait dans un manchon de fer, à deux valves (pour pouvoir être ouvert), muni d'un rebord intérieur auquel se fixe solidement le cylindre, et terminé à une extrémité par un couteau d'acier annulaire, tandis que l'autre porte une sorte de poignée. Le cylindre, enfermé dans son manchon, était enfoncé dans le sol à coups de marteau, jusqu'au trait indicateur de 400 centimètres cubes, puis retiré plein par la poignée du manchon, duquel il était facile de l'extraire ensuite. Les sols soumis à cette méthode d'examen furent : du sable des dunes destinées à être irriguées, le terrain lui-même sur lequel se faisait l'irrigation, l'argile et l'humus.

Le sable. — Quand, sur un cylindre rempli du sable de dunes, desséché à l'air, on verse goutte à goutte de l'eau distillée, cette eau disparaît au fur et à mesure. 11 est facile de remarquer, à l'œil nu mais surtout à la loupe, qu'elle s'insinue dans les lacunes laissées par l'amoncellement au hasard et irrégulier des grains de quarz; c'est une sorte d'aspiration. Si l'on inonde, au contraire, d'un seul coup toute la surface de ce sol partiel, le niveau de l'eau baisse plus ou moins rapidement, mais l'on voit que des bulles d'air de divers calibres viennent éclater à la surface dans lamiesure de la rapidité de la disparition du liquide. Particularité significative : quand Feau a disparu, si l'on enlève une mince couche de sable humecté, l'on distingue aisément des espaces parfaitement secs dans la masse sous-jacente; qu'on verse de l'eau sur ces espaces à leur tour, il se produit un nouveau dégagement de bulles d'air. Il faut en conclure que l'eau n'a fait que remplacer de l'air, mais que l'humectation du sable s'est produite uniquement en raison de la slructure mécanique du sol, sans que le sable ait la moindre avidité pour l'eau ; le liquide a suivi la communication des lacunes entre elles,

générale.] CAPACITÉ DU SOL POUR LA CHALEUR, LES GAZ ET L'EAU-

même dans un sens transversal, par capillarité ; il n'a pas réellement trouvé de pores à remplir. C'est au point que, même alors qu'il ne s'échappe plus de bulles et que l'on peut supposer tout le sable humecté, si l'on vide le cylindre, on pourra trouver encore des îlots parfaitement secs, au milieu de la masse mouillée. On dirait que les filets d'eau se sont creusé des lits pour la descente et ne s'en sont plus écartés. Peut-être ont-ils aussi rencontré des communications absolument interceptées entre ce lit et les lacunes latérales.

En versant l'eau lentement et avec précaution, il vient un moment où le sable du cylindre laisse tomber une goutte à travers le tamis dont on a garni son extrémité inférieure. A partir de là, il tombe une goutte par en bas à mesure que Ton en verse une par en haut; la goutte inférieure se supprime dès que l'on cesse d'ajouter de l'eau à la surface. Le sol est donc saturé et l'eau supérieure ne trouve accès qu'en déplaçant et en expulsant, non plus de l'air, mais l'eau qui s'y était logée.

Deux cylindres étant remplis par extraction d'un même sable humide, on laisse le premier se dessécher à l'air, tandis que l'on couvre soigneusement le second. Huit jours après, on constate aisément que la goutte de filtration, après arrosage à la surface, apparaît plus tard dans celui-là que dans celui-ci. L'intervalle de temps peut servir à mesurer le degré de saturation. Dans un des essais de Lissauer, l'auteur se proposait de verser, sur le sable, desséché à l'air, de son cylindre de 400 centimètres cubes, 200 grammes d'eau. La filtration goutte à goutte ne commença qu'au moment où il eut dépensé 112 centimètres cubes de liquide. Il manquait donc cette quantité au sol en expérience pour être saturé.

En desséchant à 125° C, jusqu'à ce qu'il cesse de perdre de son poids, le contenu d'un cylindre ainsi saturé, la perte d'eau fut, non de 112 centimètres cubes, mais de 125. Donc, le sable simplement desséché à l'air avait encore conservé 13 centimètres cubes d'eau, et sa capacité absolue pour l'eau était de 125 centimètres cubes. Ce qui est remarquable, c'est que le volume primitif, 400 centimètres cubes, du sable expérimenté est devenu, après la dessiccation, 470 centimètres cubes et que si Ton cherche ensuite à le saturer d'eau, il faut employer 154 centimètres cubes de liquide. D'où il suit que la capacité d'absorption d'un sol dépend du nombre et de la capacité de ses interstices et de ses lacunes intimes. Par conséquent, il convient de faire porter les études de ce genre sur le sol naturel et en place, et non sur des portions de terre enlevées à la bêche, opération qui divise nécessairement la masse et diminue sa compacité. En comparant avec son sable de dunes un sable rouge encore plus primitif, puis des terrains de dunes irrigués depuis un, deux, trois, quatre ans, Lissauer a trouvé dans le pouvoir absorbant la progression suivante :

400 cent. cub. de sable rouge absorbent 121 cent. cub. d'eau,

— de sable de dunes — 125 —

— de dune irriguée depuis 1 an 145,5 —

— — — 2 ans... 147 —

— — — 3 ans 167 —

— — — 4 ans 169 —

C'est-à-dire que si l'on prend pour type, le pouvoir absorbant du sable moyen

des dunes, représenté par 10, les pouvoirs absorbants des autres sols seront exprimés,

Celui du sable rouge brut par 9,68

Celui de la dune irriguée pendant 1 an, par 11,64

— — 2 ans, par 11,76

— — 3 ans, par 13,36

— — 4 ans, par..., 13,52

DU SOL

[Hygiène

En revanche, le poids spécifique du terrain diminue comme sa capacité d'absorption augmente :

1000 cent. cub. du sable des dunes pèsent (secs) 1687 gr. 50

— — du même après 1 an de culture 1511 gr. 25

— — — 2 ans — !5'28 gr. 75

— — — 3 ans — 1437 gr. 50

— — — 4 ans — 1367 gr. 50

(On remarquera le chiffre 1528,75, pour la deuxième année de culture, qui fait brèche isolée à cette loi de progression descendante.)

L'argile. — Un cylindre est rempli par extraction d'argile pure; on la dessèche au soleil jusqu'à ce que l'argile commence à se crevasser, puis l'on verse à la surface de l'eau distillée. Celle-ci disparaît rapidement d'abord et s'échappe par en bas, non goutte à goutte mais à jet continu. Peu à peu, il reste de Feau à la surface de l'argile et le liquide se met à tomber du tamis par gouttes, lorsqu'on a versé 120 centimètres cubes. Puis, si l'on continue à verser de l'eau, elle semble cesser absolument d'être absorbée. Ce n'est là, toutefois, qu'une apparence et, en réalité, il est encore absorbé 60 centimètres cubes d'eau en cinq heures et demie, jusqu'à ce que le pouvoir absorbant de ce sol ait atteint sa limite. A ce moment, une couche d'eau de 20 centimètres cubes recouvrant la surface de l'argile imbibée se retrouve telle après plusieurs jours, pourvu que l'on ait eu soin d'empêcher l'évaporation. D'ailleurs, aucune goutte ne s'échappe par en bas pendant tout ce temps. Que si l'on a opéré sur une argile compacte, non encore fendillée, l'absorption est absolument nulle, même après vingt-quatre heures.

Ces deux expériences mettent merveilleusement en relief les propriétés de l'argile, surtout quand on les rapproche des phénomènes observés sur le sable. Il y a vraiment une sorte d'affinité chimique entre l'argile et l'eau et cette terre a des pores véritables, non des lacunes par accident de structure. Quand on enlève à l'argile cette eau d'affinité, elle se. désorganise en quelque sorte, ses blocs éclatent; lorsqu'elle a repris l'élément qui lui est nécessaire, elle le retient, ne le laisse pas déplacer, comme le sable, l'eau d'interposition et, à la façon d'un composé chimique, devient indifférente au surplus du composant (eau) qu'on peut lui offrir. Elle n'admet plus aucune goutte liquide.

Un sol artificiel, obtenu à l'aide d'un mélange intime de deux parties d'argile et d'une de gravier, bien desséché, sans néanmoins que des crevasses y apparaissent, étant arrosé d'eau distillée, il se passe douze heures avant que la première goutte de filtration apparaisse sous le tamis inférieur. Que l'on continue à verser de l'eau, celle-ci pénètre lentement et les gouttes de filtration se succèdent, mais plus lentement encore et sans que l'eau qui s'écoule représente, comme avec le sable, exactement celle que l'on surajoute au point de saturation. Peu à peu, l'accès de l'eau et la filtration se ralentissent et enfin s'arrêtent.

, 400 CENT. Cl!B. DE CE SOL