Puits int-tantam avec pompe à bras

ED. IMBEAUX ET E. ROLANTS.

HYGIENE RURALE

que le tube, et que celui-ci la suive sans grand frottement). On [la serre dans un collier dont la gorge intérieure est filetée, afin de bien adhérer au tube, et on frappe sur le collier au moyen d'un mouton creux traversé par le tube qui le guide dans son mouvement. Ce premier tube a généralement 3m,50 de long : on l'allonge par d'autres également en fer galvanisé, taraudés à une extrémité et filetés à l'autre, qu'on ajoute successivement. Quand on est arrivé à la profondeur voulue, on adapte une pompe sur le sommet du tube et on

cale de 'déclenchem en t

patte de déclenchement

you/ie double

tiraude tuyau d'injecb de 3/u de pouce

mouton de 150 Jiyres (en fer)

palan pour tenir le iuyau d'injection

e raccord de1 pouce

tube de 2 pouces

Fig. 63. — Appareil ] our le

fonçage d'un puits

tabulaire.

Fig. 64. — Appareil perfectionné et avec injection d'eau pour le fonçage d'un puits tabulaire.

épuise, — ce qui donne d'abord une eau boueuse et peu abondante, s'éclaircissant et augmentant de débit peu à peu.

La figure 63 montre l'appareil couramment usité dans cet ordre d'idées. Mais un grand perfectionnement a été obtenu le jour où on a pensé à injecter de l'eau dans le tube pendant le fonçage : l'eau injectée désagrège le sol à la descente et ressort chargée de sable par une tubulure en dessous du collier. La figure 64 représente l'appareil le plus perfectionné, tel qu'il a été établi et employé par la Commission de recherches de nouvelles eaux pour New- York (1903 . Le mouton est actionné au moyen de deux grandes poulies accolées et pèse 150 ou 200 livres ; le tube à injection est soutenu par un petit palan, et on le laisse descendre au fur et à mesure de renfoncement

(il est raccordé à une distribution d'eau sous pression ou à une pompe). Il faut quatre hommes pour la manœuvre.

Quand on a à traverser des couches un peu consistantes, on arme le tube, au lieu d'une pointe, d'une mèche ou d'une tarière, et on opère par rotation au moyen d'un touriie-à-gauche. Enfin, si les terrains sont durs ou si le diamètre voulu est un peu grand '(supérieur à 0m,10 ou 0m,15 par exemple), on doit recourir au trépan, et on retombe sur les forages (qui seront étudiés avec le captage des eaux profondes, en tant que procédés d'exécution) : le puits tubulaire devient alors un forage tube.

Aux États-Unis, pour traverser des graviers très durs, on a imaginé le type de puits dit de Californie, ou stove-pipe-well (puits en tuyau de poêle). Les tubes sont en acier et généralement de 12 pouces de diamètre moyen : sauf le premier (starter) à la base, ils sont de 2 pieds de long et légèrement tronconiques, de manière à s'emboîter l'un dans l'autre, le bout inférieur du tube du dessus entrant de 1 pied dans le tube du dessous. On fait ainsi un cuvelage très solide et sans pas de vis. Le premier tube a de 15 à 25 pieds de long et est muni d'une pointe très forte : on le descend d'abord comme un trépan au moyen d'un treuil à vapeur et d'une poulie. Les autres tubes sont descendus à la suite avec l'aide de deux crics hydrauliques puissants : une pompe injecte de l'eau qui ramène les sables et graviers du fond. Enfin, quand le tubage est complètement en place, on vient y faire des ouvertures en forme de fenêtres allongées dans le sens vertical, au moyen d'un couteau spécial qu'on descend aux endroits voulus : on a ainsi l'avantage de n'avoir d'ouvertures qu'au droit des couches aquifères, et aussi, ces ouvertures ayant été faites de dedans en dehors, d'avoir extérieurement des fentes minces (s'évasant vers l'intérieur) s'opposant à l'entrée du sable. Ce type de puits a une certaine flexibilité et se prête bien à la rencontre de blocs rocheux, comme on en trouve dans le boulder-ctay. On assure qu'il ne coûte pas plus avec 12 pouces de diamètre qu'un du type ordinaire de 4 pouces (0m,10). M. Proctor a foncé de nombreux puits de ce type dans les vallées de la Californie, en vue de l'irrigation : ils ont généralement 250 pieds de profondeur (76m,20) : l'un a 848 pieds, donc 60 sont perforés, et donne 5 520000 gallons U. S. par jour ; un autre atteint jusqu'à 1 360 pieds.

Une des grandes difficultés qui se présentent dans l'exploitation des puits tubulaires et des forages établis dans les sables, c'est l'entraînement, par les trous ou fentes du tube, des grains, au moins les plus fins, du sol voisin : outre l'ennui d'avoir de l'eau chargée de sable ou de vase, on a à craindre l'obstruction progressive des orifices et par suite la diminution de débit, ou même, si les entraînements sont importants, des affaissements de terrain au voisinage du puits, et finalement sa mise hors de service. On a cherché à y remédier soit

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en descendant dans le tube un panier filtrant, en treillis convenablement serré, soit en entourant la crépine d'une série de couches filtrantes de grains de grosseur décroissante. Citons rapidement le panier de Sonne et Simons à toile métallique, celui de Smrecker à Mannheim, la crépine double en cuivre perforé d'Utrecht, la crépine en foule avec double enveloppe de Darmstadt, la crépine en cuivre avec fenêtres spéciales de la Cook Well C° (de Saint-Louis, États- Unis), etc.

Lorsqu'on associe plusieurs puits tabulaires, on s'arrange d'ordinaire pour pomper dans chacun d'eux simultanément ; pour cela, la conduite générale d'aspiration se branche en autant de tubulures qu'il y a de puits, et chaque tubulure descend dans le tube correspondant. Pour les pompes et moteurs, on se reportera à ce qui vient d'être dit pour l'extraction de l'eau des puits ordinaires, avec cette seule différence qu'ici il est difficile de descendre une pompe dans un tube aussi petit que celui des puits tubulaires ordinaires.

3° Puits artésiens, forages. — Quand il n'y a pas d'eau à la surface, ni au voisinage de la surface du sol, on est conduit à en chercher dans les nappes profondes qui peuvent exister. On peut capter l'eau de ces nappes soit au moyen de galeries captantes (galeries de mine), soit au moyen de grands puits descendus jusqu'au niveau voulu, soit enfin au moyen de forages, c'est-à-dire de puits inaccessibles à l'homme et forés au trépan. Les deux premiers procédés sont trop coûteux pour pouvoir être appliqués à des habitations isolées ou peu nombreuses : il n'en est pas de même des forages, et, dans certains pays, comme aux États-Unis, on en a fait un grand nombre en rase campagne pour alimenter des fermes, des villas, des villages et même pour subvenir aux besoins de l'irrigation agricole.

Parmi les forages, un certain nombre donnent de l'eau jaillissante; ce sont les puits artésiens, ainsi nommés de la province d'Artois, où on en pratiqua dès l'année 1126. Cependant ce n'est pas le fait de déborder ou non qui doit distinguer les forages simples et les puits artésiens ; le fait le plus important, c'est de trouver de l'eau sous pression, qui remonte plus ou moins haut dans le tube.

On considère d'ordinaire la pression d'une nappe, disons son artésianisme, comme résultant de l'intercalation de la couche aquifère entre deux couches imperméables qui la maintiennent captive. Toutefois, si c'est bien là le cas général des nappes artésiennes, il va des exceptions, et on peut trouver des eaux sous pression dont le niveau piézométrique résulte tout simplement du trajet descendant des filets, sans qu'il y ait de toit imperméable au-dessus de la couche perméable ou fissurée. C'est précisément le cas des eaux de la craie dans la nouvelle théorie de Gosselet (craie congloméroïde). C'est aussi ce qu'on a remarqué récemment dans les sables de Long-Island et dans le drifl de l'État

de Michigan : des puits forés au pied de coteaux constitués entièrement par des sables, sans aucune interposition de couche argileuse, donnent de l'eau sous pression et même jaillissante, ce qui^eut bien s'expliquer parfois par des différences de composition ou d'arrangement des grains de sable des couches superposées, mais plus simplement aussi par la force vive conservée par les filets descendants.

Si la théorie des puits artésiens est bien connue, cela n'empêche pas qu'il soit souvent difficile de savoir si, en forant en un point donné, on a chance de trouver une eau qui s'élève jusqu'à la surface ou s'en rapproche assez pour pouvoir être utilisée. La pression de l'eau souterraine dépend de deux facteurs : d'une part, du niveau des affleurements par lesquels l'eau s'infiltre pour former la nappe (affleurements qu'il est possible, à la rigueur, par une étude géologique convenable, de reconnaître) : d'autre part, des résistances que l'eau rencontre dans son cheminement souterrain, résistances qui usent en quelque sorte la pression hydrostatique par le frottement des filets contre les parois des interstices traversés, mais qu'il est à peu près impossible d'apprécier autrement que par l'expérience et l'exemple de couches analogues. Dès lors, pour que le débordement se produise, il faut non seulement que les affleurements de la nappe aquifère soient à un niveau supérieur à la surface du sol au point foré, mais encore que la perte de charge dans l'intervalle n'atteigne pas la différence de ces deux niveaux, et c'est là précisément le point difficile à prévoir.

Quoi qu'il en soit, si l'on ne veut pas tout livrer au hasard, on ne pourra évidemment projeter un puits artésien ou simplement un forage profond que si on connaît suffisamment les nappes qu'on a sous les pieds et leur allure, et cela ne peut être préjugé que par la géologie. Mais, si l'on a reconnu la présence d'une ou plusieurs nappes convenables, c'est-à-dire alimentées puissamment par des affleure ments de couches perméables situés à altitude suffisante, si notamment ces nappes sont enfermées entre des couches imperméables qui les maintiennent sous pression, si de plus on a l'exmple de réussites dans les mêmes couches ou du moins dans des couches semblables, on pourra tenter un premier essai sur un emplacement choisi aussi avantageusement que possible, et l'on ne devra pas, à notre avis, regarder comme un insuccès le cas, où, au lieu de l'eau jaillissante espérée, on aurait de l'eau en abondance, mais restant un peu en dessous de la surface ; on en serait quitte alors pour recourir à une élévation mécanique suppléant à l'insuffisance de la pression naturelle.

Quant à l'ouverture de nouveaux puits dans une région qui en possède déjà, il faut être très prudent et s'éloigner suffisamment des anciens : car, si tous les forages puisent à la même nappe et que celle-

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ci ait un débit limité, il est clair que les nouveaux puits influenceront les premiers et qu'on n'aura au total que peu gagné. Au reste, nous ne pouvons mieux faire que de citer les règles que donnent MM. Kûss et Fèvre (1) : elles sont au nombre de six :

1° Le niveau piézométrique en un point donné, c'est-à-dire le niveau statique auquel se tient l'eau dans le puits supposé prolongé par un tube d'une longueur suffisante pour que l'écoulement n'ait pas lieu est indépendant du diamètre ;

2° Le débit d'un puits artésien augmente avec le diamètre, mais dans un rapport moindre que celui des sections, et d'ailleurs impossible à calculer à l'avance :

3° Le débit augmente également à mesure que l'on abaisse l'orifice d'écoulement, mais sans que l'on puisse non plus calculer cette augmentation :

4° Le niveau piézométrique ainsi que le débit s'élèvent quand on vient à tuber un puits qui ne l'était pas :

5° Deux puits voisins s'influencent, et chacun d'eux ne donne qu'une partie du débit qu'il aurait s'il était seul. La somme de leurs débits tend, à mesure qu'ils sont plus rapprochés, à se réduire à ce que fournirait un puits unique ayant une section égale à la somme de leurs sections ;

6° Le débit des puits voisins de la mer peut varier selon le cours des marées (la nappe ayant généralement son débouché sous la mer).

Nous devons citer également un article très intéressant de M. T.-G. Chamberlin (2).

Voici, suivant cet auteur, les conditions requises pour avoir un puits artésien débordant.

1° Une couche perméable permettant l'entrée et le passage de l'eau ;

2° Une couche étanche, par-dessous pour empêcher l'eau de descendre plus bas ;

3° Une couche imperméable par-dessus, afin que feau conserve la pression qu'elle doit aux affleurements originaires (fountain-head) :

4° Une inclinaison de ces couches, telle que le lieu de pénétration de l'eau soit plus élevé que la surface du puits :

5° Des conditions climatériques et une exposition convenables pour que les affleurements de la couche perméable puissent recevoir une quantité de pluie suffisante.;

6° L'impossibilité pour l'eau de trouver un moyen de s'échapper à un niveau plus bas que l'orifice du puits.

L'auteur énumère ensuite les différentes causes auxquelles on doit

(1) Kuss et Fèvre, Traité de l'exploitation des mines. i (2) T.-C. Chamberlin, Réquisite and qualifying conditions o:* artesian wells, in Ve Report of Geological Survey.

rapporter la diminution progressive du débit qu'on observe bien souvent pour les puits artésiens. Ces causes sont :

1° Diminution de la pression des gaz, qui (surtout dans les régions •du pétrole et du gaz naturel) agissent sur la nappe :

2° Diminution de la charge résultant des épuisements et du fait que, l'équilibre étant rompu entre les apports et l'écoulement souterrain, le niveau de la nappe aux affleurements doit s'abaisser et suivre davantage les variations de la'pluie ;

3° Augmentation des fuites :

4° Obstruction de l'orifice ;

5° Défauts du tubage.

Prix des forages. — Enfin M. Chamberlin nous apprend encore que le coût des forages en Amérique est de 2 à 3 dollars (10 à 15 francs) par pied (324 millimètres) pour les 1 000 premiers pieds, 1/2 dollar en plus par pied de 1 000 à 1 500 pieds et encore pareille majoration de 1 500 à 2 000 pieds. Ces chiffres sont très bon marché, mais ils s'appliquent aux petits diamètres (6 pouces le plus souvent, 162 millimètres) usités aux États-Unis.

En France, où on fait des orifices plus larges et où on est moins bien outillé, les prix sont plus élevés. Pour les petits diamètres, il faut compter sur 80 francs et, pour les grands, sur 100 francs le mètre •courant, plus environ 1 500 francs pour frais généraux. Le plus souvent les sondeurs ne veulent pas traiter à forfait, s'ils n'ont pas <les exemples de sondages voisins dans.la région . A Noyon, où il s'agissait de traverser l'argile plastique et de pénétrer dans la craie, on a demandé, avec un tubage de diamètre décroissant entre 0m,60 et Om,33 et isolement des nappes au ciment : dans un cas, 9 500 francs pour les 70 premiers mètres; dans un autre, 13 500 francs pour les •85 premiers mètres, et ensuite 100 francs par mètre supplémentaire.

Nous ne saurions trop recommander de faire les forages avec un diamètre aussi grand que possible : il ne faut pas oublier, en effet, que, si l'eau ne jaillit pas, on devra installer une pompe dans le puits, et que les facilités sont beaucoup plus grandes dans un tube large que dans un tube étroit. Quant aux procédés d'épuisement, ils sont naturellement les mêmes que ceux déjà indiqués pour les puits ordinaires : pour les grandes profondeurs, les pompes reçoivent toutefois ■certaines dispositions spéciales.

Ajoutons, en terminant, que, si l'eau des nappes profondes est généralement pure au point de vue bactériologique, elle est assez souvent très minéralisée et chaude. En faisant un forage, on court donc le risque d'avoir une eau trop chargée de sels pour être potable. Pource qui est de la température, on en aura une idée d'après la loi géothermique (en moyenne augmentation de 1° pour chaque fois de 30 à 35 mètres de profondeur) ; mais on a toujours la ressource de laisser refroidir l'eau qui serait trop chaude, tandis que, si elle est trop

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minéralisée, on ne peut facilement enlever les sels en excès, surtout le chlorure de sodium.