partie supérieure, avec ou sans communication avec l'atmosphère

Quelles que soient les dispositions qu'on ait adoptées, les galeries captantes ont bien souvent donné lieu à des mécomptes : le débit a été, en général, inférieur aux prévisions, quelquefois dès le début, plus fré- ((uemment au bout de quelques années. Le cas s'est présenté à Toulouse, Lyon et Angers, à Magdebourg, Vienne, Glasgow, etc. On conçoit, en eiïet, que l'abaissement du plan d'eau, résultant des épuisements, détermine l'entraînement des sables qui, peu à peu, viennent obstruer les petits conduits naturels par où l'eau afflue; il se produit une sorte de colmatage, et le seul remède consiste à prolonger les galeries à grands fi-ais. A Lyon, le débit s'est trouvé tellement réduit en temps de basses eaux, malgré toutes les améliorations successivement apportées aux galeries, qu'il a fallu y introduire directement l'eau du Rhône, c'est-àdire renoncer précisément aux avantages que l'on avait cherché à obtenir par la création des galeries, si bien qu'après les avoir i^rônées avec enthousiasme, on a été amené à rechercher un autre mode d'alimentation.

Il faut en conclure que le système des galeries captantes peut rendre de bons services dans des cas spécialement favorables, mais n'est pas susceptible d'applications aussi générales qu'on pourrait le croire au premier abord. Les principales conditions du succès sont le choix du terrain qui doit être très perméable, plutôt graveleux que de sable fin, mais point vaseux, puis l'abondante alimentation et la grande épaisseur de la nappe. Pour obtenir la permanence du débit, il faut éviter de faire des épuisements exagérés, d'augmenter outre mesure la charge et, par suite, la vitesse d'écoulement de l'eau ; pour conserver la limpidité, il est indispensable de protéger les galeries contre l'infiltration des eaux pluviales, ce que l'on n'obtient pas toujours par un gazonneinent, et surtout empêcher la submersion par les crues de la rivière.

b. Nappes inférieures.

146. Puits profonds ou galeries. — Pour utiliser l'eau de la seconde ou de la troisième nappe que l'on rencontre à partir de la surface du sol, il faut nécessairement traverser une ou deux couches aquifères, et le système de construction des puits ordinaires n'est plus applicable en général.

Cependant, il est des cas particuliers où l'on peut y recourir encore. Ainsi, dans les Landes, où la couche perméable supérieure et la couche imperméable sous-jacente (alios) ont de très faillies épaisseurs et où la première nappe est peu f^bondante, lo travail se fait aisément, et il f.g. 20.

suffit d'un bourrelet d'argile entourant extérieurement le revêtement maronné pour empêcher toute communication entre les deux nappes.

Sable

d60 CHAPITRE VII. — MODES DE CAPTATION ET DE PUISAGE

Les puits instantanés peuvent être utilisés avec avantage pour traverser une première couche aquifère et descendre jus(iu'à rme couche; inl<'rieurc; mais ils ne sauraient, sans modification, atteindre de grandes profondeurs, car il arrive un moment où le frottement latéral s'oppose à la descente, où il y a refus, comme dans le fonçage des pieux. Pour aller plus loin, on est obligé d'employer un tube de plus fort diamètre, dans lequel on en introduit un second plus étroit, lorsqu'on est parvenu au refus ; puis un troisième, etc., en ayant soin de donner au dernier -une dimension suffisante pour qu'on puisse y descendre la pompe à la profondeur convenaljle.

Parfois des circonstances topographiques particulières permettent d'aller chercher l'eau de nappes profondes au moyen de galeries, horizontales ou faiblement inclinées, percées à travers les couches inférieures : M. Nichols cite le cas de la ville de Dubuque (lowa, Etat>- Unis) alimentée par une galerie de ce genre qui n'a pas moins d'un mille de longueur. Les nappes discontinues, composées de filets d'e;i'i distincts, s'écoulant à travers les fissures de la couche aquifère, se prêtent bien à ce mode de captation.

147. Forages. — Hors ces cas spéciaux, assez rares en somme, c'est à des forages qu'il faut recomnr, c'est-à-dire à l'emploi de la sonde. La sonde a été connue et employée dès l'antiquité, en Chine ; l'outil y était simplement suspendu au bout d'une corde ; dans les travaux modernes, il forme l'extrémité inférieure d'une longue tige rigide en fer, composée de barres successives vissées les unes aux autres.

On commence par descendi-e un puits ordinaire jusqu'au niveau de la, première nappe; à partir de ce point, on continue par un puits foré qui est tuhé ou non, suivant la consistance des terrains traversés.

Les procédés perfectionnés de forage, couramment appliqués aujourd'hui, permettent d'atteindre des profondeurs considérables avec des diamètres qui peuvent s'élever jusqu'à un et même plusieurs mètres. Un revêtement ou tul^age est presque toujours indispensable ;-quelquefois en bois, en cuivre, vn fonte, il s'exécute le plus souvent en tôle ; les tubes sont assemblés, successivement, les uns au bout des autres, et descendent tous ensemble à la suite de la sonde, jusqu'au moment où la colonne s'arrête, refusant de continuer la descente sous l'effet de son poids augmenté de la surcharge, ou môme sous l'effort de presses hydrauliques ; une nouvelle série de tubes de diamètre moindre est introduite alors à l'intérieur de la prcniièrecolonne et descendue à l'aide d'un outil plus petit ; puis une troisième série, et ainsi de suite, de sorte que le

FiG. 30.

puits va en se rétrécissant et que le tubage se comjjose d'une série d'anneaux dont la disposition d'ensemble rappelle celle d'une lunette d'approche. Aussi convient-il de commencer toujours par un assez grand diamètre pour un puits qui doit descendre à une profondeur notable, si l'on ne veut pas s'exposer à finir par un tube trop étroit ; le débit, il est vrai, est théoriquement indépendant du diamètre, mais il pourrait en résu^lter une gêne pour l'installation des engins élévatoires.

Dix-huit puits, descendus à grande profondeur dans la craie et desservis par de puissantes machines à vapeur, alimentent cei'tains quartiers de Londres.

c. Nappes artésiennes.

148. Puits artésiens. — Parmi les nappes profondes auxquelles on peut recourir pour l'alimentation, on recherche de préférence les nappes artésiennes, qui ont l'avantage de fournir des eaux jaillissantes et permettent par suite d'éviter ou tout au moins de réduire les frais d'élévation.

Le percement des puits artésiens s'exécute comme les autres forages, jusqu'au moment où la sonde traverse la couche imperméable au-dessous de laquelle se trouve l'eau en pression ; tout à coup elle jaillit et s'élève dans le puits, parvient quelquefois jusqu'au niveau du sol, et parfois même le dépasse.

Ces puits, connus des Chinois depuis fort longtemps, n'ont paru en Europe qu'au xii* siècle, dans le comté d'Artois ; celui de Calais "remonte à cette époque. Ils ne se sont guère répandus, d'ailleurs, que depuis les progrès considérables réalisés au commencement du siècle actuel dans l'art du sondeur. Très nombreux aujourd'hui, ils sont utilisés surtout pour l'alimentation de grandes usines, brassei-ies, raffineries, etc., ou d'établissements publics, hôpitaux, etc. Un certain nombre de villes y ont eu recours également pour leur alimentation : le puits de Grenelle, universellement connu comme le premier exemple de puits artésiens à grande profondeur, a été creusé à Paris de 1833 à 1852; le puits de Passy a été établi ensuite, et deux autres puits ont été entrepris à la place Hébert et à la Butte-aux-Cailles ; de 1830 à 1837, on a creusé à Tours, 11 puits de 112 à 170 mètres de profondeur; 17 puits à Venise, de 1847 à 1856; etc., etc. Charleston (États-Unis) compte de nombreux puits artésiens de 20 à 400 mètres de profondeur. Dans la province de Constantine, en Algérie, plus de 400 puits, de 85 mètres de profondeur en moyenne, dont 158 jaillissants, ont été creusés pendant la période 1856-1878.

Ces puits rendent incontestablement de grands services, et méritent d'être recommandés pour l'alimentation d'établissements isolés ou de contrées déshéritées, comme le voisinage' du Sahara. Pour les villes,

1G2 CHAPITRE VII. — MODES DE CAPTATION ET DE PUISAGE l'aléa, inséparable de la recherche des eaux artésiennes, la qualité

FiG. 31. — Puits artésien dans une oasis du Sahara.

souvent médiocre de ces eaux, leur température élevée, l'abaissement progressif du débit, fréquemment observé, et notamment à Tours, Venise, etc., sont autant de circonstances qui en ont diminué la vogue.

149. Débit des puits artésiens. — Darcy et Dupuit ont étabU la théorie des puits artésiens et formulé les lois qui en régissent le débit : leurs ouvrages! contiennent à ce sujet des détails très complets et très intéressants.

Darcy distingue deux cas, suivant que le débit du puits est faible comparativement à l'alimentation de la nappe, ou qu'il atteint une fraction notable de cette alimentation.

Le niveau piézométrique , autrement dit le niveau auquel l'eau jaillissante s'élèverait dans un tube indéfini sans écoulement, reste constant dans le premier cas, et varie dans le second avec le débit.

Dans le premier cas, la loi de l'écoulement est celle même qui s'applique-

FiG. 32.

r> «^j-'^^îJ^^S^SC^ i-ait à un puits ordinaire établi dans ^ë^i^m^'^ une nappe dont le niveau supérieur " serait le niveau piézométrique de la nappe artésienne ; le débit est indépendant du diamètre du puits artésien, ou du moins il varie très peu avec ce diamètre, tant qu'il n'y a pas à tenh cipte de la perte de charge résultant du frottement de l'eau dans le tubage.

1. D.HCV. Les Eaux publigacs de la ville de Dvo»- Dupuit. Traité de la conduite et de la distribution des eaux.

Dans le second cas, plus le débit augmente, plus le niveau piézoniétrique s'abaisse, parce que l'accroissement de débit entraîne une augmentation de frottement dans les canaux naturels qui alimentent le puits.

Si l'on emprisonne l'eau jaillissante dans un tulDe indéfini et qu'on coupe ce tube à diverses hauteurs, on trouve, dans le second cas, des débits variables sans proportionnalité avec les hauteurs. Dans le premier cas, au contraire, cette . .

proportionnalité existe ; de telle /' , • '

sorte qu'il suffit de connaître / ! y'

les débits à deux niveaux donnés pour en déduire le niveau piézométrique de la nappe (/îg. 33).

De ces règles fort simples, il, semble résulter qu'il serait facile de distinguer, dans chaque cas, si la nappe aquifère est très largement ou faiblement alimentée; mais des causes multiples de perturbation interviennent, et modifient souvent les faits au point de s'opposer à toute vérification de la théorie.

Les plus fréquentes sont le frot- fig. 33.

tement exagéré dans le tube ascensionnel, les pertes en route pai' les joints du tubage ou dans l'intervalle annulaire entre le tubage et le trou de sonde, l'absorption par les couches perméables, etc.

Le débit d'un puits artésien, étant complètement déterminé par sa position, la hauteur du tube ascensionnel et la charge, est absolument indépendant de l'alimentation de la nappe : par suite, tel puits aura un débit très faible, bien qu'alimenté par une nappe très abondante, et tel autre un débit considérable fourni par une nappe mal ahmentée. Il peut donc arriver que le débit dépasse l'alimentation totale de la nappe, auquel cas celle-ci s'épuisera peu à peu; le niveau piézométrique s'abaissera d'une façon continue, et le débit lui-même ira en diminuant jusqu'à cessation complète de l'écoulement.

Le même effet peut résulter du percement de plusieurs puits dans la même nappe : à Tours, à Venise, on a observé plus d'un fait de ce genre. Le puits de Passy, bien qu'à trois kilomètres du puits de Grenelle, y a provoqué une diminution du débit qui ne peut évidemment s expliquer par une insuffisance d'alimentation, puisque la nappe correspondante reçoit les infiltrations d'une surface de 300 kilomètres de développement et 20 kilomètres de largeur moyenne : c'est que la (^istance n'était pas suffisante et qu'il y a eu intersection des cônes û action des deux puits.

150. Particularités diverses. — II paraît se former, en général, une poche à la base de chaque colonne artésienne : c'est ainsi que les premières eaux fournies par le puits de Grenelle ont entraîné une énorme quantité de sables. Quelquefois même l'écoulement ne se produit qu'après la formation de cette poche, comme si elle en était la condition nécessaire; tel a été le cas d'un puits creusé à Saint-Denis en 1830, où l'eau ne jaillissait pas, bien qu'on eût dépassé le niveau de la nappe, et d'où elle s'est échappée tout à coup en abondance après qu'on eût retiré, au moyen d'une pompe, une certaine quantité d'eau très chargée de sable. Le travail de désagrégation de la couche aquifère, qui résulte de l'afflux des filets liquides à la base du puits, se continue parfois longtemps, et, se propageant peu à peu, se manifeste par des accidents ; un éboulement souterrain détermine, par exemple, un arrêt ou une simple réduction de débit; puis, le régime normal se rétablit, après l'évacuation d'eaux troubles chargées de matières en suspension.

Souvent on place les puits artésiens en des points hauts, choisis de préférence parce que le sol s'y trouve au niveau même où l'on se propose d'amener l'eau. Dupuit signale, avec raison, l'inconvénient grave de cette pratique. En effet, si l'eau peut s'élever au niveau convenable, il est toujours facile de l'y amener par des conduites, et rien n'empêche de la conduire où l'on veut lorsqu'elle jaillit au-dessus du sol : or, en se plaçant en un point bas, on reste maître de couper la colonne ascensionnelle en tel ou tel point de sa hauteur et de faire varier le débit dans certaines proportions, tout en diminuant notablement la dépense. Au contraire, quand on commet la faute d'entreprendre le percement en un point haut, on augmente beaucoup les frais et l'on perd en même temps l'avantage précité. C'est ce qui est arrivé pour le puits de Passy : il eut tout aussi bien réussi, sans aucun doute, au bois de Boulogne, là même où l'on en devait utiliser le produit, et il aurait coûté notablement

moins. ,

151. Mode d'exécution. — Primitivement, on creusait les puits artésiens comme les puits ordinaires jusqu'à la couche imperméable recouvrant la nappe jaillissante; à partir de ce moment, on effectuait le percement avec les plus grandes précautions, et lorsque 1 eau commençait à jaillir, ou plutôt qu'un premier filet d'eau apparaissait, les ouvriers se sauvaient au plus vite. Ce procédé n'était pas sans danger; il n est d'ailleurs applicable que lorsqu'il n'y a pas de nappes supérieures.

La sonde, manœuvrée du haut, supprime tout danger, et les pertectionnements apportés à cet engin n'ont pas moins contribue que les progrès de la géologie à répandre l'usage des puits artésiens; lorsqu on a été en mesure de déterminer approximativement d'avance la position des nappes jaillissantes, et qu'un outillage très complet a permis d entreprendre les percements les plus difficiles, on n'a plus hésite a entrer largement dans une voie qui semblait pleine de promesses.

Bien que, clans le cas le plus général, celui où le débit du puits est très faible par rapport à l'alimentation de la nappe, il n'y ait guère d'intérêt à augmenter le diamètre du puits, la tendance pratic[ue a été de le faire néanmoins, malgré l'augmentation du poids des outils et des tubages et l'excédent de dépenses qui en résulte, surtout à cause des facilités que les grands diamètres offrent pour l'exécution du travail et la réparation des accidents.

Paris. — Un exemple classique,