DÉRIVATION ET CAPTAGE DES EAUX

Dér'waiion des eaux de surface. — Les eaux de surface ne peuvent ctre consommées sans danger si préalablement elles ne sont pas ])arfaitement épurées. Nombre de villes en Angleterre, en Allemagne et aux États-Unis, quelques agglomérations importantes en France, notamment la banlieue de Paris, s'alimentent en eaux de rivière filtrées.

Les prises d'eaux dans les rivières doivent se faire de façon à éviter toute contamination par les eaux sales provenant des agglomérations humaines (égouts, lavoirs, caniveaux, eaux résiduaires industrielles, etc.). On les place en plein courant, loin des bords. L'introduction de corps étrangers dans les conduites de prise est évitée au moyen de grilles ou de crépines. On sait que la température des eaux fournies parles cours d'eau varie beaucoup suivant les saisons ; c'est là un des gros inconvénients de l'alimentation tluviale.

Lorsqu'on aura recours aux eaux des lacs il faudra éloigner encore plus les points de prise des causes de contamination que dans les rivières. Les eaux de celles-ci en effet s'épurent elles-mêmes par le brassage qui est dû au courant et qui facilite la destruction des impuretés par oxydation; il n'en est plus de même pour les lacs. Les prises seront étabUes à plusieurs kilomètres au large * et aussi profondément que possible. Plus on puise l'eau profondément, plus sa température reste constante.

En étabhssant des barrages au travers d'un cours d'eau on crée des lacs artificiels, sorte de réservoirs qui peuvent être utilisés pour l'alimentation en eau d'une agglomération. Il faudra autant que possible interdire l'établissement d'habitations sur les rives afin d'éviter la pollution des eaux. La matière organique végétale elle-même peut altérer ces eaux; aussi aura-t-on soin de débarrasser complètement les surfaces qui seront inondées de leur végétation y compris les herbes et le gazon, sans quoi les eaux ne tarderaient pas à prendre une odeur et un goût désagréables.

Au commencement du xix° siècle d'Aubuisson imagina de puiser l'eau pour la ville de Toulouse non pas dans la Garonne même, mais au fond de galeries creusées dans les graviers de la rive, afin d'obtenir une eau plus pure du fait de cette filtration naturelle. Ce mode de dérivation se générahsa et, sur plusieurs points de la France,

1. D'après les analyses de Diinant. les eaux du lac de Genève renferment par centimètre cube 150 000 bactéries près de la rive et 38 seulement au milieu du lac.

on eut recours dans la suite à des galeries filtrantes on à des puits filtrants èi^hM^ d'après le même principe. Belgrand, se basant sur des analyses chimiques, conclut que les galeries filtrantes fournissaient une eau qui provenait beaucoup plus de la nappe souterraine alimentée par le déversement des nappes des versants, que de la rivière elle-même. En réalité ce n'est que dans le cas où les terrains des coteaux sont perméables et le thalweg imperméable que les eaux d'infiltration des pentes peuvent s'ajouter aux eaux de la rivière pour alimenter les galeries filtrantes (Imbeaux),

La filtration naturelle ainsi obtenue par la couche de graviers que les eaux de la rivière traversent avant de pénétrer dans les galeries filtrantes n'est jamais parfaite et n'est pas toujours suffisante. En tout cas l'emplacement de ces ouvrages doit être rendu insubmersible dans un rayon convenable. L'expérience a montré que le débit des galeries ou des puits filtrants diminue sensiblement au bout d'un espace de temps qui varie de 20 à 40 ans. Il faut alors prolonger les galeries ou creuser de nouveaux puits.

Captage des eaux souterraines. — Il faut distinguer suivant que les eaux à capter api^artiennent à la nappe superficielle ou aux nappes profondes.

Dans le premier cas il s'agit de captage de sources superficielles, de drainages ou d'étabhssement de puits.

Un bon captage de source ne recueille que les eaux de la nappe souterraine et n'admet pas les eaux superficielles, insuffisamment filtrées. Collecter la source au point où elle se fait jour et simplement nettoyer son bassin qu'on recouvre de maçonnerie est une pratique tout à fait insuffisante, mais trop souvent usitée. Il faut pour éviter le mélange avec les eaux superficielles faire remonter le captage jusqu'au niveau de l'affleurement de la couche imperméable qui supporte la nappe d'eau, le poursuivre jusqu'à la source géologique et ne pas se contenter de l'étabhr à la source réelle.

Les exemples donnés par Léon Janet' sont tout à fait démonstratifs.

« Considérons, par exemple, dit-il, une source d'affleurement émergeant à flanc de coteau (fig. 80). La plupart du temps, le sous-sol géologique est recouvert, sur les pentes, d'ébouhs meubles à travers lesquels l'eau de la source circule avant d'arriver au jour, en sorte que le point d'émergence est sensiblement plus bas que la surface supérieure de l'assise imperméable qui retient la nappe alimentant la source. Les éboulis sont formés souvent de couches parallèles à la pente du terrain ; il peut y circuler, surtout après les averses, des eaux qui viendront se mélanger avec celles de la nappe souterraine, en les contaminant gravement. Dès lors, un ouvrage rationnel de captage doit simplement comprendre une galerie horizontale dont la base se trouve à la partie supérieure de la couche imperméable retenant la nappe.

« Si nous prenons une source de thalweg (fig. 81) l'eau se fera jour généralement à travers une couche d'alluvions garnissant le thalweg, et il faudra aller la chercher, par un forage lubé, ou un puits vertical cimenté, jusqu'à son gisement géologique. »

Les drainages constituent un mode de captage des eaux de la nappe souterraine sliperficielle au moyen de tranchées creusées à ciel ouvert. Ces travaux ne peuvent

1. Léoh Janet : Conférence du H juin 1900 à la Société géologique de Fraftcci

DERIVATION ET GAPTAGE DES EAUX 593

être utilisés que lorsque la nappe est très voisine de la surface, 7 mètres au plus en général, de telle sorte que les infiltrations dangereuses sont toujours à craindre; en outre il faut étendre les tranchées fort loin pour recueillir un volume assez considérable d'eau. Ce moyen de captage n'est donc guère recommaudable. Le pied du

Fïg. 80, — Captage d'une source Fig. 81. — Captage d'une source

d'affleurement. (Imbeaux.) de thalweg. (Imbeaux.)

drain doit s'enfoncer dans la couche imperméable, tandis que la tête reste au niveau de la couche perméable. On établit une couche filtrante de sable ou de galets en avant des barbacanes et on recouvre les tranchées d'un corroi argileux, qui les protège contre les infiltrations de surface. Les puits sont généralement alimentés par des nappes très superficielles et par

Fig. 82.

Exemple d'un bon puits. — a, couche acjuiférc; Exemple d'un mauvais puits. — a, couche aquifère; — 6, corroi argileux; — c, trou d'homme. — hbb, pénétration d'eaux contaminées.

conséquent également exposés aux conlaminations par infiltration. Un puits bien établi doit descendre au-^dessous du toit de la couche imperméable de façon à ne recevoir que l'eau du fond de la nappe. Sa maçonnerie doit être absolument imperméable au-dessus de ce niveau pour que les infiltrations superficielles ne puissent le pénétrer. Dans le même but il doit être recouvert d'un corroi argileux étanche

ou s'élever au-dessus de la surface du sol eu formant une margelle en maçonnerie convenablement cimentée; lorifice en sera couverl. L'eau n'y sera pas puisée directement, mais sera élevée au moyen d'une pompe. Enfin le bassin de vidange aura un écoulement au moyen d'une conduite étanclie, afin que ses eaux souillées ne puissent pas pénétrer dans le puits. La figure 8^2, empruntée à Gœrtner (d'Iéna), permet de comprendre aisément ce qui distingue un puits bien établi d'un mauvais puits.

Lorsque les eaux à capter appartiennent aux nappes profondes, elles sont eu général par leur profondeur même à l'abri des contaminations de surface et extrêmement pures. Leur seul défaut est de présenter fréquemment une minéralisation trop forte (sources minérales). Mais en forant un imits profond pour les atteindre il faut avoir grand soin d'éviter la pénétration des eaux des nappes plus superficielles qui pourraient ainsi contaminer la nappe qu'on se propose de capter. Un des moyens les plus usités pour établir les puits profonds est de pratiquer le forage au moyen de tubes métalliques fixés bout à bout. C'est ce procédé qui est utilisé dans les puits Norton ou 2ndts abyssinien. On enfonce dans le sol un tube de fer de 5 à 6 centimètres de diamètre, dont l'extrémité percée de trous est terminée par une pointe d'acier. Lorsque le premier tube a pénétré suffisamment on visse à son extrémité supérieure un second tube et on continue à forer. On ajoute ensuite de même un troisième tube au second et ainsi de suite jusqu'à ce que le forage ait atteint la na])pe profonde. On fixe ensuite une pompe à l'extrémité libre du tube qui sort de terre.

Quelques villes enFrance s'alimentent au moyen de puits profonds, artésiens ou non (Versailles, Rochefort, Tours).

Dans certains cas la nappe aquifère profonde n'est composée que de filets d'eau coulant dans des fissures assez éloignées les unes des autres. Dans ces conditions le forage d'un puits ne peut donner de résultat et il faut le compléter par une galerie captante profonde destinée à recouper transversalement tous les filets et à en collecter ainsi l'eau. On établira la galerie au point le plus déclive du toit de la couche imperméable qui supporte la nappe d'eau, le pied de la galerie pénétrant cette couche imperméable et sa tête s'élevant dans la couche aquifère. Les captages de cette nature demandent de nombreuses études préalables; aussi sont-ils bien rarement mis à exécution.

ADDUCTION DES ÊAUX

D'une façon générale il est avantageux que le pohit de prise ou de captage des eaux se trouve à un niveau supérieur à celui du point le plus élevé de distribution. Les eaux pourront être ainsi amenées par la simple gravitation.

Fig. 83. — Puits Norton.

ADDUCTION DES ËAtlX

Mais, dans certains cas, il csL impossible de se conformer ù ce i)rincii)e, et il est nécessaire d'élever Feau à l'aide de machines. L'élévation se fait au moyen de pompes mues à l'aide de moteurs ]iydrauli(|ues, de machines à vapeur, à pétrole ou électriques. La description de ces api)areils ne rentre i)as dans notre sujet.

Vamcnée des eaux doit être faite suivant certains [irincijtes dont il ne faut pas s'écarter. De son point de départ à son point de distribution l'eau doit circuler à couvert, dans des conduites étanches; il n'y a point ainsi de déperdition inutile et surtout il ne peut se mélanger des souillures ou des eaux impures à l'eau captée.

Il faut autant que })ossible que l'eau ne séjourne i)as longtemps dans les conduites ou dans des réservoirs intermédiaires, le repos lui faisant toujours perdre de sa pureté.

On peut utiliser des conduites d'amenée libres ou forcées. Dans le premier cas, elles suivront une pente uniforme de leur })oint de départ à leur point d'arrivée. Il devient alors souvent nécessaire de contonrner certains accidents de terrain, d'établir ces conduites sur des viaducs pour franchir les vallées, ou dans des tunnels pour traverser les hauteurs. Pour que l'eau ne séjourne pas trop longtemps dans les aqueducs et n'y forme })as des dépôts, on admet généralement que la pente des conduites ne doit pas être inférieure h 0'",'10 par kilomètre.

Les conduites libres sont d'ordinaire en maçonnerie ou en ciment. Il est utile d'entourer d'un drain les aqueducs en maçonnerie, surtout dans leur trajet souterrain, sans quoi les eaux de l'extérieur finissent par délayer le mortier et par pénétrer dans la conduite.

Les conduites forcées permettent de suivre un trajet beaucoup plus direct et n'exigent pas des travaux d'art onéreux })oi:r la traversée des vallées, comme le système précédent, puisqu'elles font l'office de siphons. En établissant le tracé, on aura soin de ne pas dépasser la ligne de charge et de ne pas descendre trop audessous, ce qui ferait supporter aux tuyaux des pressions trop fortes. On ne va pas en général au delà de 3 à 6 atmosphères.

Sur différents points du trajet de la conduite on établira des robinets d'arrêt qui permettront d'en isoler un tronçon pour le visiter et le réparer. On ménagera, aux points les plus bas du profil, des robinets de décharge permettant d'évacuer les dépôts accumulés et de vider au besoin un tronçon. Aux points les plus élevés seront pratiquées des ventouses pour laisser échapper l'air qui y est refoulé et oppose de la résistance cà l'écoulement de l'eau.

Réservoirs. — Avant d'être distribuées dans les différentes parties de l'agglomération qn'elles doivent alimenter, les eaux sont généralement emmagasinées dans un réservoir. Au point de vue idéal, il vaudrait assurément mieux que l'eau restât courante depuis le point de caplage jusfju'au [»oint où elle est livrée à la consommation; car elle ne peut que perdre à celle stagnation qui favorise le dévelop[)ement des microorganismes, ^iais, en réalité, les réservoirs sont indispensa])les pour régulariser la pression son ; !a:]ue}le Teau dt it être distribuée cl pour csr-urer une rései vo lorsque des besoins impix^vus, des incendies, par exemple, augmentent subitement la consommation ou encore lorsque Tadduction de l'eau se trouve momentanément interrompue.

Le réservoir doit être établi le plus près possible du réseau de distribution pour

596 l'atmosphère, LE SOL ET L'EAU

réduire les perles de charge dues au frottement de l'eau dans la conduite maîtresse et doit être placé en un point suffisamment élevé afin d'assurer la pression nécessaire pour desservir les différents points, à quelque altitude qu'ils se trouvent. Si la simple gravitation ne suffit pas à amener l'eau captée jusqu'au réservoir, elle y sera refoulée par des machines élévatoires. Lorsque le réseau de distri1)ution est très étendu, on construit en des points opposés un second ou plusieurs autres réservoirs, afin de maintenir une pression égale dans tout le réseau.

La capicité totale de ces réservoirs ou du réservoir unique ne doit que dépasser légèrement le cube d'eau nécessaire à l'alimentation de l'agglomération pendant vingt-quatre heures. On évite ainsi le trop long arrêt des eaux, en assurant cependant une réserve suffisante pour parer aux éventualités les plus pressantes.

Tout réservoir doit être construit de façon à rester à l'abri des infiltrations des eaux souterraines aussi bien que des eaux superficielles. Il est utile dans ce but de placer un drain inférieur au-dessous du radier et un drain périphérique autour des parois.

L'eau doit pouvoir circuler également dans toutes les parties du réservoir, afin qu'il ne se produise pas en certains points des stagnations nuisibles à la conservation de la pureté de Feau. L'intérieur du réservoir doit s'aérer aisément et être disposé de façon à ce que son nettoyage soit facile et complet.

On doit mettre l'eau emmagasinée à l'abri des fortes variations atmosphériques. Chaque fois qu'il est possible, le mieux est de construire les réservoirs en déblai. On peut ainsi réduire notablement l'épaisseur des murs d'enceinte et on place les eaux à l'abri des variations thermo m étriqués extérieures. Parfois on est obligé d'établir un réservoir partiellement en élévation ou même de l'élever totalement audessus de la surface du sol. Pour éviter la souillure des eaux par la pénétration de poussières et de substances étrangères, ou bien parle développement de végétaux, on couvre les réservoirs. Leur couverture doit être recouverte d'une couche de terre d'environ 0^^,50 pour placer l'eau à l'abri de la chaleur et du froid. Dans le même but on entoure les parois des réservoirs en élévation d'une couche isolante.

Suivant les circonstances, la construction est faite en maçonnerie, en ciment armé, en fer, en fonte, en feuilles de tôle rivées. On donne plus d'épaisseur et de résistance à la partie inférieure des parois qui est appelée à supporter les plus fortes pressions. On divise habituellement le réservoir en deux compartiments parfaitement isolés l'un de l'autre, afin de faciUter les réparations ou le nettoyage sans arrêter complètement la distribution d'eau.

En général, au réservoir est jointe une chambre de manœuvre où se trouvent les robinets qui commandent les conduites d'arrivée, de départ et de vidange; sur le mur de séparation est habituellement établie une cuvette de distribution où débouche la conduite d'adduction de façon à ce que les eaux s'y déversent avant de pénétrer dans Fun ou Fautre compartiment du réservoir. De la partie inférieure de chacun de ces compartiments débouche une conduite de distribution; ces deux conduites se réunissent dans la chambre de manœuvre où elles forment la conduite maîtresse de distribution. Une conduite de trop-plein partant de la cuvette de distribution et deux conduites de vidange partant du radier de chaque compartiment du réservoir en complètent la fontainerie*