Infiltration (hydrologie)

“ Les eaux d'infiltration deviennent de moins en moins accessibles à l'évaporation; par suite à une certaine profondeur la terre est saturée d'humidité et il se forme des nappes souterraines qu'on appelle nappes d'infiltration. Lorsqu'une telle nappe rencontrera une dépression du sol, elle coulera sur les pentes formant ainsi des sources. ”

“ Processus de l'infiltration. — Partout où la surface du sol n'est pas immédiatement imperméable (roc compact ou argile forçant l'eau à ruisseler ou à stagner) , elle laisse pénétrer une partie de l'eau tombée sur elle ou condensée dans ses pores, et cette eau chemine verticalement d'abord au travers de la couche arable du sol, puis vers la profondeur jusqu'à ce qu'elle soit arrêtée par une couche imperméable : il se forme ainsi une première nappe, dite nappe phréalique ou nappe des puits. ”

“ La nappe d'eau d'infiltration adjacente aux rivières, en raison de sa situation superficielle, est sujette à des causes particulières d'impureté, surtout à proximité des centres de population. Les causes qui contribuent à la vicier sont trop nombreuses et de nature trop variée pour qu'on puisse les détailler ici. Dans les villes où la couche superficielle est généralement pavée et fort compacte , l'infiltration est moins facile que dans les villages où l'on voit quelquefois les eaux des fosses à purin pénétrer graduellement dans la nappe d'eau qui alimente les puits. ”

“ Le fond d'un bassin d'infiltration étant placé plus haut que le niveau naturel de la nappe souterraine, la première eau qui y arrive percole librement à travers le fond, ce qui provoque une élévation du niveau de la nappe et conduit à l'établissement d'un régime de filtrage continu. Mais des vases se déposent dans le bassin, obstruent les canalicules du sol et augmentent progressivement la résistance à l'infiltration, en sorte que l'eau du bassin s'élève de plus en plus; quand la surélévation atteint un certain maximum, le moment est venu de curer le bassin. ”

“ J'ai indiqué dans la première partie de cette étude comment le massif de craie, qui forme le réservoir naturel de nos sources, étant très divisé et parcouru par d'innombrables fissures, fentes et diaclases, offre aux eaux d'infiltration un passage plus ou moins aisé dans leur descente à travers le sol et comment, après un parcours plus ou moins long, ces eaux débarrassées des nombreuses particules minérales, végétales ou animales dont elles s'étaient chargées avant leur infiltration dans le sol, parviennent aux points d'émergence où nous les recueillons. ”

“ Ce sont là, il est vrai, des faits isolés ; mais ce qui est constant, c'est l'infiltration lente et régulière de l'eau à travers les pierres et les terres, travail incessant qui divise les montagnes, les émiette, les dissout et les transporte enfin par fragments jusqu'à l'Océan, ce vaste réservoir, sorte de fosse commune où viennent rouler et se confonde, dans un mélange insaisissable, non-seulement ce qui fut la terre, mais encore tout ce qui vécut de sa vie. ”

“ Si, dans toutes les plaines comprises entre la Westphalie et la Normandie, l'accumulation des siècles qui se sont succédé depuis le dépôt du limon quaternaire qui les recouvre n'a permis aux eaux d'infiltration d'atteindre qu'environ 2 ou 3 mètres de l'épaisseur du dépôt, il serait profondément illogique de vouloir retrouver en même temps, au sein de celui-ci, des poches inégales et irrégulières, comme celles qui se produisent dans les strates meubles, perméables et si peu homogènes de notre bassin éocène. ”

“ La crue d'une rivière peut aussi, en renforçant la nappe phréatique voisine, augmenter le débit des sources de thalweg.
On conçoit donc qu'on puisse artificiellement renforcer le débit des sources : il suffit pour cela de renforcer la nappe d'où elles émergent. C'est ce que permet de faire l'infiltration artificielle dont il a été déjà parlé, et en particulier l'irrigation. ”

“ Il est vrai qu'il existe des cavités peu éloignées de la surface du sol dans lesquelles on n'observe aucune infiltration. Que s'ensuit-il ? qu'il y a des couches qui sont imperméables à l'eau ; cela est incontestable. Mais il existe des preuves innombrables que les eaux peuvent s'infiltrer et se répandre dans l'intérieur de la terre. L'eau des puits salés que l'on
creuse à des distances plus ou moins considérables de la mer est évidemment fournie parcelle-ci ”

“ Dausse a d'ailleurs établi depuis longtemps déjà, on le sait, que les pluies de la saison chaude sont sans influence sur leur alimentation dans le bassin de la Seine.
Retenons de ces constatations que dans les terrains en culture bien ameublis, la lecteur des infiltrations est une cause importante de perte par évaporation.
Dans les terrains non ameublis, l'infiltration est plus rapide, mais l'eau ruisselle à la surface du sol, s'il n'est absolument horizontal et limité par des bourrelets de retenue, le résultat final n'est pas meilleur. ”

“ Elles se rempliront encore d'eau par infiltration, partout où le terrain n'aura pas sa surface à un mètre plus haut que l'inondation, et les assiégeants n'y pourraient pas séjourner, après les avoir creusées dans l'eau, sans perdre beaucoup d'hommes par l'effet des maladies. ”

“ DES EAUX DE PUITS
Ces réservoirs artificiels recueillent les nappes d'eau souterraines qui se rencontrent quelquefois au lieu même où on les creuse, circonstance qui dépend beaucoup de la nature géologique du terrain ; et par cette raison, leurs eaux sont déjà dans cette condition négative que nous avons signalée dans les eaux de source. De plus ils recueillent aussi toutes les eaux d'infiltration qui se répandent à la surface de la terre dans un rayon déterminé. ”

“ Un filtre artificiel, formé au moyen d'une pierre filtrante ou au moyen de sable contenu par un fond et des parois rigides, n'a aucune ressemblance avec les alluvions d'une vallée. Dans le premier, les éléments sont uniformes et stables, tandis que dans les alluvions les éléments varient de l'atome au galet et n'ont aucune stabilité.
La puissance d'infiltration dans les graviers d'alluvion est pour ainsi dire indéfinie, et l'absorption de l'eau n'est pour ces derniers qu'une question de temps. ”

“ Nappes d'infiltration. Les sources. — L'eau, sollicitée par la pesanteur, ne peut descendre dans le sol qu'à la faveur des roches dites perméables, c'est-à-dire des sables, qui laissent entre leurs grains de nombreux vides, et de toutes les roches fissurées. Lorsqu'elle rencontre une couche imperméable, formée d'argile ou de marnes dont les particules très fines ne laissent pas entre elles de vides appréciables, elle s'arrête, imbibe cette couche, s'accumule au-dessus et forme une nappe d'infiltration. ”

“ Le travail vertical des eaux d'infiltration, suintant goutte à goutte à travers les cassures préexistantes de la roche, y creuse un réseau chaque jour de plus en plus complet d'innombrables canaux intérieurs et de cavités souterraines. ”

“ En même temps que grâce à la multiplication des étangs d'absorption, des champs d'infiltration situés à bonne distance des berges, on fera absorber chaque hiver d'énormes quantités d'eau de crue ou de ruissellement aux alluvions des plaines, aux roches perméables des plateaux, ce qui accroîtra dans de larges propositions les débits d'étiage de nos oueds ”

“ Si, au contraire, l'eau pluviale d'infiltration ne rencontre pas de couches imperméables, elle gagne les profondeurs du sol : là, elle se canalise naturellement par des conduits souterrains reliant des réservoirs qui s'alimentent mutuellement par des siphons naturels, lesquels servent aussi à son retour à la surface du sol, pour constituer des sources considérables ou plutôt de véritables rivières telles que la fontaine de Vaucluse, la fosse Dionne, etc. ”

“ La conséquence rationnelle de la facilité avec laquelle l'eau chargée d'acide carbonique attaque et dissout la craie est que, partout où les couches de craie affleurent à la surface du sol, partout aussi les eaux fluviales et d'infiltration doivent donner naissance à des phénomènes d'altération et de dissolution très-accentués. ”

“ Se rattachant à l'observation de ce qui a été pratiqué sur une grande échelle en services d'eaux publiques dans les villes de premier ordre , on a dit : A Vienne en Autriche, la température de l'eau des galeries d'infiltration se maintient à 10° en toute saison. Mais, vous le savez, Monsieur le Maire, l'exemple ne saurait être plus mal choisi, car c'est là un fait qui
prouve tout le contraire de ce qu'on veut prouver. ”

“ Cette altération peut se produire également dans les profondeurs de la terre lorsque, par suite de fentes, de fractures ou de failles, les eaux d'infiltration se trouvent en contact prolongé avec des roches schisteuses ou autres. Des observations faites récemment dans le bassin houiller de Liège ont même démontré que le changement souterrain et sur place d'un schiste ancien en argile plastique peut s'opérer très-rapidement sous l'influence des infiltrations actuelles. ”

“ L'alignement des entonnoirs, ou poches d'altération, peut provenir de la présence de failles ou de fractures constituant des zones linéaires d'attraction et d'écoulement pour les eaux d'infiltration, ou encore de la disposition particulière des dépressions du sol, influençant directement l'écoulement des eaux auxquelles sont dues les altérations de la roche. ”

“ Cela résulte de ce que les eaux pluviales glissent rapidement sur la surface d'un terrain en pente et que, avec les nappes superficielles d'infiltration, elles gagnent des altitudes inférieures, où elles s'accumulent, et où les phénomènes d'altération hydro-chimique des roches se montrent dans toute leur intensité. ”

“ L'altération, dans l'eau d'infiltration, des éléments calcaires et glauconieux, souvent contenus dans le dépôt sableux, favorise également la production du phénomène, car elle met en liberté de l'hydrate ferrique et rend l'eau calcaire, et par conséquent plus incrustante lors de l'évaporation. ”

“ On notera d'abord que l'étude des phénomènes d'altération par infiltration des eaux météoriques fait retrouver dans les résidus des zones altérées toutes les substances qui s'observent dans les poches, filons et cavités de nos terrains anthraxifères : minerais de fer ou autres, argiles rouges, lilhomarge, ainsi que les résidus quelconques oxydés et décalcifiés, surfaces corrodées, etc. ”

“ L'irrigation par infiltration est celle qui se fait au moyen des eaux qui dorment dans des rigoles, et qui pénètrent lentement dans le sol en s'infil- trant à travers ses bords et son fond. Ces rigoles, devant former réservoirs, doivent être de niveau et en même temps plus larges, et surtout plus profondes que les rigoles de déversement. ”

“ Qu'on juge d'après cela ce qu'il faut penser des assertions multipliées de M. Dumont, et desquelles il résulterait que l'eau d'infiltration sera plus pure que les eaux de source ; qu'elle leur sera bien supérieure par sa composition.
On a vu , en effet, qu'on ne connaît nullement sa composition gazeuse, et quelle contient une proportion de sulfate de chaux beaucoup plus considérable que celle contenue dans les eaux de source. ”

“ En circulant à l'intérieur du sol, les eaux d'infiltration produisent des effets d'érosion souvent considérables. Elles creusent des grottes, dont les voûtes peuvent, à un moment donné, céder au poids qu'elles supportent, entraînant des éboulements qui modifient sensiblement l'aspect du sol. A la suite de pluies torrentielles, elles peuvent détremper une couche argileuse servant de base à une montagne; si cette couche est fortement inclinée, la masse supérieure peut glisser, emportant avec elle tout ce qu'elle rencontre ”

“ Il faut que le réservoir soit en rapport avec la puissance de la source et l'étendue du terrain qu'on veut arroser; s'il est trop grand par rapport à la source, il tarde trop à se remplir, et l'évaporation et l'infiltration enlèvent une trop grande partie des eaux ”

“ Si ces débris sont calcaires, ils s'altèrent et disparaissent très-rapidement; les grès et d'autres roches plus résistantes peuvent se maintenir intacts plus longtemps, surtout vers le haut des puits, où les eaux d'infiltration, ne pouvant se rassembler, agissent avec moins d'intensité que vers le bas. ”

“ Si l'on considère le processus d'une crue exceptionnelle, comme celle de 1910, on peut remarquer que l'inondation s'offre sous trois formes différentes : 1° l'inondation directe, causée par les incursions du fleuve, lorsque ses digues et parapets sont débordés; 20 l'inondation indirecte, produite par le refoulement des égouts; 3° l'inondation par infiltration, due à la porosité du sous-sol, et qui occasionne la submersion des caves. ”

“ Parmi les modifications qu'ont alors subies ces dépôts, on remarque invariablement, dans les analyses qui ont été faites, la dissolution ou tout au moins la diminution considérable du carbonate de chaux et l'oxydation des éléments ferreux changés en hydrate ferrique, imprégnant et colorant le résidu décomposé de la roche.
La marne, soumise aux phénomènes d'infiltration, s'altère d'une manière très-sensible, surtout lorsqu'une certaine quantité de particules finement sableuses la rend assez facilement perméable. ”

“ De ces observations découle l'hypothèse suivante :
• la première pointe de crue est provoquée par les eaux de ruissellement de l'unité (SI) située principalement en amont du bassin, dont les tests au simulateur ont montré la rapidité de réaction à une averse (durée de la pluie d'imbibition brève) ;
• la deuxième pointe de crue résulte de l'adjonction du ruissellement sur le reste du bassin, dont la capacité d'infiltration est supérieure en partie à cause de la végétation, analogue à l'unité (SII) de simulation de pluie. ”