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PAR ITAUBDISSON

Aioci iig<ii«ir ci ckrf dei liiei.

L'art de conduire les eaux remonte à l'origine des sociétés. Il a dû se perfectionner à mesure que les progrès de la civilisation ont fait mieux sentir les avantages que procure la jouissance facile d'eaux salubres et abondantes.

On a beaucoup parlé des travaux entrepris en Egypte, dans la plus haute antiquité, pour corriger les irrégularités des crues du Nil, encaisser ses eaux et diriger leur cours. L'Asie a aussi ses traditions, mais elles n'excitent pas cet intérêt universel qui fait si bien accueillir les souvenirs des peuples qui se mêlent à nos origines. Nous nous contenterons de présenter ici la description des monuments hydrauliques des Romains. Aucun peuple ne les égala dans ce genre d'établissements publics , et leurs restes sont assez nombreux en France pour qu'on puisse avoir souvent l'occasion de les étudier.

Âppius Clodius fit construire le premier aqueduc dont il est fait mention dans l'histoire romaine (an 312 avant J.-C).

Après l'eau Appia, qui porte son nom, on conduisit successivement à ^ome Y Anio vieux (an 273 av. J.-C.), Teau Marcia (an 146 av. J.-C), l'eau Tepula (an 127 av. J.-C), l'eau Mia {an 35 av. J.-C), et l'eau Fterje (an 22 av. J.«C).

L'agrandissement de Rome 'exigeant encore une plus grande quantité d'eau. Agrippa, gendre d'Auguste, rendit son édilité célèbre par les soins qu'il prit de réparer les anciens aqueducs, d'en construire de nouveaux, et de multipHer les fontaines jaillissantes dans la ville.

â INTRODUCTION HISTORIQUE.

On fait remonter à cette époque (an 17 av, J.-C.) la construction de Faqucduc de Nîmes, et on l'attribue également à Agrippa, qui gouverna pendant quelque temps une par^o de la Gaule, devenue colonie romaine.

Caligula commença la construction de deux autres aqueducs (an 35 de l'ère vulgaire). L'empereur Claude les acheva, dans la suite, avec beaucoup de magnificence, et les consacra aux usages publics (an 49). Ils amenaient les eaux Claudia et du nouvel Anio. C'est aussi sous le règne de cet empereur que Ton place la construction des aqueduos de Lyon et de Metz.

Fronlîn, qui fut nommé par Nerva surintendant des eaux de Rome (an 98), a donné la description des neuf aqueducs qui existaient à Rome de son temps. Il indique pour chacun d*eux le lieu de la source d'où il tire ses eaux, sa distance de Rome, la longueur des aqueducs tant en canaux souterrains qu'au-dessus de terre, la quantité d'eau qu'ils fournissent, et comment elle était distribuée.

Pour avoir une idée de la magnificence de ces ouvrages et de leur impor tance, il suffira de dire que la longueur totale des aqueducs était de 41 myriamètres, qui répondent à 107 lieues de poste. Les trois quarts de cette longueur étaient en conduits souterrains voûtés, et pour le surplus hors de terre, huit lieues étaient en arcades qui avaient jusqu'à 32 mètres de hauteur.

C'est surtout près de Rome (ju'on voyait ces aqueducs s'élever pour ar»river au sommet des monts renfermés dans l'enceinte de la ville. Le premier aqueduc ne portait les eaux à'Appia qu'à S'^yS? au-dessus du sq) ^ quai le long du Tibre, tandis que le dernier construit les portait à 47"*,5Î au-dessus du même niveau. Aussi se terminait^il par un rang d'arcade^ dp 9,639 mètres de longueur.

Le volume d'eau fourni par ces aquedpcs était de 785,000 mètres cubes en 24 heures, équivalant à 40,900 pouces de fontainier, ou six fois plus que l'on ne se propose d'en distribuer dans Paris. Et encore Frootii)

déclare-t-il dans son Commentaire qu'on aurait pu le doubler en recueillant toutes les eaux interceptées par la fraude, ou qui se perdaient par négligence.

La plus grande partie de ces eaux était destinée aux usages publics. Elles coulaient nuit et jour par les fontaines, elles se rendaient ensuite par des can&ux souterrains dans les thermes et dans les naumachies, où elles arrivaient en assez grande abondance pour qu'on pût y simuler des combats de vaisseaux ; ce genre de spectacle plaisait beaucoup aux Romains, et l'on ne craignait pas de faire de grandes dépenses pour en faire jouir le peuple. Auguste ût construire un aqueduc de 32,925 mètres de longueur pour faire conduire à Rome l'eau Alsietinay qu'il destinait à sa naumachie. L'empereur Claude transforma le lac Fucin en naumachie, en faisant placer tout autour des sièges pour les spectateurs. Les provinces imitèrent en ceci la capitale de l'empire : on a reconnu des restes de naumachie à Metz et à Saintes.

Toutes les eaux de Rome n'étaient pas également limpides, également salubres ; ce qui détermina à les classer suivant les usages auxquels on les destinait. L'eau Marcia fut placée au premier rang et réservée tout entière pour la boisson. Le vieil Anio, au contraire, fut destiné à l'arrosement des jardins et aux besoins les plus ordinaires de l'économie domestique.

On ne négligeait rien pour la conservation des aqueducs, qu'on regardait comme un des principaux témoignages de la grandeur du peuple fomaîn.

Frontîii rapporte dans son Commentaire les sénatus-consultes qui formaient la jurisprudence des Romains sur la conservation et l'administration des aqueducs et des eaux, et Poleni a recueilli les lois ou constitutions impériales rendues depuis Frontin, jusques et compris celles de l'empereur Justinien.

En voici les principales dispositions :

Sous la république, le soin des eaux était confié aux censeurs et aux édiles.

Sous Tempire, les administrateurs des eaux étaient nommés par l'empereur, et confirmés par le sénat.

Us étaient tenus de veiller à ce que les fontaines publiques coulassent très-exactement pendant le jour et la nuit pour l'usage du peuple.

Celui qui désirait jouir de Teau publique devait en obtenir la permission du prince.

L'administrateur désignait le calice ou tuyau de jauge qui convenait à la quantité accordée, et l'orifice du tuyau de plomb qu'on y adaptait devait être le même que celui du calice jusqu'à 16 mètres de distance.

Aucun particulier ne pouvait tirer de l'eau des canaux publics; il fallait que le tuyau de concession partit du château-d'eau.

Le droit de concession d'eau ne pouvait être transmis ni à l'héritier, ni à l'acquéreur, ni enfin à aucun nouveau propriétaire des domaines : le titre de concession était renouvelé avec le possesseur. Afais, pour les bains publics, ils jouissaient du privilège de conserver perpétuellement les eaux qui leur étaient une fois accordées.

Les travaux d'entretien des aqueducs étaient confiés à 700 individus environ, divisés en différentes classes d'agents, tels que les contrôleurs, les gardiens de château, les inspecteurs, les paveurs, les faiseurs d'enduits et les autres ouvriers ; ils étaient payés par le trésor public, qui se trouvait défrayé de cette dépense par la rentrée des impositions provenant du droit des eaux.

Tout ce qui pouvait être tiré des champs des particuliers, comme la terre, la glaise, la pierre, la brique, le sable, les bois et les autres matériaux nécessaires, après avoir été estimé par des arbitres, était pris et enlevé sans que personne pût s'y opposer.

Pour le transport de ces matériaux, il était pratiqué, toutes les fois que le besoin l'exigeait, des chemins ou' sentiers an travers des champs des particuliers, en les dédommageant.

Pour faciliter les réparations des canaux et des conduits, il n'était permis de construire des édifices, ni de planter des arbres qu'à la distance de 1"',62 de chaque côté des canaux apparents ou souterrains qui étaient dans l'intérieur des villes. Il devait y avoir un isolement de à'^^ySl de chaque côté des fontaines, murs et voûtes des aqueducs en pleine campagne.

Si quelque propriétaire faisait des difficultés pour vendre la partie de son champ dont on avait besoin, on l'achetait en entier et on revendait le surplus, afin d'établir d'une manière certaine le droit des limites des particuliers et celui de la république.

De fortes amendes étaient prononcées contre ceux qui, par mauvaise intention et à dessein, avaient percé, rompu, ou tenté de percer et de rompre les canaux, les conduits souterrains, les tuyaux, les châteauxd'eau et les réservoirs dépendants des eaux publiques: qui avaient intercepté ou diminué l'écoulement des eaux , fait des plantations ou constructions dans l'espace de terrain qui devait rester libre.

L'empereur Constantin ayant transféré le siège de l'empire à Constantinople (an 328), ce fut désormais pour cette seconde Rome que s'exécutèrent les nouveaux ouvrages.

Il existe dans la vallée de Bourgas trois aqueducs qui portent des eaux dans cette ville. Le plus remarquable passe dans le pays pour avoir été fait sous le règne de Justinien ( an 527 ).

Ces aqueducs diffèrent de ceux de Rome en ce qu'ils ne forment pas une ligne continue, ayant une pente uniforme depuis la source jusqu'au château-d'eau. Â la rencontre d'une vallée, d'un bas-fond ou d'un pli de terrain, on se dispensait quelquefois de soutenir le canal par des arcades, et on le remplaçait par des conduites en siphon renversé qui dessinait le contour delà vallée. Lorsque la vallée avait trop d'étendue, on élevait des piles de distance en dislance, couronnées par une cuvette ou bassin ; ces piles portent le nom de souteràzi. Un tuyau parlant de l'extrémité de la première partie de l'aqueduc, conduit l'eau du canal dans la première eu-

6 INTRODUCTION HlSTOtUQUÈ.

Yëtte. Un second tuyâu U i^eçoit ensuite et là remonte à nne autre ctlvëite ; et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'elle soit parvenue sur le sommet du te^Bts opposé du coteau, où la Seconde partie du canal prenait son origine. On perdait par là la vitesse acquise par l'eau dans la première partie de l'àqueduc, et la portion de charge absorbée par les frottements dans les tuyaux, mais on diminuait de beaucoup les dépenses de constructidn.

Nous avons déjà parlé de quelques aqueducs construits dans les Gaules par les Romains, et particulièrement des aqueducs de Nîmes^ de Lyon et de Metz. On pourrait encore en citer plusieurs autres qui attestent également l'importance qu'ils attachaient à la jouissance d'une gi*ande abondance d'oau. Fendant le court séjour que Julien fit à Paris (an 360), il fît construire l'aqueduc d'Ârcueil, qui conduisait les eaux de Rungis au palais des Thermes. Un autre aqueduc souterrain prenait son commencement sur les hauteurs de Chaillot, à la source des eaux minérales de ce lieu, traversait les emplacements des Champs-Elysées, d'une partie des jardins des Tuileries, et aboutissait vraisemblablement vers le milieu de l'emplacement occupé par le jardin du Palais-Royal. On a découvert, en effet, en 1781, vers l'extrémité méridionale de ce jardin, à un mètre audessous du sol, un bassin ou réservoir de construction romaine, dont la forme était un carré de G^'jSO de côté, et en même temps des médailles d'Aurélien, de Dioclétien, de Posthume, de Magnence, de Crispe et de Valentinien I". L'époque du règne de ce dernier empei'eur doit être céllô de la construction du bassin ( an 375 ).

Après la chute de l'empire romain, les peuples furent plongés datm la barbarie, le flambeau de la civilisation perdit de son éclat; et non-seulement l'on ne vit plus s'élever de grands monuments, mais les anciens furent abandonnés.

On doit à Philippe Auguste d'avoir fait le premier conduire dans Paris, pour l'usage de ses habitants, une portion des eaux des prés Saint-Gervais et deBelleville (de 1180 à 1223 ).

INTBOPUÇTION HISTORIQUE. 7

Henn lY fit élever les eaux de la Seine par une machine hydraulique, dont i\ ordonna rétablissement sous une des arches du Pont-Neuf (an 1606). La mort le surprit lorsqu'il songeait à rétablir l'ancien aqueduo d'Arcueil. Cq projet, entrepris et exécuté par Marie deMédicis, fut terminé en 1624. En 1670, on construisit la pompe du pont Nptre-Dame. Mais ce fjit surtout soqs le règne de Louis XIV qu'on vit s'élever de beaux monument3 hydrauliques.

Avant d'en donner la description, nous allons parler des trois aqueducs de Rome restaurés par les papes, qui fournissent actuellement dans cette ville les eaux désignées sous les noms d'aqua Vergine^ d'aqua Felice et ô^aqua Paola.

L'aqueduc antique, dont l'eau s'appelait aqua Virgo, alimente la belle fontaine de Trevi, et arrive à une petite hauteur au-dessus du Tibre.

L'aqueduc construit ou restauré par le pape Sixte V conduit l'eau appelée aqua felice sur le mont Quirinal, à la fontaine de Moïse, à une hauteur de 54 mètres au-dessus de Téttage.

L'aqueduc construit par Trajan, Tan 112 de notre ère, alimente la fontaine Pauline, sur le Janicule, placée 64 mètres au-dessus des basses eaux du Tibre.

Ces trois fontaines se font remarquer par la belle ordonnance de l'architecture et par les ornements de la sculpture; mais elles ne sont devenues un objet d'admiration que parce qu'elles répandent des torrents d'eau. La fontaine Pauline dépense 1800 pouces, et celle de la place Saint^Pierre au Vatican, composée d'une simple coupe élevée sur un (Hédoucfae, 300 pouces.

Les trois aqueducs foumissen t, d'après les expériences faites en 1809 par M. Vici, directeur des eaux de Rome , 150,000 mètres cubes en 24 heures, ou 7500 pouces d'eau, mesure de Paris.

]Les Rp^a^ps av^ept eu une supéripritié éminemi^ sur tp^s )es peuplos ^ r.aptjquité idans )a ppostruction des monumente potir h conduite de^

eaux; Tltalie avait conservé pendant plusieurs siècles la préémineDce romaine ; mais, sous Louis XIV, la France se plaça au-dessus de ritalie, non-seulement par les grands travaux hydrauliques que ce prince fit entreprendre aux environs de Paris, mais surtout par les recherches et les expériences sur le mouvement de l'eau, tant dans les canaux que dans les rivières et dans les tuyaux de conduite ; c'est là surtout ce qui doit faire absoudre ce prince du reproche tant répété d'avoir voulu vaincre la nature à Versailles, pour transformer un site sauvage en un lieu de délices. Du haut de la terrasse, devant le château, une perspective magnifique se présente; elle commence entre les deux grands bassins du parterre, continue le long des belles rampes et terrasses qui descendent en amphithéâtre dans le parc, se prolonge entre deux rangées de vases et de statues de marbre sur un large tapis de pelouse, et se termine à un vaste canal, au delà duquel elle se perd dans le lointain.

A droite et à gauche, au milieu des bosquets, on découvre des pièces d'eau qui forment un ensemble ravissant, dont aucune description ne peut donner une juste idée : des jets qui s'élèvent jusqu'à 85 pieds de hauteur, des cascades, des bains ; Neptune lançant son redoutable trident soit pour calmer, soit pour exciter les flots ; Apollon sortant du sein des eaux sur un char traîné par quatre coursiers, au milieu d'un peuple de tritons, de dauphins et de monstres marins ; Âncelade écrasé par une masse de rochers, et dont la bouche vomit une colonne d'eau d'un volume extraordinaire, etc., etc.

Les eaux sont fournies par plusieurs étangs et réunies par des aqueducs dans des réservoirs qui dominent tout le parc. Les ouvrages principaux entrepris, à cette époque pour les rassembler consistent, d'après M. Bruyère : 1* dans l'exécution des digues, bondes, murs et terrassements relatifs à l'établissement d'environ 25 étangs, retenues ou réservoirs ; 2® en 112,000 mètres de longueur de rigoles; 3® en 34,000 mèti*es de longueur d'aqueducs ayant 1, 2 et 3 mètres de laideur, dont plusieurs sont souterrains, et qui tous, exécutés en meulière, sont assez

bien conservés ; 4* enfin, dans le grand pont-aqueduc de Bue, de 600 mètres de longueur et de 40 mètres au-dessus de la Bièvre, pont qui est en assez bon état.

La superficie des terrains sur lesquels on recueille les eaux de pluie ou de neige pour les conduire à Versailles est d'environ 15,000 hectares. Il tombe sur cette surface, année commune, 0~,50 de hauteur d'eau, ce qui donnerait un produit annuel de 75,000,000 de mètres cubes, ou plus de 10,000 pouces, sans les pertes énormes causées par Tévaporation ou les filtrations ; pertes sur lesquelles on avait été loin de compter lorsque les travaux furent entrepris. Au lieu de 10,000, les pertes sont telles aujourd'hui, que ce produit se trouve réduit au-dessous de 200 pouces.

La position du jardin de Versailles permet de tirer le parti le plus avantageux de ces eaux. Les bassins sont placés à différentes hauteurs sur la surface inclinée qui descend depuis la terrasse du château jusqu'au canal, de manière qu'il est facile d'alimenter les pièces inférieures par les eaux que des pièces plus élevées ont déjà versées dans leurs propres bassins. Les grandes eaux jouent ordinairement pendant trois heures et demie ; le volume qui s'écoule dans cet intervalle de temps est de 9,465^"*»'-,67 ou de 7bV^^'y2b par seconde. La dépense qui aurait lieu en 24 heures serait de 64,907 kilolitres ou de 3,381 pouces. Mais il faut observer que cela no suffirait pas encore pour que les eaux jaillissent à la fois de tous les points, puisqu'on ne fait jouer le bassin de Neptune, par lequel on termine, qu'en arrêtant tous les autres écoulements; on ne pourrait leur consacrer moins de 10,000 pouces, ainsi qu'on l'avait d'abord pensé.

Pour les obtenir, Vauban et Lafaire conçurent, en 1680, le projet d'amener les eaux de la rivière d'Eure à Versailles. La prise d'eau à Saint- Gouin était plus élevée de 35",73 que la cour de marbre du château, et sa distance était de 155,523 mètres environ. On devait traverser le vallon de Maintenon par un aqueduc à trois rangs d'arcades, dont la hauteur totale aurait été de 71 mètres.

Les travaux furent commencés en 1684, et interrompus quatre ans

iO INTRODUCTION mSTOHIQUE.

plus tard, après y avoir dépensé 8,612,995 livres. Ils p'ont p^i» été r^prig, et il ne reste maintenant qu'une partie de Taquedijc rfe Ùjaipteppp, pour rappeler ce projet, qui est une des plus grandes entreprises 4u F^gpj^ d? Louis XIV.

Dans le même temps, le célèbre mécanicien Rannequiq é^î(})I|ssdît sqf* un des bras de la Seine la machine d^ Itfarly, qqi élevait* 300 pouces 4'^P à la hauteur de 162 mètres ; il la mit en état d'agir en (682. Ce(tp m%T chine était plus remarquable par sa grandeur que par ^a boQQp conupp^T tion ; ipais, à l'époque où elle fut constriiite, elle étaif; regap(}ée av|^ raison comme un chef-d'cauvre. Le produit a dimiqué successîvemem; jlp. 300 pouces à 28 pouces depuis l'année 1694 jusqu'à j.^i^ où §1|^ ^ ^t^ eptièreqient démolie et remplacée par une maqhipe à vapeur de la force dp 64 chevav}X| qui élève d'un seul jet 76 pouces d'eau, pu 1^^500 mètres ctil^es par ?4 l^eures, à la l^auteur de 162 mètres^ au moyen d'une cppduite placée sur un plan incliné de 1,300 mètres de longueur.

[^es derniers ouvrages re|iiarqu9l>les çoqstrujf^ pppr ^fp^qçf (lç§ e^H^ sont, (Japs le rqyaume de Naples, raque4pp de Ca^erfe, pt, en Franpp, l'aqueduc dj^ HlontpelUer.

L'aqueduc d@ Clasprte ^ ^té con§truit ps^r ordre ç}u V9} Û^ WgplP? Charles 11)^ ppur an)ener les qapx dans le cl^âteau qu'jl a &it pi^ I P^sprte, ville sjfuée à cinq Ijeufig ap por4 de Naples, fjj^ps I4 plaiqe Qn è\9^\^ autrefois jClapoup. Il a pli|s dQ 9 lieues de lopgueur 46pnis les squrpes qpf l'filiipentent jpsqu'aux j^rdips jje Casç|rtp, traveppi? des yalléeç profondes et de hautes montagnes. Lp réservoir, qp| sg JFPHÎP ^vh flU ^H" teau, est à 130 mètres au-dessus du njyeap de la couj*.

L'aqueduc de Mpntpellier fut établi eq 17^2, spus }^ directiaq ^e Pîtftf, iqgépie.mf pt membre de l'Académip jjo? pcippcps. Il parcpprt pn e^p^pe de |3,9P4' mètres, depuis la source de &}ipt-ClpmpR|; jpsqp'^p PieyrOH- |l sp termine, sur une longuepr jie 880 mètres, par dppx ranjj[§ 4'^i'P94es ayant ensemble 28 mètres de hauteur, et par up p^^âteau-d'e^n ep f p^pnde, décoré dp colonnes, qui forme qn des plus beapx monuments de la place

INTRODUCTION HISTORIQUE. i\

du Peyfou. Cette phee est encore remarquable par sa position d'où l'œil embrasse un horizon immense et découvre la mer et les montagnes des Pyrénées , par la statue équestre de Louis XIY, autour de laquelle on avait eu l'heureuse idée de rassembler les grands hommes qui avaient illustré son règne ; les groupes de Condé et de Turenne, de Colbert et de Duquesne^ de Lamoignon et de d'Âguesseau, de Fénelon et de Bossuet.

À l'exemple des anciens, on n'employa pendant longtemps que des aqueducs pour la conduite des eaux ; l'établissement des pompes de la Samaritaine, du pont Notre-Dame et de Marly, semblait même prouver que l'emploi des machines hydrauliques rendait la distribution des eaux peu sûre et peu régulière; mais aujourd'hui l'emploi des machines à vapeur doit servir à répandre l'eau avec autant d'abondance que d'économie.

Londres, Glascow, Edimbourg, Philadelphie, jouissent déjà d'un système complet de distribution d'eau ; Paris n'aura plus bientôt à leur envier de si grands avantages, grâce au zèle actif et éclairé de M. de Chabrol, préfet du département de la Seine. Ce magistrat ne s'est pas contenté d'allei^ examiner lui-même sur les lieux le système adopté en Angleterre, et surtout à Londres, mais il en a fait faire une étude complète par M. Mallet, afin d'en faire jouir la capitale en l'adaptant à ses localités.

Les 4,000 pouces d'eau conduits par le canal de l'Ourcq seront consacrés à l'embellissement des places et des promenades, à l'arrosement des rues et au lavage des égouts. Leur distribution s'opérera d'après le projet de M. Qlreird, qui Consiste à dérivefr d'un réservoir commun le volume d'eau que l'on destine à chaque fontaine, et à l'y porter par une conduite particulière.

2,000 pouces seront tirés de la Seine et élevés par des machinés à va^ peur. On appliquera à leur distribution le nouveau système de conduite.

Ce qui le distingue surtout^ c'est la facilité qu'il ofire aux particuliers d'avoir de Teau à domicile.

Afin que les canaux et les travaux publics ne fussent pas endommagés, il était défendu à Rome de tirer l'eau obtenue par une concession d'autre part que du château-d'eau. Ce procédé, dont nous avons retrouvé la tradition dans toute Fltalie, a été longtemps employé en France. 11 est aussi compliqué que dispendieux, à raison de la multitude de petits tuyaux sillonnant les rues qu'il nécessite ; et les frais qu'il cause aux abonnés éloignés en bornent à peu près l'utilité aux classes riches.

Dans le nouveau système, au contraire, un tuyau principal part de l'établissement des machines, et suit autant que possible la ligne-milieu de l'arrondissement à desservir ; sur ce tuyau sont branchées d'autres conduites secondaires qui parcourent les rues les plus populeuses et les plus importantes. Ces conduites sont accompagnées de tuyaux, dits de service, qui leur sont parallèles ou qui se dirigent vers les rues où il ne se trouve aucune autre conduite. Ils forment ainsi un réseau qui embrasse toutes les rues du quartier alimenté par les machines.

C'est sur ces tuyaux de service seulement que sont branchés ceux des particuliers, lesquels viennent aboutir à des réservoirs placés dans chaque maison d'habitation à différentes hauteurs, suivant les désirs des propriétaires.

Les avantages qui résultent de ces dispositions sont faciles à saisir, mais on ne pouvait les réaliser qu'en ayant des conduites qui offrissent une grande résistance à la pression de l'eau, et c'est ce qui a déterminé l'emploi de la fonte de fer.

Nous venons de tracer en quelque sorte l'histoire de l'art du fontainier par les monuments.

Elle peut suffire pour en faire sentir toute l'utilité, mais peut-être ne caractérise-t-elle pas assez ses progrès : il faut en considérer la partie scientifique pour l'apprécier à sa juste valeur et éviter que de fausses idées

JNTKODUCTION HISTORIQUE. 13

de grandeur et de magnificence ne parviennent à égarer notre jugement et à nous faire croire qu'il a retiré peu d'avantages des nouvelles découvertes.

Il y a dans tous les arts un point de perfection à se proposer, et qu'on ne peut atteindre que par une application plus ou moins parfaite des résultate de la théorie. Or, l'art du fontainier se fonde sur des principes de mécanique et de physique qui étaient, pour ainsi dire, inconnus aux ancii?ns. On ne doit donc pas être étonné si nous devons l'emporler de beaucoup sur eux.

Les Romains n'employaient qu'une pratique simple du nivellement dans le tracé de leurs aqueducs, et il leur eût été impossible d'analyser et d'expliquer les phénomènes de l'écoulement de l'eau ; ce n'est que depuis peu de temps que l'hydraulique appliquée est devenue une branche des sciences physico-mathématiques. Galilée et ses disciples en posèrent les premiers fondements.

Galilée découvrit la pesanteur de l'air, Toricelli confirma ses observations par de nouvelles expériences, et prouva que cette force était la cause de l'ascension de l'eau dans les pompes, qu'elle élevait l'eau, dans les tuyaux inclinés, à la même hauteur perpendiculaire que dans les tuyaux droits ; que le mercure ne montait qu'à 28 pouces, hauteur proportionnelle au rapport des pesanteurs des deux fluides : il inventa le baromètre (an 1643). La science hydrostatique fut aussi ressuscitée par ces savants italiens. Ârchimède, qui le premier des anciens traita de la théorie des fluides, n'avait considéré que l'équilibre des solides plongés dans les fluides. Il avait déterminé le poids des corps posés dans un fluide plus léger, le degré d'enfoncement où ils restaient en équilibre dans un fluide plus pesant, la force avec laquelle ils tendaient à s'élever lorsqu'on les avait forcés de s'y plonger tout entiers, et la position qu'ils y prenaient relativement à leur figure; il restait à établir la théorie de l'équilibre des fluides euxmêmes. Stevin, mathématicien flamand, parait avoir prouvé le premier, par l'expérience et la théorie, que les fluides pèsent dans la direction de la

U JNTRODUCtION HISTORIQUE.

pessinteùr, en rfiison de leur base et de leur hauteur, et qu'ainsi le cylindre et le cône tluide, qui ont une base et une hauteur égales^ pèsent

également sur cette base.

Pascal démontra la même vérité en se fondant sur lé principe de Tégalité de pression ; principe qui, après la découverte d'une géométrie nouvelle, devait fournir le moyen d'établir les lois générales du mouyemeût des fluides. On ne connaissait alors que celles qui s'appliquent à l'écoulement par un orifice percé dans un vase à mince paroi. Torricelli avait, en efifet, trouvé que lorsque l'eau s'écoule par une ouverture pratiquée dans un vase, elle acquiert une vitesse égale à celle qu'aurait un corps abandonné à la pesanteur et tombant depuis la surface du liquide jusqu'à roriflce (an 1643).

Mariette voulut appliquer la théorie des eaux sur des expériences auxquelles il pût appliquer tout ce que la géométrie de son tenips lui four^ nissait de secours. Après avoir posé les principes de l'hydrostatique, il chercha les lois du mouvement des fluides. Il confirma d'abord la règle de Torricelli, en remarquant toutefois que le produit réel diffère toujours un peu de celui dû à la théorie, et que la règle ne se vérifie que lorsqu'il existe un autre rapport entre la surface de l'ouverture et les dimensions du réservoir. Ces deux causes de perturbation, qui n étaient pas alors connues, tiennent à la contraction de la veine fluide, qui se manifeste lorsque Teau s'écoule par une ouverture faite à un vase de peu d'épaisseur, et à ce que les molécules fluides d*une même tranche horizontale ne conservent la même vitesse que lorsque la surface de l'orifice est très-petite par rapport à celle des tranches successives.

Mariette a fait également des expériences sur la hauteur des jets, lorsque l'^au s échappe par un ajutage d'un petit diamètre et de peu de longueur adapté à ud réservoir constamment plein. 11 a trouvé que le jet ne s'élève pas à la hauteur du niveau du réservoir, ainsi que l'annonce la théorie, et il donne une règle pour calculer la perte pour un jet quelconque, lorsqu'on en connaît la valeur dans un cas particulier.

INTRODUCTION HISTORIQUE. is

Son ouvrage renferme une foule d'autres expériences, tant sur le mouvement des eaux que sur d'autres matières ; et, s'il n'y en a aucune qui n'ait été plus approfondie dans d'autres ouvrages, ilneserait pas juste de laisser le sien dans l'ouWi. On lui doit d'avoir fait sentir la nécessité de modifier la théorie par l'expérience, et de corriger les forniules fondées sur des hypothèses qui, ou s'éloignent un peu de la nature, pu n'embrassent; pas toutes les circonstances physiques qui se compliquent dans ses opérations.

MariqttQ éclaira la marche à suivre dans l'étude de l'hydrodynamique, mais il ng fit pais fair^ de grapds progrès à cette science. Elle se réduisait encore à jauger les eaux qui s'échappent d'un réservpir par un QyUiçe inQniment petit ou par un tuyau additionnel de peu de Ipnguepr, et à mer sqrer la vjtesse de celles qui coulent dans un lit de rivière, en se servant d'une bovfle de cire qu'on laissait flotter à la surface. On n'avait pas eqcore établi de relation entre cette vitesse et les quantités relatives à l'in^ clinaison, à la forme et^ux dimensions du canal ; cependant on commençait à mieux ^^pprécier l'influence de ces divers éléments. Les méthodes de nivellement ^e perfjpctionnaient par la découverte de la pesanteur et la coni^aissance de la figure de la terre ^ on inventai|; des instjruments plus précis pour reconnaître les différences de hauteurs entre des points séparés par de grandes distances et des accidents de terrain. Picard, Lahire, Vauban, Riquet, en firent d'heureuses applications au tracé des grands travaux hydrauliques.

Colbert contribua surtout au progrès des sciences en étenjdant la protection de Louis XIV sur des hommes qui ne dédaignaient pas de faire les plans, les nivellements, de se livrer à des occupations pénibles pour assurer le succès des opérations qui leur étaient confiées : il fonda l'Académie des sciences (an 1666).

Les efforts des savants qui, dans ce cqrps, s'occupaient de l'hydrauliaffP» n§ seryifppt enppre pendant longtemps qu'à faire mieux connaître les phénomènes dii piouveipent des fluides qu'il s'agissait d'expliquer,

les questions qu'il fallait résoudre, surtout les difficultés qu'elles pré* sentaient.

Guglielmini publia, dès Tannée 1690, son traité d'hydrostatique intitulé Aquarum fluentium mensura nova methodo inquisita, qui n'offre guère aujourd'hui qu'un intérêt historique, en faisant voir par les hypothèses erronées qu'adopte l'auteur, combien étaient peu avancés la science des eaux courantes et l'art très-difficile d'appliquer le calcul aux questions physico-mathématiques .

Couplet fit des expériences très- intéressantes sur le mouvement de l'eau dans les conduites de Versailles (an 1732), sur les résistances que l'air offi'ait lorsqu'il se logeait dans les parties élevées des coudes ^ et sur la nécessité d y placer des ventouses.

De Parcieux fit sentir l'importance de cette remarque (an 1750) ^ et prouva qu'on ne pouvait pas suppléer aux ventouses par une augmentation de charge sur l'orifice de la conduite, ainsi qu'on l'avait pratiqué, en 1734, à la cuvette de la pompe du pont Notre-Dame , qu*on haussa de 3 pieds 1/2, parce que l'eau n'arrivait pas à la fontaine Saint-Séverin avec la vitesse qui aurait dû être produite par la charge d'eau qui résul^ tait de la différence de niveau entre le point de départ et celui d'arrivée.

Mais Daniel Bernouilli^ associé étranger de l'Académie, eut la gloire de donner le premier la théorie de ce mouvement, d'une manière générale et d après des principes sinon rigoureux , du moins fondés sur des hypothèses qui paraissaient devoir peu s'écarter de la vérité.

L'un de ces principes est celui de la conservation des forces vives; Tautre est celui du parallélisme des tranches. Le premier souffi'e des exceptions, et particulièrement dans le cas où la loi de continuité cesse de régner dans les phénomènes; il n'a pas lieu quand les corps se meuvent dans un milieu résistant, ou quand ils éprouvent un frottement contre des obstacles fixes : c'est ce qui détermina sans doute Bernouilli à diviser le fluide qui se meut en tranches parallèles, et à supposer toutes les

particules de chaque tranche animées d'un mouvement commun , ayant pour toutes la même vitesse et la même direction. Mais Texpérience et lo raisonnement prouvent qu'il y a vers la partie inférieure de la masse fluide une convergence très-sensible de direction vers rorifice par lequel Teau s'écoule : il faut donc, pour que les phénomènes réels du mouvement ne di£Eerent pas sensiblement de ceux sur lesquels la formule d'écoulement est établie, qu'il y ait sur Torifice une charge d'eau considérable, et que le vase s'écarte peu de la forme cylindrique.

D'Âlembert donna, en 1744, une autre solution du problème del'écou-* lement des fluides, en y appliquant le nouveau principe qu'il avait découvert, et qui réduisait à la considération de l'équilibre toutes les lois du mouvement. Ce principe consiste à établir l'équilibre entre les quantités de mouvement perdues ou gagnées à chaque instant par les corps qui composent le système que l'on considère, ce qui revient à dire qu'il y a équilibre entre les quantités de mouvement qui seraient imprimées aux corps, s'ils étaient libres et soumis uniquement à l'action des forces qui leur sont immédiatement appliquées, et les quantités de mouvement qui ont effectivement lieu en vertu de la liaison des corps, chacune de ces dernières étant prise en sens contraire de sa direction. Mais les formules générales auxquelles il parvient ne pourraient être d'aucune utilité, par l'impossibilité de les résoudre. Ce n'est qu'en restreignant l'étendue de la question par des hypothèses plus ou moins admissibles que l'on a pu en déduire quelques résultats utiles dans la pratique et conformes à l'expérience. Celle du parallélisme des tranches est la plus généralement adoptée, et elle suffit lorsqu'on considère le mouvement de Teau qui s'échappe par un orifice infiniment petit, percé dans la paroi d'un vase dont la forme et les dimensions sont telles que l'hypothèse puisse se réaliser.

Jusqu'alors on n'avait pas tenu compte de la cohésion des molécules entre elles et de la résistance qu'elles éprouvent de la part des parois du lit qui les contient. Ce n'est cependant qu'à ces forces retardatrices que l'on

iS INTRODUCTION HMIOWûm.

peut attribuer F uniformité du mouvement que l'on observa dam \^ QfttVft» et qui s'établit dans un canal ou tuyau dont la pente et 1^ «ectiQQ re^SDf les mêmes ; les expériences de l'abbé Bossut avaient fait sentir la péc^t-r site d'y avoir égard^ et c'est de là que devait dépendre désomitds Tesacti» tude des calculs de l'hydraulique appliquée.

Ghezi fut le premier qui introduisit l'expression de ces foree^ dans las formules du mouvement (an 1775), et il les considéra coiqme prapor-* tionnelles à la longueur de la portion du lit dans laquelle on eonsidèra la mouvement, au périmètre de la section;) et, «u c^rré de 1^ vite^. Çl^ a reconnu depuis que cette fonction de la yitesse ne repr(§sentait pas tou^

Dubuat fut conduit, d'après ses expérienoes (aq 1779), à d^ r^n]^^ plus satisfaisants; mais sa formule, plup CQiQpUqu^f n'ét4i( 9lisc^tî))|(| de s'appliquer qu'aux vitesses qu'il avait pbservéeg.

Il était réservé à Coulomb de prouver par le raisonnemeat et par 1^ fait que, dans les mouvements très-lents, on satisfeisait aux pl|éBomè« nés, en égalant la résistance à une fonction entière et rationnelle de 1| vitesse, composée de deux termes seulement, dont l'un est proportioii^ nel à la première , et l'autre à la deuxième puissance de la vHoaai (an 1800).

M. Girard appliqua cette idée à l'équation du mouvement pour un courant d'eau (an 1803). Mais il restreignit l'usage de la formule, ea supposant que le coefficient était le même pour les deux puissances de la vitesse.

M. de Prony, reprenant la question à son origine, publia, en 1804, des Recherches physico-mathématiques sur la théorie des eaux courantes, où l'on trouve un exposé complet des formules analytiques qui renferment la solution générale du problème, une discussion appm^ fondie de toutes les expériences de Boasut, Couplet ^ Qutmati» fit «pe application heureuse des méthodea d'int6rpo]ati(NQi de TA. de La Plaae k lH détermination des valeurs numériques das coefficients qu'pn Mt oqtrfii

INTHODUCnOff HISTORIUUE. «9

d»M tas équatiobs poiir leur fiiire représenter la mesilre e&acte des effets phynqat»*

La qtteSUôn |feKiid«à!t épuisée, et Ton se servait avfec utte juste con- BâBfcè dfes fbtïhUlM de M. de Prouy l?bUr résoudre toutes les questions pratiques relatives au mouvement des eaux courantes.

Gej[Jendatil M. Bélanger, dads un Mémoire récemment imprimé (en 1828), ft pMUVé qiie Ton pôttvait ÏSdre aveb succès de nouvelles recherches sur «« ftujet itltëres^ant.

M. de Prony n*aVàit donné cluô la solution numérique du problème relatif au ttiôuVetnent UbifOime des baux courantes ; M. Bélanger a trouvé celle qui s'applique au mouvement simplement permanent.

Ce thoUVement à ]90Ur seule coudittoti que ie courant est décomposable èh filets fluides, invariables de formes et de position, dépensant un volume d'eau constant pendant l'unité de temps, mais dont la sectiôU, et par conséquent la vitesse, peuvent être variables d'un point à un autre d'un même filet ; tandis que dans le mouvement uniforme la vitesse et la section de chaque filet en particulier est constante.

Les derniers travaux entrepris pour la distribution de l'eau dans les villes ont également fait sentir la nécessité de ne plus se borner à étudier le phénomène de l'écoulement dans un tuyau droit, qui reçoit l'eau d'un bassin supérieur et la transmet dans un bassin inférieur. Si cette eau doit être portée sur un grand nombre de points, et par un système de conduites qui s'embranchent les unes sur les autres, la question se complique, et d'autres formules deviennent indispensables pour la résoudre.

M. Bélanger m'ayant indiqué une manière de mettre le problème en équation, en supposant que la pression, à l'origine de chaque branchement, est la même pour le tuyau principal et pour le tuyau secondaire, nous avons entrepris ensemble une suite d'expériences pour apprécier l'erreur dans laquelle cette hypothèse pouvait nous entraîner, et pour cor riger les résultats donnés par la théorie.

Quelque incomplet que soit encore ce travail, j'ai cru devoir le publier^ afin de donner une méthode suffisamment approchée pour déterminer les diamètres d'un système de conduites, et faire éviter des tâtonnements qui le plus souvent entraînent dans des dépenses considérables et inutiles.

Une considération plus puissante m'a encore déterminé, c'est celle de réveiller l'attention de MM. les ingénieurs sur cet objet important, dans un moment où Ton exécute partout des travaux hydrauliques qui peuvent Toumir l'occasion d*entreprendre de nouvelles recherches.

J'y ai joint quelques observations sur la construction des canaux et des aqueducs, le jeu des pompes et des machines à vapeur, persuadé qu'en rassemblant ainsi et reproduisant les leçons éparses des savants et des praticiens, on pourrait retirer de ce travail une plus grande utilité.