223E0261.TXT

PL. MESSANCY 223E
A.Jérôme

261 (II) 15 et 16 mars 1914

Captage des sources devant servir à la distribution d'eau de la commune
d'Athus.

Dans l'avant-projet de M. Walin, commissaire voyer des cantons d'Arlon et
Messancy, trois sources devaient servir à cette distribution.

Situation et mode d'émergence. - Ces sources se trouvent dans un ravin au
Nord de Walkrange, sur le territoire de la commune de Hondelange. elles
émergent entre des bancs de calcaire argilo-sableux que surmontent des
marnes imperméables entre lesquelles s'intercalent d'autres bancs de
calcaire argilo-sableux. (Voir Planche, fig. 3).

A première vue, ce fait parait anormal, car l'eau qui sourd entre les bancs
provient de précipitations atmosphériques, et l'on se demande comment il
est possible que ces eaux de précipitation arrivent aux sources à travers
des couches imperméables. Il n'y a là cependant qu'une anomalie apparente
que nous expliquerons plus loin.


Source I. (voir Planche II, fig. 1).

Cette source jaugée par M.Walin aux basses eaux a fourni un débit de 2
litres à la seconde.

Elle se trouve sur la rive droite du ruisseau du ravin. Un premier travail
de recherches y a été fit sous la direction de M.Walin. Il a consité dans
le creusement d'une tranchée en amont du point naturel d'émergence, suivant
la direction du parcours souterrain des eaux. Cette trnachée est arrêtée au
point où le ruisselet se bifurque en deux griffons (Planche II, fig.3).

Le fond de cette tranchée montre nettement les couches de marne surmontant
les bancs entre lesquels sourdent les eaux, de m^me qu'un bout de tranchée
transversale creusé un peu plus haut.


Source II (Plance II, Fig. 1 et 2).

Elle a donné au jaugeage aux basses eaux 5 litres à la seconde.

Elle est située sur la rive gauche, approximativement vis à vis de la
première, tout contre le lit du ruisseau.


Source III, sur la rive droite, tout contre le ruisseau, près d'un coude de
ce dernier, à 80 mètres en amont de la source II.
(Plan I, fig.3 , P1.II, fig. 1 et 2).

Elle a fourni au jaugeage 2 litres à la seconde.


Ce qui frappe à première vue, c'est l'écoulement rapide de la source III et
surtout de la source II.

La vitesse et l'importance du débit indiquent une charge considérable et un
écoulement par conduit souterrain bien évidé. Les eaux descendent, comme on
le voit du rest à l'émergence, pas les fissures et les joints de
stratifications des bancs de calcaire, joints qui primitivement étaient
obstrués par de la marne, mais qui se sont dégagés de ces terres: ce sont
les eaux mêmes qui, lentement, à la suite d'une action de très longue durée
ont délayé ce placage, ont évidé les canaux d'écoulement: ceux-ci sont
restés bien ouverts, grâce aux bancs durs de calcaire formant voûte.

Les assises entre lesquelles les eaux arrivent à jour appartiennent à
Vrami (Virtonien a marneux inférieur) bien représente dans la partie Est de
la Gare d'Arlon, très apparent aussi avec la pente sud de ses couches dans
le vallon de direction Nord-Sud où débouche le ravin des sources.

Dans ce vallon, il sont découverts sur une hauteur de 12 à 15 mètres.

Situation de la nappe d'alimentation et origine de cette nappe.
Où fait-il rechercher l'origine des conduites souterraines d'amenée d'eau?

La charge qu'accusent la vitesse et l'importance du débit prouve que la
nappe d'alimentation se trouve à une altitude notablement plus élevée que
les points d'émergence.

Or, en remontant le ravin à partir de ces points, on arrive à une sorte de
terasse inclinée où la déclivité est beaucoup moins accentuée qu'en aval.

Là, d'autre part, on constate que le terrain est d'une autre nature, et
formé principalement d'éléments sableux (Vras).

Dans cette terrasse à sol sableux, un ruisseau s'est creusé son thalweg, et
dévale ensuite dans le ravin. Il véhicule les eaux de ruissellement qui se
rassemblent dans une dépression à sol peu perméable situé à l4 Est de la
route Arlon-Longwy et passent en aqueduc sous celle-ci.

A l'Ouest de la route, où le sol est plus perméable, les eaux continuent à
couleur à la surface lorsque le sol est saturé d'eau, ce qui lui donne une
véritable imperméabilité; c'est le cas en hiver, au printemps et aussi en
toute saison après les très fortes averses. Mais l'été, dans cette partie
perméable, les eaux venant de la partie Est se perdent, et le lit est à
sec.

Comme confirmation de cette assertion, nous avons constaté, lors d'une
visite des lieux avex m.dehard, bourgmestre, M.Bonnardeaux, secrétaire
communal, à Athus, et M.Walin, commissaire-voyer, le 10 juillet 1915,
journée fortement pluvieuse, que les eaux provenant des accotements de la
route se perdaient dans le thalweg du ruisseau avant l'entrée du bois;
tandis que, plus à l'Ouest, le lit ne présentait que quelques flaques
provenant des précipitations sur place et n'accusait aucun écoulement.
L'herbe couvrant ce thalweg amont prouvait d'ailleus l'absence d'écoulement
à la bonne saison.

Les eaux qui se perdent comme nous l'avons constaté alimentent une nappe
souterraine qui ne peut avoir son écoulement que dans le ravin où émergent
les sources, et la terrasse sableuse à l'origine du ravin couvre en partie
la nappe alimentaire.

Ces eaux ne sont pas les seules que reçoit la nappe en question.

En effet, le terrain sableux de la terrasse en amont du ravin n'est qu'une
partie d'une vaste et épaisse assise de sables et de grès calcareux
affleurant dans la direction Nord sur une étendue de plus de deux
kilomètres, ayant plus d'un kilomètre de large dans la direction Est-Ouest
et plongeant au sud sous une formation de calcaire marneux (Vrams) couverte
elle-même d'une nappe d'argile, argile schistoïde d'Etho (Vrb).
Voir planche I, fig.1.

Sous l'assise de sable et de grès, d'une puissance d'une trentaine de
mètres, se trouvent les bancs de calcaire argilo-sableux, alternant avec
des assises de marnes. Ce sont les bancs de calcaire argilo-sableux dont il
a déjà été question, et dont on voit des affleurements dans le ravin Est-
Ouest où émergent les sources, et dans le vallon de direction Nord-Sud,
auquel aboutit le ravin.

Les précipitations (pluies et neiges) qui tombent sur les affleurements
sableux pénètrent à travers les couches perméables jusqu'aux bancs et
forment la nappe d'eau dans les joints évidés des bancs supérieurs.

Les bancs et les couches étant légèrement inclinés vers le Sud, c'est dans
cette direction où la nappe de sable se termine en biseau que s'amassent
les eaux.

Le ravin recoupe la nappe de sable et les bancs sous-jacents dans une
direction Est-Ouest, c'est à dire perpendiculairement à la direction
suivant sont inclinés les bancs, et le ravin sert à l'écouolement de la
nappe.

En résumé, les sources s'alimentent à une nappe qui se forme:

en premier lieu, des précipitations sur la vaste assise de sable s'étendant
au Nord jusqu'au Zeylerhof, au delà de Weyler, Autel, et celles du vallon
Nord-Sud situé à l'Ouest du ravin qui nous intéresse,

en second lieu, des infiltrations sur sol perméable des eaux de l'aqueduc
de la route.

En considérant le second mode d'alimentation envisagé ci-dessus, on
pourrait douter de la pureté des eaux. Nous examinerons cette question plus
loin.

Rôle du ravin dans le déversement de la nappe. Direction des griffons
d'évacuation.

Expliquons maintenant l'émergence des sources en contrebas de la nappe
d'eau entre les bancs de calcaire alternant avec des marnes imperméables.

Les eaux de ruissellement ou de surface provenant en grande partie de
l'aqueduc de la route forment, avons-nous dit, en hiver, au printemps et
après les très fortes averses un ruisseau qui a creusé le ravin d'abord à
travers les couches sableuses, puis dans la suite des temps, plus
profondément, à travers les bancs de calcaire et couches de marnes. Or, ce
ruisseau a affouillé les marnes intercalées entre les bancs de calcaire,
les a délitées et les a entrainées en partie; il en est résulté que ces
bancs, perdant leurs points d'appui vers l'aval, se sont inclinés dans la
direction de l'écoulement; ils se sont disloqués dans le voisinage du
ravin; l'eau de la nappe a pu descendre dans les joints plus ouverts à la
suite de cette discolation et poursuivant son travail d'affouillement en
souterrain, elle s'est créé des canaux évidés et a fini par atteindre par
ces canaux les points d'émergence actuels dans le ruisseau. Vois planche
II, 2 et 4.

Remarquons maintenant que l'allure inclinée et la dislocation ne peuvent
exister que dans le voisinage immédiat du ravin, puisqu'elles ont pour
cause première le travail de ruissellement superficiel sur les marnes, il
en résulte une conséquence importante au point de vue des travaux
préliminaires à effectuer pour ateindre le gîte géologique de la nappe
aquifère.

Il semble, en effet, au premier abord, en ne tenant compte que des rapports
normaux de l'assise perméable et de l'assise imperméable sous-jacente, et
en négligeant la remarque précédente, qu'on pourrait atteindre ce gîte en
remontant des points d'émergence dans les directions Nord et Sud pour
arriver au contact des sables et des bancs calcaires, d'autant pous que le
premier travail de recherches effedtué par M.Walin à la source I semble
indiquer cette direction. Mais si les eaux, pour atteindre leur point
d'émergence coulaient dès le gîte géologique de la nappe dans des canaux
souterrains naturels ayant les directions Nord ou Sud transversales au
ravin, elle n'auraient pu atteindre leur point bas qu'en éliminant sur leur
parcours dans le haut la marne qui leur offre dans la descente une barrière
infranchissable: l'ayant éliminée par tranches successives, elles auraient
pu atteindre ainsi des bancs de calcaire inférieurs dans les fissures
desquels elles auraient pu couler souterrainement, et arriver au jour dans
le ravins; mais l'enlèvement de cette marne et des éléments meubles se
serait certainement accusé superficiellement par une dépression du sol,
phénomène que l'on constate d'ailleurs constamment sur le parcours des
sources en terrains marneux.

Comme on ne remarque aucune dépression transversale ni à droite, ni à
gauche du ravin, ce n'est pas dans cette direction qu'il faut chercher le
point originel du déversement de la nappe.

Celle-ci a été mise à jour primitivement par l'échancrure qu'a creusée le
ruisseau dans la direction Est-Ouest, et c'est dans cette même direction,
parallèle à l'échancrure, et dans son voisinage immédiat que se sont
creusés, par le fléchissement et la dislocation desbancs, les canaux
souterrains qui aboutissent eux émergences.

Il y a là un véritable mouvement de conversion dans l'écoulement de la
masse liquide. Si les eaux de précipitation descendent à travers les
assises perméables dans la direction Nord-Sud par suite de l'inclinaison
normale des couches pour atteindre la nappe aquifère, le déversement de
celle-ci vers les points d'émergence se fait dans la direction Est-Ouest
et, nous le répétons, cette conclusion est de première importance.
Captage des sources; comment il doit être effectué.

Il ne peut être question de faire le captage des sources à leur émergence
actuelle, pour deux raisons:

En premier lieu, dans le cas d'un captage aussi sommaire, l'eau des
conduits souterrains serait facilement contaminée par celle du ruisseau
coulant à ciel ouvert pendant une partie de l'année, car il n'est pas
douteux que des communications fafciles peuvent s'établir entre le ravin et
les canaux amenant l'eau aux sources; ce qui le prouve en toute évidence
d'ailleurs, c'est une expérience faite par M.Wallin: un trou ayant été
creusé contre le ruisseau, dans le talus de la rive gauche, à une vingtaine
de mètres, en amont de la source II, celle-ci s'est tyroublée d'une manière
très manifeste.

En second lieu, dans la même hypothèse et si la commune ne s'assurait pas
la propriété du terain en amont, il serait loisible à un propriétaire mal
intentionné de recouper au-dessus du captage les conduits souterraines et
de détourner les eaux.

Il faut donc remonter jusqu'au gîte géologique des sources. Or, il résulte
des considérations émises plus haut au sujet de l'allure et de la direction
des conduits naturels souterains amenant l'eau à l'emergence qu'un travail
unique et relativement peu coûteux peut mettre à l'abri des inconvénients
signalés, fournir une eau saine et prévenir tout acte de malveillance.

Ce travail consisterai!t à creuses une tranchée suffisamment profonde au
haut du ravin et transversalement à ce dernier. Là commence le déversement
de la nappe aquifère. Il y a d'ailleurs en cet endroit, aux hautes eaux,
même lorsque le ruisseau au-dessus est à sec depuis un temps assez long, un
point d'émergence qui tarit lorsque le niveau de la nappe d'eau a baissé
suffisement.

Le tranchée devrait recouper toute l'épaisseur de l'assise sableuse,
entamer ensuite les blancs calcaires jusqu'à ce qu'on arrive à une couche
de marne non altérée qui devrait constituer le radier du fossé. Cette
couche de marne pourra se trouver à mon avis, à trois ou quatre mètres de
profondeur dans le ravin. Naturellement la tranchée devra entailler le
talus des deux côtés sur presque toute la largeur de la terrasse
inférieure.

On pourrait recouper ainsi les conduits souterrains de toutes les sources
qui sont en contrebas.

Il suffirait pour transformer cette tranchée de recherches en galerie de
captage, de maçonner et cimenter la paroi du côté aval, d'en daller le
fond, et de la couvrir à une certaine hauteur.


Possibilités de contamination de la nappe: comment on peut les éviter.

Pour complèter l'étude géologique et hydrologique de la question, il nous
reste à envisager un point qui a son importance.
Pendant une partie de l'année, les eaux de l'aqueduc de la route coulent
comme nous l'avons dit, à ciel ouvert sur la plate forme sableuse boisée où
elles se sont creusées un thalweg de 0m50 à 1m. de profondeur, et la
question se post de savoir, s'il n'a a pas de crainte de contamination de
la nappe par ces eaux superficielles. L'examen attentif des lieux montre
qu'il peut y avoir du doute à ce sujet pour une partie du trajet du
ruisseau immédiat en amont de l'origine du ravin, c'est à dire de l'endroit
où nous recommandons l'établissement de la tranchée. Comme le terrain
remonte vers la route, il assure une couverture sableuse suffisante; lors
de notre visite des lieux par une journée pluvieurs, nous avons constate la
présence de quelques flaques d'eau dans le lit du ruisseau, et nous avons
pu remarquer que la pénétration ne pouvait se faire que très lentement,
avec filttration suffisante pour ne pas craindre de contamination directe.
quand à la perite douteuse du ruisseau, il serait très facile de la loger
dans une conduite à ciel ouvert et rendue bien étanche par cimentage, si le
creusement de la tranchée faisait constater une couverture sableuse
d'épaisseur insuffisante.

Les berger et le fond du canal artificiel pourraient être relevées par
amenée de sable, lequel est abondant dans les talus voisins.


CONCLUSION. - A tous les points de vue, nous considérons le captage des
sources tel que le préconisons comme se présentant dans les meilleures
conditions et pouvant assurer une eau saine, abondante obtenue d'une façon
économique.

Tel fut le conseil que je donnai à l'administration communale d'Athus et au
commissaire voyer chargé de la direction de l'entreprise.

Ces messieurs se rallièrent à mes vues.

Les travaux, entamés dans le courant de l'été firent d'abord recouper les
filets d'eau alimentant la source III, comme l'indiquent les figures 3 et 4
de la planche II.

Le creusement du ravin et de la tranchée supérieure fut continué dans le
but d'arriver à rencontrer les écoulements des autres sources.

Le 22 juillet 1914, lors de ma visite de l'état des travaux, je constataie
que les sources avaient sensiblement diminué mais débitaient cependant
encore abondamment. Je pus ce jour voir deux carrières ouvertes aux numéros
262 et 263.

Le 15 octobre 1914, j'assiste au creusement du ravin exécuté pour faciliter
l'évacuation des eaux de la tranchée faite en haut du ravin, laquelle
reçoit les eaux de la source III.

Les ouvriers mettent à jour à 20 mètres en amont de l'émergence de la
source II, dans le lit du ravin, à 80 cm. sous le radier de celui ci,
une partie de la source II, qui vient du talus Nord.

En entamant ce talus par une tranchée perpendiculaire, on met à découvert
une large dalle sous laquelle coule l'eau. Une couche de marne bleue
continue de 10 à 15 centimètres couvre la dalle sous laquelle émerge la
source, de le couleur de cette couche, on peut conclure qu'elle n'a pas été
atteinte par les eaux qui doivent gagner la région inférieure par une
ouverture que présente le banc en arrière.

L'approfondissement du ravin amène dans celui-ci non seulement la source
venant du talus Nord, mais une partie des eaux du talus Sud qui gagne le
fossé par le canal qui conduisaite les eaux du talus Nord vers le talus
Sud.

Ainsi, en ce point, à 20 mètres en amont de l'émergence naturelle, il y
avait jonction de deux griffons dont l'un croisait le ravin en passant à 80
centimètres sous son radier et ces deux griffons réunis en une seule nappe
sous le talus Sud formaient 20 mètres plus bas la source II.

A cette phase de l'avancement des travaux, on peut facilement constater
l'indentité des couches sous lesquelles coulent la partie Nord et la pertie
Sud de la source II, ce qui confirme l'identité d'origine, le point de
départ commun (malgré l'aboutissement actuel aux deux talus opposés); il y
a vraisemblablement en amont souterrainement bifurcation en présence d'un
obstacle, l'une des branches coulant plus au Nord, l'autre plusn Sud pour
se rejoindre plus bas (Voir Planche II, fig. 3).

Les observations précédantes montrent aussi à lévidence que dans des
terrains constitués de bancs pierreux alternant avec des couches marneuses,
les nappes d'écoulement peuvent se trouver à des niveaux différents.

Ici, les sources inférieures ne sont pas plus constantes que les sources
supérieures; donc elles participent à une même alimentation. Elle se
fournie par le bassin souterrain du petit ruisseau intermittent qui passe
en aqueduc sous la route. Les variations du régime du ruisseau ont leur
répercussion sur les variations de débit des sources. On ne conclut la
nécessité de les soustraire à la contamination par les eaux superficielles,
comme je l'ai indiqué précédemment.

Les griffons ne sont pas en ligne droite, mais ils s'infléchissent, se
coudent suivant les variations de résistance qu'ils rencontrent sur leur
passage, ils peuvent se ramifier, se ré&unir, ils peuvent aussi se croiser
souterrainement en passant les uns sur les autres, jusqu'a ce qu'ils
débouchent les uns plus haut, les autres plus bas dans le ravin qui réunit
toutes leurs émissions.

Le creusement de la tranchée supérieure n'avait pas encore amané le
recoupage des eaux alimentant les sources inférieures, mais on y avait
rencontré cependant des suintements assez abondants dans la partie Nord,
celle qui correspond au côté bas de la terrasse sableuse. Ces suintements
qui se produisent nettement entre des bancs manifestement altérés par les
eaux d'infiltration prouvent qu'on avait atteint le haut seulement de la
nappe aquifère et qu'un approfindissement plus avancé pourrait seul recou-
per les emissaires les plus importants (Voir P1, II, Fig.3).

Comme le ruisseau ce jour coulait sur la terrasse jusqu'aux décombres
rejetées en amont de la tranchée sans les franchir, je jugeai l'occasion
faborable pour une expérience à la fluorescéine. 100 grammes de cette
substance furent jetés dans le cours d'eau jusqu'à une vingtaine de mètres
en amont des déblais. Les eaux d'émission de la cource III dans la tranchée
se colorèrent nettement une heure après le jet de la première quantité de
fluorescéine.

La non coloration des eaux des sources II et I ne prouve pas la non
communication, parce que le temps d'observation ne fut pas assez long.

La même conclusion s'applique à d'autres expériences qui furent faites dans
la suite.

En tout cas, la coloration des eaux de la source III prouva ce qu'avait
déjà montré l'augmentation assez rapide de débit aux fortes eaux; c'est à
dire la nécessité de loger la partie du ruisseau rapprochée du ravin dans
un canal étanche.


Note ajoutée en janvier 1919.

Après les opérations renseignées précédemment, les travaux subirent des
vicissitudes diverses, déterminées principalement par les évenèments de
la guerre. Il y eut de longues interruptions dues à l'impossibilité
d'obtenir les autorisations administratives, ou l'argent nécessaire.

Pour arriver plus vite au but, on tronqua le projet primitif, on renonça
contre mon gré à l'idée d'une seule chambre de captage au haut du ravin par
continuation des travaux d'approfondissement. On en fit trois: les
dernières aux petites tranchées indiquées en coupe sur les talus latéraux
du ravin Pl. II, fig.3.

De la sorte, on ne se mit pas à l'abri de la contamination par les eaux
superficielles le long du ravin; on diminua aussi la mise en charge dans le
conduite de la distribution, on renonça à la prise de la source I, et l'on
compliqua les travaux.

Les chambres de captage ont été seulement terminées le 14 octobre 1916.

Jusqu'à maintenant les travaux d'adduction à Athus ne sont pas encore
adjugés, non plus que ceux du logement du ruisseau en un canal étanche.