LES FORTAIIIES ARTÉSIENNES S^ÉPUISENT-ELLES A LA LONGUE

On se demande souvent s'il est à présumer que les fontaines artésiennes s'épuisent à la longue. Voici deux citations très-propres à dissiper les craintes que Ton pourrait concevoir à cet égard.

La fontaine artésienne de Lillers, département du Pasde-Calais, dont la construction remonte, dit-on, à Tannée il26, a constamment jailli à ta m^me hauteur au-dessus du sol. La quantité d'eau qu'elle débite en vingt-quatre heures n'a jamais varié.

La fontaine artésienne du monastère de Saint-André, parait être aujourd'hui, quant à la hauteur du jet et au volume d'eau qu'elle épanche par l'orifice supérieur de sa buse, dans l'état où Bélidor l'observa il y a maintenant plus d'un siècle.

Une cause qui pourrait apporter quelque trouble dans le produit des fontaines jaillissantes consisterait peut-être dans le forage d'un trop grand nombre de puits en un même endroit. C'est ainsi que les propriétaires des nombreux puits artésiens des Pyrénées-Orientales témoignent souvent l'appréhension de voir les percements exécutés dans leur voisinage , les priver de la totalité ou d'une grande partie des eaux dont ils jouissent. Une pareille crainte n'est pas absolument dénuée de fondement. Il est évident qu'un cours d'eau souterrain doit être épuisable comme les cours d'eau qui coulent à la surface de la terre ;

iSO LES PUITS FORES.

mais on n'a, jusqu'à présent, aucun moyen de mesurer la puissance des sources que Tbomme armé de la sonde et de connaissances géologiques sait aller chercher dans les couches plus ou moins profondes de notre globe.

L'Académie nous a chargés, MM. Gay-Lussae, Magendie, Robiquet et moi , d'examiner un appareil de filtrage de M. Henri de Fonvielle. La question du filtrage est si importante, si vivement agitée aujourd'hui; l'autorité supérieure, les administrations municipales de nos prin* cipales villes, de simples particuliers consultent si fréquemment l'Académie à ce sujet , qu'il nous a paru utile d'envisager le problème dans son ensemble. C'était d'ailleurs le meilleur moyen d'apprécier convenablement les nouveaux procédés sur lesquels nous étions appelés à nous prononcer.

Les hommes se servent pour leur boisson, pour préparer leurs aliments, pour les besoins de propreté et pour des usages industriels, de l'eau de citerne, de l'eau de puits, de l'eau de source, de l'eau de rivière* Ces quatre sortes d'eau ont une origine commune , la pluie. L'eau de pluie est, en général , d'une telle pureté, qu'on ne parvient guère à y découvrir quelques matières étrangères qu'en faisant usage des réactifs chimiques les plus délicats.

1. Rapport fait à TAcadémie des Sciences, dans la séance du 14 août 1837, par M. Arago, sur des Appareils de filtrage, de M. Henri de Fonvielle.

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48t FILTRATION DES EAUX.

Les citernes construites avec des matériaux choisis, seraient donc le meilleur moyen de se procurer de Teau excellente pour la boisson , si la pluie y tombait directement, si elle n*y portait pas les ordures, la poussière, les insectes, accumulés dans les temps de sécheresse, sur les terrasses et sur les toits le long desquels son écoulement s'opère. Dans certaines localités, à# Venise, par exemple, Tinconvénient dont nous venons de parler se manifesta à un tel degré, que pour la grande citerne du palais ducal, le constructeur sentit la nécessité de ne laisser arriver Teau pluviale au réservoir où le public la puise, qu'après lui avoir fak traverser une large couche poreuse dans les interstices de laquelle les matières étrangères, tenues en suspension, devaient se déposer en partie.

Les puits peuvent être assimilés à des citernes; seulement ils ne sont pas alimentés par de larges canaux en maçonnerie, en briques, en pierres ou en métal ; les eaux pluviales leur arrivent, pour ainsi dire, goutte à goutte, à travers les fissures ordinairement capillaires du sol. Il est rare que dans ce trajet long et difficile, les filets liquides ne rencontrent pas des matières solubles dont ils se chargent en plus ou moins grande quantité. Ce n'est donc plus de Teau de pluie proprement dite qu'on Ure des puits : elle est ordinairement aussi claire, aussi limpide que l'eau pluviale, mais elle contient presque toujours des matières dissoutes dont la nature chimique change avec la constitution géologique du pays.

Ce que nous venons de dire peut s'appliquer, mot à mot, aux sources. L'eau qu'elles répandent est aussi de

Teau phiviale qui, après avoir traversé une épaisseur plus ou moins grande de Pécorce du globe, est ramenée à la surface par un jeu de siphon , ou si Ton veut , car c^est la même chose en d^autres termes , par la pression de filets liquides non interrompus et partant de lieux

^ élevés. La nature et la proportion des matières étrangères dont l'eau de source se trouve imprégnée , dépend aussi de rétendue du trajet qu'elle a fait au sein de la terre, et de l'espèce de roches qu'elle y a rencontrées. Supposez ces roches d'une certaine nature, et le pays abondera en sources minérales. Admettez que la descente verticale du liquide ait quelque étendue, et* l'eau surgira à l'état thermal.

Chaque rivière charrie vers la mer les eaux d'une source principale et celles d'un certain nombre de sources de momdre importance, qui s'ajoutent aux premières dans leur trajet. Sous le rapport de la composition chimique, les eaux d'une rivière sembleraient ainsi devoir être une sorte de moyenne entre les eaux de toutes les sources de la contrée environnante ; mais il faut remarquer cependant, qu'au moment de fortes averses (et sur un bassin de rivière un peu étendu, quel est le jour où çà et là il n'y en a point?) les eaux pluviales ne s'infiltrent

.pas à beaucoup près dans la terre en totalité; qu'elles coulent à la surface du sol et sur les pelouses des bois et des coteaux, en assez grande abondance et avec rapidité; que dans ce trajet extérieur, elles doivent dissoudre trèspeu de matière étrangère comparativement à la prqjortion dont elles se seraient chargées si , divisées en trèsminces fUets, chacune de leurs molécules, pour ainsi

dire, avait pu isolément et pendant un temps fort long, se trouver en contact avec les principes solubles du terrain. A cette circonstance , toute en faveur de la pureté de Teau de rivière » il faut ajouter- que le carbonate de chaux, par exemple, est dissous à l'aide d'un excès d'acide carbonique ; que cet excès se dégage pendant la longue exposition de l'eau à l'air, et que , dès lors , le carbonate se précipite.

Ces remarques, au surplus, ne doivent être considérées que d'un point de vue général, 11 ne, serait pas diiDcile, ^n effet, sans s'écarter des règles connues de la géologie, d'imaginer, et même de trouver des dispositions de terrain dans lesquelles les puits, les sources, donneraient de l'eau pure, et les rivières voisines, au contraire, de l'eau fort imprégnée de matières salines. Tout ce que nous avons voulu faire, c'est expliquer comment l'inverse arrive ordinairement, comment l'eau de la Seine et celle de la Garonne, par exemple, sont notablement plus pures que les eaux de la plupart des source^ et des puits des contrées que traversent ces deux rivières.

L'avantage d'une plus grande pureté dans l'eau des rivières considérées chimiquement, est, au reste, bien plus que compensé par leur manque habituel de limpidité : h chaque averse, les eaux torrentielles, pendant leur course précipitée, se chargent de terre végétale, de glaise, de graviers, de toutes sortes de détritus qu'elles arrachent au sol , et l'ensemble de ces matières est entraîné, pêle-mêle, jusque dans le lit des rivières» Chacun doit comprendre maintenant pourquoi les iflariniers et même les ingénieurs appellent quelquefois les crues : des troubles*

FILTRATION DBS EAUX. 4S5

Les proportions de matières étrangères tenues en suspension dans Teau pehdant les crues, pendant les plus fortes troubles, ne sont pas les mêmes, ainsi qu'on devait s'y attendre, dans les diflférentes rivières. Dans la Seine cette proportion s'élève quelquefois jusqu'à l/2000\ Ainsi, celui qui boirait dans sa journée trois litres d'eau de Seine non filtrée, à l'époque des plus fortes crues, chargerait son estomac d'un granmie et demi de matières terreuses. Quel pourrait être, à la longue, l'efiet de ces matières sur la santé? La question, vivement controversée, a laissé les médecins et les ingénieurs hydrauliciens fort divisés d'opinion. Faute d'expériences exactes, on s'est déterminé, de part et d'autre, d'après des systèmes arrêtés d'avance. On ne nous trouvera certainement pas trop sévères dans notre jugement, si nous ajoutons qu'un des partisans déclarés des eaux troubles, se fondait sur cette prétendue observation que les animaux, que les troupeaux, surtout, ne commencent à se désaltérer dans les mares qu'ils rencontrent sur leur chemin, qu'après en avoir fortement agité la vase avec leurs pieds 1 Au surplus, toute considération de salubrité mise de côté, il est certainement fort désagréable de boire de l'eau chargée de limon. Dans tous les temps et dans tous les pays, la limpidité a semblé la condition nécessaire du liquide destiné à la boisson de l'homme ; voilà pourquoi avant l'invention ou plutôt, avant le perfectionnement des procédés de filtrage, les anciens ne se croyaient pas dispensés de creuser à grands frais des puits profonds, ou d'aller, par de magnifiques aqueducs, chercher au loin des sources naturelles, lors même que

de grands fleaves ou de larges rivières traversaient leurs villes.

C'est par son mouvement rapide à travers les terres, que Teau se charge de limon. Par le repos, ce limon se précipite, et le liquide reprend sa limpidité naturelle. Rien, assurément, de plus simple que ce nwyen de clarification; malheureusement il est d'une Mcessive lenteur.

On peut déduire des expériences très -intéressantes, et des calculs, faits à Bordeaux par M. Leupold, qu'après 10 jours de repos absolu, l'eau de la Garonne, prise en temps de crue ou de souberne, ne serait pas encore revenue à sa limpidité naturelle. Au commencement, il est vrai, les plus grosses matières se précipitent trèsvite, mais les plus fines descendent avec une lenteur désolante.

Le repos ne pourrait donc pas être adopté comme méthode définitive de clarification des eaux destinées à l'alimentation des grandes villes. Qui ne voit, en effet, qu'il ne faudrait pas moins de 8 à 10 bassins séparés, ayant chacun assez de capacité pour contenir toute l'eau nécessaire à la consommation d'un jour? Ajoutons que dans certaines localités, et surtout dans certaines saisons, des eaux exposées en plein air et gui resteraient immobiles, stagnantes, pehdant huit à dix jours consécutifs, contracteraient un mauvais goût, soit à cause de la putréfactions des insectes sans nombre qui y tomberaient de l'atmosphère, soit à cause des phénomènes de végétation dont leur surface deviendrait le siège.

Le repos dé l'eau peut, toutefois, être considéré

comme un moyen de la débarrasser de tout ce qu'elle renferme en suspension de plus lourd , de plus grossier. Cest sous ce point de vue seulement que des bassins, que des récipients de dépôts ont été préconisés et établis en Angleterre et en France.

La science, ou plutôt le hasard, a fait découvrir un moyen de hâter considérablement, de rendre presque instantanée la précipitation des matières terreuses tenues en suspension dans Teau. Ce moyen consiste à y jeter de Talun en poudre. Il est constant, il est avéré qu*à Paris, le gros limon, charrié par la Seine, s'agglomère en stries longues, épaisses, et. qu'il se dépose trèspromptement, dès que l'eau est alunée. La théorie de cette opération mérite de fixer l'attention des chimistes. Aujourd'hui, elle n'est pas assez certaine pour qu'on puisse affirmer que le même effet aurait lieu indistinctement avec le limon de toutes les rivières. Le doute, à cet égard, semble d'autant plus permis que la clarification par l'alun n'est pas toujours complète j que certaines matières très-fines échappent à l'action de ce sel, restent en suspension dans le liquide, et le rendent encore louche quand toutes les stries ont disparu. S'il est vrai que l'eau, après avoir été alunée, ait besoin de subir une filtration ordinaire, on concevra aisément pourquoi l'emploi de l'alun, comme moyen de clarification , n'est pas devenu général. D'ailleurs, le prix de ce sel s'ajouterait à celui de l'eau filtrée, et l'augmentation ne serait peut-être pas à dédaigner dans un système d'opérations exécuté très en grand. Ce qui forme, au reste, contre ce procédé, une objection plus sérieuse, c'est qu'il altère la pureté chî-

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mique de Teau de rivière , c'est qu'il y introduit un sel qu'elle ne contenait pas, c'est qu'en supposant ce sel entièrement înactif dans de certaines proportions, les consommateurs peuvent craindre qu'un jour, sur 100, sur 200, sur 1000 si l'on veut, ces proportions ne soient notablement dépassées ; car il suffirait pour cela de la négligence, de l'erreur d'un ouvrier. L'un de nous (le rapporteur de la commission) parlait un jour de l'alunage de l'eau à un ingénieur anglais qu'une longue habitude avait mis fort au courant des préoccupations du public, et qui se lamen- , tait devant lui sur l'imperfection actuelle des moyens de purification; ah! que me proposez-vous, répondit-41 surle-champ : Veau, comme la femme de César, doit être à Vahri du soupçon!

Voilà, sous une forme peut-être singulière, mais vraie, la condamnation définitive de tout moyen de clarification qui introduira dans l'eau de rivière quelque nouvelle substance dont elle était d'abord chimiquement dépourvue ; voilà pourquoi les tentatives les plus récentes des ingénieurs, se sont toutes dirigées vers l'emploi des matières inertes, ou qui, du moins, ne peuvent rien céder à l'eau. Ces matières sont du gravier plus ou moins gros, du sable plus ou moins fin et du charbon pilé.

L'idée d'appliquer du gravier et du sable à la clarification des eaux troubles, a été certainement suggérée aux hommes par la vue de tant de sources naturelles qui sourdent de terrains sableux avec une limpidité remarquable ; aussi remonte-t-elle à une époque très-ancienne; aussi l'avons-nous retrouvée, par exemple, dans la grande citerne du palais ducal de Venise. Un banc de sable fin

ne parait devpir agir dans une opération de filtrage que comme un amas de tuyaux capillaires sinueux, à travers lesquels les molécules liquides peuvent passer, tandis que les matières terreuses -suspendues au milieu d* elles sont arrêtées par le seul effet de leurs plus fortes dimensions.

Depuis les travaux de Lowitz, de Çerthollet, de Saussure, de Figuier, de MM. Bussy, Payen, et de quelques autres cliimistes, tout le monde sait que le charbon a la propriété d'absorber les matières résultant de la putréfaction des corps organiques; le rôle que joue le charbon dans la purification de l'eau ne saurait donc être douteux.

Envisagé du point de vue de la théorie, l'art du clarificateur semble à peu près complet; il n'en est pas de même, tant s'en faut, sous le rapport économique et industriel ; il n*en est plus ainsi , particulièrement, lorsqu'on veut conduire les opérations sur une vaste échelle.

De grands essais de filtrage ont été faits naguère chez nos voisins d'outre-mer, et surtout à Glasgow.. C'eçt par millions qu'il faudrait compter les sommes qu'on y a employées. Ces essais cependant n'ont pas réussi; ils sont devenus, au contraire, la cause de la ruine de plusieurs puissantes compagnies.

Ceux qui s'occupent de la recherche de procédés destinés à l'industrie, peuvent certainement trouver d'excellents guides dans les phénomènes naturels, mais à la condition expresse qu'ils ne se laisseront pas séduire par des similitudes imparfaites. Telle a été, nous pouvons l'affirmer, la principale origine des fautes commises en Ecosse. Certaines sources, disait-on, coulent uniformément, sans interruption ; depuis des ^ècles elles donnent

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la même quantité d'eau claire; pourquoi n'en serait-il pas ainsi d'une source artificielle placée dans des conditions analogues. Mais, d'abord, est-il certain que ces sources naturelles dont on parle tant, n'aient pas éprouvé de diminution? où sont même les jaugeages modernes? qui a comparé soigneusement et chaque année, les produits avec la quantité de pluie tombée? D'ailleurs, et c'est par là surtout que péchait la comparaison des ingénieurs écossais, dans la source artificielle, la couche filtrante aura toujours une étendue circonscrite, bornée ; pour les eaux de la source naturelle, au contraire, la clarification s'opère quelquefois dans des bancs de sable qui occupent des provinces entières et ^ur une eau à peine trouble* L'engorgement des tuyaux capillaires filtrants sera trèsrapide dans le premier cas, quoiqu'il soit lent et presque insensible dans le second.

En résultat, aucune méthode artificielle de filtrage ne pourra réussir, ^ Ton n'a pas des moyens prompts, économiques et certains de nettoyer les filtres. La seule des huit grandes compagnies de Londres qui clarifie son eau, la compagnie de Chelsea est arrivée au but en construisant trois vastes bassins communiquant entre eux ; dans les deux premiers se déposent, par le repos, les matières les plus grossières ; dans le troisième, l'eau traverse une couche épaisse de sable et de gravier où elle se clarifie définitivement. Quand l'eau de ce troisième bassin s'est entièrement écoulée , la masse filtrante de sable est à nu ; des ouvriers armés de râteaux enlèvent alors la couche superficielle que le sédiment a fortemept salie, et la remplacent par du nouveau sable.

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Ici se présente une réflexion. Ce n*est pas inutilement» sans doute, que Tingénieur habile de la compagnie de Chelsea a donné une épaisseur de 6 pieds anglais (l^'.SS) à sa masse filtrante ; les couches superficielles, celles que des ouvriers arrachent de temps eâ temps, agissent sans aucun doute plus fortement que les autres, mais les couches inférieures ne sont pas non plus sans action ; mais elles aussi doivent peu h peu s'engorger et diminuer les produits journaliers du filtre; mais il anivera une époque où la masse tout entière aura besoin d'être renouvelée ; cette nécessité, si Ton avait voulu la prévoir, eût exigé rétablissement d'un quatrième bassin semblable au troisième, et comme lui d'un acre d'étendue (iïOares); et la dépense totale de construction se fût élevée de S00,000 à /(00,000 francs; et la manipulation du filtre, qui annuellement ne coûte pas moins de 25,000 francs, se serait encore accrue.

Faut-il s'étonner si, en présence des grands frais de la compagnie de Chelsea pour une filtration de 10,000 mètres cubes d'eau par jour, correspondant à environ 500 pouces de fontainier, les autres compagnies anglaises ont toutes répondu, dans une enquête solennelle faite devant le parlement, que, si on les obligeait à filtrer l'eau de la Tamise , leurs prix de vente devraient inévitablement s'accroître de 15 pour 100?

Le système que H. l'ingénieur civil Robert Thom a introduit à Gr^nock, en 1828, a sur celui de Chelsea l'avantage que le nettoiement s'effectue de lui-même, que toute la masse de sable filtrante y est assujettie. Cette masse forme une couche de 5 pieds anglais d'épaisseur

492 FILTRATION DES EADX,

(l'".52). L*eau peut à volonté entrer dans le bassin que le sable remplit, par dessus ou par dessous. Si la filtration s'est opérée, par exemple, en descendant, dès qu'on s'aperçoit que le filtre s'obstrue, qu'il devient paresseux, on fait, pendant quelque tenaps» arriver l'epu par dessous, et, dans son mouvement ascensionnel, elle emporte les sédiments, par la partie supérieure, dans un conduit de décharge destiné à les recevoir.

En France, jusqu'ici, la filtration de l'eau n'a pas été tentée très en grand. Dans les établissements d'ailleurs fort estimables où cette opération s'effectue à Paris, on se sert d'un grand nombre de petites caisses prismatiques, doublées en plomb, ouvertes par le haut, et contenant à leur partie inférieure une couche de charbon comprise^ entre deux couches de sablç. Ce sont, à vrai dire, les anciens filtres brevetés de MM. Smith, Cuchet et Montfort. Quand les eaux de la Seine et de la Marne arrivent à Paris très-chargées de limon, les matières dépuratrices contenues dans ces diverses caisses, ou au moins leurs couches supérieures ont besoin d'être renouvelées ou remaniées tous les jours et même deux fois par jour.

Chaque mètre superficiel de filtre donne environ 3,000 litres d'eau clarifiée par 24 heures; il faudrait donc 7 mètres superficiels ou 7 caisses cubiques d'un mètre de côté, par pouce de fontainier, et 7,000 caisses pareilles pour le service d'une ville où la consommation serait de 1,000 pouces (21 millions de litres).

, Il y a un moyen très-simple d'augmenter le produit de ces petites caisses : c'est de les fermer hermétique-

ment et de faire passer Feau à travers la matière filtrante, non pas à Taide de son seul poids ou d'une faible charge, mais par Taction d'une forte pression.

Voilà, dans les procédés de filtrage de Teau, Tune des amélioriations qu'a proposées et déjà réalisées TauteOr du Mémoire renvoyé à notre examen.

Le filtre de M. Henri de Fonvielle, à THôteNDieu, quoiqu'il n'ait pas un mètre d'étendue superficielle, donne par jour avec 88 centimètres de pression de mercure (une atmosphère et 1/6') 50,000 litres au moins d'eau clarifiée. Ce nombre déduit de l'examen des divers services de l'Hôpital, est une petite partie de ce que l'appareil fournirait ai la pompé alimentaire était perpétuellement en charge; dans certains moments nous avons trouvé, en effet, par des expériences directes, que le filtre donnait jusqu'à 95 litres par minute. Ce serait donc près de 137,000 litres en 24 heures ou près de 7 pouces de fontainier. En nous en tenant aux premiers nombres, noi;is aurions déjà 17 fois plus de produit que par les procédés actuellement en usage.

Depuis que M. de Fonvielle a présenté son Mémoire, depuis surtout que les résultats de l'expérience de THôtel- Dieu sont connus, plusieurs personnes, et, entre autres M. Ducommun , ont réclamé comme une invention qui leur appartiendrait, l'emploi de la pression pour le filtrage de l'eau. Dans la rigueur mathématique ces réclamations pourraient être soutenues ; car, du plus au moins, il est indubitable que dans tous les appareils existants ou seulement connus par des brevets, que dans les systèmes, surtout où la clarification s'effectue par un mouvement

494 FILTRATION DBS BAUX.

ascendant du liquide, il y a pression, ne fûtr-ce que de quelques centimètres; mais envisagée sous le point de vue industriel, la question est toute différente : il s*agit alors de savoir si quelqu'un, avant Tauteur du Mémoire, avait proposé d'effectuer la filtration de Feau dans des vases hermétiquement clos qui permissent de ne rien perdre de la pression que la. situation des lieux, ou la force des machines voisines pouvait donner; si quelqu'un avant M. de Fonvielle avait disposé les matières filtrantes de telle manière que de fortes pressions ne bouleversassent pae les diverses couches; ^ quelqu'un, enfin, avant les essais de l'Hôtel-Dieu, avait constaté, qu'une filtration rapide donnerait, quant à la limpidité, des résultats entièrement satisfaisants. Sous ces divers rapports les droits de M. de Fonvielle nous semblent incontestables. L'enquête parlementaire que nous avons déjà citée, nous apprendrait au besoin qu'en Angleterre ce n'est pas sans y avoir songé que les ingénieurs opèrent la filtration sous de faibles pressions ; que plusieurs ont adopté ce parti après une discussion dans laquelle, il est vrai, des erreurs manifestes d'hydraulique devaient les égarer ; en France nous trouverions partout, et particulièrement dans le bel établissement des eaux minérales artificielles . du Gros-Caillou , une forte pression di^onible entièrement délaissée. Nous verrions enfin M. Ducommun, dont le nom eàt si honorablement connu dans te genre d'industrie, se servir à l'Hôtel -Dieu de trois cuves pour clarifier 15 hectolitres en 2& heures, tandis qu'ime seule de ces mêmes cuves modifiée par M. de Fonvielle , donnait dans le même temps, suivant un rapport que M. Des-

portes, administrateur des Hôpitaux, nous a remis, 900 hectolitres d'eau parfaitement filtrée au lieu de 5,

Au surplus, remploi des fortes pressions n*est admissible qu'en le combinant avec un autre procédé dont personne ne conteste l'invention à Fauteur du Mémoire.

On a vil qu'en temps de hautes eaux, un filtre d'un mètre superficiel, a besoin d'être nettoyé une fois au moins tous les jours, quoiqu'il ne clarifie en 24 heures que 3,000 litres d'eau. Il semble, au premier aspect, que le filtre de M. de Fonvielle qui en tamise 17 fois plus, s'engorgera 17 fois davantage, qu'il faudra le nettoyer d'heure en heure. Il n'en est rien toutefois : le filtre de l'auteur du Mémoire ne se nettoie pas plus souvent que les filtres ordinaires. Ce résultat s'explique assez simplement quand on remarque que sous une faible pression, un filtre n'agit en quelque sorte que par sa surface , que le limon y pénètre à peine, tandis que sous l'action d'une pression considérable, au contraire, il peut s'y enfoncer profondément. Personne ne niera que s'il passe plus d'eau trouble en un temps donné, il ne doive y avoir plus de matière terreuse déposée ; mais si cette matière se trouve disséminée dans une plus grande profondeur de sable, la perméabilité du filtre peut ne pas en être plus fortement altérée, seulement le nettoyage doit devenir beaucoup plus difficile; eh bien, c'est en cela surtout que les nouveaux procédés sont dignes d'attention.

Nous avons déjà dit qu'à Greenock, quand le filtrage s'est opéré du haut en bas, l'ingénieur Robert Thom nettoie la masse de sable en y faisant passer rapidement dans la direction contraire, c'est-à-dire de bas eii haut,

496 FILTRATtON DES EAUX.

une grande quantité de liquide. Ce procédé peut suflBre si les filtres ne sont engorgés que très-près de la surface; mais les filtres de M, Fonvielle exigent des moyens plus puissants : ces moyens, Tauteur les a trouvés dans Taction de deux courants Contraires, dans les chocs, dans les secousses brusques, dans les remous qui en résultent. Pour tiettoyer le filtre hermétiquement fermé de T Hôtel- Dieu, Touvrier chargé de cette opération ouvre tout à coup, simultanément ou presque simultanément, les robinets des tuyaux qui mettent le dessus et le dessous de l'appareil en conununication avec le réservoir élevé ou avec le corps de pompe qui renferment Teau alimentaire. Le filtre se trouve ainsi traversé brusquem^t et en sens opposés par deux forts courants dont Teffet nous semble pouvoir être assimilé à celui du froissement que la blanchisseuse fait éprouver au linge qu'elle manipule; ces courants, en tout cas, ont certainement la propriété de détacher du gravier filtrant, des matières terreuses qui, sans cela, y seraient restées adhérentes. Nous ne pouvons avoir aucun doute sur la grande utilité de ce conflit des deux courants opposés; car après avoir nettoyé le filtre de rflôtel-Dîeu à la manière de M. l'ingénieur Thom, nous voulons dire à l'aide d'un courant ascendant; tar, après nous être assurés que ce même courant ascendant ne donnait au robinet de dégorgement que de l'eau limpide; dès qu'on manœuvrait les deux autres robinets, l'eau sortait au contraire du filtre dans un état de saleté extrême. Pour le dire en passant, les malades témoins de l'opération exprimaient hautement leur airprise en voyant, à quelques secondes d'intervalle, la même fon-

taine fournir, tantôt une épaisse bouillie jaunAtre, et tantôt de Teau claire comme du cristal.

Ajoutons à tant de détails , que le procédé dont vous nous aviez chargés de vous rendre compte, a reçu répreuve du temps ; que depuis plus de huit mois il est en action à THôtel-Dieu ; que depuis plus de huit mois une même couche de sable (Je moins d'un mètre superficiel , y fonctionne sans interruption ; qu'on n'a point eu à la renouveler; que cependant dans cet intervalle la Seine a été extrêmement bourbeuse, et qu'en cavant tout au plus bas, 12 millions de litres d'eau (12,000 mètres cubes) ont traversé l'appareil; aussi, bien qu'à raison de diverses circonstances, nous ayons dû renoncer à faire des essais sur ce que l'auteur du Mémoire attend d'avantageux du partage des épaisses couches filtrantes actuelles, en couches minces séparées les unes des autres; en nous en tenant exclusivement à ce que nous avons suffisamment étudié, nous n'hésitons pas à dire qu'en montrant la possibilité de clarifier de grandes quantités d'eau avec de très-petits appareils, M. Henri de Fon vielle a fait faire un pas important à l'art. Nous proposons donc à l'Académie d'accorder son entière approbation aux nouveaux procédés qu'elle nous avait chargés d'examiner.

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La mine de Huelgoat, partie de la concession de Poullaouen, renfemie des sources excessivement abondantes. Leur eau est vitriolique ; le gîte du minerai se trouve disposé de manière à rendre les opéralions d'épuisement très-compliquées. Heureusement le pays est sillonné en tous sens par des vallons où coulent des ruisseaux qui , à l'aide de canaux de dérivation, ont pu être conduits jusqu'au coteau dans lequel s*enfonce le filon métallique. Il a donc été possible de créer sur ce point de grandes chutes d'eau et même d'en augmenter beaucoup la liauteur utile, par le percement de longues galeries d'écoulement, partant du centre des travaux et débouchant dans la vallée voisine. Comme de raison, la force motrice qu'on s'est procurée ainsi, varie avec les saisons. Sa Valeur moyenne est, par minute^ de 23 mètres cubes d'eau tombant de 66 mètres, ce qui équivaut à environ 1,520 mètres tombant d'un mètre.

Cette puissance motrice, dans l'ancien système d'épuisement de Huelgoat, mettait en jeu des roues hydrauli-

i. Rapport sur un Mémoire de M. Junçker, ingénieur au Corps royal des Mines, concernant les machines à colonne d'eau de la mine de Huelgoat, concession de Poullaouen (Finistère), fait à TAcadémie des Sciences au nom d'une commission composée de MM. Navler, Poncelet, Arago, rapporteur, le 21 septembre 183^

ÉLÉVATION DB L'EAU DES MINES. m

ques échelonnées les unes au-dessus des autres sur le flanc de la montagne où la mine est située; les roues, à leur tour, transmettaient le mouvement à trois machines à tirants. Ces machines, malgré leur belle exécution, ne donnaient que les vingt centièmes de la force motrice, et leur entretien annuel ne coûtait pas moins de &0,000 fr. Ajoutons qu'en 1816, après tine dépense de plus de 120,000 francs, les trois machines réunies ne suffisaient plus à répuisement des sources. Les eaux envahissaient graduellement les travaux, et Ton pouvait calculer l'époque où ce bel établissement serait inévitablement abandonné.

M. Juncker, auteur du Mémoire dont nous rendons compte à T Académie, fortifié de l'approbation de M. Baîllet, inspecteur général dés mines, n'hésita pas à proposer à la compagnie de PouUaouen de renoncer entièrement aux impuissants moyens mécaniques dont elle faisait usage, et de les remplacer par des machines à colonne d'eau. Après quelques hésitations des actionnaires, la proposition fut agréée, et M. Juncker se rendit en Bavièt'e pour y voir fonctionner des machines de cette* espèce, construites sous la direction de M. Reichenbach, et qui, malgré le peu que l'on savait alors de leur importance, semblaient cependant mériter l'examen scrupuleux d'un homme de l'art.

M. Reichenbach, que l'Académie a Compté parmi ses correspondants, est principalement connu en France par les beaux instruments d'astronomie et d'optique sortis du célèbre atelier de Benedict Bauem ; les grandes et ingénieuses machines dont la Bavière et l'Autriche lui sont

redevables, ne témoignent pas moins de la haute portée de ses conceptions indostrieltes, et de la fécondité de son esprit inventif. M. Juncker, après aVoir payé un juste et touchant tribut de reconnaissance à la mémoire de cet excellent homme , décrit succinctement les magnifiques établissements de Satzbourg.

La Bavière, en 1825, produisait annuellement 75,000 quintaux de sel. Une partie provenait de sources : elle était extraite par voie d'évaporation à l'aide d^ moyens connus; Tautre, tirée d'abord d'une mine située dans la vallée de Berchtesgaden, ét^it transportée à ReichenhalU où elle subissait une purification par dissolution. Mais le transport de ce sel gemme^ quoique plus avantageux que ne r aurait été celui du combustible dans la vallée étroite et peu boisée de Berchtesgaden, était cependant fort coûteux. D'après les idées de Reichenbach, ce système fut entièrement abandonné î c'est à l'état liquide, dans des tuyaux de conduite, et après avoir été convenablement élevé à l'aide de deux puissantes machines à colonne d'eau^ que le sel est maintenant expédié par delà les montagnes abruptes, dernières ramifications des Alpes tyroliennes, qui séparent Berchtesgaden de ReichenhaH. Ainsi ; le bois ne va plus aujourd'hui chercher le sel ; c'est, au contraire, le sel qui marche de lui-môme à la rencontre du bois.

Nous regrettons que les bomeà de ce rapport ne nous permettent pas de faire connaître en détail cette gigantesque entreprise. Nous dirons, toutefois, pour en donner une idée, que, dans son trajet, l'eau salée est soulevée à quatorze reprises différentes au moyen d'un pareil nombre

de pompes foulantes roues par neuf machines à colonne d'eau et par cinq roues à augets; que Tune de ces premières machines, celle de la localité nommée Illsang, marche sous l'action d'une chute d'eau de plus de 100 mètres, et refoule l'eau salée, d'un seul jet, à une hauteur verticale de 356 mètres; que la conduite parcourue par la dissolution saline, entre la source et le point où l'évaporation s'opère, offre un développement de tuyôux d'une longueur de 109,000 mètres ou de 27 lieues de prfste; enfin que le résultat utile, comparé à la dépense de force, atteint, sur divers points, la fraction 72 centièmes! Quand il rapproché ce nombre du résultat qu'obtenaient, avec les anciennes machines à colonne d'eau, les ingénieurs Hoêll et Winterschmidt, le mécanicien étonné se demande naturellement quelles ont été, parmi les diverses innovations dues à Reichenbach, celles qui ont le plus contribué à une pareille amélioration. Suivant M. Juncker, il faudrait les ranger dans l'ordre suivant :

L'adoption d'un régulateur à piston tellement construit, que les colonnes d'eau se meuvent s'arrêtent sans chocs appréciables ;

L'idée d'emprunter à la colonne d'eau motrice, la force nécessaire pour faire agir ce régulateur avec une précision presque mathématique;

L'emploi d'orifices d'admission et d'émission fort grands, de telle sorte que la ^eine fluide n'éprouve plus ni contractions ni vitesses excessives;

La disposition qui permet de faire agir directement la puissance sur la résistance, sans aucun intermédiaire de balanciers, leviers coudés, etc.

La substitution, quelle que soit la hauteur de la colonne de refoulement, d*une pompe unique Ji la multitude de pompes placées à divejrs étages dont on se servait jadis.

L'examen minutieux de tant d'ingénieuses conceptions devait, de plus en plus, confirmer M. Juncker dans sa première pensée que les machines à colonne d'eau pourraient seules sauver les mines d'Huelgoat de la submersion complète dont elles étaient menacées; aussi, se décida- 1- il à prendre ;irrévocablement pour guide les travaux de Reichenbach. On aurait grand tort, toutefois, d'imaginer que le rôle de copiste, que s'attribue si modestement M, Juncker, fût exempt d'immenses difficultés ; il fallait, en effet, que la machine projetée eût une puissance prodigieuse, une puissance double au moins de celle que possède la machine déjà citée d'Ulsang. En Bavière, tout se trouve établi, maintenu, étayé au grand jour, dans un espace indéfini, sur un terrain solide; à Huelgoat, au contraire, la machine, la pompe, les tuyaux, devaient être placés ou plutôt suspendus dans un puits resserré, et le long duquel se rencontraient fréquemment des couches ébouleuses. Dans les établissements bavarois, l'appareil moteur est immédiatement au-dessus de la pompe foulante des eaux salées. En Bretagne, ces deux parties de l'appareil ne pouvant être 'que fort éloignées verticalement, il fallait pourvoir à réquilibration de tiges très -longues, très-rigides et, dès lors, très- pesantes, destinées à les réunir. Ces dissemblances sur lesquelles nous n'insisterons pas davantage^ suffiront à tous ceux qui se sont occupés de

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mécanique appliquée, pour quMls entrevoient combien de graves difficultés Tingénieur de Huelgoat devait s'attendre à rencontrer sur sa route.

Afin de ne pais abuser des moments de T Académie , nous allons maintenant parcourir avec rapidité, les questicms traitées dans les divers chapitres du Mémoire qu'elle a soumis à notre examen. Puisque le secours des figures nous manque, on nous permettra toutefois de dire, avant d'entrer en matière, et cela avec Tespéranced^être compris de ceui même qui n'ont jamais vu une machine à colonne d'eau, que la forme et les mouvements d'une semblable machine ressemblent complètement à ceux de la machine à vapeur ordinaire : ici c'est le ressort de la vapeur d'eau qui détermine les oscillations du piston, là ces tnêmes oscillations sont engendrées par l'action , tantôt possible et tantôt supprimée, d'une longue colonne liquide dont la pression, évaluée en atmosphères, s'obtient en divisante hauteur verticale par lO'^.A (32 pieds) .

Avant de faire exécuter ses appareils, M. Juncker avait à discuter les avantages respectifs des machines à colonne d'eau à simple et à double effet : il trouva qu'à Huelgoat, les premières devaient obtenir la préférence. Le jaugeage des eaux d'infiltration lui apprit qu'il aurait chaque jour à extraire d'une profondeur de 230 mètres, plus de 6,000 mètres cubes d'eau. La force motrice dont il pouvait di^oser dans le même temps, résultait de plus de 30,000 mètres cubes de liquide .tombant de 61 mètres de hauteur; mais la masse des eaux d'infiltration est susceptible d^^ugraentation ; à Huelgoat on a même toute raison de craindre une prochaine irruption

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de liquide; d'ailleurs, une machine, quelle qu'en soit la construction , doit se déranger tôt ou tard ; il fallait donc songer à avoir deux machines, mais non solidaires.

Partant de ces données générales. M.. Juncker calcule le diamètre des pistons principaux, après avoir déter* miné les limites pratiques- de vitesse qu'on ne saurait dépasser dans ce genre de machines sans des inconvénients graves. Ces diamètres, il les fixe à plus d'un mètre. Désormais c'est de la machine constmite , de la machine en place, que M. Juncker nous entretiendra.

Le premier objet dont il donne la description , est le régulateur hydraulique qui se trouve placé à côté da corps de pompe principal. Ce merveilleux appareil anéantit peu à peu, mais vers la fin de la course seutiement, toute la vitesse dont le piston moteur est animé; il dispose ensuite ce dernier à reprendre sa marche par degrés insensibles. Ce sont les plus subtiles prescriptions de la mécanique rationnelle mises en pratique. Aussi à Huelgoat,^ disent, avec l'auteur, tous ceux qui ont visité rétablissement, il est impossible d'apercevoir sur aucun point, la moindre manifestation matérielle de force vive, de chocs, de contre-coups ou de vibrations. Les mouvements s'y effectuent avec un moelleux et un silence qu'aucune autre machine ne présente au même degré.

Des parties organiques, M. Juncker passe à plusieurs di^ositîons qui, pour être secondaires, n'en méritaient pas moins une mention spéciale et détaillée ; mais vos commissaires ne sauraient s'y arrêter saris dépasser les limites du rapport dont vous les avez chargés. Ils ne peuvent cependant se dispenser de dire quelques mots

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d'une partie fort essentielle de la machine d'Huelgoat que M. Juncker appelle le bcdancier hydraulique.

La puissance des machines jumelles proprement dites placées près de rentrée de la galerie d'écoulement , se transmet aux pompes établies au fond de la mine, par deux systèmes de tirants verticaux. Des considérations étrangères aux principes de Tart, ont forcé Tingénreur à construire Tun de ces attirails en bois* L* autre est en fer et ne pèse pas moins de 16,000 kilogrammes. A chaque mouvement descendant de la machine , cette masse de 16,000 kilogrammes descend elle-même verti* calement d'une longueur égale à Tamplitude de Texcùr* mn du piston. Si Ton n'y avait pourvu à Taide d'une équilibration convenable, pendant l'oscillation opposée de ce même piston, on aurait donc eu, et cela en pure perte, à soulever la chaîne. Son énorme poids se serait ainsi ajouté à celui de la quantité d'eau que le refoule^ ment amène sans cesse dans le tuyau de la pompe d'épuisement

Après avoir posé le problème, M. Juncker se livre, dans son Mémoire, à un examen minutieux des avan-* tages et des inconvénients des divers modes d'équi^ libration adoptés par les mécaniciens. Il nous suffira de dire que celui dont M. Juncker a fait usage , est inhérent à la machine; qu'il agit sans aucun intermédiaire .de corps solides, et avec une continuité inaltérable, tantôt pour seconder la puissance, tantôt pour mettre un frein à la libre descente du piston et dea chaînes ; qu'à offire une sécurité absolue ; nous ajouterons, enfin, qu'il se fonde sur le principe même des machines à colonne

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d'eau et sur l'idée Wen simple de placer tout l'appareil en contre - bas de la galerie d'écoulement* De cette manière, la colonne de chute étant allongée, la force motrice se trouve avoir reçu l'accroîssement nécessaire pour soulever Fattirail.

Les pompes foulantes sont une invention si ancienne, si répandue, tant d'habiles mécaniciens ont eu intérêt à les perfectionner, que nous ne pouvions guère espérer de rencontrer quelque chose de neuf dans le chapitre où M. Juncker a décrit celles de ces pompes qui, dans la machine d'Huelgoat, ramènent à la surface les eatix d'infiltration de la mine. Eh bien, nous avons été agréablement détrompés, car l'auteur a trouvé le secret d'introduire diverses améliorations dans cette partie de son appareil Aussi chacun y remarque- 1- il maintenant le même moelleux , la même absence d'ébranlement et de t)ruit que dans la machine motrice; aussi, le produit théorique de là pompe, calculé et d'après Tamplitude des oscillations du piston et d'après son diamètre , ne surpasse-t-il que d'un trentième le produit effectif, tandis que dans certaines machines analogues, construites sûr de bons systèmes et bien exécutées en apparence, le mécompte s'est élevé fréquemment à un quart.

Le système adopté par M. Juncker imposait la nécessité de suspendre l'appareil moteur lui-même dans le vide d'un puits de 230 mètres de profondeur. De Jà, des difficultés d'établissement que cet ingénieur a surmontées par des moyens auxquels les constructeurs les plus expérimentés ne refuseront certainement pas la plus entière approbation. Le pont en fer jeté sur le puits , et

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qid supporte toute la machine, offre une si parfaite solidité, que la main n'y peut découvrir le moindre frémis- ' sèment , même h Tinstant où. les pistons commencent à recevoir l'impulsion de Teau motrice.

. Un ingénieur prévoyant ne pouvait manquer de porter son attention sur la possibilité de quelque rupture dan? un mécanisme composié de tant de lourdes pièces, et sui les accidents qui en seraient la conséquence inévitable/ Qu'on se figure, par exemple, le pii^n principal de la machine, détaché de la résistance à. la suite de la rupture du tirant supérieur I Soimûs alors à tout l'effort du motair, il monterait dans le corps de pompe avec une vitesse accélérée, et, parvenu au terme de sa course, il ne saurait manquer de produhre d'énormes dégâts. D'un autre c^ , l'attirail abandonné à lui-même tomberait de tout son poids. En se rappelant qUe ce poids , pour l'attirail en fer, est de 1,600 kilogrammes, tout le monde comprendra quels ravages s'opéreraient le long des parois du puits, dans les biyaux ascendants et au fond de la nrine. D'ingénieuses dispositions ont été adoptées par M. Juncker pour parer entièrement à la double catastrophe que nous venons de faire entrevoir.

Plusieurs usines concoururent dans le temps à la construction de la machine d'Huelgoat. M. Wilson, de Charenton, fit exécuter, sur les dessins de M. Juncker, la machine proprement dite. M. Emile Martin, de Fourchambault, fabriqua le long système de tirants dont nous avons ei souvent parlé; d'autres fournirent les tuyaux. Ces tuyaux essayés à la presse hydraulique sous une pression supérieure, il est vrai, à celle qu'ils devaient

supporter, se trouvèrent tellement poreux, que Teau jaillissait de leur surface dans toutes sortes de directions, en filets plus ou moins capillaires. Pour remédier à cet inconvénient, M. Juncker s'avisa d'un ipoyen qui déjà, nous le croyons du moins, avait été employé par d'autres ingénieurs. Les tuyaux défectueux furent remplis d'huile de lin siccative, puis soumis à l'action de la presse hydraulique alimentée elle-même avec de l'huile de lin ordinaire. Aucun suintement gras ne se fit remarquer extérieurement, et, toutefois, l'opération avait obstrué les pores, puisque ces mêmes tuyaux essayés quelque temps après avec l'eau se montrèrent imperméablea, et que depuis qu'ils sont en place, pas une goutte de liquide ne s'est échappée sous des pressions de 15 à 20 atmosphères.

A la suite de l'opération dont nous venons de rendre compte, la fonte grise des tuyaux se trouvacouverte, à l'intérieur, d'un enduit ou vernis fortraient adhérent, qui la défend contre l'oxidation et même contre l'action des eaux acides de la mine d'Huelgoat. Ne serait-ce pas là, dit M. Juncker, un moyen simple d'empêcher la précipitation si fâcheuse de tubercule ferrugineux qui s'opère dans les tuyaux de conduite des fontaines de Grenoble?

Disons, en terminant, que tant d'études, tant d'in* génieuses combinaisons , tant de travaux , tant d'expériences n'ont pas été en pure perte. La machine d'Huelgoat a réalisé toutes les prévisions de la science. Depuis trois années et demie, elle fonctionne, nuit et jour, à l'entière satisfaction des propriétaires* La régularité, la douceur, le moelleux de ses mouvements, l'absence com-

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plète de bruit, ont été un juste sujet d'admiration pour les ingénieurs de divers pays qui Tout examinée* 11 est vraiment regrettable qu'une machine si belle, si puissante , si habilement exécutée , et qui fait tant d'honneur à notre industrie, soit reléguée à Tune des extrémités de la France, dans un canton rarement visité. Elle n'aurait pas manqué, sans cela, d'exciter le zèle des propriétaires de mines, et les machines à colonne d'eau remplaceraient déjà, sur beaucoup de points, des moyens d'épuisement qui sont à la fois un objet de pitié pour le mécanicien qui les étudie, et une cause de ruine pour le capitaliste qui les emploie. Puisse la publicité que reçoit aujourd'hui le succès de M. Juncker^ hâter un résultat que nous appelons de tous nos vœux , et qui contribuera certainement beaucoup au développement de la richesse nationale.

Le Mémoire, disons mieux, l'ouvrage dont nous venons de rendre compte à l'Académie , est accompagné de planches magnifiques à grand point, où le$ ingénieurs trouveront tout ce qu'il leur importe de savoir sur la forme et l'ajustement des diverses parties de la machine d'Huelgoat. Nous devons ajouter qu'il est rédigé avec méthode, avec clarté, avec précision, et, ce qui ne gâte jamais rien, avec une rare élégance. L'auteur, à chaque page, rend justice pleine et entière à tous ceux qui , par leurs conseils directs ou par leurs travaux antérieurs, lui ont été utiles. On voit que sa modestie est de bon aloi, que sa reconnaissance est sincère : il ne se borne pas comme tant d'autres , à fabe strictement ce qu'il faut pour échapper aux réclamations. Ce bel ouvrage sera désormais le

manuel obligé de tous ceux qd voudront exécuter de puissantes machines à colonne d^eau ; mais, on nous per* mettra de le dire, il doit avoir un autre genre d'utilité : après avoir lii, chacun pourra par un nouveau nom propre, détromper ceux qui, bien à tort, se persuadent qu'aujourd'hui Paris absorbe tous les hommes d'éBte. Le travail de l'ingénieur d'Huelgoat, quelque peu di^osé qu'on soit à une pareille concession , prouvera combien les connaissances théoriques puisées dans nos écoles, éclairent utilement lé praticien; combien de tft tonne* ments, de mécomptes, de dispendieuses bévues elles lui épargnent; enfm l'habileté consommée dbiit M. Juncker a fait preuve dans la conception et le placement de sa superbe machine, apprendra aux capitalistes, si d'autres exemples éclatants ne les ont déjà détrompés , que des ingénieurs français ne manqueront pas à leurs projets, quelque gigantesques qu'ils puissent être.

Vos commissaires se seraient empressés de solliciter l'insertion du Mémoire de M. Juncker dans le Recueil des savants étrangers^ s'ils n'avaient appris que l'administration des Ponts et Chaussées et des Mines doit le publier très-prochainement. Nous nous bornerons donc à proposer à l'Académie de vouloir bien accorder son approbation à ce beau travail, mais en regrettant que les usages n'autorisent pas la demande d'un témoignage de satisfaction plus éclatant 1