D’'OÙ VIENT L'EAU DES PUITS ARTÉSIENS

Il paraît naturel de supposer que l’eau des puits ordinaires, des puits artésiens et des sources, n’est autre chose que de l’eau de pluie qui a coulé à travers les pores ou les fissures du sol, jusqu’à la rencontre de quelque couche de terre imperméable. Cette opinion, toutefois, n’a pas été admise de prime abord. Des théories plus savantes l'ont précédée. Ces théories, quoique justement abandonnées aujourd’hui, n’en méritent pas moins, ce me semble, de nous occuper un moment, surtout depuis qu'on a pu en apercevoir quelques réminiscences dans plusieurs des écrits que les succès récents des fontainiers-sondeurs ont fait naître.

On a cru longtemps que l’eau de la mer avait dû nécessairement se répandre, par voie d'infiltration, dans l’intérieur des continents, et qu’à la longue elle y avait formé une nappe liquide, laquelle, défalcation faite des influences capillaires 4, ne pouvait se trouver que sur le

1. Les personnes habituées à ne voir les phénomènes capillaires se manifester dans les cours publics de physique, que par des difrérences de niveau d’un très-petit nombre de millimètres, s'étonne-

prolongement du niveau général de l'Océan. On admettait aussi que dans ce long trajet, au travers des circuits sinueux des terres et des roches , l’eau perdait entièrement sa salure, de telle sorte, qu’en quelque lieu de la terre qu'on creusàt un puits, on devait rencontrer une couche d’eau douce aussitôt que le fond de ce puits était descendu d’une quantité égale à la hauteur du sol de la contrée au-dessus de la mer.

Pour renverser entièrement cette hypothèse, on n’est pas réduit aujourd’hui à citer seulement quelques puits isolés sans eau, et dont le fond serait cependant plus bas que la prétendue nappe liquide continentale; on peut parler d’un pays tout entier , de cette portion de la Russie que le Wolga traverse dans la plus grande partie de son cours. Là, une immense étendue de terrain, située beaucoup au-dessous du niveau de la mer Noire, n’est pas inondée , n’est pas même un marécage, ainsi que cela devrait être cependant, si la mer, par une infiltration

ront peut-être de la précaution que je prends de faire, à ce sujet, quelques réserves dans la comparaison du niveau général de l'Océan avec celui qu'affecterait le liquide en pénétrant dans les terres par voie d'infiltration; mais leur surprise cessera si elles calculent les effets capillaires pour des tubes d’un diamètre égal aux dimensions présumables des interstices qui règnent entre les molécules de différentes espèces de terrain. Supposons que les lois qui lient les élévations du liquide aux diamètres des tubes capillaires, soient vraies pour toutes les dimensions possibles ; … Dans un interstice de 4 dixième de millimètre, l’eau monterait de 2 décimètres ;

Dans du sable fin à interstices de 4 centième de millimètre, l’ascension de l’eau serait de 2 mètres ;

Dans de la marne à interstices de 4 quatre-centième de millimètre, la couche que la capillarité mouillerait aurait environ 8 mètres d'épaisseur.

séculaire, pénétrait indéfiniment dans l’intérieur des terres. Ç

Dans la théorie dont je viens de montrer le peu de fondement, on mettait en jeu un autre élément, la chaleur centrale, quand il s’agissait, non de l’eau des puits, mais de celle des fontaines, situées à des hauteurs plus ou moins considérables au-dessus du niveau de la mer. C'était alors les vapeurs intérieures qui, seules’ou mêlées à l'air, venaient en se condensant à la surface y entretenir une humidité continuelle. Telles étaient, au fond, les opinions professées par Aristote, par Sénèque, par Cardan; je puis même ajouter par Descartes, car voici un passage emprunté textuellement à ce grand philosophe :

«Les eaux pénétrèrent par des conduits souterrains jusque au-dessous des montagnes, d’où la chaleur qui est dans la terre, les élevant comme en vapeur vers leurs sommets, elles y vont remplir les sources des fontaines et des rivières. »

Cette conception, dans laquelle le globe devient une. sorte d’alambic, et sa couche terreuse extérieure une éponge; cette conception, dis-je, qu’on a tant reproduite depuis Descartes, à l’exclusion de l’idée, si simple, qui conduit à chercher l’origine des sources dans les eaux pluviales, est trop compliquée pour qu’il ne soit pas naturel de croire qu’elle naquit de la nécessité d'expliquer quelque expérience inexacte ou mal comprise. On va voir, en effet, que telle est son origine, que telle est, aumoins, la circonstance qui lui a valu une certaine faveur.

Sénèque rapporte, dans ses Questions naturelles, que

la pluie, quelque abondante qu’elle soit, ne pénètre jamais dans la terre à plus de 3 mètres un quart (10 pieds) de profondeur. Il dit s’en être assuré par des fouilles faites avec soin. Est-il besoin de chercher maintenant pourquoi l’on a cru devoir recourir à des vapeurs intérieures , lorsqu'il a fallu expliquer comment des fontaines, situées fort au-dessus du niveau de la mer, ont leur origine, leur source sous une grande épaisseur de terrain ?

D'après les expériences de la plupart des physiciens modernes qui se sont occupés de ce genre de recherches, la perméabilité des terres serait encore inférieure à la limite posée par Sénèque. Ainsi Mariotte admet que les terres labourées ne se laissent pénétrer par les plus fortes pluies d'été, que de 16 centimètres (6 pouces); ainsi Lahire a reconnu qu'à travers la terre recouverte de quelques herbes, la pénétration n’a jamais lieu jusqu'à 65 centimètres (2 pieds) ; ainsi, d’après le même observateur, une masse de terre nue de 2 mètres 60 centimètres (8 pieds) d'épaisseur n'avait pas, après une exposition de quinze années à toutes les intempéries atmosphériques, laissé passer une seule goutte d’eau jusqu’à la plaque de plomb qui la supportait; ainsi Buffon ayant examiné dans un jardin, un tas de terre de à mètres de haut qui était resté intact depuis plusieurs années, reconnut que la. pluie n’y avait jamais pénétré au-delà de 4 mètre 30 centimètres (4 pieds) de profondeur. |

Ces diverses observations seraient d’une grande portée dans la question de l’origine des fontaines jaillissantes, si la surface du globe était couverte partout d’une couche

de terre végétale de quelques mètres d’épaisseur ; mais personne n’ignore que, sur beaucoup de points, le terrain supérieur est du sable , et que le sable se laisse traverser par l’eau comme un crible; que, sur un grand nombre d’autres points, les roches se montrent à nu, et qu'un liquide circule dans leurs fissures, dans leurs interstices, assez librement. J’apporterai, d’ailleurs, en preuve de la dernière assertion, cette observation constante des mineurs, de ceux du Cornouailles surtout, que dans les mines situées au milieu de certains calcaires, l’eau augmente dans les galeries les plus profondes, peu d'heures après qu’il a commencé à pleuvoir à la surface de la terre, Je pourrai citer encore les sources qui, sur nos côtes maritimes , jaillissent, à toutes les hauteurs, des falaises verticales de calcaire crayeux, et dont la force, de même, croit beaucoup immédiatement après la pluie.

L'argument sur lequel se fondaient principalement, ceux qui se croyaient obligés de chercher l'origine des eaux souterraines , dans la précipitation qu’auraient éprouvée des vapeurs aqueuses très-chaudes, venant des régions centrales au moment de leur contact avec les couches terrestres froides, voisines de la surface, était tiré d’un fait bien digne d'examen : je veux parler.de la prétendue existence de sources assez abondantes au sommet, au point culminant de quelques montages. Notre petit Montmartre lui-même figura dans cette polémique. Il y avait, en effet, sur ce monticule, une fontaine (peut-être existe-t-elle encore) qui n’était guère qu'à 16 mètres (50 pieds) au-dessous de sa partie la plus haute. Aucune eau, disait-on, ne peut alimenter constamment une source

ainsi placée, à moins qu’elle ne vienne d’en bas à l’état de vapeur. Toute vérification faite, cependant, il se trouva que la portion de Montmartre supérieure à la fontaine, et qui pouvait conséquemment lui transmettre ses eaux par voie de simple écoulement intérieur , avait environ 585 mètres de long sur 195 mètres de large. Or, le volume moyen de pluie qui tombe à Paris sur une pareille étendue de terrain , entre le 1% janvier et le 31 décembre, surpasse de beaucoup la quantité d’eau que débitait annuellement la petite source en question.

Il fallait donc aller chercher la difficulté sur un autre point.

On crut l'avoir trouvée dans une localité peu éloignée de Dijon ; là, également, malgré les apparences , les eaux pluviales, reçues sur la portion de terrain qui dominait la source, pouvaient amplement suflire à son alimentation. |

On a cité aussi le célèbre mont Ventoux du département de Vaucluse où il existe une source, la Font-Feyole, à 1754 mètres d’élévation. Mais le sommet de la montagne est de 200 mètres plus élevé ; or, tant qu'on n’a pas comparé exactement la quantité de pluie, de rosée et de neige qui tombe sur la partie du mont Ventoux, plus haute que Font-Feyole, à la quantité d’eau que cette fontaine fournit annuellement, la citation est évidemment sans valeur.

Au surplus, il eût suffi d’une seule remarque pour réduire au néant les spéculations théoriques que nous venons d'examiner en détail : c’est qu’à l’époque des

grandes sécheresses, presque toutes les fontaines devien- VL.— 111. 18

nent moins abondantes, et qu’un grand nombre d’entre elles cessent même alors entièrement de couler, quoique les vapeurs centrales dussent s'élever et se résoudre en eau comme à l’ordinaire.

Une expérience vraie, mais indûment généralisée , sur le peu de perméabilité de quelques-unes des matières dont se compose l'écorce de notre globe, a seule procuré une longue existence à la théorie qu’Aristote, que Sénèque, que Descartes avaient donnée à l’origine des fontaines élevées. Des idées vraiment fantasques { sur les produits annuels de certaines eaux courantes, et l'ignorance où l’on était touchant la quantité de pluie, de rosée et de neige qui tombent dans chaque climat, avaient amené à faire jouer aussi le principal rôle aux vapeurs intérieures dans la formation des rivières et des fleuves. Aïnsi, par exemple , on ne croyait pas que le bassin de la Seine, et j'appelle ainsi toute la portion du territoire de la France dont les cours d’eau, grands ou petits, vont se déverser dans cette rivière , reçût annuellement, par la pluie, une quantité d’eau égale au tribut que la Seine porte à la mer dans le même espace de temps. Perrault et Mariotte, les premiers, étudièrent la question en s'appuyant sur l’ex-

4. Ce mot ne paraîtra pas trop fort, si je dis que dans'un livre dont Newton consentait à devenir l'éditeur, que dans la Géographie de Bernard Varenius, ouvrage qui, à la fin du xvu siècle, servait de guide aux étudiants de l’Université de Cambridge, on disait, par exemple, chapitre xvi :

« Les rivières du premier ordre produisent une si grande quantité d’eau, que ce que chacune d'elles en porte à la mer en un an, excède la grosseur de toute la terre ! telle est l’eau que le Wolga jette dans la mer Caspienne; de sorte qu’il est absolument nécessaire que l’eau passe incessamment de la mer dans la terre, etc. »

périence, et ils trouvèrent, comme c’est l’ordinaire en pareil cas, que les conceptions vagues de leurs prédécesseurs étaient précisément l'opposé de la vérité. Suivant Mariotte, la Seine ne versait chaque année dans la mer, que la sixième partie de la quantité d’eau qui tombe sur toute l'étendue de son bassin à l’état de pluie, de neige et de rosée. Les autres cinq sixièmes devaient, ou s’évaporer pour former les nuages, ou imbiber les terres superficielles dans lesquelles les plantes trouvent leur nourriture, ou pénétrer par les fissures des roches jusqu'aux réservoirs intérieurs d’où sortent les fontaines. Les calculs de Mariotte ont été refaits récemment d’après des données plus exactes , surtout en ce qui concerne le jaugeage de la Seine. Avant de donner les résultats qu’on a obtenus, je dirai quelques mots touchant les données météorologiques sur lesquelles s’appuient ces calculs. On peut évaluer fort exactement, par des mesures directes, la quantité de pluie qui tombe sous chaque latitude et dans chaque localité. En faisant fondre la neige dans l’udomètre avant qu’elle ait eu le temps de s’évaporer, on détermine aussi avec précision, quel volume de liquide elle représente. D'ailleurs, d'anciennes expériences, assez souvent répétées, permettent pour ainsi dire d'opérer cette transformation à vue. Quand la neige est tombée en gros flocons, si l’on mesure sa profondeur avant qu'aucun tassement se soit opéré, il faut compter qu'au dégel la hauteur de liquide qui en résulterait, si le sol était imperméable et horizontal, ne serait guère que la dixième partie de la hauteur originaire de la neige. La neige fine est sensiblement plus dense : en se liqué-

fiant sa hauteur se réduit au cinquième. Enfin, dans la neige tassée naturellement, cette réduction de hauteur, au moment du dégel, est des deux tiers,

L'eau provenant de la grêle pourrait être ordinairement négligée ; mais comme il grêle rarement sans pluie, l’udomètre fournit le liquide des deux météores réunis.

Reste donc à évaluer la quantité de rosée. Dalton porte à un décimètre environ l’épaisseur de la couche d’eau dont la rosée peut recouvrir annuellement notre globe. Ce résultat est déduit d’une expérience de Hales qui pouvait être légitimement généralisée lorsqu’on croyait que la rosée tombait à la manière de la pluie ; mais depuis la publication de l'ouvrage de Wells, depuis qu'on sait que la rosée ne tombe pas, que l’air vient la déposer sur des surfaces préalablement refroidies à raison de leur communication rayonnante avec les espaces célestes, que la nature des corps, leur exposition et la pureté du ciel exercent sur Ce phénomène la plus grande influence, tout le monde doit concevoir qu'une détermination, même assez grossière, de la quantité de rosée qui est déposée annuellement dans chaque pays, serait un des problèmes les plus compliqués de la physique.

Dalton a trouvé que la terre de jardin saturée d’humidité contient en volume ses sept douzièmes d'eau. Le quart et même la moitié de cette eau peuvent disparaître sans que la terre devienne impropre à la végétation.

Il paraît qu’en chaque pays la couche que l'évaporation enlève annuellement aux nappes d’eau, a une épaisseur peu différente de celle que la pluie leur restitue. Les expériences auraient toutefois besoin d’être répétées avec

des vases beaucoup plus grands que ceux dont les météorologistes se sont servis jusqu'ici. Des observations faites il y a près d’un siècle par Bazin, donnaient pour l’évaporation de la terre imbibée d’eau, une quantité supérieure à celle que fournissait l’eau pure. Ce résultat semble peu naturel, mais en de pareilles matières c’est à l'expérience à prononcer définitivement. | Je termine par une remarque de Leslie, qui, sans dou ajouter à nos connaissances encore si imparfaites sur les! causes de l’évaporation, nous signale dans ce phénomène un développement de force mécanique dont l’immensité frappe l'imagination, surtout lorsqu'on réfléchit à la manière silencieuse avec laquelle la nature l’opère. Supposez que l’eau enlevée annuellement au globe par voie d’évaporation, soit égale, en chaque climat, à la quantité de pluie qui y tombe. Cette eau évaporée se dissémine dans l'atmosphère à toutes les hauteurs. On opérera une sorte de compensation entre les extrêmes de ces mouvements ascensionnels, en concevant par la pensée que l’eau évaporée s’est élevée ou s’est arrêtée tout entière à une certaine hauteur moyenne. L’évaporation annuelle se trouvera ainsi représentée dans ses effets mécaniques, par une masse d’eau connue élevée verticalement d’un nombre également connu de mètres. Mais le travail qu’un homme peut faire dans l’année, en élevant de l’eau durant chaque jour à la hauteur d’un mètre, a été déterminé; eh bien, la comparaison des deux résultats montre que l’évaporation représente le travail de 80 millions de millions d'hommes. Supposez que 800 millions soit la population du globe; que la moitié

seulement de ce nombre d'individus puisse travailler, et la force employée par la nature dans la formation des nuages, sera égale à deux cent mille fois le travail dont l'espèce humaine tout entière est capable,

Examinons maintenant quelles sont exactement les quantités d’eau rejetées par les fleuves dans l'Océan. On possède sur cette question d'excellents travaux dus à M. Dausse, à M. Lortet, et à plusieurs autres ingénieurs ou météorologistes,

Le bassin de la Seine (nous le terminerons à Paris , puisqu'il sera aisé de jauger les eaux qui passent sous l’un des ponts) a 4,327,000 hectares de superficie. L'eau qui tombe dans ce bassin, si elle ne s’évaporait pas, sielle ne pénétrait pas dans le sol, si le terrain était partout horizontal, y formerait , au bout de l’année , une couche liquide de 53 centimètres de hauteur. Il est facile de voir qu'une pareille couche se composerait en volume de 22,933 millions de mètres cubes d’eau.

Voici les quantités d’eau qui ont passé en une seconde sous les ponts de Paris, à diverses reprises :

Point le plus bas où la Seine ait jamais

été observée (1767 et 1803)......... 75 mètres cubes. Basses eaux moyennes sous les arches

du, PoREROVAl cine nn bee à 111 — Hauteur moyenne des eaux...,....,... 246 Crue du 3 janvier 1802...,....:...... 4,141 —

Plus grande crue mentionnée (1615)... 1,400

Ainsi, pendant la forte crue de 1615, la Seine roulait un volume d’eau près de vingt fois plus grand qu’au plus bas étiage de 1767 et de 1803.

Au pont de la Révolution, le débit moyen de la Seine est

de... 9255 mètres cubes par seconde, ou de... 22 millions de mètres cubes par jour. ou de... 8042 millions de mètres cubes par an.

Ce dernier nombre est à 22,933 millions de mètres cubes , pluie annuelle du bassin de la rivière, comme 100 à 285, ou presque comme À à 3. Ainsi, le volume d’eau qui passe annuellement sous les ponts de Paris, n’est guère que le tiers de celui qui tombe en pluie dans le bassin de la Seine. Deux tiers de cette pluie, ou retournent dans l’atmosphère par voie d’évaporation, ou entretiennent la végétation et la vie des animaux, ou s’écoulent dans la mer par des communications souterraines 1, |

Les autres fleuves principaux roulent les quantités d’eau suivantes :

4. Il existe près de la Cour de France, sur la route de Fontainebleau, dans un endroit nommée Rungis, une source abondante dont les eaux réunies dans un canal souterrain construit avec beaucoup de soin, vont, après avoir traversé l’aqueduc d’Arcueil, tomber dans le réservoir du Château d’eau, à côté de l'Observatoire, pour être ensuite distribuées dans divers quartiers de la capitale. La Hire portait à 50 pouces de fontainier le produit habituel de cette source. Suivant lui, « l’espace de terre d’où l’eau peut venir, n’est pas assez grand pour alimenter une semblable source en ramassant l’eau de la pluie, quand il ne s’en dissiperait point ». Mais cette assertion n’étant accompagnée d'aucun calcul précis sur l’espace de terre et sur la pluie annuelle, rentre dans la classe des aperçus vagues dont la science ne doit aujourd’hui tenir aucun compte. Au surplus, rien n’empêcherait, si c'était nécessaire, d'admettre la réponse qu’on faisait à La Hire dès 1703, à savoir que la source de Rungis est alimentée, en partie du moins, par des canaux souterrains ayant leur point de départ fort éloigné, c’est-à-dire à la manière de la g'apert des fontaines artésiennes,

A l'étiage. A l’état moyen des eaux.

mètres cubes. mètres cubes,

La Garonne, à Toulouse........ 60 150 La Saône, à Lyon.......... Sets 60 250 Le Rhône, à Lyon, en amont de le SÛRS. ccm sesaut à sens! ::: 20 650 Le Rhône, à Lyon, après avoir POOU'IR SAONG,. eee es 310 900 Le Rhône, par ses deux embou- | chures, verse à la mer...... ” 2,200 Le Rhin, au pont de Kehl, visà-vis Strasbourg. ....... 51/7. 908 960

À la frontière de France, au delà de Sierck, les eaux étant dans leur hauteur moyenne, la Moselle débite 86 mètres cubes d’eau par seconde. Aïnsi cette rivière qui, à Metz, se partage en tant de bras, n’est guère de le tiers de la Seine au Pont-Royal.

D’après M. Lortet, le volume d’eau débité en un an, à l'issue inférieure de chaque bassin, étant réparti sur toute sa surface, y formerait au bout de l’année une couche liquide de 17 centimètres de hauteur pour la Garonne, de 10 pour la Saône, de 43 pour le Rhône, de HA pour le Rhin, nombres qui sont de 2 à 9 plus faibles que ceux qui représentent la pluie tombée.

Ces exemples suffiront, je pense, pour montrer combien peu les rivières elles-mêmes, quand on les étudie attentivement, justifient les systèmes des anciens physiciens. Les abondantes nappes liquides qu'elles roulent sans cesse de l’intérieur des continents vers la mer, sont partout une très- petite partie de la masse des eaux pluviales annuelles qui tombent sur les contrées environnantes. Il n’y a donc ici, non plus que pour les fontaines, aucune raison plausible d’assigner un rôle à

des vapeurs centrales dans l'explication des phénomènes.

Cette discussion numérique servira également à réfuter ceux qui, récemment, se sont avisés de chercher les eaux des fontaines artésiennes dans des bassins intérieurs où se serait réunie la masse liquide qui tenait jadis les terrains de sédiment en suspension ou en dissolution. Une pareille hypothèse ne mériterait évidemment quelque attention , qu’au cas où il serait prouvé, d’une part, que les eaux pluviales sont trop peu abondantes pour expliquer les phénomènes des sources , et de l’autre, que ces mêmes eaux ne pénètrent pas dans l'écorce de notre globe jusqu’à de grandes profondeurs. Or, d’après ce qui précède, chacun doit savoir à quoi s’en tenir sur ces deux points. Aussi, en consacrant quelques mots à cette nouvelle théorie, je voulais surtout trouver une occasion de rassurer les personnes qui, se préoccupant de l’épuisement prochain des prétendus bassins antiques où des eaux seraient restées stationnaires pendant des milliers d'années, voyaient déjà toutes les fontaines artésiennes tarir les unes après les autres. S'il est établi, au contraire, que ces fontaines sont alimentées par les eaux atmosphériques, leurs intermittences seront exclusivement liées à celles de la pluie, de la neige, de la rosée, de l’évaporation.

Je fais abstraction des tremblements de terre qui, en disloquant violemment les couches minéralogiques de l’écorce du globe, en les rompant çà et là, peuvent, dans quelques localités, changer la position et la force des nappes d’eau souterraines. La possibilité de ces secousses n'empêche point de bâtir chaque jour des maisons; elle

ne doit pas détourner davantage de construire des puits artésiens,.