Vie et carrière de Darcy 
Cet ingénieur remarquable a apporté d’importantes contributions à l’hydraulique. À 18 ans, il débute ses études à l’École polytechnique de Paris, puis se spécialise dans les ponts et chaussées. Au cours de son travail sur le génie civil de la distribution d’eau à Dijon, il a observé et défini divers phénomènes pour comprendre l’écoulement de l’eau.
Henry Darcy (1803–1858)
Les 29 et 30 octobre 1855, Henry Darcy effectua des expériences sur colonne avec M. Charles Ritter dans un hôpital de Dijon, en France, pour déterminer « les lois de l’écoulement de l’eau à travers le sable ». Dans une traduction de son rapport original, ses expériences ont montré que « pour un sable de nature comparable, on peut supposer que le volume de décharge est directement proportionnel à la charge et inversement proportionnel à l’épaisseur de la couche traversée ». Dans ces expériences, Darcy avait découvert le secret d’une des lois de la nature. Aujourd’hui, la loi de Darcy est courante dans presque tous les aspects de l’hydrogéologie, de la science du sol, de l’ingénierie pétrolière et d’autres domaines impliquant l’écoulement dans des milieux poreux.
Cette année marque le bicentenaire de la naissance d’Henry Darcy, le père fondateur de la science de l’écoulement des fluides dans les milieux poreux. Henry Philibert Gaspard Darcy est né le 10 juin 1803 à Dijon, en France, et y est décédé le 3 janvier 1858. Cet éditorial est un hommage à la vie de Darcy et une occasion de réfléchir sur les nombreuses contributions qu’il a apportées à l’hydraulique, les plus notamment la loi de Darcy. Comme d’habitude avec un éditorial, l’espace est limité et cette discussion ne peut être que brève. 
Heureusement, il existe maintenant un certain nombre d’excellents articles publiés sur la vie de Darcy, sa famille et son éducation, la découverte de sa loi et le processus de cette découverte, des traductions du texte français original et même des discussions sur l’orthographe correcte de son nom [voir par exemple, Freeze and Back, Freeze, Philippe, Brown. Pour ces Darcyphiles [pour reprendre un terme utilisé par Freeze !] parmi nous, ces articles constituent une lecture très intéressante. Cet éditorial s’en inspire largement. Par conséquent, je reconnais les efforts incroyables de tous les auteurs précédents dont les innombrables heures à déterrer des livres dans des collections d’archives poussiéreuses, dont les pèlerinages à Dijon pour visiter les offices de tourisme, les bibliothèques et les cimetières et les efforts pour traduire des œuvres originales françaises en anglais nous offrent désormais une richesse informations inconnues sur Darcy. C’est leur temps, leur persévérance, leur passion et leur curiosité qui rendent possible cet éditorial hommage.
Célébrons le 200e anniversaire de Darcy en réfléchissant aux réalisations d’Henry Darcy et en revenant, ne serait-ce qu’un instant, à nos racines scientifiques. Pourquoi rechercher nos racines scientifiques ? Freeze () dans son article intitulé « Henry Darcy et les fontaines de Dijon » le dit très bien en réfléchissant à l’introduction du chapitre 2 du manuel que lui et John Cherry ont écrit (Freeze et Cherry). Le chapitre commence par l’introduction suivante que Freeze puis commente dans la déclaration « La naissance de l’hydrologie des eaux souterraines en tant que science quantitative remonte à l’année 1856. C’est cette année-là qu’un ingénieur hydraulique français nommé Henry Darcy publia son rapport sur l’approvisionnement en eau de la ville de Dijon. , France. Dans le rapport, Darcy a décrit une expérience de laboratoire qu’il avait réalisée pour analyser l’écoulement de l’eau à travers les sables. Les résultats de son expérience peuvent être généralisés dans la loi empirique qui porte désormais son nom. Et c’est tout. Le reste du chapitre décrit les sections, et les tubes d’entrée et de sortie, et les manomètres. Il n’y a rien d’autre à propos d’Henry Darcy. Pas même pourquoi il s’appelle Henry plutôt qu’Henri ; ou s’il était grand ou petit, riche ou pauvre ».
Il y a eu une curiosité croissante dans la vie de Darcy ces dernières années et cela a conduit à des réponses à certaines de ces questions. Dans son essai biographique décrivant son pèlerinage à Dijon, JR Philip a fourni deux reproductions de Darcy : l’une du jeune Darcy à 18 ans et l’autre du Darcy adulte. Ce dernier portrait mature est illustré à la Fig. Et juste pour donner une petite anecdote à Darcy un instant, on sait aussi qu’il mesurait 1,69 m, avait les cheveux châtain clair, les yeux bleus et un menton fendu ! (Brown). Et qu’en est-il du nom de Darcy ? Comme Philippe souligne, tout ce qu’il a découvert lors de sa visite à Dijon, la ville natale de Darcy, utilisait clairement l’orthographe anglaise Henry et non Henri. En effet, c’est cette forme anglicisée qui apparaît également sur les pages de titre du célèbre rapport « Fontaines Publiques » et son petit-neveu Paul Darcy l’utilise dans le titre de sa biographie de Darcy et tout au long de ce texte (Freeze).
Deux cents ans se sont écoulés depuis la naissance de Darcy et près de 150 ans depuis que Darcy a publié son texte le plus célèbre sur la construction de l’adduction d’eau municipale de Dijon, « Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon » (Darcy). Ce rapport a été préparé par Darcy alors qu’il travaillait comme inspecteur général du Corps impérial français des ponts, chaussées et mines à Dijon. Le rapport comptait 680 pages et contenait 28 planches de figures. Comme le souligne Brown, bien qu’une grande partie du matériel traite de l’approvisionnement en eau de Dijon, Darcy a également abordé plusieurs autres sujets, notamment les eaux souterraines, les filtres à sable et la fabrication de tuyaux. 
Mais Darcy a laissé son plus grand cadeau enfoui dans les profondeurs du rapport. Partie 2 de l’annexe D, aux pages 590 à 594 dans une sous-section intitulée« Détermination des lois de l’écoulement de l’eau à travers le sable » contenait les résultats de ses célèbres expériences sur colonne. Freeze a décrit leur apparence comme « à peine au premier plan ». Un point intéressant, cependant, est de savoir si Darcy a vraiment réalisé la signification de ses découvertes. Dans un article plus récent intitulé « Henry Darcy and the making of a law » Brown fournit un récit très complet de la vie de Darcy et accorde une attention particulière au processus de sa découverte, notant que de nombreuses publications antérieures souffrent d’un manque de perspective historique. Il suggère que Darcy a compris la signification de sa loi puisqu’il « a consacré presque une page entière dans l’introduction à décrire ses résultats. En comparaison, certaines sections plus longues n’ont reçu qu’une ou deux phrases ».Quelques autres travaux publiés notables sont une revue de l’expérience de Darcy par Hubbert qui fournit une excellente discussion théorique de la loi, et une traduction partielle de Darcy par RA Freeze dans une collection d’articles classiques en hydrogéologie pour le Benchmark- Série Papers-in-Geology (Freeze and Back). Un récit très intéressant de la vie et de l’époque de Darcy a été présenté par Freeze s’appuyant sur une biographie de 63 pages d’Henry Darcy écrite par un petit-neveu publiée en 1957 (Darcy) que Freeze a découverte dans une petite librairie à Dijon. en 1988. Philip dans son article intitulé «Cherchant désespérément Darcy à Dijon » fournit un récit très intéressant de certains aspects moins connus du caractère, de la vie et de l’œuvre de Darcy, basé sur une courte visite à Dijon et des documents d’archives de la Bibliothèque municipale de Dijon. Philip a été dévasté de découvrir que les habitants de Dijon ne semblaient pas savoir qui était Darcy ni ne semblaient s’en soucier. Pourtant, c’était moins de 150 ans plus tôt que la ville de Dijon pleurait la mort de Darcy. Comme décrit par Philip, «Darcy, avec une grande vision et habileté, a conçu et construit un système d’approvisionnement en eau pure pour Dijon, à la place de la misère et de la saleté précédentes. Dijon est devenu un modèle pour le reste de l’Europe. Darcy a renoncé de manière désintéressée aux frais qui lui étaient dus par la ville, ce qui correspond à environ 1,5 million de dollars aujourd’hui. Des médailles ont été frappées en reconnaissance de son talent et de son altruisme ; et un monument célèbre son grand travail ». L’inscription traduite sur la tombe de Darcy exprime le sentiment fort ressenti à l’époque de Darcy et il convient de le citer directement ici (Philip) :
« Il a conçu le projet, fait toutes les études, poursuivi jusqu’au bout l’exécution des ouvrages auxquels Dijon doit la création et l’abondance de ses eaux publiques. Doublement bienfaiteur de sa ville natale par son talent et son abnégation ».
Mais comment de si grandes choses sont-elles arrivées ? Il est utile de retracer brièvement certaines des étapes clés de la vie de Darcy. En 1821, Darcy entre à l’Ecole Polytechnique de Paris, commençant ses études en sciences et en ingénierie. En 1823, à l’âge de 20 ans, il est admis à l’Ecole des Ponts et Chaussées de Paris. C’était la branche académique du Corps des Ponts et Chaussées, « une fraternité d’élite d’ingénieurs qui avait un statut influent au milieu du XIXe siècle en France » (Freeze). Cette progression était habituelle pour les meilleurs étudiants à l’époque et façonnerait le cours du reste de la vie de Darcy (Brown). Une liste des diplômés et du personnel enseignant des écoles se lit comme un casting de stars de la science et de l’ingénierie et comprend Antoine Chézy (1718-1798), Louis Marie Henri Navier (1785-1836), Gaspard Gustave de Coriolis (1792-1843), Arsène Jules Emile Juvenal Dupuit (1804-1866) et Henri Emile Bazin (1829-1917), pour n’en citer que quelques-uns. Coriolis enseignait également à Polytechnique lors de la résidence de Darcy (Brown).
Darcy a rejoint le Corps en tant qu’ingénieur après avoir obtenu son diplôme en 1826 et a passé la majeure partie de sa vie professionnelle avec eux en poste à Dijon. Le Corps était une partie active et dynamique de la vie française au milieu du XIXe siècle. Selon Freeze, Darcy et d’autres scientifiques et ingénieurs éminents ont obtenu une reconnaissance et un statut publics au cours de leur mandat. Darcy a pris de l’importance dans la période 1834-1848 alors qu’il réalisait un certain nombre de projets importants, y compris non seulement le développement de l’approvisionnement en eau de la ville de Dijon, mais aussi dans la construction d’un certain nombre de projets routiers, d’ouvrages de navigation et de ponts. En 1840, il est nommé au poste d’ingénieur en chef du Département de la Côte d’Or à l’âge de 37 ans. Pour replacer ses fameuses expériences sur les colonnes dans leur contexte, il convient de noter qu’elles n’ont été réalisées qu’un an avant leur publication en 1856. La plupart des travaux sur l’approvisionnement en eau de Dijon ont été entrepris bien plus tôt dans la carrière de Darcy, dans la période 1835–1840.
Mais ce n’était pas que de l’amusement et de la joie pour Darcy. Il a subi des persécutions politiques et dans les dernières années de sa vie, sa santé s’est détériorée. En 1848, il est suspendu de ses fonctions peu après le remplacement de la monarchie constitutionnelle française par un gouvernement républicain provisoire, car il est considéré comme « dangereux pour le nouvel état de choses » (Darcy). Apparemment, il avait trop d’influence à Dijon au goût du nouveau commissaire (Brown). Néanmoins, Darcy semblait continuer sans se laisser décourager. Il a été nommé à Bourges pour travailler sur un projet de canal et a préparé les plans d’un nouveau projet pour assurer le drainage et l’irrigation dans toute la région de Sologne.
Après la formation de la Seconde République et l’élection de Louis Napoléon, il est muté à Paris où il est nommé directeur général de l’Eau et des Chaussées (Brown). En 1850, il est promu au grade d’inspecteur général de 2e classe, ce qui offre à Darcy d’importantes possibilités de recherche. S’appuyant sur son intérêt pour l’écoulement des canalisations qui s’étaient développé lors de son travail sur le système d’eau de Dijon, il a mené un programme expérimental pour examiner les coefficients de frottement des canalisations. 
Il a effectué les premières mesures précises des distributions de vitesse de conduite turbulente et a fourni la toute première preuve de l’existence de la couche limite fluide. Sa contribution est reconnue dans la dénomination conjointe de la formule de frottement des tuyaux Darcy – Weisbach. Comme Brown souligne, outre la découverte de sa loi, qu’il a été le premier à montrer qu’une résistance à l’écoulement importante se produit dans les aquifères et le premier à reconnaître la similitude de la loi avec l’écoulement de Poiseuille décrivant l’écoulement dans des conduites de petit diamètre à faible vitesse. 
Alors que, selon Brown, il semble que Darcy ait découvert « le noyau de la vérité » en 1854, il faudra attendre les travaux de Reynolds en 1883 pour que les différences entre écoulement laminaire et turbulent soient véritablement quantifiées. Darcy a terminé son rapport d’écoulement de tuyaux en 1854 et dans la période entre la soumission de ce rapport et sa publication, il a terminé son texte le plus célèbre « Les Fontaines Publiques de la Ville de Dijon » (Darcy). Pendant cette période, la santé de Darcy se détériorait clairement. Il avait un «trouble nerveux» qui a apparemment été remarqué dès 1842 (Freeze).
Il a également présenté des symptômes de méningite et il a perdu connaissance lors d’une conférence à Paris en 1853 (Darcy). En 1855, quelques années seulement après son affectation à Paris, il est libéré de toutes fonctions à l’exception de la recherche. Dans ses dernières années, Darcy a accordé toute son attention à son expérimentation. Il revient à Dijon pour travailler sur deux séries d’expériences, celles avec Bazin sur le canal de Burgogne et celles avec Ritter au laboratoire de l’hôpital. Les premières expériences sur colonne ont été réalisées en octobre 1855 et à peine deux ans plus tard, le 3 janvier 1858, à l’âge de 55 ans, Darcy mourut. Il était apparemment tombé malade d’une pneumonie, sans doute provoquée par les effets persistants de nombreuses années de mauvaise santé (Freeze). En 1857, juste avant sa mort, il est élu à l’unanimité à la prestigieuse chaire de l’Académie française des sciences, poste occupé auparavant par Cauchy.
En tant que communauté de recherche, nous nous souvenons de Darcy pour ses nombreuses contributions à l’hydraulique et plus particulièrement pour son droit. Il était clairement un grand scientifique et ingénieur qui a fait bien plus que les expériences sur colonne pour lesquelles il est le plus connu. Après avoir lu les récits ci-dessus, ce qui devient immédiatement évident, c’est que nous devrions également nous souvenir de Darcy comme d’un grand homme et d’un citoyen exceptionnel. Il a reçu de nombreuses distinctions dans sa vie, mais ce qui rend ses réalisations plus admirables, ce sont les problèmes personnels, professionnels et politiques qu’il a endurés et surmontés pour mener à bien ses recherches scientifiques. Le plus agréable à lire est l’épilogue de son article écrit par Freeze qui capture vraiment l’essence de la vie de Darcy. Il est si bien écrit que je ne peux guère faire mieux que de le citer directement ici :
« Je peux voir son chemin à travers la vie dans ses différents rôles : en tant que jeune étudiant qui réussit ; comme frère fraternel dans le Corps des Ponts et Chaussées ; en tant que jeune ingénieur d’une telle renommée qu’on lui demande de concevoir l’adduction d’eau de la ville de Dijon ; en tant qu’administrateur d’un grand bureau régional d’ingénierie ; en tant que leader respecté de la communauté; en tant que victime de pressions politiques en période de tumulte ; et en tant que chercheur scientifique qui a apporté une contribution durable à l’humanité ».
Aujourd’hui, sans se soucier du tous des origines de sa découverte et des difficultés rencontrées sur le chemin de sa découverte, nous avons la chance de pouvoir rapidement écrire la loi de Darcy, brancher quelques valeurs mesurées de conductivité hydraulique et de gradients hydrauliques, et estimer débits d’eau souterraine ! Il est peu probable que Darcy n’ait jamais pu savoir à quel point son droit deviendrait important pour tant de problèmes non encore rencontrés, dans des domaines d’études non encore conçus à son époque (Brown). Dans notre propre domaine, l’hydrogéologie a évolué depuis l’époque de Darcy, passant d’une discipline dominée par l’hydraulique à une pléthore de problèmes non résolus (peut-être insolubles). Traiter l’hétérogénéité dans les environnements souterrains et prévoir le transport de solutés dans ces systèmes n’est qu’un exemple parmi d’autres. De plus, il y a eu beaucoup de discussions sur l’avenir de l’hydrogéologie (voir le message de l’éditeur dans Hydrogeol J 11 : 415–417, 2003). En cette année du 200e anniversaire de Darcy, rendons hommage à Darcy, à sa vie et à son époque, non seulement en réfléchissant au passé, mais, plus important encore, en regardant vers l’avenir. Partagez l’histoire de Darcy avec des étudiants et des collègues. Célébrez la vie et l’époque de l’homme qui nous a donné sa loi et qui a ouvert la voie au domaine scientifique que nous appelons aujourd’hui l’hydrogéologie.
Cet éditorial n’aborde que certains des aspects clés de la vie de Darcy, et ne le fait que dans les moindres détails. Les documents auxquels il est fait référence tout au long du livre sont une excellente source d’informations pour ceux qui souhaitent approfondir l’histoire de Darcy : sa loi, le scientifique et l’homme. Mais, avant de conclure, il y a quelques autres pensées qui méritent d’être méditées, même pour un instant. Que pensez-vous que Darcy dirait s’il était vivant maintenant et pouvait passer du temps avec nous en tant que communauté à réfléchir sur le passé et le présent de l’hydrogéologie, mais aussi, plus important encore, à regarder vers l’avenir de l’hydrogéologie ? La réponse à cette question ne sera jamais connue, mais une chose est très probable. Un homme et un scientifique du calibre de Darcy aurait eu quelque chose à dire sur notre avenir et se serait attendu à ce que nous y réfléchissions. Il aurait sans aucun doute été à l’avant-garde de la communauté menant la recherche d’aujourd’hui. En écrivant les derniers mots ici, je ne peux pas m’empêcher de me demander ce que l’éditorial hommage célébrant le 300e anniversaire de Darcy en l’an 2103 aura à dire sur notre science. C’est une pensée intéressante n’est-ce pas ?
La loi de Darcy
Alors que Darcy travaillait comme directeur en chef pour l’eau et les chaussées, il a consacré plus de son temps à la recherche en hydraulique. Plus tard, il a défini la loi de Darcy. C’était initialement pour décrire l’écoulement à travers les sables, mais c’est maintenant une unité de mesure plus généralisée pour la perméabilité aux fluides – nommée en l’honneur de Darcy. Il montre que le débit volumétrique est fonction de la zone d’écoulement, de l’élévation, de la pression du fluide et d’une constante de proportionnalité. Considérez le débit d’eau à travers une section de matériau poreux de longueur ‘l’ sous une tête ‘h’ comme indiqué
Où:Q est le volume d’eau traversant le milieu poreux par unité de temps, et
A est la section transversale du milieu poreux.
Par conséquent, q représente la vitesse équivalente de l’eau dans un tuyau de même section transversale que le milieu poreux. L’écoulement de l’eau à travers un milieu poreux s’effectue le long de nombreux conduits de forme irrégulière entre les particules de sol. Pour que le volume d’eau, Q, soit déplacé à travers le milieu poreux en une unité de temps, la vitesse réelle (moyenne) de l’eau s’écoulant dans ces conduits, parfois appelée «vitesse d’infiltration», V, doit être supérieure à q parce que la section transversale totale de tous les conduits n’est qu’une petite proportion de la section transversale du milieu. Donc V et q sont liés par la porosité :
Où la porosité est définie comme la proportion de vides dans le volume global du milieu poreux. Darcy a montré expérimentalement que q est directement proportionnel à i pour un sol (et fluide) donné. La constante k dans l’équation 2 a des unités de mm.s-1, ms-1 ou m/jour et est appelée le coefficient de perméabilité ou parfois, le coefficient de conductivité hydraulique. Il découle de l’équation 2 que le débit d’infiltration est donné par l’équation 4, où A est la surface totale de la section transversale du matériau à travers lequel l’écoulement a lieu et Q a pour unités mm3.s-1, m3.s-1 ou m3/jour.
Henry Darcy (1803-1858)
Henri-Philibert-Gaspard Darcy était un ingénieur hydraulique français qui a d’abord dérivé l’équation (maintenant connue sous le nom de loi de Darcy) qui régit l’écoulement laminaire (non turbulent) des fluides dans des milieux homogènes et poreux. En 1856, des études modernes sur les eaux souterraines ont commencé lorsque Darcy a été chargé de développer un système de purification d’eau pour la ville de Dijon, en France. Il a construit le premier appareil expérimental pour étudier les caractéristiques d’écoulement de l’eau à travers la terre. De ses expériences, il a dérivé l’équation de la loi de Darcy, décrivant l’écoulement de l’eau dans la nature, qui est fondamentale pour comprendre les systèmes d’eaux souterraines. Il a effectué des tests approfondis sur la filtration et la résistance des tuyaux. Il est à l’origine des études en voie ouverte menées par Bazin.
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