HYDROLOGIE
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Principales étapes de l'hydrologie
Des fondements au développement
Le concept du « cycle de l'eau » paraît avoir été entrevu par Homère et par plusieurs philosophes grecs (Thalès de Milet, Platon, Aristote) et latins (Lucrèce, Sénèque, Pline), mais les conceptions mythiques de cette période « spéculative » ne pouvaient aboutir à un schéma rationnel ; Vitruve, qui vivait à Rome à l'aube de l'ère chrétienne, fut le premier à soutenir que les eaux souterraines provenaient, en majeure partie, de la pluie et de la neige infiltrées dans le sol.
Il est pourtant probable que, dès ces temps reculés, les Anciens avaient acquis de bonnes connaissances empiriques sur l'hydrologie, au cours de la construction et de l'exploitation d'ouvrages hydrauliques admirables, comme les réseaux d'irrigation de Mésopotamie et d'Égypte, les puits d'Arabie et les kanats de Perse, les aqueducs de Rome et de l'Indus, les ouvrages de protection contre les crues réalisés par les premières dynasties chinoises, etc.
Il faudra attendre la Renaissance (entre 1400 et 1600 environ) pour que les concepts purement philosophiques cèdent la place à des recherches fondées sur l'observation objective des phénomènes hydrologiques. Léonard de Vinci (1452-1519) s'insurge contre les affirmations d'Aristote. Dans son Discours admirable de la nature des eaux et fontaines tant naturelles qu'artificielles (Paris, 1580), Bernard Palissy donne une interprétation correcte du cycle de l'eau, et tout spécialement de l'alimentation des sources par les pluies.
Mais c'est au cours du xviie siècle que sont effectuées les premières mesures hydrométéorologiques, prémices de l'hydrologie moderne. Pierre Perrault (1611-1680) réalise quelques mesures de précipitations, d'évaporation et de perméabilité dans le bassin de la Seine (De l'origine des fontaines, Paris, 1674), tandis qu'Edme Mariotte (1620 env.-1684) procède à quelques jaugeages de ce fleuve à Paris par la méthode des flotteurs. En Italie, alors que la géologie est encore dans l'enfance, Gian Domenico (Jean Dominique) Cassini (1625-1712), Bernardino Ramazzini (1633-1714) et Antonio Vallisnieri (1661-1730) sont les pionniers de l'étude expérimentale des puits artésiens.
Si, dès lors, les premiers fondements de la science hydrologique sont acquis, son développement est freiné par l'insuffisance des sciences fondamentales : physique, mécanique des fluides, météorologie. Par bonheur, au xviiie siècle, l'hydraulique théorique et expérimentale progresse ; le principe de d'Alembert, le théorème de Bernoulli, la formule de Chézy datent de cette époque, ainsi que le tube de Pitot et le moulinet de Woltman. Désormais, les études d'hydrologie pourront être poursuivies sur une base quantitative.
De ce fait, au cours du xixe siècle, l'hydrologie se modernise. Dérivant des travaux de Gotthilf Hagen (1839) et de Jean Léonard Marie Poiseuille « sur le mouvement des liquides dans les tubes de très-petits diamètres » (1840), la loi de Darcy sur l'écoulement des eaux souterraines est publiée en 1856 et la formule de Dupuit-Thiem donnant le débit des puits, en 1863 ; peu auparavant, William Smith (1769-1839) avait appliqué pour la première fois les connaissances géologiques à la recherche des eaux souterraines. On assiste au développement de l'hydrologie de surface et surtout de l'hydrométrie, jadis délaissées au profit de l'art de découvrir les sources : Andrew Atkinson Humphreys et Henry Larcom Abbot mesurent les débits du Mississippi (1851-1860) ; le premier jaugeage international du Rhin est exécuté en novembre 1867 à Bâle.
Entre 1900 et 1930, l'hydrologie générale, s'appuyant sur les progrès de l'« hydraulique des coefficients », suscite de nombreux travaux ; mais ceux-ci, suivant les errements des sciences de la Terre, procèdent d'un grand empirisme ; une foule de chercheurs et d'ingénieurs proposent, dans les domaines les plus variés, des centaines de formules synthétisant des résultats de mesures particulières, mais généralement sans aucun souci de représenter le mécanisme physique des phénomènes. Pour leur application à [...]
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Écrit par :
- Pierre HUBERT : docteur ès sciences Maître de recherche à l'école nationale supérieure des Mines de Paris
- Gaston RÉMÉNIÉRAS : Conseiller scientifique à la Direction des études et recherches, Electricité de France, professeur à l'Ecole normale du génie rural, des eaux et des forêts.
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Pour citer l’article
Pierre HUBERT, Gaston RÉMÉNIÉRAS, « HYDROLOGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 12 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/hydrologie/