Conduite d'eau en bois

Scierie d'Åsens

Le bois lorsque constamment immergé dans l'eau se conserve sans pourrissement, ce qui en a fait un matériau de choix dans les conduites d'eau en bois mais aussi les saumoducs en bois. Des conduites d'eau en bois ont été établies de temps immémoriaux. Des fûts de bois ont été percés dans leur longueur. Puis, comme pour la fabrication des tonneau, de véritables pipeline ont été créés par cerclage de douelles.

Tuyaux historiques

Le tube ou tuyaux se trouvent à l'état naturel: les tiges des végétaux souples – quoique n'étant pas de bois à proprement parlé – dans certains cas rigides comme pour le bambou; Les bois, instruments de musique à vent en bois expérimentent les premiers probablement le percement en longueur des bois. Sur le site archéologique des Fontaines Salées, des tuyaux en bois datant du Néolithique, servent de cuvelages au puits d'exploitation servant à obtenir le sel par évaporation. La datation au carbone 14 et par la dendrochronologie des fûts qui sont encore visibles de nos jours, a permis de montrer que le site a été occupé depuis 2238 av. J.-C..

Le bambou est en Chine depuis toujours, de tous les usages; le bambou est divisé de distance en distance par des nœuds dont le tissu intérieur est beaucoup moins dur que la tige. Ces nœuds peuvent être percés facilement; les Chinois savent les perforer et les travailler intérieurement de façon que la dimension soit partout constamment la même; les gros bambous servent à faire des conduits à travers lesquels l'eau ne s'infiltre pas; ils durent ainsi plusieurs années sans avoir besoin d'être remplacés. Afin de rendre le bambou plus solide et lui ôter sa porosité, on l'enduit d'huile extérieurement et intérieurement et on le fait ensuite noircir au feu. Ainsi préparé, il est à l'abri des piqûres d'insectes et peut même être mis en terre sans crainte de le voir pourrir. Aussi les conduites d'eau sont elles exclusivement faites en bambou et selon certains auteurs peut-être aussi les premiers saumoduc/gazoduc.

Les matériaux utilisés pour la fabrication des canons (De l’italien cannone, augmentatif de canna : « tige », « roseau », « jonc » ou « tuyau ».) ou « bouches à feu » doivent eux, répondre à des critères élevés de dureté, de ténacité et d'élasticité; les canons de bois, souvent renforcés de cerclage de paille, de corde ou de métal expérimentent le cerclage en fer que l'on retrouve aussi dans les tonneaux et au XX^e siècle, les canslisations.

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  Fabrication d'un tuyau en bois. Georgius Agricola, De re metallica. 1556
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  Machine à percer d'un tuyauteur. Gravure sur cuivre de Salomon de Caus. 1615
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  Pipeline de saumure pour transporter la saumure de la Basse-Saxe saline brawn à Altensalzkoth, probablement de 1763/64
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  Fontaine en bambou - Temple Kiyomizu, Kyoto, Japon

Tuyau en bois percé

Toutes les anciennes compagnies d’eau londoniennes apparues entre le XVI^e siècle et le XVIII^e siècle siècle utilisaient des tuyaux en orme perforés pour la distribution de l’eau. Johann III von Blankenfeld (1507-1579) serait l'auteur de la construction de la première conduite d’eau de Berlin qui fit sa réputation; appelé « château d’eau » par les contemporains, ce haut réservoir, transportait l'eau à travers des conduites en bois, jusque dans les maisons. Fin XVIII^e siècle, en termes de fontainerie à Paris, un tuyau est une conduite en fer fondu, en cuivre, en plomb, en terre cuite ou en bois. Les tuyaux en bois sont d'aulne ou d'orme aussi de différents diamètres, que l'on perce avec des tarières - on les emboîte les uns dans les autres comme ceux de terre.

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  Tarière à main pour la fabrication de tubes en bois
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  Visée à l'aide d'une ficelle. Direction de perçage via un bloc réglable en hauteur
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  Forage
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  Enlèvement des copeaux percés après quelques tours
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  Pointe de la tarière tuyau
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  Forage
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  Anneau en métal et tarière

Pipelines en bois américains

Elisha Putnam a installé un canal pour acheminer de l'eau dans un moulin à farine situé à Troy, dans l'État de New York, en 1816, à l'aide de barils ouverts raccordés bout à bout. Putnam a reçu un brevet le 31 décembre 1816 et un autre le 18 novembre 1818, mais aucune copie du brevet n’existe. Il s'agissait du plus ancien pipeline de bois de construction connu. Bradley H. Hull, ingénieur dans le Connecticut, commence à construire des canaux de construction en bois vers 1851 pour acheminer de l'eau aux moulins, mais aucun exemple spécifique n'a été identifié. Ses articles de 1891 fournissent des détails sur la construction du tuyau. Ces canaux de douves en bois ont ensuite été appelés canaux de tonneaux (barrel flumes). La première canalisation en bois pour un système d'aqueduc a été construit à Rochester, New York, entre 1867 et 1870, amenant l'eau d'un lac distant de 16 milles à travers un pipeline de 24 pouces. Le tuyau était incapable de retenir l'eau et a apparemment éclaté pendant les essais. L'ingénieur de Philadelphie, John C. Trautwine, fournit la meilleure description des détails de construction du tuyau dans un rapport de 1868, qui semble correspondre de près aux détails des pipelines antérieurs de Hull. On ignore qui a conçu ou construit ce pipeline. La canalisation de bois suivante, longue de 2,5 km et d'un diamètre de 12 pouces, avait été construite en 1873 pour acheminer de l'eau à Middletown, New York, à partir de Shawangunk Kill. John T. Fanning a construit un pipeline de bois de 72 pouces à Manchester, New Hampshire, en 1874, pour lequel il a fourni de nombreux détails dans des articles et des livres. Les pipelines en bois (Wood stake pipelines) sont devenus très populaires après une installation remarquable en 1883 à Denver, au Colorado , et ont été largement utilisés jusqu’aux années 1920 au moins. Plusieurs sociétés fabriquent des tuyaux en bois à douves (wooden stave pipe), notamment la société Wyckoff d'Elmira, dans l'État de New York. Un brevet a été introduit par Charles P. Allen, US359590 pour des canalisations en bois en 1887 dont la description qui suit semble découler en partie.

Aux alentours de 1928, dans de nombreux vergers de Washington et de l'Oregon et dans une moindre mesure, dans d'autres États occidentaux, les tuyaux en bois sont utilisés pour transporter et pour distribuer de l'eau. Ces tuyaux sont généralement constitués de douves continues et ont un diamètre compris entre 1 et 12 pieds (0,30 m à 3,65 m). Le tuyau utilisé pour distribuer l'eau dans les vergers sont cerclées à la machine, avec des cerceaux en acier en spirale et leur diamètre varie de 2 à 12 pouces ou plus. Un tuyau en bois peut être créosoté, ce qui en prolonge considérablement la durée de vie.

La Redwood Manufacturers Company à produit des canalisations en bois (wooden stave pipe) de 10 à 120 pouces (0,25 m à 3,04 m) de diamètre. Les conduites sont enterrées. Les canalisations sont constituées de douves bandées avec des cerclages en acier. Les douves sont dressées sur leurs côtés plats en courbe, et sur les bords en lignes radiales, un certain nombre de ces douves complétant un anneau circulaire complet, formant la coque du tuyau. Les douves sont coupées d'équerre aux extrémités et ont un trait de scie sur la face en vue de l'insertion d'une languette métallique. La largeur de la saignée est un peu inférieure à l'épaisseur de la langue, et sa profondeur est légèrement inférieure à la moitié de la largeur de la langue, qui est mise en place par des frappes légères d'un marteau. La langue est coupée un peu plus longue que la largeur de la douve et ses extrémités pénètrent dans les douves adjacentes, assurant ainsi une jonction bout à bout droite.

Le pin, l’épicéa et le sapin sont utilisés avec succès dans la fabrication de douves de tuyaux, mais le séquoia de Californie ou redwood dans toutes les conditions, était reconnu comme assurant une plus longue durée de vie que tout autre bois utilisé dans ce but. Les cerclages autour du tuyau servent à préserver la forme du tuyau, et empêcher son affaissement consécutif à des pressions soudainement réduites ou du fait du poids du matériau de remblayage, et empêcher le tuyau de fuir et d'éclater lorsqu'il est sous pression. L’effet de cette construction, lorsque les bandes sont en tension, est de produire une poutre creuse et rigide de bois de grande résistance et qui, en ce qui concerne la rigidité contre l’aplatissement, n’est égalée que par le tuyau en fonte. Les contraintes possibles sur une douves de canalisation sont de nature complexe, dépendant de la pression de l'eau, de la contrainte initiale, du pouvoir gonflant du bois, de la charge exercée par le surplombant, des coups de bélier, etc..

Lorsque le bois sain est maintenu complètement humide, il ne pourrit pas. Le fait que le bois, lorsqu’il est fréquemment en contact intermittent avec l’eau, produit une pourriture rapide, n’est pas la preuve qu’il en est ainsi quand il est continuellement submergé. Des centaines de structures en pierre importantes dépendent pour leur stabilité et leur soutien de pieux en bois; et quand on a pris la précaution de n'utiliser que du bon matériel et de le maintenir en dessous du plus faible niveau d'eau, il n'y a pas de dégradation. Ces structures ont résisté à l’épreuve du temps, certaines depuis des siècles, et là où des parties ont été enlevées ou de vieilles piles enlevées, elles se sont avérées saines. Les conduites d’eau en bois de petit diamètre ont été largement utilisées en Angleterre et dans certaines villes américaines de l’Est. Après des années de service continu, elles ont été retrouvées aussi saines et propres que le jour où elles ont été creusées. La condition essentielle pour assurer une durée de vie indéfinie aux douves en bois est qu’elles doivent être constamment saturées. Le meilleur moyen d’y parvenir consiste à enfouir le tuyau dans le sol, car il empêchera toute évaporation de la surface du tuyau. S'il est enterré, il est nécessaire que le tuyau soit plein à des intervalles suffisamment longs pour causer et maintenir une saturation complète du bois. Une fois que les douves sont complètement imbibées, elles le resteront pendant un temps indéterminé si le tuyau est enterré et qu’il n’y a pas de ventilation à travers le tuyau.

Différents pipelines tout en bois ont été établis aux États-Unis, début XX^e siècle:

• Le pipeline de 14 pieds (4,3 m) de diamètre de la Montana Power Company (en), près de Great Falls, dans le Montana, l’une des deux plus grandes lignes de stave (douves) continues dans l’ouest des États-Unis, vers 1918.
• Le conduit d'Ogden Canyon est un tuyau en bois de 75 pouces construit par le Bureau of Reclamation avec des fonds provenant de la National Industrial Recovery Act. Le conduit d’Ogden Canyon est l’un des rares exemples restants de la technologie des conduits de bois utilisée jadis dans l’Utah.
• Il y a eu trois pipelines à partir du barrage Victoria sur la rivière Ontonagon, Rockland, Michigan. Le pipeline original en séquoia de 1930 a été remplacé en 1959 par un pipeline en douglas. Un tronçon du pipeline en douglas a été classé et est exposé au barrage. Pendant plus de 40 ans, les eaux des bras sud et ouest de la rivière Ontonagon ont traversé ce cylindre de bois en direction du lac Supérieur. En 2001, un pipeline en acier soudé en spirale a été construit pour remplacer la structure en bois, qui avait atteint la fin de son cycle de vie.

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  Yakima Project - Pipeline en bois
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  Tuyau en bois sur berceau en bois à l’est du tunnel no. 7 - Conduit de Ogden Canyon, Ogden, comté de Weber, Utah
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  Pipeline en bois de la rivière Cedar entre Minnesota ou en Iowa pour une application hydroélectrique.
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  Pipeline en bois de la rivière Cedar.
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  Détail de pipeline en bois de la rivière Cedar.
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  Barrage Victoria, Rockland Township

Calfeutrage en bois (Wood lagging)

Le calfeutrage en bois (Wood lagging (en)) est une méthode de scellement de lattes de bois autour des canalisations pour la protéger contre les impacts, l'abrasion et la corrosion. Le bois de calfeutrage agit comme une gaine protégeant le pipeline des dommages et est particulièrement utile sur les terrains rocheux; pentes raides; autour des rivières ou des zones marécageuses; et d'autres terrains accidentés. Le bois de calfeutrage a été utilisé sur des pipelines notables tels que le Trans-Mountain Pipeline, qui traverse les Rocheuses canadiennes depuis 1953, et le Kinder Morgan TMX Anchor Loop. Ce dernier, construit en 2007, utilisait du bois de scellement dans les terrains et les traversées de rivières écologiquement sensibles du Parc national de Jasper en Alberta.

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  Pipeline avec Wood Lagging

Canalisation de la saumure

Exemple de conduite de saumure à Salins-les-Bains. Le saumoduc est fait d'éléments cylindriques en troncs de sapin dont le centre est évidé.

• En 1617-1619 une conduite de bois de 31 km de long amène la saumure de Traunstein à Bad Reichenhall.
• Le saumoduc de Salins-les-Bains à Arc-et-Senans était formé d'une double conduite, formée par des troncs de sapins taillés en forme de crayons pour s'emboîter facilement, une conduite acheminant la saumure à la grande saline, et la seconde, à la petite saline2. Du fait de la forte déperdition sur le parcours, les canalisations en sapin furent remplacées par des canalisations en fonte à partir de 1788.

Voir aussi

• (de) suone. L'intrigue du film An heiligen Wassern (1960) tourne autour de l'approvisionnement en eau par des conduites en bois (suone) d'un village d'un Canton du Valais.
• À Neuve-Église (Bas-Rhin) dispose encore de huit fontaines reliées à des sources. On utilisait jadis des conduites en bois pour alimenter ces fontaines et, dans la vallée, quelques personnes savent encore percer de tels tuyaux.
• En 1908, la première prise d'eau dans la rivière Seymour a été construite. Elle se présentait sous la forme d’une conduite en bois de sapin et était situé à 11 kilomètres de l’embouchure de la rivière, à une altitude de 140 mètres. Une deuxième entrée, située à 600 mètres au nord de la première, a été construite en 1913. La canalisation alimentait en eau les habitants de North Vancouver, puis par l'eau située sous le Second Narrows Bridge (en), jusqu'aux habitants de Vancouver, Burnaby et Richmond.

Bibliographie

• E. Verdier-Latour, Études sur le bambou, Macao, 1856 (lire en ligne)
• Redwood Manufacturers Company. Wooden stave pipe. 1911. Lire en ligne
• Charles P. Allen. Wooden stave pipe for High Water Pressure. 1887. Denver Colorado Lire en ligne