Aqueduc : origines et types

aqueduc origines et types
4.8/5 - (180 votes)

Un aqueduc est un pont très particulier, car il permet à l’eau courante de traverser une vallée par une rigole. Il existe deux domaines d’application technique pour les aqueducs, avec des exigences très différentes : l’approvisionnement en eau et la navigation sur canal.

Le mot latin ‘aquaduct’ désigne à proprement parler une conduite d’eau, mais en général, ce terme désigne un ouvrage permettant de faire passer un canal d’eau au-dessus d’une vallée. Si une rivière se trouve au point le plus bas, l’aqueduc permet aux cours d’eau de se croiser, ce qui n’est pas le cas dans la nature.

🌉 OrigineConception par Ramsès le Grand, 1250 av. J.-C.
🏺 Technique antiqueAqueducs pour l’approvisionnement en eau, Mérida
🌍 Réseau romainAqueducs étendus à l’Empire, Colonia Claudia Ara Agrippinensium
🔍 ConstructionPente optimale de 0,5%, technologie opus quadratum
🏛 Exemple célèbrePont du Gard, environ 50 km
🔧 Technologie post-romaineL’Aqueduto das Águas Livres, Lisbonne 1748
🚢 Aqueducs pour navigationCanal Nahrawan, environ 400 km, 600 av. J.-C.
🔗 Innovations britanniquesCanal du Midi, navigation continue de la Méditerranée à l’Atlantique
🇬🇧 Industrialisation et canauxDéveloppement massif au 18e siècle, Canal Bridgewater
🌐 Impacts globauxAdaptations et constructions similaires en Amérique et en Europe

Aqueducs pour l’approvisionnement en eau

aqueduc de jerwan en irak

Les premiers aqueducs auraient été construits vers 1250 av. J.-C. par Ramsès le Grand pour alimenter en eau les villes égyptiennes. Mais des aqueducs antiques ont également été construits dans l’Iran actuel, en Assyrie et en Grèce, parfois sur de longues distances. Le roi assyrien Sanhérib a fait construire un célèbre aqueduc historique au 7e siècle avant J.-C. dans l’actuel Irak. Sur une longueur de 55 km, une rivière entière a été détournée pour alimenter la ville de Ninive en eau. Un wadi2 s’est trouvé sur son chemin et a été traversé par le premier pont de conduite d’eau attesté, l »aqueduc de Jerwan’.

Mais comme pour tant d’autres conquêtes techniques, les Romains ont également atteint de nouvelles dimensions en matière d’approvisionnement en eau. Équipés de simples instruments de mesure comme le chorobat et la groma, les Romains ont construit des kilomètres de conduites d’eau dont la précision étonne encore aujourd’hui.

La caractéristique distinctive de tout cours d’eau naturel ou artificiel est la pente, qui détermine en fin de compte le sens de l’écoulement. D’un point de vue technique, toutes les canalisations dont il est question ici sont donc des conduites à écoulement libre. Avec une différence d’altitude fixe entre la source et la zone d’approvisionnement, la pente disponible est d’autant plus faible que la conduite d’eau est longue. La pente d’une telle conduite exigeait la plus grande précision lors de la construction, car c’est d’elle que dépendaient en fin de compte la qualité et la fiabilité de l’approvisionnement en eau.

L’importance de la pente

La pente du canal influence avant tout la vitesse d’écoulement et donc la quantité d’eau transportée. Plus la pente est importante, plus l’eau s’écoule dans le caniveau, ce qui est évidemment un aspect souhaitable. D’un autre côté, une vitesse d’écoulement plus faible a tout à fait été recherchée pour des raisons économiques. Les grandes vitesses d’écoulement entraînent des tensions de traction élevées, une abrasion accrue dans la conduite et, lorsque l’eau est « freinée » à l’arrivée, des érosions destructrices.

L’architecte romain Vitruve recommandait donc une pente optimale de 0,5% pour les conduites d’eau, ce qui correspond à un dénivelé de cinq mètres par kilomètre de conduite. Mais il existe également des conduites d’eau romaines pour lesquelles les techniciens devaient se contenter d’une pente de 1‰ ou moins, et ce indépendamment du terrain disponible, qu’il ait fallu creuser un tunnel ou construire un aqueduc. L’un des plus longs aqueducs romains menait de l’Eifel à la ville de Colonia Claudia Ara Agrippinensium, l’actuelle Cologne. L’ouvrage a été achevé vers 80 av. J.-C. et avait une longueur totale de plus de 95 km.

Pour garantir une pente régulière de la conduite, il fallait creuser des tunnels à travers des crêtes et faire passer des aqueducs par des vallées. Les prouesses des Romains (mais aussi des Grecs et d’autres) dans la construction de tunnels méritent le plus grand respect et mériteraient sans aucun doute un examen plus approfondi. Mais comme ce site est principalement consacré aux ponts, nous allons maintenant nous intéresser aux aqueducs romains.

Les aqueducs romains

Pour les Romains, l’approvisionnement de leurs villes en eau potable de bonne qualité était d’une importance capitale. A leurs yeux, ils se distinguaient des « barbares » (c’est-à-dire tous les peuples en dehors de l’Empire romain) notamment par leur conception de l’hygiène, de la propreté et de la détente. Les bains romains, avec leurs bains chauds et froids, leurs saunas, leurs salles de détente et de massage, n’auraient pas à craindre la comparaison avec un établissement thermal moderne. Le mode de vie typiquement romain comprenait également des fontaines, des toilettes publiques avec chasse d’eau et des systèmes d’irrigation artificielle pour les espaces verts. Bien entendu, l’évacuation de l’eau consommée par les ménages, les bains et les toilettes publiques était également assurée par des égouts.

La consommation d’eau d’une ville romaine était énorme. La consommation d’eau par habitant d’un citoyen romain était plusieurs fois supérieure à celle d’un Européen moderne. Les conduites d’eau menant aux villes et les systèmes de distribution sophistiqués étaient donc très coûteux. Les plus grands ouvrages visibles étaient toutefois les aqueducs romains, dont beaucoup existent encore aujourd’hui dans différents états de conservation.

Pont du Gard en France

pont du gard

L’un des aqueducs romains les plus connus et les mieux conservés est le Pont du Gard, dans le sud de la France. Il faisait partie d’une conduite d’eau d’environ 50 km de long qui alimentait la ville de Nemausus (Nîmes). Pour cette conduite, les Romains ont fait jouer toutes leurs capacités techniques, car ils se sont accommodés de l’incroyable pente de seulement 0,25‰, bien que la plus grande partie de la conduite ait dû être creusée dans la roche nue.

Le pont en arc de pierre sur le Gardon était le plus grand ouvrage de la conduite et a probablement été construit vers 50 après J.-C.. L’aqueduc est composé de trois rangées d’arches superposées, dont l’étage le plus bas mesure 142 m de long et est constitué de six arches d’une portée de 24,40 m. La rangée supérieure est composée de 35 arcs et a une longueur totale de 275 mètres. La plus grande hauteur de l’ouvrage au-dessus de la rivière est de 49 m. L’aqueduc proprement dit est constitué d’un canal de 1,80 m de haut et de 1,20 m de large, dont l’intérieur était revêtu d’un matériau étanche. A l’origine, le canal était également recouvert de dalles de pierre, dont il ne reste aujourd’hui qu’une partie.

Aqueduc de Ségovie

Un autre témoignage de l’architecture romaine est le non moins impressionnant aqueduc de Ségovie, dans la région de Castille-León. Il a probablement été construit vers 100 après J.-C. sous le règne de l’empereur Trajan et faisait partie d’un aqueduc d’environ 15 km de long destiné à alimenter Ségovie. Tout comme le Pont du Gard, il a été construit dans un assemblage de murs sans mortier, que les Romains appelaient « opus quadratum ». Aujourd’hui, l’aqueduc traverse la ville sur une longueur totale de 823 mètres et avec une hauteur maximale de 29 mètres. Aujourd’hui, ce n’est pas une rivière qui se trouve à son point bas, mais une route très fréquentée.

  L'architecture vernaculaire : qu'est-ce que c'est ?

Aqueduc de Mérida en Espagne

aqueduc de mérida

Un autre exemple espagnol doit être mentionné ici, car l’aqueduc de Mérida fait encore aujourd’hui une impression imposante, bien qu’il ne reste plus rien de la rigole qui conduisait l’eau. L’actuelle capitale de la communauté autonome d’Estrémadure a été fondée en 25 av. J.-C. sous le nom d' »Emerita Augusta ». C’est ici que les vétérans de la légion romaine ont reçu un terrain en cadeau pour prendre leur retraite. Ces débuts ont donné naissance à l’une des villes romaines les plus importantes de la péninsule ibérique.

L’aqueduc a été construit au tournant de notre ère, c’est-à-dire sous l’empereur Auguste, et a donc déjà plus de 2000 ans. La conduite d’eau correspondante, partiellement souterraine, amenait l’eau potable à la ville depuis un lac de stockage situé à environ 5 km. Mais à la différence des deux ouvrages précédemment cités, l’aqueduc de Mérida n’a pas été construit selon la technique de l’opus quadratum, mais en opus caementitium. C’est également la raison pour laquelle les trois rangées d’arcs superposées ne sont pas constituées d’un seul et même matériau. Outre des pierres naturelles, des briques cuites et des moellons non taillés ont été utilisés, les briques rouges structurant visuellement l’ouvrage. La distance moyenne entre les piliers est de 4,50 mètres et la hauteur maximale de l’aqueduc au-dessus du terrain était à l’origine de 25 mètres. Au total, l’aqueduc mesure 825 m de long.

Aqueducs à l’époque post-romaine

aqueduc de nerja

L’approvisionnement en eau des villes est l’une des nombreuses techniques romaines qui sont lentement tombées dans l’oubli avec le déclin de l’Empire (à partir de 500 après J.-C. environ). Même l’entretien des canalisations romaines posait des problèmes insolubles aux hommes du Moyen Âge. Tout comme d’autres constructions, les aqueducs se sont détériorés au fil du temps et ont été utilisés en de nombreux endroits comme carrière de pierres pour la construction de maisons.

Pendant des siècles, la construction de ponts, de conduites d’eau et d’aqueducs s’est essoufflée et n’a connu une renaissance – à quelques exceptions près – qu’au début des temps modernes. Dans un premier temps, quelques municipalités prévoyantes ont tenté de remettre en état les conduites d’eau romaines, avant que l’on ne commence à construire de toutes nouvelles installations d’approvisionnement en eau dans certaines régions d’Europe à la fin du 16e ou au début du 17e siècle.

L’Aqueduto das Águas Livres à Lisbonne, aujourd’hui encore bien conservé, est un témoignage de ce développement post-romain. Il s’agissait du plus grand ouvrage d’une conduite d’eau d’une longueur totale de 19 km destinée à alimenter la capitale portugaise, mise en service en 1748. Dans la vallée de l’Alcantara, aux portes de la ville, l’ouvrage est particulièrement impressionnant : à une hauteur maximale de 66 mètres au-dessus du sol, la conduite d’eau traverse la vallée avec 109 arcs en ogive. Sept ans seulement après son achèvement, le terrible tremblement de terre de Lisbonne, suivi d’un tsunami, a eu lieu et l’aqueduc en est sorti presque indemne. La conduite d’eau a été remplacée par une conduite forcée en 1967, mais l’aqueduc reste aujourd’hui encore un monument impressionnant de cette époque.

Près de Nerja, dans le sud de l’Espagne, une conduite d’eau a été construite en 1880 pour alimenter une sucrerie située à proximité. Pour ce faire, la construction de l’Acueducto del Águila (« aqueduc de l’Aigle »), qui consiste en un pont en arc de quatre étages, était également nécessaire. L’ensemble de l’ouvrage est en briques et dispose de 38 arches au total. La sucrerie a cessé sa production depuis longtemps, mais l’aqueduc est encore en service aujourd’hui pour irriguer les champs environnants.

Aqueducs pour la navigation

La navigation, ou plus précisément la navigation sur canal, est une toute autre destination pour l’aqueduc. Alors que le caniveau d’une conduite d’alimentation en eau ne nécessite généralement que des dimensions de l’ordre du dm, les exigences pour un canal de navigation sont nettement plus élevées. Bien entendu, on a également essayé de limiter autant que possible la largeur et la profondeur du chenal lors de la construction du canal. Chaque centimètre supplémentaire signifiait un surcroît de travail considérable lors du creusement du chenal (en particulier dans les sections de tunnel) mais aussi des charges statiques plus importantes pour les aqueducs.

Les travaux de construction de l’une des premières voies navigables artificielles reliant le Nil à la Méditerranée ont été lancés par le pharaon égyptien Necho II vers 600 av. J.-C. Le canal Nahrawan près de Ctésiphon, dans l’actuel Irak, est un exemple particulièrement impressionnant de canal de navigation historique. Son lit asséché, encore visible par endroits, reliait autrefois les fleuves Diyala et Tigre. Vu le contraste entre ses dimensions et les outils de construction primitifs disponibles à l’époque, il s’agit d’une performance à peine imaginable, car sa longueur était d’environ 400 km et sa largeur variait entre 30 et 122 mètres.

Le canal impérial chinois est encore plus étonnant : avec une longueur de près de 1800km, il reste à ce jour le plus long canal de navigation au monde construit par l’homme. Les travaux se sont déroulés en grandes étapes, qui ont débuté vers 400 av. J.-C. et ne se sont achevés qu’au 13e siècle de notre ère. Son chenal de navigation a une profondeur de 3 à 9 mètres, une largeur allant jusqu’à 40 mètres à certains endroits et une dénivellation de 42 mètres.

Pour tous ces canaux historiques, les constructeurs ont relié entre eux des cours d’eau naturels et ont suivi de près les courbes de niveau lors du tracé. C’est-à-dire qu’ils évitaient les irrégularités du terrain et évitaient largement les montagnes et les vallées. Cela limitait bien sûr considérablement les possibilités de tracé, mais ce n’est que bien plus tard que la technique a été en mesure de surmonter de tels obstacles.

Pour tous les canaux de navigation construits avant le 19e siècle, il fallait encore résoudre un problème technique essentiel, qui n’existe pas pour la construction de conduites d’eau. Comme l’eau s’écoule toujours en descendant dans un canal de navigation, la question se pose naturellement de savoir comment un bateau peut remonter le courant sans propulsion propre. La solution à ce problème était le « halage », également appelé « Halfern », « Leinen » ou « Bomätschen » dans d’autres régions d’Allemagne. Tous ces termes désignent le fait de tirer un bateau vers l’amont, soit à la force musculaire humaine, soit avec des animaux de trait.

La tradition du halage a commencé dès l’époque romaine et n’a pris fin qu’avec l’invention des moteurs de bateaux à vapeur. Avant que des chemins de halage spéciaux ou des chemins de halage ne soient aménagés partout, les équipages ou les animaux de trait devaient encore littéralement se battre par monts et par vaux et à travers des terrains riverains impraticables ou marécageux. Vestiges visibles de cette époque, les chemins de halage sont encore visibles aujourd’hui sur de nombreux fleuves, canaux et aqueducs.

La navigation fluviale en Europe

canal du midi

L’histoire européenne de la navigation fluviale ne commence qu’au 12e siècle avec le percement de quelques boucles fluviales. Jusqu’au 8e siècle, il était pratiquement impossible de naviguer de manière significative sur les fleuves indomptés d’Europe. Ce n’est qu’après la construction de la première écluse de chambre en Allemagne en 1325 que le développement planifié des voies navigables a commencé dans de nombreux pays européens.

  10 merveilles architecturales d'Antoni Gaudi

L’un des premiers grands projets de canaux en Europe fut le Canal du Midi dans le sud de la France, qui reliait la Méditerranée à la Garonne près de Toulouse, créant ainsi une voie navigable continue jusqu’à l’Atlantique. Outre un grand nombre d’écluses, la construction de plusieurs aqueducs et – pour la première fois au monde – d’un tunnel de canal a été nécessaire. La construction du canal de 240 km de long a eu lieu sous le règne du roi Louis XIV et a duré de 1667 à 1681. Le père spirituel de l’ensemble du projet était Pierre-Paul Riquet (1609-1680), un autodidacte de Béziers.

Une nouvelle ère dans la construction de canaux et d’aqueducs a été déclenchée à la fin du 18e siècle par la révolution industrielle en Grande-Bretagne. Thomas Newcomen avait inventé en 1712 la première machine à vapeur fonctionnelle, que James Watt améliora encore de manière décisive en 1769. Pour faire fonctionner les machines, les centres économiques de Liverpool et de Manchester avaient besoin de grandes quantités de charbon, qui devaient être acheminées depuis des mines parfois très éloignées. Le développement du réseau routier britannique n’a cependant pas pu suivre le rythme de cette évolution fulgurante, ce qui a rendu le transport de marchandises par charrettes long, pénible et coûteux.

Inspiré par un voyage en France et la visite du Canal du Midi, le troisième duc de Bridgewater a fait construire en 1757 un canal de dérivation entre ses mines de charbon de Worsley et la rivière navigable Irvell. Avec ce canal construit par James Brindley, il avait établi une voie d’eau directe jusqu’à Manchester. Quelques années plus tard, il fit également relier son ‘Bridgewater Canal’ à la Mersey et pouvait désormais faire naviguer ses bateaux directement jusqu’à Liverpool. Il a ainsi pu proposer son charbon dans les centres économiques à un prix beaucoup plus bas que ses concurrents, tout en gagnant davantage.

Révolution industrielle et démocratisation des aqueducs

L’exemple de Bridgewater a entraîné une véritable hystérie de la construction de canaux dans toute la Grande-Bretagne au cours des décennies suivantes. Les investisseurs voyaient eux aussi dans la construction de canaux une chance de réaliser de bons bénéfices, ce qui a encouragé la création de sociétés de construction de canaux sur la base d’actions. En l’espace de quelques années, des centaines de kilomètres de canaux ont été construits en Grande-Bretagne. D’une certaine manière, la vague s’est propagée à l’Europe, mais en Allemagne, il n’était pas si facile de construire un canal plus long en raison des droits de douane et autres obstacles au commerce liés au « Kleinstaaterei ».

Même si la révolution industrielle battait déjà son plein, la plupart des travaux de construction étaient encore effectués à la main, même en Grande-Bretagne à cette époque. Il était donc toujours important pour les maîtres d’œuvre de maintenir les dimensions du canal à un niveau réduit. Les canaux britanniques étaient donc généralement conçus pour des narrowboats, qui pouvaient mesurer plus de 20 mètres de long mais jamais plus de 2,10 mètres de large. Comme le tirant d’eau de ces bateaux était également très faible, ils ne posaient pas de grandes exigences en termes de chenal et d’ouvrages, qui devaient donc être construits à moindre coût.

Cependant, les bateaux étroits n’avaient qu’une faible capacité de chargement et cela devait se payer plus tard. Lorsque le chemin de fer est devenu compétitif et que le réseau ferroviaire s’est massivement développé dans tout le pays, la capacité des canaux n’a plus pu suivre. Des canaux plus larges et des bateaux plus grands auraient peut-être tenu tête plus longtemps au chemin de fer. Pendant la « Canal Mania », on n’aimait pas se laisser arrêter par des obstacles géographiques et les canaux étaient généralement construits par le chemin le plus court. Cela a nécessité de nombreux ouvrages spéciaux : écluses, tunnels et aqueducs.

Le pont-canal le plus long et le plus haut de Grande-Bretagne datant de cette époque est l’aqueduc de Pontcysyllte au Pays de Galles, construit par l’architecte écossais Thomas Telford. L’ouvrage faisait partie du canal d’Ellesmere et est encore aujourd’hui, plus de 200 ans après son achèvement en 1805, totalement intact. L’auge d’eau en fonte, longue de 307 mètres, croise la vallée de la Dee à une hauteur de 40 mètres. L’aqueduc est particulièrement fréquenté pendant les mois d’été, car c’est à ce moment-là que se déplacent aussi bien les nombreux capitaines amateurs avec leurs bateaux privés que les bateaux d’excursion avec lesquels les touristes peuvent réserver un trajet sur l’ouvrage.

C’est précisément à l’apogée des activités britanniques de construction de canaux qu’a éclaté la Révolution française, à la suite de laquelle la France a déclaré la guerre à la Grande-Bretagne. Les préparatifs de guerre ont brusquement mis un terme à tous les projets de transport, d’autant plus que les investisseurs faisaient preuve de retenue en raison de l’incertitude de la situation. Certains projets de canaux ont pu être menés à bien avec difficulté, d’autres sont restés à jamais inachevés.

Lorsque les guerres de coalition prirent fin en 1815, l’économie de la Grande-Bretagne était au plus bas. Mais même après la reprise économique du pays, peu de projets de construction de canaux furent relancés, car un concurrent de taille, le chemin de fer, était apparu sur la scène. Après la mise en service de la première ligne de chemin de fer commerciale entre Stockton et Darlington en 1821, la plupart des investisseurs voyaient l’avenir du transport dans le chemin de fer. Les canaux ne furent plus développés par la suite et plus jamais un ouvrage comparable à l’aqueduc de Pontcysyllte ne fut construit en Angleterre.

Les aqueducs en Amérique et en Allemagne

En Amérique aussi, avant la généralisation du chemin de fer, de nombreux canaux de liaison entre les fleuves naturels ont été construits afin de rendre accessibles les étendues infinies du pays. Parmi les canaux américains les plus importants construits au 19e siècle, on trouve le canal Erie (584 km), le canal Morris (172 km) et le canal de Pennsylvanie.

Le grand constructeur de ponts Johann August Röbling a également travaillé pour des compagnies de canaux américaines avant de construire son premier pont routier. Pour ses débuts dans la construction de canaux, son entreprise a fourni des câbles métalliques pour les rampes de canal, à l’aide desquels les bateaux étaient tirés sur les crêtes. Les premiers ponts qu’il a construits étaient des ponts suspendus à câbles métalliques pour les compagnies de canaux : l’aqueduc sur la rivière Allegheny près de Pittsburgh (1845), l’aqueduc du Delaware près de Lackawaxen (1848), l’aqueduc de Neversink près de Deerpark (1850) et le High Falls Aqueduct Bridge, New York (1850).

Parmi les nombreux vestiges de l’époque romaine, on peut également admirer des canaux et des aqueducs en Allemagne. De nombreux ouvrages de la conduite d’eau romaine de l’Eifel pour la ville de Cologne sont encore visibles aujourd’hui dans le district d’Euskirchen. Près de Kreuzweingarten (ville d’Eurskirchen), on peut voir une section transversale de la conduite historique. L’intérêt de ce tronçon est la couche de calcaire d’environ 30 cm qui s’est déposée pendant les 200 ans d’exploitation. Près de Mechernich, les premières arches d’un aqueduc ont été reconstruites en 1961, telles qu’elles se trouvaient à cet endroit 2000 ans plus tôt.

Un impressionnant aqueduc des temps modernes destiné à la navigation peut être vu à Minden, en Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Le fameux croisement de voies navigables fait passer le canal du Mittelland au-dessus de la vallée de la Weser avec un dénivelé de 13 mètres. Mais pour être précis, il s’agit de deux ponts sur le canal situés directement l’un à côté de l’autre, le plus ancien datant de l’époque wilhelminienne (1915) et le plus récent ayant été mis en service en 1998. Avec ses 398 mètres, le nouveau pont est légèrement plus long que l’ancien ouvrage.

Avec une longueur de 325 km, le Mittellandkanal est le plus important canal de navigation allemand et permet un passage continu de l’Oder au Rhin. Dans la partie est du canal, un autre aqueduc a été mis en service en 2002 avec le croisement des voies navigables de Magdebourg. Le pont-canal sur l’Elbe était en fait déjà prévu lors de la planification initiale du Mittellandkanal. La première et la deuxième guerre mondiale, ainsi que la division de l’Allemagne qui s’en est suivie, ont cependant retardé son achèvement de près de 100 ans.

Book an appointment