I. — AMÉNAGEMENT DES EAUX DE PLUIE : CITERNES

Il paraît tout naturel de recueillir l'eau de pluie à sa chute et de la conserver pour les périodes de sécheresse: aussi a-t-on eu recours aux citernes dès la plus haute antiquité, même pour les bourgs et les grandes villes. Pour une agglomération tant soit peu importante, l'appoint formé par les citernes est cependant bien faible, du moins si l'on n'y recueille que les eauxprovenant des toits; ainsi Fonssagrives a calculé, en 1866-, que tous les toits de Paris ne pourraient fournir

(1) Voy. l'article de Ogikr et Bonjean dans le fascicule II du Traité d'hijyiène de Bhouakdel, OiANTfcMiissE et Mosny.

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plus de 5 000 000 de mètres cubes par an, soit par jour 13700 mètres cubes en moyenne. C'est pourquoi les Romains faisaient entrer dans les citernes, souvent très grandes, qu'ils construisaient des eaux de ruissellement provenant de bassins parfois étendus : le malheur est que ces eaux entraînent avec elles toutes sortes de matières étrangères obstruant les réservoirs et souillant Feau.

Pour une habitation isolée, la citerne donne une quantité d'eau d'autant plus grande que la surface des toits est plus étendue ; dans une ferme, par exemple, où il y a des bâtiments annexes souvent très vastes, on peut recueillir un volume très sérieux. Naturellement on doit aménager les toitures et les chanlattes pour ne perdre aucune goutte d'eau. Si on juge la surface des toits insuffisante, on peut créer des impluviums spéciaux, soit une aire en béton avec inclinaison de partout vers un point bas (ce qui est très coûteux), soit une aire en argile battue formant cuvette et recouverte de sable filtrant (fontaine Rouby). Le prix augmente malheureusement très vite avec la surface à aménager ainsi artificiellement.

DÉTERMINATION DE LA CAPACITÉ D'UNE CITERNE. — La quantité d'eau qu'on peut recueillir en un temps donné est proportionnelle à la hauteur de pluie qui tombe pendant ce temps et à la surface dont on dispose pour la recueillir. Cette surface, constituée soit par les toitures des maisons ou les chapes d'un fort, soit par une aire en terre ou en maçonnerie est rendue aussi imperméable que possible; mais, malgré cette imperméabilité, on ne peut compter recueillir l'intégralité de l'eau qui tombe ; il y a toujours des pertes par évaporation, imbibition, etc.

Il faut adopter, dans les cas ordinaires, un coefficient de réduction de 0,7 ; dans les pays chauds, il vaudrait mieux ne compter que sur 0,5; de même si les surfaces de réception se composaient déterrasses horizontales.

Partant de là, on peut établir, mois par mois, et même jour par jour, le cube des eaux susceptibles d'être recueillies. On peut mettre en regard la consommation nécessaire. La comparaison des chiffres ainsi obtenus permet de dire si les surfaces réceptrices sont suffisantes ou non et de spécifier la capacité à donner à la citerne.

Exemple: On dispose dans une ferme, aux environsde Paris, d'une surface de réception de 1 000 mètres ; quelle capacité faut-il donner à une citerne pour utiliser le mieux possible l'eau pluviale pendant une année sèche telle que 1893, et quel débit journalier peut-on espérer?

L' Annuaire de Montsouris nous donne pour les hauteurs de pluie de 1893 :

Dec. 1892 janv.

fév.

mars.

avril.

mai.

juin.

juillet.

aoû*.

sept.

oct.

nov. 1893

42 millim

Sur une surface de 1000 mètres carrés, avec le coefficient 0,7, on

Fig\ 20. — Calcul de la capacité d'une citerne.

pouvait donc recueillir et avoir en magasin à la fin de chaque mois les volumes suivants en mètres cubes :

Portons sur un axe horizontal les douze mois et en ordonnées les volumes cumulés qui précèdent. Nous aurons la courbe QACB qui représente les cubes qu'on pourrait avoir en magasin si la consommation était nulle (fig. 20).

Nous pouvons construire de même la courbe des consommations (fig. 20) ; il est clair qu'elle ne doit jamais s'élever audessus de la précédente ; elle peut au plus la toucher, et, si cela arrive, c'est que le magasin d'eau estépuisé.

Le maximum de la consommation uniforme qu'on puisse obtenir est donc indiqué par la droite QCD qui passe au point le plus bas de la première courbe, et ce maximum -correspond au point G, 113 mètres cubes en cent cinquante jours, ou 750 litres par jour.

Le volume à adopter pour la citerne est mesuré par la plus grande distance verticale NA entre les deux courbes ; ce volume est de 47 mètres cubes.

Le niveau dans la citerne s'élèvera donc jusqu'à la fin de mars ; il •décroîtra ensuite jusqu'à la fin de mai : à ce moment, la citerne sera vide. Elle recommence à fonctionner et, si on continue à ne prendre que 750 litres par jour, le niveau de la citerne remonte ; elle se remplit, et son trop-plein commence à fonctionner lorsque la portion d'ordonnée comprise entre CD et CB dépasse 47.

Au-dessus de l'axe horizontal, on peut, avec les différences des deux courbes supérieures, construire la Courbe des existences, c'est-àdire des volumes emmagasinés par la citerne ; mais il faut, dans la pratique, éliminer la partie située au-dessous de l'horizontale NX, parce qu'elle correspond à une période pendant laquelle le tropplein fonctionne.

On voit que, pendant la période CK, on pourrait relever la droite CD sur l'horizon, de manière à lui faire toucher la courbe CB, et on obtiendrait un débit quotidien plus élevé.

La construction d'un graphique de ce genre, appliquée à plusieurs années, peut donner au moins des indications sur les dimensions à adopter pour une citerne devant fournir un service donné, ou pour la surface de réception à réaliser pour obtenir une provision donnée.

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Il va sans dire que des circonstances exceptionnelles peuvent tromper les prévisions ; mais on se trompera bien davantage encore si on opère au hasard.

CONSTRUCTION DES CITERNES. — La construction des citernes est analogue à celle de tout réservoir en maçonnerie ; elles doivent être voûtées, enfoncées dans le sol (pour que l'eau se tienne fraîche), et surtout parfaitement étanches. L'usage des ciments et chaux hydrauliques rend le problème facile aux ingénieurs.

Les constructeurs inexpérimentés sont portés à adopter une grande profondeur ; c'est une faute à éviter; toutes les maçonneries, ou presque toutes, sont perméables et laissent filtrer Peau à travers leurs pores quand la pression de cette eau atteint quelques mètres. Nous avons vu une citerne cylindrique d'une dizaine de mètres de profondeur qui ne tenait point l'eau ; le propriétaire accusait l'entrepreneur et prétendait qu'il existait dans la maçonnerie des malfaçons et des fissures ; or il était impossible de trouver à l'intérieur de la citerne une seule fente. L'eau filtrait à travers la maçonnerie, dont les mortiers et les enduits étaient un peu maigres. Il ne faut pas dès lors dépasser la profondeur de 4 mètres, mieux vaut même s'en tenir à 3 mètres dans les circonstances ordinaires. Il est utile, quand on le peut, de ménager une bonde de fond pour faire écouler au nettoyage la tranche inférieure d'eau toujours noirâtre (en raison des dépôts qui se forment dans le fond).

Quand on lepeut, le mieux est d'établir les citernes sur plan circulaire et de les couvrir par une calotte sphérique en briques creuses posées à plat avec mortier de ciment. On peut enfoncer la maçonnerie de 2m, 50 à 3 mètres dans le sol et l'élever de lm,50 à 4 mètres audessus, en ayant soin d'entourer la partie hors terre avec une partie du déblai de la fouille ; la voûte elle-même, protégée par une chape r est recouverte de 0m,50 de terre. Elle porte à son sommet un regard et une pompe, si c'est nécessaire ; mais, lorsque la disposition des lieux, un coteau par exemple, permet de poser un tuyau avec robinet au bas de la citerne, la chose est préférable.

L'intérieur de la citerne est revêtu d'un bon enduit lissé en mortier de ciment ; le pourtour delà base est relié aux faces latérales par des solins ;la fondation doit être particulièrement soignée.

Dans les campagnes, la forme cylindrique à voûte sphérique peut effrayer les maçons, et d'ordinaire on lui préfère la forme de cave en berceau cylindrique.

Les cuves en mortier de ciment entourant une carcasse en fer paraissent appelées à rendre des services comme citernes.

La figure 21 représente une citerne en béton de ciment, d'un modèle adopté pour des maisons de garde par la Compagnie d'Orléans. La capacité est d'environ 9 mètres cubes. Sur l'aqueduc d'amenée, on intercale une grille et un filtre vertical en gravier. Au

sommet de l'ovale est un puits fermé par deux volets en tôle. On tire l'eau avec un seau suspendu à un cordage avec poulie. Une pompe serait plus commode et ne coûterait pas plus cher que le puits, et on n'aurait pas l'inconvénient du seau qui peut être souillé au dehors. La citerne ovale en béton de ciment est moulée à l'aide d'un cintre formé de sept zones horizontales reposant sur un châssis ; chaque

Fig. 21. — Citerne d'une maison de garde de la Compagnie d'Orléans.

zone est composée de trois panneauxassemblésau moyen de boulons ; entre les joues d'un assemblage se trouve un coin que l'on enlève pour le décintrement. La dimension des éléments est telle qu'on peut les retirer par le puits. Ce système est un peu compliqué et ne sera avantageux à appliquer qu'en série.

Rappelons que les citernes doivent être aérées : il faut donc ménager des cheminées d'aérage ou des soupiraux. Il serait bon aussi de pouvoir agiter mécaniquement l'eau de temps en temps, notamment si l'on est conduit à ajouter parfois une solution de sulfate de cuivre pour détruire les algues, infusoires, etc.

PURETÉ DE L'EAU DES CITERNES; CITERNES-FILTRES. — Un grand inconvénient des citernes, c'est que l'eau ne s'y conserve pas bien : la pluie entraîne de nombreux germes déposés sur les sur-

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Fig. '22.

Bassin séparateur des premières eaux de pluie.

faces qui la reçoivent, et il se produit dans les citernes des végétations et des fermentations variées. L'important est évidemment qu'il ne puisse pas y pénétrer de microbes pathogènes, et on doit apporter le plus grand soin à éviter tout contact avec les cabinets d'aisances, fumiers, purins et eaux usées de toutes sortes. Il faut aussi, bien entendu, que les toits soient tenus aussi propres que possible : il convient d'empêcher les pigeons de s'y percher et de les souiller de leurs excréments.

Comme ce sont lespremières eaux tombées qui, en lavant les toits,

entraînent les plus graves

souillures, on a songe fort judicieusement à les écarter. La figure 22 montre un bassin-séparateur qui réalise ce but. L'eau de pluie venant des toits et se dirigeant vers la citerne par le conduit AA' coule au début de l'averse par l'orifice O, qui est ouvert et la fait tomber dans le bassin B, alors vide. Ce bassin se remplit jusqu'à un certain niveau fixé de telle sorte qu'alors le flotteur F, soulevé par le liquide, fait fermer l'orifice O, et qu'ensuite le conduit AA' emmène les eaux jusqu'à la citerne. Après chaque pluie, il faut vider le bassin B, ce qui se fait par l'orifice O'. L'ennui de ce système, c'est qu'on perd à chaque pluie une certaine fraction de son produit (d'ordinaire un demi-litre par mètre carré de toiture), ce qui est d'autant plus regrettable que l'eau est plus rare.

A l'île de Bréhat, on a installé un appareil à soupape, intercalé sur le tuyau de descente ; cet appareil, qui fonctionne bien, est une boîte cylindrique verticale fermée à sa basé par une soupape que dirige une tige verticale ; celle-ci agit, par son extrémité inférieure, sur un levier du premier genre portant à l'autre bout un flotteur à contrepoids, mobile dans un puisard ; quand le puisard est vide, le flotteur est au fond, le levier soulève la tige de la soupape, et celle-ci reste ouverte, de sorte que les eaux de la conduite de descente s'en vont dans le puisard ; mais le flotteur monte et ne tarde pas à fermer la soupape au moment voulu ; l'eau pluviale se déverse alors dans la partie inférieure du tuyau de descente. Le séparateur est installé audessous du sol.

M. Suquet (1) a décrit un appareil à bascule : une auge oscillante autour d'un axe horizontal est reliée à un flotteur placé

(1) Voy. Suquet, Annales des Ponts et Chaussées, 1903.

au-dessous d'elle dans une cuve rectangulaire. Cette cuve étant vide après une sécheresse, l'auge réceptrice est inclinée vers elle : la pluie commence, elle est conduite dans l'auge par le tuyau de descente et de là tombe dans la cuve; le flotteur s'élève et finit par faire basculer l'auge, qui alors se déverse dans le tuyau allant à la citerne. Le déversement a lieu après un débitdéterminé. La cuve porte une petite rainure ; elle se vide goutte à goutte, et le flotteur revient à son point de départ, ainsi que l'auge, après un temps égal au plus grand intervalle qu'on veut laisser entre deux pluies consécutives.

Le commandant Lelièvre a installé un appareil analogue pour les

Fig. 23. — Coupe d'une ancienne ci terne- filtre de Venise,

ouvrages de la place de Marseille ; il a remédié au défaut de l'ancien appareil Belloc, dans lequel l'auge ne revient au repos qu'après évaporation de l'eau qu'elle a conservée, ce qui peut être long.

Ces appareils exigent des soins et de la surveillance ; il faut les disposer en vue d'un nettoyage facile. Le métal qui les compose ne doit pas ë\ée sujet à la rouille.

On a également cherché à filtrer les eaux avant usage. C'est le cas des citernes-filtres, qui ont été si longtemps en service à Venise, où on en compte plus de '2 000, contenant ensemble plus de 200 000 mètres cubes. La figure 23montre leur disposition. Le réservoir en maçonnerie sur plan circulaire reçoit à l'intérieur une cuvette en argile, remplie de sable, et le tout est recouvert d'un dallage. Les eaux recueillies arrivent dans un canal circulaire, sans radier : l'eau pénètre donc dans le sable, s'y accumule, et la nappe s'élève librement dans le puits central, dont les parois sont à jour sur une partie de sa hauteur. C'est par ce puits débouchant à l'air libre que l'on tirait l'eau avec des seaux. L'eau ainsi conservée demeurait fraîche et limpide, mais devait se corrompre assez rapidement et avait besoin d'être exposée à l'air.

La figure 24 nous montre un autre type de citernes filtrantes ; c'est la citerne filtrante des gares des chemins de fer de Sicile :

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elle se comprend d'elle-même, el on voit qu'ici le puits, au lieu d'être au milieu de la citerne, est sur le côté, l'eau s'y rendant en traversant le filtre.

Le professeur Rolleston (d'Oxford) a indiqué aussi un bon appareil. La citerne est divisée en deux par une cloison verticale, et chaque

Fig. 24. — Citerne-filtrante des gares de Sicile.

compartiment contient une couche horizontale de substance filtrante, telle que du charbon animal ou du sable, placé sur un support perforé, fixé à mi-hauteur. Le tuyau qui amène l'eau de pluie débouche dans un des compartiments inférieurs, près du fond : l'eau doit donc passer de bas en haut, à travers le filtre de ce réservoir, puis pardessus la cloison verticale qui sépare ce compartiment du second. Dans ce dernier, elle filtre de haut en bas et va, au travers de ce second filtre, se rendre dans le compartiment inférieur, où elle est puisée. Il faut bien entendu un tuyau de trop-plein pour empêcher le liquide de dépasser un certain niveau.

Quoi qu'il en soit, la filtration dont il vient d'être parlé et qui se fait dans la citerne même est très imparfaite au point de vue bactériologique ; elle sera avantageusement remplacée ou complétée par les appareils domestiques de filtration ou de stérilisation qui ont été décrits par Ogier et Bonjean (1). Nous recommandons donc

(1) Voy. l'article de Ogier et Bonjean, fascicule II du Traité d'Hygiène de Brouardel, Chantemesse et Mosny.

vivement que les eaux de citerne, comme les eaux de ruissellement dont il va être question ci-après, ne soient utilisées pour la boisson et les usages domestiques qu'après filtration bactériologique ou stérilisation soigneuse.

Ajoutons que, lorsque l'eau d'une citerne prend une mauvaise odeur, ce qui tient souvent au développement ou. plutôt à la mort de certaines algues ou protozoaires, le mieux sera de la traiter par le sulfate de cuivre, dont on connaît les propriétés algicides: en introduisant une dose de ce sel de 1/4 000 000 et même de 1/1 000000 du volume d'eau contenu dans le réservoir, on n'aura aucun effet nuisible à redouter pour l'homme ou les animaux. De même, quand on nettoiera une citerne, on emploiera utilement une solution de sulfate de cuivre pour laver les parois par badigeonnage ou pulvérisation.