CONDITIONS GÉNÉRALES. DU TRAVAIL DES COURS D'EAU

Principe de l'action mécanique de» eaux courante». — Que les eaux

pluviales ruissellent directement, par mille petits filets, à la surface d'un sol aux pentes modérées ou qu'elles se concentrent, à la faveur de la pente, dans le lit des torrents, leur produit finit toujours par arriver dans les thalwegs, où il donne naissance à des rivières. Le régime des cours d'eau et, par suite, la puissance mécanique qu'ils sont capables de déployer, varie dans des limites très étendues, suivant la nature de leur bassin et les conditions de leur alimentation. On peut ainsi observer toutes les variétés possibles, depuis les rivières torrentiellesy passant par transitions insensibles aux véritables torrents, jusqu'à ces rivières tranquilles, presque uniquement alimentées par les sources, c'est-à-dire par le résultat des infiltrations et qui, à ce titre, n'appartiennent pas au chapitre que nous développons en ce moment. 11 convient donc, après avoir étudié les produits immédiats du ruissellement sous la forme essentiellement temporaire

(1) Bulletin de la Société géologique de France, 3* série, III, p. 061.

qu'Us commencent par affecter, de porter notre attention sur les rivières, dont le caractère est d'être, pour l'activité des précipitations atmosphériques, des instruments permanents, quoique sujets, dans leur intensité, à des oscillations parfois très étendues.

Quelle que soit d'ailleurs la catégorie à laquelle appartient un cours d'eau, le

principe d'où dérive son action mécanique est toujours le même. Par cela seul

qu'une certaine masse d'eau existe à une altitude sensible au-dessus du niveau

de la mer, elle représente une provision d'énergie potentiellei pour parler le

langage de la science, équivalente au travail que l'eau peut et doit développer

-en Rabaissant, sous l'action de la pesanteur, jusqu'au grand réservoir océanique.

Cette énergie n'est d'ailleurs que la représentation du travail accompli par la

«chaleur solaire, lorsqu'elle a puisé cette masse d'eau dans les mers et l'a fait

^arriver sous la forme de vapeur, jusqu'au point où a eu lieu sa précipitation.

Or pourvu que cette eau puisse s'écouler, il faut que toute son énergie se

dépense en travail effectif; ou bien la vitesse de l'eau augmentera sans cesse à

mesure que sa descente s'effectuera, ou la vitesse ne changera pas sensiblement;

niais il y aura production d'un travail mécanique extérieur.

On peut même dire que ces deux effets se produiront toujours ensemble, car une masse d'eau animée d'une grande vitesse ne peut manquer de dégrader les parois du canal par lequel elle s'écoule. Dans un seul cas le travail mécanique pourra faire défaut, c'est lorsque la masse sera amenée à se précipiter d'un jet le long d'une paroi inaccessible à l'érosion et dont le pied serait situé près d'un thalweg à pente réduite ; car alors toute l'énergie potentielle aura été dépensée dans une chute verticale.

Si donc il est permis ici de s'appuyer sur ce principe, si souvent vérifié, que les agents de la dynamique externe du globe tendent sans cesse vers la conquête de l'état d'équilibre, on peut prévoir que tout cours d'eau devra chercher à diminuer sa pente en creusant son lit de proche en proche. L'origine du thalweg à faible pente remontera ainsi peu à peu vers l'amont, jusqu'à ce qu'elle arrive au cœur même du massif montagneux où le cours d'eau prend naissance. Là le Produit des précipitations atmosphériques s'y déversera soit par une cascade, soit par un véritable torrent.

rmses diverse» du travail d'an cours d'eau. Creusement f dlvaga-

**■. — Pas plus que les torrents, les rivières ne sont donc des appareils stables. Ce sont des instruments naturels en exercice, très inégalement avancés, d'ailleurs, dans l'œuvre qui leur incombe, en raison des résistances fort inégales

qu'ils ont rencontrées, Or il importe de bien préciser les phases diverses du

travail qu'ils ont à accomplir.

En premier lieu, de même qu'un torrent procède tout d'abord à la création de

i courbe du canal d'écoulement, de même une rivière doit creuser son lit,

rec une intensité qui dépend de sa masse et de sa pente, en accumulan vers

val les matériaux provenant de la dégradation de son cours supérieur. Mais

cela ne suffit pas: car, dans la plupart des cas', la longueur disponible entre l'origine d'une rivière et son embouchure n'est pas assez grande pour que le lit, réduit à la condition de gorge étroite et presque sans pente, offre cette résistance, égale à la force du courant, qui doit produire l'équilibre stable. C'est pourquoi la rivière, tout d'abord torrentielle en raison de l'analogie de son travail avec celui des torrents, doit changer ensuite son mode d'action. Elle commence par élargir sa vallée, c'est-à-dire qu'après avoir fixé son profil en long, elle fixe son profil en travers. Les eaux des grandes crues, ne pouvant plus creuser le canal d'écoulement, dépensent leur force vive contre ses parois, qu'elles font écrouler, surtout à la faveur des fissures existantes, des affouillements et aussi avec le secours des agents atmosphériques. Bien entendu, une partie notable de ce travail s'effectue déjà en même temps que le creusement du lit s'achève. Par ces écroulements successifs, qui atteignent leur plus grande intensité aux points où la rive présente sa concavité au cours d'eau, la vallée s'élargit peu à peu et, dans un lit désormais trop considérable pour être rempli à df autres époques que celles des inondations, la rivière cherche à réaliser, par un allongement de son parcours horizontal, entraînant de perpétuels changements de lit, cette augmentation des résistances extérieures qui lui procurera la situation d'équilibre. Elle passe donc à l'état de rivière divagante et cet état, pendant lequel la rivière, déjà en possession d'un profil en travers, cherche à fixer son plan, est pleinement acquis le jour où la vallée est assez large pour que, même dans ses crues, le flot n'en fasse plus écrouler les parois.

Toutefois ce n'est pas seulement par des destructions que la rivière obtient cette conquête; elle-même accumule sur son lit de nouveaux obstacles, qui en multiplient les sinuosités et en augmentent par conséquent la résistance. Ce qu'elle détruit en un point, elle va le déposer dans d'autres, où sa vitesse s'amortit, opérant ainsi sur son propre passage un travail d' alluvionnement d'autant plus considérable que sa masse est plus forte. La formule de ce travail est très simple ; la rivière affouille les rives concaves et alluvionne sur les rives convexes. Aussi, tandis que les premières, contre lesquelles le flot vient toujours se heurter, offrent des parois abruptes, constamment prêtes à s'ébouler, les secondes sont constituées par de longs promontoires, à pente très faible, jonchés des cailloux et des sables que les crues y ont jetés.

Ces matériaux ne sont pas fixes; sans cesse remaniés lors des divagations de la rivière, ils cheminent de proche en proche, s'usant et s'arrondissant de plus en plus jusqu'à ce que, dans les parties basses du cours, ils viennent former des bancs de sables, mobiles avec les changements du courant.

État de régime. — Lorsqu'une rivière primitivement divagante se borne à déplacer ses alluvions de proche en proche sans entamer sensiblement ses berges principales, on dit qu'elle est parvenue à l'état de régime. Mais ce régime n'est pas la stabilité absolue, c'est l'oscillation régulière autour d'un état moyen d'équilibre. En effet, rien n'est moins uniformément distribué que les précipitations

atmosphériques et puisque, dans l'hypothèse où nous nous sommes placés, c'està-dire dans celle de rivières directement alimentées par le produit des eaux pluviales, le ruissellement fait arriver rapidement aux thalwegs de grandes masses d'eau, transportant des matériaux solides, chaque série de grandes pluies doit être, pour la rivière, la cause d'un gonflement des eaux et d'un redoublement du travail d'alluvionnement. La rivière oscille donc entre deux états extrêmes : Yétiage, période essentiellement inactive, où le débit s'abaisse au point de s'annuler parfois, et les crues, d'autant plus importantes que le cours d'eau est plus riche en affluents torrentiels et que son bassin est mieux pourvu de terrains imperméables.

Lit majeur § lit mineur. — Par suite, une rivière offre à la fois un lit majeur, qui n'est couvert qu'en temps de grandes crues et un lit mineur, dont la rivière se contente le plus habituellement.

De cette manière, de même que la période du creusement et celle de la divagation ont été essentiellement limitées, l'activité géologique d'une rivière parvenue à l'état de régime se concentre dans les crues, qui sont généralement courtes et se succèdent à d'assez longs intervalles. Ainsi l'œuvre dynamique d'une rivière est intermittente. De plus elle doit aller en s'affaiblissant peu à peu, car à mesure que les parties hautes perdent leur caractère primitivement torrentiel, la végétation s'en empare et atténue sensiblement les effets du ruissellement : dès lors les crues sont moins rapides, mettent plus de temps à s'écouler, s'élèvent à une moindre hauteur et disposent, par conséquent, d'une puissance mécanique moindre.

Division d'un eoum d'eau en tronçons. — Remarquons maintenant qu'à moins de traverser des terrains toujours identiques, une rivière se trouve, aux différents points de son parcours, dans des conditions essentiellement variables quant aux résistances qu'elle rencontre. Son cours ne peut donc pas être homogène ; il se divise en tronçons dont chacun a son histoire et dont quelques-uns peuvent avoir conquis l'état de stabilité quand d'autres en sont encore à la période de divagation ou même à celle de creusement. C'est ainsi que bien des rivières sont formées d'une succession de parties tranquilles, séparées les unes des autres par des rapides ou des cascades, toujours situés à la rencontre de terrains plus difficiles à entamer que les autres.

De plus, un cours d'eau reçoit constamment des affluents dont le régime modifie celui du tronc principal ; cette modification peut avoir une grande portée, lorsque le bassin de la rivière est assez étendu pour que les circonstan:es atmosphériques n'y demeurent pas uniformes. Par exemple, tandis que le bassin de la Wne offre, en raison de ses faibles dimensions et de sa structure géologique très simple, une réelle homogénéité, il n'en est pas de même de celui de la Loire, dont la source subit l'influence du climat méditerranéen, tandis que ses affluents so,rt principalement soumis au régime atlantique. Aussi, alors que les affluents (^ la Seine entrent généralement en crue en même temps que le cours d'eau

principal, le Cher et la Vienne peuvent n'être pas sensiblement affectés par des phénomènes météorologiques qui ont mis en crue la Loire ou l'Allier.

Une rivière ne peut arriver à la stabilité que si cette situation a été conquise par chacun des tronçons homogènes qui la composent, comme aussi par chacun des rameaux qui aboutissent au tronc. Il faut que, pour chacun de ces éléments, comme s'exprime M. Dausse (1), la résistance du lit, fonction de la pente, soit devenue égale à la force du courant, en entendant par courant cet état moyen autour duquel toute rivière doit nécessairement osciller par suite de l'inégale répartition, dans le temps, des précipitations atmosphériques.

Inondations. — Gela posé, admettons le cas le plus favorable, celui où la stabilité autour de l'état moyen est acquise à tout un bassin. La rivière principale n'en demeure pas moins soumise à la nécessité des crues, car ces dernières sont causées par les grandes pluies, sur lesquelles l'homme n'a pas de prise et dont il peut seulement, dans une faible mesure, atténuer les effets immédiats en assurant la fixité des sols exposés au ruissellement. Dès lors il faut prendre garde d'entamer, avec les débordements d'une rivière, une lutte fatalement condamnée à l'insuccès. Si pour profiter d'une manière permanente de la fertilité que le limon déposé par les anciennes crues a donnée au sol du lit majeur, on veut enfermer le cours d'eau, à peu de distance de son lit mineur, entre des digues insubmersibles, les matériaux entraînés dans les crues ne pourront plus se déposer sur une large surface ; il faudra donc que le dépôt ait lieu sur le lit mineur lui-même, qui devra s'élever progressivement. A mesure que se produira cet encombrement du lit, on sera contraint de surélever les digues, c'est-à-dire d'augmenter le danger des ruptures et l'intensité des désastres causés par chacune d'elles. C'est de cette façon que l'endiguement du Pô a conduit ce fleuve à couler, en certains points, à plusieurs mètres au-dessus de la plaine environnante. A Borgoforte, entre Mantoue et Modène, le Pô a élevé son lit, depuis le xrve siècle, de plus de 5m,50 (2). Aussi les ruptures de digues, assez rares dans le siècle précédent, ont-elles fini par devenir aussi fréquentes que désastreuses.

On a proposé parfois, pour parer au danger des inondations, la création de grands réservoirs. Pour montrer l'inanité d'un tel remède, M. Poirée a calculé (3) que, pour empêcher l'inondation qui, en 1740, a submergé le vieux Paris, il aurait fallu pouvoir, en sept jours, emmagasiner 216 millions de mètres cubes. Or le réservoir des Settons, sur la Cure, qui couvre 400 hectares, peut contenir 22 aillions de mètres cubes. Dix réservoirs semblables seraient donc nécessaires et, de plus, il faudrait qu'ils fussent entièrement vides au moment où une. grande crue se produit, ce qui ne peut avoir lieu, une crue étant toujours précédée par des pluies abondantes.

(1) Comptes rendus, 13 avril 1857, 21 juin 1858, 13 juin 1864.

(2) Dausse : Bulletin de la Société géologique, 3* série, III, p. 137.

(3) Belgrand : La Seine.

Aussi la création des réservoirs ne doit-elle être envisagée qu'au point de vue de l'agriculture, soit pour se ménager une force motrice, soit pour emmagasiner des eaux d'irrigation. C'est dans ce but que Bel grand avait proposé d'établir des réservoirs dans les terrains granitiques du Morvan, où le peu de largeur des vallées, l'abondance des matériaux de construction et la faible valeur du terrain rendraient cette création particulièrement facile.

Contre les inondations, un seul parti est raisonnable : c'est celui qui consiste à n'élever de digues insubmersibles qu'autour des centres importants de population, et à se borner à protéger le lit majeur par des levées submersibles, assez hautes pour maintenir l'eau des crues ordinaires, mais laissant déborder celle des crues exceptionnelles. Ce débordement, s'accomplissant d'une manière tranquille, ne produira aucun des ravages auxquels donnent lieu les eaux qui se précipitent à travers les brèches ouvertes dans des digues et, s'il en résulte une perte momentanée des récoltes, cet inconvénient peut être rapidement compensé par l'augmentation de fertilité résultant du dépôt du limon. En outre, ce limon colmate le lit majeur en l'exhaussant et le rend ainsi de moins en moins accessible à l'invasion par les crues ordinaires. Toute autre tentative est vaine et mérite vraiment l'épi thète de babélique, qui lui a été appliquée par M. Dausse.

Un tel reproche ne saurait du reste être adressé aux Égyptiens, qui, de temps immémorial, utilisent les crues du Nil au lieu de chercher à s'en préserver. Dans ce pays, le lit majeur du fleuve représente toute la partie cultivable de la contrée. Chaque année les eaux du Nil le recouvrent, s'élevant jusqu'à une hauteur de près de sept mètres et demi; non seulement elles y déposent une certaine quantité de limon, mais, et c'est là le principal avantage, leur surélévation permet de les emmagasiner en partie dans des canaux artificiels ménagés à diverses hauteurs, d'où elles sont ensuite méthodiquement distribuées dans les rigoles d'irrigation.

Altérations de régime. — Il faut encore remarquer que la stabilité d'une rivière doit être nécessairement troublée, soit par une modification de climat, entraînant un accroissement des précipitations atmosphériques de son bassin, soit, mieux encore, par un changement survenu dans le niveau relatif de la terre ferme et de l'océan. Qu 'un relèvement du sol se produise à l'embouchure d'un fleuve, il en résultera, en ce point, une chute qui augmentera beaucoup lénergie potentielle des eaux courantes ; dans cette dernière partie de son cours, le fleuve pourra redevenir torrent et retrouver la force de creuser son lit. Ce creusement devra se poursuivre de proche en proche vers l'amont et ainsi, au moins jusqu'à une assez grande distance, toutes les parties du cours d'eau seront momentanément ramenées au régime torrentiel.

Elie de Beaumont (i) cite, d'après M. Dausse, une phrase du Misopogon de 'empereur Julien, de laquelle il résulterait que la Seine était autrefois beaucoup

(t) Uçmu de Géologie pratique, II, p. 179.

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Prnim m wîémmmm dm +mmwn é*mm. — Les principes généraux qui précédent /•faut j>o*é*, il convient d'examiner dans quelle mesure s'exerce habituellement la pi/i**Anr,e des cours d'eau permanents. Celte puissance dépend à la fois de h timnnc de l'eau et de la vitesse qu'elle peut acquérir. Or cette vitesse est déter miiitu: Hurfonl parla pente du bassin. Il va doue lieu de rechercher quelles son f«'M valeurs usuelles de la pente, de la viletse et du débit.

LV«u coule avec facilité sur une pente de fô£ôô> *°\i 20"2/3. C'est la pente dt Seine prés de Paris. Mais on observe des pentes beaucoup moindres» comra< on peut s'en convaincre par le tableau suivant:

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l«n l*o prGa do mou cmboucliui'fi.

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lit* NÎN«iMHipi, dt* l'Oliio à In mer l«e IlliAno, iI'Ai'Ich à la mor.. .