Couche. Les Eaux de Londres et d'Amsterdam
cours d'eau alimentés par des sources calcaires, aux tons verts, puis jaunes ou rougeâtres, dus à la plus ou moins grande quantité et à la nature des matières en suspension. Sans odeur aucune d'ordinaire, elle en prend de fâcheuses lorsqu'elle est chargée de matières organiques en décomposition ; légère le plus souvent et agréable au goût, elle acquiert en pareil cas une saveur fade et repoussante.
Tandis que le débit des grands fleuves fournit sur leur parcours des ressources presque indéllnies pour l'alimentation des agglomérations les plus importantes, beaucoup de petites rivières ne roulent qu'une quantité d'eau assez faible, presque toujours utilisée jDour la salubrité de la région, pour les irrigations des prairies, pour la marche des usines hydrauliques, et dès lors il n'est pas possible d'en détourner une partie sans léser des intérêts respectables. Dans ce cas extrême, et dans bien des cas intermédiaires, il est utile de procéder à des jaugeages du débit, d'en observer les variations souvent considérables avec les saisons de l'année, les périodes de sécheresse et d'humidité ; d'étudier en un mot le régime du cours d'eau auquel on se propose de faire un emprunt.
Ce régime est très différent suivant le mode d'alimentation des cours d'eau : ceux qui descendent des glaciers entrent en crue pendant les chalem'S de l'été, et c'est en hiver que se prodviisent les basses eaxta; ; pour d'autres, Vétiage correspond à la saison chaude et les crues ont lieu au i^rintemps ou à l'automne ; quelques-uns traversent des réservoirs naturels qui en régularisent le débit.
87. Les eaux dormantes. — Certains lacs en effet sont dus à l'éiDanouissement des eaux d'une rivière dans une dépression naturelle qu'elles traversent ; tel est le cas, du lac de Genève pour le Rhône, du lac de Lucerne pour la Reuss, du lac de Constance pour le Rhin, des lacs Majeur, de Cômc et de Garde pour divers affluents du Pô, des grands lacs de l'Amérique du Nord pour le Saint-Laurent. D'autres, alimentés par des ruisseaux ou des sources, donnent naissance à un cours d'eau, et quelques-uns, dépourvus d'émissaire, ne perdent leurs eaux que par l'évaporation ; les lacs d'Annecy et du Bourget sont dans le premier cas, le lac Pavin en Auvergne, le lac d'Albano en Italie, qui occupent les cratères de volcans éteints, sont dans le second.
De quelque façon qu'ils s'alimentent, les lacs jouent le rôle de véritables bassins de décantation, où les eaux laissent déposer les matières qu'elles tiennent en suspension^ se clarifient et acquièrent une transparence et une limpidité qui les distinguent nettement des eaux de rivière. Tout le monde connaît la belle apparence des lacs que l'on rencontre dans les montagnes, et l'on cite celui de Wettersee, en Suède, dont l'eau est tellement limpide que l'oeil y perçoit une pièce de monnaie à 35 mètres de profondeur. Les eaux du Rhône sont jaunes et chargées de limon au moment où elles se jettent dans le lac de Genève, et pendant
assez longtemps on les suit, parce que leur coloration forme contraste avec la couleur Ijleue des eaux du lac; mais elles finissent par se dépouiller de toutes les matières entraînées et sont claires et bleues lorsqu'elles en sortent à Genève.
La composition des eaux d'un lac dépend de cell(; des eaux superlicielles ou souterraines qu'il re(;oit et de la constitution géoloiiique du sol ; mais elle est en général peu variable ; car l'immobilité même des eaux doi-mantes les met à l'abri des actions chimiques ou mécaniques qui tendent à modifier constamment la composition des eaux de rivières. Comme elles n'ont fait qu'un assez faible parcours à la surface du sol ou dans les couches souterraines, avant de parvenir à la dépression naturelle où elles s'accumulent, on les trouve en général peu chargées de principes minéraux : ainsi l'eau du lac de Gérardmer en est presque complètement dépourvue (Braconnot) et celle du lac Starnberg, près de Munich, n'en contient que 50 milligrammes au litre K Au contraire, les matières organiques s'y rencontrent en assez grande quantité, et cela se conçoit, si l'on observe que l'oxygène de l'air, agissant à la surface seulement, ne saurait étendre à toute la masse d'eau l'effet de la combustion dont il est l'agent actif, et que facilite l'agitation dans les eaux courantes .
Une autre conséquence de l'immobilité des eaux dormantes se révèle par l'observation de la température à diverses profondeurs : à )a surface, cette température suit la même loi que Celle des eaux courantes, et subit des variations, de même sens, mais un peu moins étendues (^uc la température de l'air ; mais, à mesure qu'on fait pénétrer le thermomètre dans des couches plus profondes, on constate que les variations •tendent à diminuer, que la température devient de plus en plus constante et se rapproche de celle du maximum de densité de l'eau, 4°. Th.^dc Saussure, qui a mis en relief cette particularité, trouvait le 5 août 1771» dans le lac de Genève 21°,2 à la surface et 6°,1 à50 mètres de profondeur.
La([uantité d'eau (j;ue peut fournir un lac dépend de son alimentation, ou plutôt de l'excès des apports, par les affluents, par les sources et par les pluies, sur les pertes par l'évaporation ; l'étendue de sa surface ne donne aucune indication à cet égard. Lorsqu'un cours d'eau y prend naissance, on s'en rend compte aisément en établissant par une série de jaugeages le débit de ce cours d'eau ; mais, lorsqu'il n'a pas d'émissaire, on en est réduit k recourir à des observations délicates sur l'étendue du bass«n versant, la quantité annuelle de pluie, la proportion des eaux météoriques recueillies, l'évaporation, etc.
L'eau des étangs est de qualité inférieure à celle des lacs, car le
1 Colle l'cglo ne s'applique pas aux lacs qui n'ont pas d'émissaires; les malicrcs salines S'Y accumulent, cl l'eau y devient rorlemcnt minéralisée, au poml de nuire quelquefois plus propre à la boisson. On peut citer, par exemple, la mer Morlc, en Palcsluie, cl les grands lacs de l'Afrique el de l'.'Vsic centrale.
manque de profondeur y favorise le développement de la vie végétale et; par suite l'accumulation des matières organiques. Ces matières, lorsqu'elles viennent à entrer en putréfaction, déterminent une altération crave de l'eau, qu'elles rendent absolument impropre à tous les usages de la vie ; c'est alors que l'eau prend l'odeur caractéristique dite odeur de vase ou de marais, et qu'il s'en dégage des gaz méphitiques, de l'acide sulfhydrique ou de l'hydrogène protocarboné ((/as des marais), principe ou véhicule des miasmes paludéens. Dans l'eau ainsi gâtée, les poissons meurent, d'où l'usage de vider et de nettoyer à intervalles réguliers les étangs artificiels. Les habitants du voisinage sont exposés aux fièvres intermittentes, aux fièvres pernicieuses, à la malaria.
88. Composition des eaux superficielles. — La composition des eaux superficielles est extrêmement variable et présente des différences très grandes suivant leur nature et leur origine, suivant les régions considérées, les époques, la constitution géologique du sol, etc., et l'on ne saïu'ait donner à ce sujet d'indications générales précises.
Les gaz qui y sont dissous, oxygène, azote et acide carbonique, s'y trouvent en proportions variables suivant le degré de pureté de l'eau.
Dans une eau non contaminée, les quantités d'oxygène et d'azote sont entre elles dans le rapport de leurs coefficients de solubilité, et celle d'acide carbonique est très faible ; dans une eau impure, la proportion d'oxygène diminue et peut môme devenir nulle, tandis que celle d'acide carbonique augmente. Ainsi l'on a observé que l'oxygène est en moins grande quantité dans les eaux de rivières à la traversée des villes, et ne revient à la proportion normale qu'après un assez long j^arcours.
Les substances solides atteignent le plus souvent la proportion de 120 à 280 milligrammes par litre dans l'eau de rivière ; on a trouvé :
dans la Lo ire à Meung
— à Nantes
dans la Garonne à Toulouse
dans le Rhône à Lyon
dans la Saône à Lyon
dans la Seine à Paris
dans le Rhin à Strasbourg
— à Cologne
dans l'Elbe à Magdebourg
dans le Danube à Dcggendorf
dans la Tamise à Londres
dans rOhio à Cincinnati
dans le Mississipi à Minneapolis . .
135 milligr. par
litre (Deville)
in —
(Bobierre)
(Deville)
(Bineau)
(Bineau)
(Deville)
(Yohl)
(Reichardl)
(Emmerich)
(Frankland)
(Stuntz)
(Feckhain)
et la Commis.sion anglaise de la pollution des rivières, après avoir analysé un très grand nombre d'échantillons, a indiqué que le poids total des substances solides dissoutes serait d'ordinaire de :
5J milligrammes par litre dans les eaux courantes des terrains ignés ou métamorphiques ;
87 milligrammes par litre dans les eaux com-antes des terrains stratifiés non calcaires ;
95 milligrannnes par litre dans les eaux courantes des mômes terrains en culture ;
227 milligrammes par litre dans les eaux courantes des terrains calcaires ;
300 milligrammes par litre dans les eaux courantes des mômes terrains en culture.
Dans les eaux dormantes, la quantité de matières solides dissoutes est sensiblement moindre, ainsi qu'il a été indiqué précédemment, et c'est ce que confirment les résultats d'analyses donnés ci-après :
lac Rachel (Bohême) 69 milligr. par litre.
— de Zurich 139 —
— Mystic (Boston. Etats-Unis) 98 —
Grâce à la facilité avec laquelle le bicarbonate de chaux se décompose par l'agitation, la proportion du carbonate de chaux dans les eaux de rivière n'est généralement pas assez forte povu* que ces eaux soient incrustantes; par le fait de la dissociation du bicarbonate, une partie du carbonate de chaux dissous dans l'eau, en présence d'un excès d'acide carbonique, se dépose dans le lit même des cours d'eau avec les sables et les graviers, et y forme parfois ces bancs de gravier agglutinés par une ganûue calcaire auxquels les mariniers de la Seine ont donné le nom de falaise.
Les eaux superficielles contiennent toujours beaucoup moins d'ammoniaque que l'eau de pluie. Poggiale a trouvé 0"'-,17 dans l'eau de Seine à Paris, Boussingault 0™s,i7 et 0™^48 dans l'eau du Rhin à Lauterbourg, la Commission anglaise de la pollution des rivières 0"'^1 à O""-,! dans les cours d'eau de la Grande-Bretagne.
Rien n'est plus variable que les quantités de matières organiques dans les eaux superficielles, et les méthodes employées pour le dosage de ces matières sont elles-mêmes si diverses que souvent les résultats des analyses ne sauraient être comparés. La Commission anglaise de la pollution des rivières a trouvé que la proportion moyenne de carbone organique étB.it comprise entre 2'"'î,68 et 3'"?,77 par litre, et celle d'azote organique entre 0"'^24 et 0"'^53, pour les quelque 200 échantillons qu'elle a examinés ; elle accuse dans les eaux de Londres (Tamise) 2'"^',04 de carbone et 0'"^36 d'azote ; les eaux de Glasgow (lac Katrin) en contiendraient respectivement i'"'^,97 et 0'"^18. La Seine, à Paris, d'après l'Observatoire de Montsouris, aurait de 'l à 4 milligrammes de matières organiques par litre.
Les matières organiques contenues dans les eaux de superficie sont d'ailleurs de nature très diverse : les unes sont de simples composés chimiques; d'autres sont des détritus végétaux ou animaux, des pous-
sières organisées, pollen des végétaux, germes, etc. ; d'autres enfin sont des êtres vivants, algues ou microbes, toujours en assez grand nombre, la plupart indifférents sans doute, mais dont quelques-uns jDeuvent avoir des propriétés nocives.
89. Emploi des eaux superficielles. — Les eaux de superficie, très répandues dans la nature et toujours d'un puisage facile, sont nécessairement fort employées. Dans tous les temps, les agglomérations urbaines se sont formées auprès des cours d'eau et sur le bord des lacs, où les habitants devaient trouver sans peine l'eau indispensable à leurs besoins.
A la condition d'être prises en des points suffisamment éloignés des villes et à l'abri des causes de contamination auxquelles elles sont trop souvent exposées, ces eaux sont en général de qualité satisfaisante pour la plupart des usages courants, point trop dures, peu ou pas incrustantes, ordinairement légères et aérées.
Les inconvénients des eaux de rivière sont leur température essentiellement variable, leurs troubles si fréquents, et la progression croissante de la contamination par les déjections des villes et les résidus de l'industrie. Chargées de matières en suspension, elles ne sont souvent admises dans la consommation qu'après avoir subi une préparation préalable, qui a pour objet de les clarifier, soit par décantation dans des bassins de dépôt, soit par filtrage à travers des couches de matières poreuses. Chaudes en été, glacées en hiver, elles ne peuvent être parfois employées à la boisson sans avoir été tiédies ou rafraîchies par des moyens artificiels. Enfin, quelque pures qu'elles paraissent au moment où l'on en fait choix pour l'alimentation d'mie ville, quelque faible que soit la quantité de matières organiques qu'elles contiennent, il est toujours à craindre que le développement des agglomérations urbaines ou industrielles sur les rives ne vienne à compromettre une situation momentanément satisfaisante, mais que la nature des choses rend essentiellejnent précaire: à Londres, il a fallu déplacer successivement et reporter en amont toutes, les prises d'eau faites dans la Tamise, édicter les règlements les plus sévères pour les protéger, organiser une surveillance spéciale ; et, malgré toutes les précautions prises, la pollution , suivant le mot consacré en Angleterre, continue ses progrès menaçants.
L'eau des lacs, presque toujours claire, moins riche en matières salines, et qu'on peut puiser à ^une température presque constante à la condition d'atteindre une couche suffisamment profonde, est souvent préférable pour les usages domestiques ; elle est recherchée en Angleterre et en Amérique.
En France, il y a une tendance marquée à préférer les eaux de source aux eaux de rivière, parce qu'elles sont d'ordinaire limpides, fraîches ft mieux protégées contre les contaminations possibles. Beaucoup de villes, alimentées en eau de rivière, n'hésitent pas à s'imposer de
90 CIIAPITRIÎ V. — LES HliSSUUHCl'jy
grands sacrifices pour remplacer cette eau par des eaux de source, soit qu'elles renoncent complètement à son emploi, soit ({u'elies la réservent aux usages })ublics et industriels. Paris a donné l'exemple, l'eau de Seine y a été complètement écartée du service privé; Lyon projette d'en faire autant pour l'eau du Rhône, etc. Les mêmes dispositions .se manifestent en Allemagne, où plus de la moitié des distributions d'eau récentes sont alimentées en eaux souterraines.
Les eaux superficielles restent toujours cependant une des ressources les plus précieuses pour l'alimentation des villes, et continueront à rendre de grands services, tout au moins pour la satisfaction des besoins de la voie publique, des usines, de la salubrité, quand même elles seraient de plus en plus rejetées par la consommation domestique. Leur abondance en est un gage assuré.
90. Les eaux à l'intérieur du sol. — Presque partout on trouve à l'intérieur du sol, dans les fissures des roches dures, dans les interstices des grains de sable des terrains arènacés, des masses d'eau, tantôt immobiles, tantôt animées d'une certaine vitesse dans une direction donnée, qui constituent de véritables rivières ou lacs souterrains, et auxquelles on a donné le nom général de nappes souterraines.
Celle que l'on rencontre tout d'abord, lorsque l'on creuse le sol dans une localité déterminée, y reçoit la désignation de nappe d'eau des puits.
Si l'on creuse plus avant, il arrive souvent qu'après avoir traversé cette première nappe, puis des terrains dépourvus d'eau, on rencontre une seconde, puis une troisième nappe, plusieurs nappes successives : ce sont des nappes profondes.
Parfois enfin, lorsqu'on atteint une de ces nappes, l'eau jaillit par l'orifice que lui offre le, puits et s'élève à une hauteur plus ou moins considérable : on dit alors qu'on a rencontré une nappe artésienne.
Si l'on suit sur une carte géologique le développement du terrain perméable dans lequel une nappe est comprise, on trouve toujours les lignes d'affleurement supérieur où ce terrain reçoit directement les eaux météoriques, et souvent, mais pas toujours, les lignes d'affleurement inférieur par où les eaux s'échappent au dehors endormant un niveau d'eau ou un lieu de sources.
Toutes ces eaux proviennent évidemment de l'infiltration des eaux pluviales à travers les pores de la couche superficielle du sol; obéis.sant aux lois de la .pesanteur, elles sont descendues peu à peu, à la faveur des vides que présentent les terrains perméables, jusqu'à la rencontre
§ !i. — LES EAUX SOUTERRAINES ' 91
de quelque couche imperméable au-dessus de laquelle elles ont dû s'accumuler, formant des cours d'eau dans les thalwegs, des mares stagnantes dans les cuvettes, ou pénétrant et se mettant en pression entre deux couches imperméables successives, dont l'ensemble constitue un véritable siphon naturel. Tantôt ce mouvement se produit très lentement, en raison de la résistance qu'éprouve l'eau à se ghsser dans les canaux extrêmement étroits l'ormés par la juxtaposition de grains très fins dans certains terrains, et des phénomènes de capillarité qui en sont la conséquence ; tantôt, au contraire , il est rapide , et dans de larges crevasses, le
plus souvent fort irregU- p^^^g artésien ; — B, nappe des puits; — C, deuxième nappe; lières, passent des cou- — D, troisième nappe; — E, quatrième nappe; — F, nappe 1, artésienne; — N, niveau d'eau; — P, puits; — S, sources.
rants animes d une assez
grande vitesse. Dans le premier cas, la nappe, s'étendant sans interruption à travers la masse du tei-rain, est dite continue; dans le second, au contraire, se divisant en filets liquides distincts qui s'écoulent dans des directions diverses par les fissures où ils trouvent un passage, elle est appelée discontinue. On a comparé assez justement le mode de formation des eaux souterraines à une sorte de drainage permanent des couches perméables du sol ; elles forment, dans l'épaisseur des couche.'^ stratifiées de la croûte terrestre, des réserves naturelles, accumulées depuis des siècles, dont le trop-plein s'écoule au dehors et qui sont constamment alimentées par de nouveaux aj^ports des eaux pluviales.
L'infiltration lente de ces eaux à travers le sol a sur leur composition une double influence : d'une part, elles se chargent de matières solubles empruntées aux divei'ses natures de terrains qu'elles rencontrent sur leur parcours ; et, d'autre part, elles subissent une véritable fdtration, abandonnant dans les interstices du sol les particules solides qu'elles tiennent en suspension, et se débarrassant des matières organiques dissoutes, sous l'action des racines des plantes qui s'en nourrissent ou par l'effet de la coiubustion que la présence de l'oxygène détermine dans une masse d'eau extrêmement divisée. Aussi les eaux souterraines sontelles le plus souvent moins riches en matières organiques, mais plus chargées de sels solubles que les eaux de superficie, et presque toujours d'une limpidité parfaite.
La composition des matières dissoutes varie nécessairement avec la nature des terrains traversés, conformément à l'axiome déjà adnùs dans
92 CHAPITRE V. - LKS RESSOURCES
l'antiquité : taies sunt aquœ qualcs terrœ per quas fluunt. Los eaux sont calcaires lorsqu'elles proviennent de la craie ou des terrains oolithiques, sulfatées quand elles imprègnent des terrains gypseux, ferrugineuses si elles ont rencontré sur leur parcours des sels de fer, etc. Lorsque la quantité totale de matières dissoutes est considérable, l'eau correspondante cesse d'être classée parmi les eaux potables et entre dans la catégorie des eaux minérales.
Tout comme les eaux qui coulent à la surface du sol, les nappes souterraines sont exposées à la contamination par le contact avec les déjections des villes ou des usines : les engrais répandus à la surface du sol et dont les pluies dissolvent et entraînent les parties solubles, les puisards ou puits absorbants, les fosses sans fond, peuvent altérer gravement la composition des eaux souterraines du voisinage. Il faut reconnaître cependant que le danger est moindre, car, pour peu que le chemin à parcourir dans le sol soit assez grand, et l'écoulement suffisamment lent, l'effet de la comlDustion transforme complètement les matières organiques, et ne laisse subsister avec les chlorures que les sels solubles, résultat de l'oxydation même, nitrites et nitrates, qui n'ont pas d'influence fâcheuse jDar eux-mêmes.
Le séjour prolongé des eaux souterraines dans l'intérieur du sol en modifie la température. Celles qu'on i-encontre à faible profondeur sont fraîches, c'est-à-dire que leur température s'écarte peu de la température moyenne de l'air dans la localité considérée. Celles qui proviennent de couches profondes j)articipent à réchauffement progressif de la croûte terrestre ; on les trouve de plus en plus chaudes à mesure qu'on s'éloigne de la surface, et l'augmentation est, en moyenne, de 1° C. pour 27 à 30 mètres de profondeur : de là l'explication de la tem- IDérature élevée des eaux thermales. Quelle que soit d'ailleurs la température observée, elle n'éprouve pas de modification sensible avec le temps, et cette invariabilité remarquable est un des cai'actères distinctifs les plus constants et les plus nets des eaux souterraiiies en général.
91. La nappe des puits. — Les particularités que présentent les eaux de la nappe des puits dérivent de leur situation à proximité de la surface du sol.
Divers cas se présentent suivant la nature des couches suiierficielles.
Si le terrain est très perméable et repose à une certaine profondeur sur une couche imperméable, la nappe recevant rapidement les infiltrations des eaux pluviales est influencée par les phénomènes atmosphériques ; il s'y pi'oduit des variations de hauteur, .des crues. Toujours continue en pareil cas, la nappe présente une pente générale dirigéevers les affleurements inférieurs du terrain qui la renferme ; mais cette; pente est rarement régulière, elle varie avec la résistance plus ou moins grande que rencontre l'écoulement à travers le sol, parfois considérable
§ /i. — LES EAUX SOUTERRAINES 93
si l'écoulement est lent, très faible s'il est rapide ou nul. Le voisinage d'une rivière et son régime ont une influence directe sur les variations du niveau de la napjoe; mais les eaux souterraines, se tenant à une cote un peu plus élevée que les eaux de superficie dans lesquelles elles se déversent, en restent nettement distinctes, et l'on peut creuser un puits sur ■ la x'ive même ou dans le lit du cours d'eau sans y trouver autre chose que l'eau de la napjDC caractérisée par une composition chimique très différente : les crues de la nappe sont parallèles et consécutives à celles de la rivière, mais les décrues sont d'ordinaire plus lentes. Au bord de la mer, l'eau des puits reste souvent douce alors même que leur niiveau éprouve des oscillations en rapport avec le jeu des marées.
Si le terrain est peu perméable et plus ou moins fissuré, la nappe y est discontinue et irrégulière : le niveau de l'eau dans les puits est très variable et, tandis que les uns donnent un produit abondant, les autres sont complètement secs ou ne fournissent qu'un débit tout à fait insignifiant.
Si la couche superficielle est imjierméable et recouvre une couche perméable dans laquelle se ti'ouve la nappe des puits, les eaux de cette nappe ne sont plus alimentées par les eaux de pluie tombées dans le voisinage. Provenant d'infiltrations qui se produisent en des points éloignés, elles sont moins exposées à des variations fréquentes de niveau. Elles sont aussi plus à l'abri des contaminations possibles.
Au contraire, dans le premier des cas que nous venons d'examiner, l'altération des eaux de la nappe est toujours à redouter : le voisinage des villes ou des habitations, celui des usines d'où s'échappent des liquides toxiques et fermentescibles, celui des cimetières peuvent rendre les meillem-es eaux parfaitement impropres à l'alimentation-, sans même qu'aucun changement dans la couleur, l'odem-, le goût, la limpidité ne Menne le révéler. Un puits contaminé par les déjections d'un malade a été plus d'une fois — des observations certaines l'ont démontré — le point de départ d'une épidémie locale de fièvre typhoïde. Et ce n'est pas à des maléfices imaginaires qu'il faut attribuer l'empoisonnement des puits si fréquemment mentionné au moyen âge.
L'alimentation d'une nappe, quelle que soit l'importance de son bassin souterrain, dépend de l'étendue des affleurements de la couche géologique correspondante, de la quantité de pluie qui tombe dans la région, du degré de perméabilité du sol, etc. Si l'on y puise un cube d'eau supérieur à celui des apports provenant de l'infiltration des eaux pluviales, le surplus est fourni par la réserve séculaire provenant de l'accumulation lente des eaux, qui ne se renouvelle qu'à la longue; on détermine par suite un abaissement persistant du niveau de la nappe, et û peut même arriver qu'on l'assèche entièrement. C'est ainsi que l'on procède lorsqu'on veut exécuter un ouvrage à sçc dans un terrain ordmairement imprégné d'eau : on a recours à des épuisements. Il est
d'ailleurs a«sez difficile de se rendre compte de l'abondance probable il'une couche aquitere ; la pente, l'étendue, l'épaisseur de la tranche d'eau donnent sans doute à cet égard des indications utiles ; mais on n'en peut jamais tirer que des probabilités et point de certitude, et il faut recourir à l'expérience directe si l'on veut connaître à peu près exactement le débit qu'une nappe souterraine est capable de fournir.
La composition des eaux de la nappe des puits est extrêmement variable avec la nature du sol, la cvdture, les engrais employés dans la réG,'ion, etc. Elle reste assez généralement sans modification jusqu'au bord même des rivières ; c'est pour(|uoi les galeries captantes, creusées sur les rives dans le but de recueillir de l'eau de rivière par filtration naturelle, donnent le plus souvent des résultats si différents de ceux qu'on en attendait sur la foi d'idées préconçues et erronées. Lorsqu'une eau de puits ne contient ni ammoniaque, ni azote organique, ni chlore, on peut la déclarer bonne presque à coup sûr ; elle est mauvaise ou tout au moins douteuse dans le cas contraire. Assez souvent on trouve cette eau chargée de protosels de fer qui, en présence d'un excès d'oxygène, se transforment en sels de sesquioxyde peu solubles et ne tardent pas adonner à l'eau une couleur de rouille : c'est ce qui est arrivé à Leipzig, il y a quelques années. D'autres fois, cette couleur est due au développement d'une algue spéciale, la Crenothrix polyspora de Kûhn, qui a été observée à Lille dans les eaux de la distribution, et à Berlin dans celles qui provenaient des puits creusés au bord du lac Tegel.
Quoi qu'il en soit, la nappe des puits, facilement atteinte par une fouille exécutée à sec, et fournissant aisément une eau limpide et fraîche là même où elle est nécessaire pour la consommation, rendra encore bien des services, comme elle en a rendu dans tous les pays et dans tous les temps. Elle est utilisée surtout pour des alimentations restreintes ; habitations isolées, fermes, exploitations agricoles, usines, petites agglomérations y trouvent une ressource précieuse, et c'est elle qui constitue la richesse, la seule cause d'existence des oasis du Sahara.
92. Les nappes profondes. — Comme les nappes des puits, celles que l'on rencontre à une plus grande profondeur dans le sol sont tantôt stagnantes, tantôt en mouvement, suivant les ondulations des couclies imperméables sous-jacentes, continues ou discontinues, selon que hterrain perméable qui les renferme est lui-même poreux ou fissuré ; de même aussi, elles sont ordinairement absorbantes et peuvent recevoir en certaine quantité les eaux que l'on vient à y déverser.
Mais, moins directement influencées par les variations atmosphérique.^, par les quantités de pluie tombées, etc., mieux abritées contrôles contaminations possibles par les eaux impures répandues à la surface du sol, les nappes profondes ont en général un régime plus constant ci leurs eaux une composition plus fixe.
; D'autre part, en raison de la dépense à faire pour les atteindre, et de
§ /i. — LES EAUX SO.UTERRAINES
la difficulté plus gi'ànde de puisago, elles sont loin d'être aussi fré- ([ucmment utilisées. Lors donc que l'on y a recours, on peut espérer y trouver une alimentation plus sûre, une eau plus constamment semijlable à elle-même, et c'est pourquoi elles sont recherchées de préférence à la nappe des puits pour les grands établissements industriels et les distributions d'eau.
II est vrai que les eaux profondes sont assez souvent plus chargées de sels, parce qu'elles ont l'ait à l'intérieur du sol un plus grand parcours ou un séjour plus prolongé. Et il est encore plus malaisé d'apprécier la quantité d'eau qu'elles peuvent fournir, bien que quelques-unes, par l'étendue et l'épaisseur de la formation géologique correspondante, paraissent constituer des réservoirs presque inépuisables.
93. Les nappes artésiennes. — Entre les nappes profondes et les nappes artésiennes, il y a une seule différence essentielle : dans ces dernières, l'eau est en pression.
Qu'on vienne à percer le toit au-dessous duquel elles sont emprisonnées, l'eau jaillit à une hauteur plus ou moins grande, parfois môme dépasse le niveau du sol et s'élève en jet dans l'atmosi^hère ; l'eau du puits de Grenelle, à Paris, atteint une hauteur de 38 mètres au-dessus du sol.
Cette propriété des nappes artésiennes est utilisée pour la création de véritables sources artificielles qui mettent sans puisage les eaux profondes à la portée du consommateur, à l'endroit même où il se propose de les employer.
Elles constituent donc une ressource extrêmement précieuse, malgré le caractère toujours assez aléatoire des recherches.
On ne peut faire en effet que des hypothèses plus ou moins plausibles sur le délDit probable qu'une nappe artésienne est capable de fournir en un point donné. Les études les plus approfondies de la constitution géologique du sous-sol peuvent fort bien se trouver en défaut ; les calculs les plus savants sont aisément déjoués par la moindre irrégularité des couches souterraines. Aussi est-il aiTivé bien souvent que des forages, descendus au niveau des nappes artésiennes considérées même comme les plus abondantes, ont donné lieu à de graves mécomptes, soit que l'insuccès ait été immédiat et complet, soit que le débit obtenu tout d'abord ait subi une décroissance progressive plus ou moins rapide, soit enfin que les derniers puits creusés aient déterminé une diminution du débit précédemment fourni par d'autres puits plus anciens.
L'eau des nappes artésiennes a d'ordinaire une température assez élevée qui la l'end peu agréable à la boisson : il n'est pas rare de voir cette température atteindre de 25 à 40° centigrades. Souvent aussi elle ne contient qu'une faible quantité de gaz et se rapproche par sa composition des eaux minérales. La proportion des. matières solides y y est d'ailleurs extrêmement variable, tantôt très importante, tantôt au contraire Ijien moindre que dans l'eau des nappes ordinaires ; le dcr-
nier cas est le plus fréquent et il s'explique sans doute par ce fait que les nappes artésiennes se rencontrent plus généralement dans les terrains arénacés.
94. Les sources. — Le déversement des eaux des nappes souterraines à la surface du sol par des orifices naturels constitue les sources. Ce sont en quelque sorte des trop-pleins par où l'eau s'échappe au dehors.
Cette explication, qui nous paraît si évidente aujourd'hui, n'a été donnée cependant qu'à une époque relativement récente, et c'est à Bernard Palissy que l'on en doit attribuer l'honneur. « La cause pourquoi les « eaux se trouvent tant ès sources qu'es puits, dit-il dans ses Discours <i admirables de la nature des eaux et fontaines, n'est autre qu'elles « ont trouvé un fond de pierre ou de terre argileuse laquelle peut tenir « l'eau autant bien comme la pierre. » Platon plaçait l'origine des sources dans les gouffres du Tartare ; Pline croyait qu'elles proviennent de l'eau de la mer qui en s'inPiltrant dans les terres se débarasserait de ses principes salins, et Bacon se ralliait encore à cette théoi'ie ; Descartes luimême admettait que « les eaux pénètrent par des conduits souterrains « jusqu'au-dessous des montagnes d'où, la chaleur qui est dans la terre « les élevant en vapeur vers leurs sommets, elles y vont remplir les « sources des fontaines et rivières. »
On conçoit que ces trop-pleins des nappes souterraines ne fonctionnent pas toujours d'une façon continue, et qu'à la suite d'une période de sécheresse, quelques-uns d'entre eux ne débitent plus d'eau : ceux-là constituent ces sources intermittentes dont la nature et l'origine ont tant exercé la sagacité des hydrauliciens, et qui ont passé si longtemps pour un des phénomènes les plus mystérieux de la nature.
Belgrand distingue les sources en quatre classes. Dans la première, il place celles des terrains imperméables, disséminées partout sur la surface des terres, et d'autant plus nonibreuses et plus petites que le .sol est plus imperméable. Dans la seconde, celles des terrains entièrement perméables, toujours réunies dans les prairies humides et tourbeuses qui tapissent le fond des grandes vallées, peu nombreuses, mais très abondantes, parce qu'elles sont alimentées par des bassins étendus. La troisième classe comprend les sources qui forment un niveau d'eau et apparaissent à la base d'un terrain perméable reposant sur un terrain imperméable ; on les trouve aussi bien à flanc do coteau que dans le fond des vallées. La quatrième se compose des sources artésiennes qui se sont frayé un chemin à travers les terrains imperméables supérieurs, et jaillissent par un puits ou une cheminée naturelle. Le lieu des sourcr-.i est, pour la première classe, la surface même du pays ; pour la seconde, le thalweg des vallées principales ; pour la troisième, la ligne d'affleurement de la couche imperméable sous-jacente ; il n'y en a pas pour les sources de la quatrième classe, qui sont de véritables accidents. Les innombrables sources du Morvan (granit), et de l'Auxois (lias), appartiennent
§ 4. — LES ;eaux souterraines 07
à la pi-emière classe ; les belles sources des terrains calcaires de la Bourgogne (oolithe), de la Champagne et de la Normandie (craie), de la Brie (terrains tertiaires), auxquelles on s'est adressé pour l'ahmentation de Paris, à la seconde. Les niveaux d'eau les plus remarquables du bassin de la Seine sont ceux qui apparaissent au contact du calcaire oolithique et du lias, de la craie blanche et du terrain crétacé inférieur, des sables supérieurs et des marnes vertes.
'Certaines sources semblent être la réapparition de l'ivières qui, après avoir coulé quelque temps à ciel ouvert, se perdent en passant sur des terrains extrêmement perméables comme pour s'y écouler souterraiaement : telle est, par exemple, la belle source de Laignes (Côte-d'Or), qui donne naissance au cours inférieur de la rivière de même nom dont le lit est à sec en amont sur près de 20 kilomètres. En pareil cas, le débit de la source est d'ordinaire très supérieur à celui du cours d'eau avant sa disiDarition, et par suite il sei^ait plus ^too exact de dire qu'elle constitue l'exutoire d'une nappe souterraine à laquelle le ruisseau disparu est venu apporter son tribut.
La quantité d'eau fournie par une source n'est point constante. Ses variations sont en général consécutives de la quantité de pluie tombée dans la région. Elles se produisent toutefois avec une certaine lenteur, qui tient sans doute à la résistance que l'écoulement de l'eau éprouve dans le sous-sol, et restent assez souvent dans des limites restreintes, parce que le réseau souterl'.iin qui abmente la source remplit Tofrice de régulateur. Cependant on nbserve, àlasuitcde pluies torrentielles "u continues, de véritables crues des sources, dont l'eau perd alors quel-
<Iuefois sa transparence habituelle pour devenir laiteuse dans les tern ' alcau-es, et plus ou moins jaune ou rougeâtre dans les terrains naces. Le régnne des sources est fort différent, d'ailleurs ca-constances climatériques de la contrée et la constitution géologique du sol; assez régulier dans les terrains perméables de grande épaisseur,
l.'lOO
IfiOO
ISOO
uoo
