MESURE DES EAUX COUIUNTES

EXl’OSITION.

I.nrs(|iic l’on conskUîre le nombre, rétemluc et l’iniportaïu'e des couis d'eau, dejniis les fleuves et les eanaux <|ui partent la richesse des natioits jusqu'au ruisseau <jui fait tourner le modeste moulin de village, on reconnait l utilité universelle et durable de l'Hydraulique. D'autres agents de production ou de circulation pourront, à diverses épotpies, exciter plus vivement l'attention publique; mais, dans aucun temps, il ne sera permis à l’ingénieur et au législateur de négliger ce qui concerne les eaux courantes, ces présents de la nature. Les tiavaiix d'investigation qui se' rap|)ortent à leur emploi |)euvent être partagés en deux grandes divisions, dont l’une comprend les moyens divera de régler et de prévoir les mouvements des cours d'eau, tanilis (pie l'autre est consacrée à l’étude des éléments dynamicpies d'un courant déterminé. La première embrasse un champ d’observations plus vaste; on v doit considérer rensemble d'un bassin géographique tout entier, jusqu'aux moindres aflinents de l'artère principale, comme formant un grand appareil hydraulifjue dont la constitution, le régime et les variations dépendent de la disposition et de la nature des terrains, des phénomènes météorologiques, des opérations naturelles incessantes qui se produisent dans le lit des rivières, et des iruvres d’art que l’ingénieur y multiplie. Cette étude est moderne; nous l'avons vue, à la suite de grands désastres, se développer et prendre le caractère qui lui convient: celle qui fait l’objet de ce

TRAlTlé r>E r.A MESURE DES EAUX COURANTES.

'l'raité est, au contraire, très-ancienne, par suite de ses u|>plicaliniis continuelles aux interets privés. Dc|iuis trois siècles, en effet, les travaux d’illustres savants, de {grands ingénieurs, témoignent de l’importance qui s’attache à cette branche de l'hydraulique. Léonard de Vinci, par ses belles et nombreuses observations (*) ; Torrieelli, par son théorème Ibndamental sur la vitesse d’éTOulenieut ; Newton, en étudiant la contraction des veines lirpiides; Daniel Bernoulli, par son Traité d’Hydrodynami(jue, a-uvrede génie; Mariotte, Poleni, Coiq)let, Bossut, les deux Michelotti, Bidone, Rytelwein, ]»ar les résultats d’ex[Ha-iencc qu’ils ont fournis sur le débit des orilices, le mouvement dans les tuyaux et les formes singulières îles veines li(|uides; Dnbiiat, par les notions judicieu.ses sur le régime des eaux, et les données expérimentales qu’il a introduites dans l’hydraulique pratique; Veiitiiri, par ses rechetx'hes sur la communication latérale du mouvement; tous ces esprits distingués ou éminents ont fourni ries doeuments nombreux, fait luire, de précieuses lumières et jtréparé les travaux plus récents, en tète desquels il (aut placer ceux «le MM. Poncelet et I.esbros, véritables ntodi'les d'expérimentation exacte et d’e.sprit de continuité.

L'hydraulique n’intéresse |)as seulement le génie civil et l'industrie |)rivée ; en effet, les manicuvres d'eau des places fortes, la défense efficace «jue l'on tire des inondations, les passages de rivières, introduisent dans l’art militaire les notions expérimentales de cette science, et aucun corps armé n’en fait un plus fréquent usage que l’ Artillerie, chargée, en campagne, de l’établissement des ponts; à l'intérieur, de la confection du matériel et des munitions

• f'tUr ir recitci) iniiftilô : Rarcolta tf aiifori italiani rhe tmttano Hel moto tielit arqtu'y 4* édition, imprimt't* à Rnlugnc. ÎA(ton«ird dr* Vinci particuli«T('mcnt décrit, avec bt^aucoiip de soins et pour des

• as vah»^, les mouvements des partirulcs aiiloiir des corps solides immergés, ainsi <jue ceux qui resnltent d«'s cumk^ et des cliangemenis hriis(|ueH de dimension des conduites; il a indiqué la couver' genre di>s filets dans les veines liquides et les nap|>es di*s dévcrsfjtrs avec contraction latérale. Ou trouvi* dans son Mémoire un appareil pour faire des expériences sur la dé|ieiiM’ des petits orifices et le flot* inir double «lesliné ii faire reconnaît^ les différences de vitesse dans une section d'un cours d'eau, instrument attribut* à Mariotte par les auteurs modernes.... «J’ai pour principe, dit-il, de citer » ti'abord rexjH*ricnce, et ensuite de démontrer poimpioi les corps sont forces de se conqmrter de

• telle ou telle manière. .. • Parole admirable à une e|>oquc de dogmatisme obscur! I^lais la logiqm d«s sciences ne devait être créée qu'mi siècle plus tard p.u' Itacon et Descartes, et si les inductions de Léonanl de Vinci pri'scntcnt parfois de brillants éclairs, elles ne scraic*nl généralement plus admises de iu»s jours.

KXPOSJTION.

«le guerre (Juiis de nombreuses usines, presque toutes mues par des eours d’eau. C'est cette eousidératiou et les devoirs de reu.seij'ueinent «pii lu’out déternûné à entre()rendre, eu m’inspirant d»* l'exemple et des conseils de mes savants prédéeesseni’s, des reeliei'ches étendues dont une partie est relatée dans les divers livres du présent ouvrafçe. Le profçramme de ees recherclies ayant été honoré de l’approbation du Comité de l’Artillerie, M. le Ministre «le la Guerre a accordé, en décembre ib 44 i l’autorisation «-t les moyens «l’exéeution m'eessaires ; ces facilités m’«)nt été ens«iite renouvelées à deux reprises.

.l'ai considéré le mouvement des eaux courantes à travers les grands orifices en usage et dans le lit des cours d’eau, études qui se con(«)ndent en partie, lorsqu’il s’agit du jaugeage «les courants à faible section transversale qui alimentent les usines ou les irrigations. Le procédé le plus |)ratique et le plus exact eofisiste effectivement, dans ce cas, à barrer transversalement le courant li«|uide, de manière que le volume qu’il <lid)ite s’écoule tout entier, soit en déversoir par-dessus le barrage, soit par un orifice rectangulaire que celui-ci laisse entre lui et le fond «lu canal. L’ingénieur iloit adopter, pour cette opération, un dispositif exactement conforme à celui qui avait lieu dans des expériences antérieures sur les résultats desquelles il base ses «'aïeuls ; aussi j’ai choisi, pour les recherches expérimentales relatives à ce sujet, le type le plus simple et le plus facile à reprorluire. Ce procédé de jaugeage est celui «ju’on a le plus fr«'‘queminent- occasion d’employer; il se rattache souvent à de graves intérêts, et peut servir de bas«' à des décisions judiciaires ; j’en ai fait une étinle étendue dont les résultats composent les livres II et III de cet ouvrage. Le premier est consacré à l’écoulement jKir les barrages-déversoirs, et mes [iremières expériences à ce sujet ont été effeetnées en septembre i84.').

A cette éptKjue, on ne connaissait, sur les «léversoirs formés en barrant un canal, qu’un petit nombre de résultats précis: dans la première série, due an colonel Dubuat, le barrage était formé d’une planchette verticale de o"',o27 «l’épaisseur, équarrie an sommet, et de o'", 1 1 seulement de hauteur; les expériences sont au nombre de cinq, et la plus grande charge a été de o”, 1 29. La nappe d’eau rencontrait en aval une surface liquide dont la hauteur relative, on n’est point indiquée, ou était trop élevée pour ne pas

J TIUITK l>E I.A MESniR DES EAlIX COURANTES,

influer sur l’écoulement; il est facile de voir que cette partie des reclierches de l’illustre ingénieur n’a été faite (ju’acccssoirenient et connne cas particulier. On peut en dii e autant des six expériences efi’ectuées par le savant géomètre Bidone sur un barrage analogue au précédent et de o'“,i56 de hauteur, établi dans l’intérieur d’uti canal horizontal en maçonnerie appartenant à l’observatoire hydraulique de la Parella (*). Cet auteur, à qui l'on doit un grand nombre d’observations et d’expériences très-intéressantes, a relevé, en les traçant sur la paroi du canal, les profils des nappes liquides, et a jaugé la dépense dans un l)assin exactement Uiré; mais la manière dont les charges du déversoir, comprises entre o*",074 et o“,i97, ont été obtenues, laisse de rincerlitude sur leurs valeurs. I^a troisième série d’expériences connues était celle qui a été faite, en i835, par I\I. Castel, dans un canal de o'“,7 'l de largeur moyenne ; le barrage était formé |>ar une pièce de bois verticale surmontée d’une règle en cuivre de o"',oo3 <l’épaisseur, dont l’arête su|K*rienre constituait le .seuil du déveraoir : la hauteur de ce barrage a varié graduellement de o'”,o32 à o'",225, et les charges de o"‘,039 à o"*,o82. (ies expériences donneraient des notions intéressantes sur le cas, tout exceptionnel d’ailleurs, des petites charges et «les très-fai!)lcs hauteurs de barrage, si elles n’eussent été accompagnées d'une circonstance perturbatrice qui nous avait été signalée par l’illustre savant dont les grandes lumières ont exercé la plus favorable influence sur l’ensemble de nos travaux. Ku outre, h*s nappes formées sur les barrages de M. (iastel tombaient librement dans l’atmosphère d’abord, puis dans un réservoir inférieur, ce qui n’est point le cas ordinaire du jaugeage des cours d’eau. Les circonstances pratiques les plus importantes de cette opération se rencontrent <lans la série d’expériences dont .M. le général Morin a fait connaitre, en tnars i84fi, les résultats, dans les Comptes rendus des scanccs de i yjeadémie des Sciences. I.’ écoulement se produisait par une large vanne en déversoir barrant un

(*) Cet l'tablisscineni a foiult-, en près de Turin, |w»r F.-D, Michelotli stais la protection

du roi de Sardaigne, et agrandi un demi-sièrle après par le comte Balbc. Cesl le |)remicr de ce goun* ipii ait ètc construit, et le seul qui Tait été d’une manière durable.

{**) M. Castel a cfTcctiié, en outre, à Tonloiise, un grand nombre d’expériences sur les déversoirs on minces parois avec contraction latérale, dans deux canaux de largeurs différentes, et quelques-unes concernant les orifices avec charge sur le sommet.

EXPOSITION

ciinal alimenté par un gi-ancl réservoir; cette vanne était année «le ilenx créinaillères, inclinée de l’amont vers l’aval, et présentait ini seuil arrondi du coté d'aval, à arête vive en amont. Ia*s cliar"es du déversoir ont varié de o'",o4 à o^.ao, et l'on a évalué les volumes lit|uides à l’aide de trois oriliees rectangulaires en minces parois, pratiqués dans un barrage étalili en aval dans un canal de fuite. ,\près avoir rapporté ces résultats et monti-é combien ils diffèrent de ceux sur lesquels on basait jusqu'alors l'évaluation des effets des moteurs hydrauliques, M. Morin ajoute: a ... Qu’il serait :i » désirer que de nouvelles expériences spéciales, comprenant les projior- » tions et les dispositions le plus en usage, fussent exécutées avec la [iréci- » sion convenable.... »

Ayant reconnu, par les investigations préliminaires de l’année i 845, les points principaux sur lesquels devait se porter notre attention, dans l’étude des dévei’soirs (’), nous avons exécuté -fannée suivante, après avoir établi dans de grandes proportions un second observatoire hydraulique, plusieui-s séries d’expériences sur les Ivarrages verticaux construits suivant le type ipii nous avait paru à 1a fois le plus simple et le plus propre à produire des circonstances d’écoulement nettement caractérisées. Ces barrages et tous ceux ipie nous avons employés depuis ont été construits avec des madriers de sapin ou de chêne. Kn nous écailant ainsi de l’usage des orilices inétalli(|ues, nous nous exposions à ne pas obtenir une très-grande rigueur de mesures, mais les dimensions sur lesquelles nous voulions opérer rendaient cet inconvénient peu sensible ; agissant d’ailleurs en vue des application.s usuelles, nous désirions employer des moyens assez simples pour être à la disposition <ie Unis les observateurs, applicables à toutes les grandeurs d’orifices, et réalisables en toute circonstance. D’un autre côté, nous avons multiplié les observations de phénomènes, afin de préciser les caractères divers de l'écoulement, et de faire apprécier le rôle que jouent toutes les influences, .soit principales, soit secondaires. En un mot, fournir des approximations pratiques suffisantes et une étude [ihysiquc aussi complète qu’il nous serait |>ossible, telle est la marche que nous avons cru devoir adopter.

{*) De ce nombre, sont la division des nappes liquides en trois classes distinctes et le moJe d'observation des charges.