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Une pompe hydraulique romaine en bois en contexte d’incendie à Reims/Durocortorum

A Roman wooden water pump in an archaeological context revealing a past fire at Reims/Durocortorum
Cyril Driard
p. 195-234

Résumés

Une pompe à eau aspirante refoulante en bois a été mise au jour lors d’une fouille archéologique préventive réalisée en 2016 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne). Elle a été retrouvée dans un puits situé à un carrefour proche du decumanus maximus, dans l’ouest de la ville antique. Ce dispositif hydraulique, plutôt atypique par rapport aux autres modèles de pompes en bois connues dans l’Antiquité, a été installé sur place et utilisé lors d’un incendie. Cette catastrophe est à l’origine de l’abandon et de la conservation exceptionnelle de cet appareil hydraulique qui s’est alors rapidement retrouvé dans un milieu clos parfaitement étanche. Le corps de pompe, gorgé d’eau, a été enseveli dans une boue cendreuse qui l’a préservé de tout remaniement ultérieur. Seule la partie supérieure de l’appareil, carbonisée et détruite lors de l’installation d’une sépulture dans le puits, après l’incendie, n’a pas été retrouvée. L’étude de cette pompe est l’occasion de revenir sur une technique d’élévation de l’eau déjà documentée en Occident romain, mais à partir d’un corpus réduit, lacunaire et souvent dépourvu de contexte archéologique détaillé.

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Texte intégral

1Une fouille archéologique préventive, réalisée à la fin de l’été et au début de l’automne 2016, a permis de mettre au jour à Reims (Marne) une pompe à eau aspirante refoulante en bois datée de l’époque romaine. La découverte d’un tel dispositif hydraulique antique est assez rare. Il s’agit seulement du dix-neuvième exemplaire de pompe en bois à deux pistons identifié dans l’Empire romain et du seul découvert ces vingt-cinq dernières années (fig. 1 et 2). Alors que les fouilles de puits, mécaniques ou manuelles, se sont multipliées avec l’essor de l’archéologique préventive, la dernière pompe romaine en bois signalée est celle de Bertrange au Luxembourg en 1998 (Stein 2014, p. 131-155). En France, aucune nouvelle découverte n’avait été faite depuis celles, en 1975, des exemplaires de Périgueux (Sablayrolles 1988) et Lyon (Savay-Guerraz 2007), soit une quarantaine d’années avant celle de Reims.

Fig. 1 – Localisation des découvertes de pompes à pistons en bois en Occident romain

Fig. 1 – Localisation des découvertes de pompes à pistons en bois en Occident romain

DAO : C. Driard (Éveha).

Fig. 2 – Chronologie des découvertes de pompes à pistons en bois en Occident romain

Fig. 2 – Chronologie des découvertes de pompes à pistons en bois en Occident romain

DAO : C. Driard (Éveha).

  • 1 Aucune pompe en bois antique n’a été pour le moment identifiée en Narbonnaise. Cependant, leur prés (...)

2Les pompes hydrauliques romaines en bois proviennent donc essentiellement d’anciennes fouilles de puits réalisées dans l’urgence et les contextes archéologiques sont souvent peu ou pas documentés (voir annexe). De plus, ces appareils hydrauliques, constitués surtout de matériaux périssables, n’ont pas tous été stabilisés et certains sont mal conservés, voire perdus ou détruits. Les pompes antiques en bois se répartissent entre six provinces romaines, toutes occidentales : la Belgique, la Germanie supérieure, la Bretagne, l’Aquitaine, la Lyonnaise et l’Italie1. La pompe de Reims vient compléter le corpus de la province romaine de Belgique, qui est déjà bien étoffé avec neuf occurrences sur les dix-neuf appareils identifiés (fig. 1). Si l’on y adjoint les découvertes de Germanie supérieure, une concentration remarquable apparaît clairement entre l’est de la France, les territoires mosellans et rhénans.

3Les pompes à piston antiques ont toutes été construites selon un même principe technique, plusieurs fois détaillé (Oleson 2004 ; 2005 ; Stein 2004) et décrit dans au moins trois textes anciens (Héron d’Alexandrie : les Pneumatiques ; Vitruve, De l’architecture, X, 7 ; Philon de Byzance, Pneumatiques) commentés à différentes reprises (Fleury 2005 ; 2008a). Le développement de cet appareil est attribué à Ctesibios (machina Ctesibica), un ingénieur d’Alexandrie ayant vécu au iiie s. av. J.-C. Les appareils décrits sont constitués d’un corps métallique, mais le principe de fonctionnement est similaire pour les versions en bois qui ne sont cependant pas mentionnées dans la littérature ancienne disponible. Les pompes à piston en bois présentent quelques différences de conception, mais le corpus n’est pas encore suffisamment étayé pour pouvoir prétendre en établir une typologie (Driard 2006). De façon générale, les corps de pompe sont façonnés dans un même bloc de bois, souvent du chêne lorsque l’essence a été identifiée. Ce bloc est percé dans sa hauteur afin d’y aménager les deux logements cylindriques destinés à accueillir la course des pistons. Afin d’éviter les frottements entre les pistons et le bois, des chemises métalliques, souvent en plomb mais aussi en alliage cuivreux dans le cas de l’exemplaire de Lyon, recouvrent, pour la majorité des exemples connus, les parois des deux cylindres. Un support cylindrique en bois comportant en son centre une perforation (emplacement du clapet d’admission) est inséré et fixé à la base de chacun des deux logements cylindriques. L’ouverture centrale ménagée dans cette pièce de bois peut être ouverte ou fermée par l’action du clapet d’admission (languette de cuir lestée par une plaque de plomb rivetée) fixé au sommet du support en bois. Ce dispositif permet l’aspiration de l’eau lorsque le piston se soulève. Lorsque ce dernier s’abaisse, le clapet d’admission se ferme et l’eau contenue dans le cylindre est repoussée vers un conduit situé en fin de course du piston et reliant le cylindre au circuit de refoulement. L’eau provenant des cylindres peut être réunie dans un même petit réservoir appelé chambre des clapets, chambre des valves ou chambre de refoulement. Dans certains cas, il peut y en avoir deux, soit une par cylindre. La chambre des valves est équipée de clapets anti-retour qui se ferment alternativement en phase d’aspiration ou s’ouvrent en phase de refoulement. Des conduits de liaison permettent à l’eau contenue dans la/les chambre(s) des clapets de rejoindre un conduit de sortie unique, aboutissant sur la face supérieure du corps de pompe à une connexion avec une canalisation destinée à remonter l’eau hors du puits. La pompe est actionnée depuis la surface par un système de balancier, dont les éléments sont rarement découverts ou identifiés.

4L’équipement mis au jour à Reims constitue, avec les exemplaires de Bertrange (Luxembourg), Périgueux (Dordogne), Wederath et Trèves/Oberkirch (Rhénanie-Palatinat, Allemagne), l’une des pompes antiques en bois les mieux conservées et les plus complètes. Il présente des caractéristiques techniques originales, prêtant à discussion et permettant de renouveler les connaissances sur ce type de dispositif hydraulique. Le contexte archéologique de cette découverte est également remarquable puisque la pompe a fonctionné, s’est détériorée et a été abandonnée dans un puits lors d’un incendie qui a ravagé une partie du quartier. Les observations réalisées durant la fouille et lors de l’étude de la pompe permettent également de s’interroger sur les personnes ayant conçu, détenu et utilisé ce matériel et, ainsi, de poser la question des équipements et de l’organisation de la lutte contre les incendies dans les villes antiques.

Contexte archéologique de la découverte de la pompe de Reims

Dans les quartiers ouest de Durocortorum au Haut-Empire

5La ville de Reims a été implantée dans une plaine alluviale à une altitude peu élevée, comprise entre 75 et 95 m NGF. Les terrains les plus bas, qui n’ont pas été assainis et aménagés, ont constitué des zones humides progressivement urbanisées jusqu’à nos jours. Durant l’Antiquité, le secteur fouillé au 45 rue de Thillois se trouvait à proximité d’une de ces zones humides, dans l’ouest de la capitale de cité. La Vesle coule actuellement à environ 400 m à l’ouest. Le decumanus maximus était localisé à 45 m au sud de l’emprise de fouille et conduisait au forum situé à environ 600 m à l’est (Cavé et al. 2022).

6Les vestiges du Haut-Empire (fig. 3), mis au jour sur environ 800 m2, correspondent à un carrefour routier se développant entre la seconde moitié du iie et la première moitié du iiie s. apr. J.-C. (Driard et al. 2021). Il est constitué d’une rue orientée sud-ouest – nord-est mesurant environ 7 m de large, perpendiculaire à une autre orientée nord-ouest – sud-est, d’une largeur de 5 m, bordée au sud par un trottoir et se dirigeant vers le decumanus maximus. L’axe sud-ouest – nord-est ne correspond pas à l’emplacement attendu d’une artère decumane, selon le schéma urbain habituellement observé à Durocorturum. Il pourrait s’agir d’une rue secondaire. Le puits dans lequel a été découverte la pompe se situait à la jonction de ces deux axes de circulation.

Fig. 3 – Plans des vestiges antiques mis au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 3 – Plans des vestiges antiques mis au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

A, au moment de l’incendie (seconde moitié du iie-début du iiie s. apr. J.-C.) ; B, après l’incendie et la reconstruction du quartier (iiie s., avec un TPQ après 218-219).

DAO : C. Driard (Éveha).

7Le terrain situé au nord du carrefour routier, délimité par un fossé, est riche en terre végétale et semble très peu bâti. Seul un petit espace artisanal dédié au travail des métaux (alliages cuivreux) y a été localisé, tandis que les déchets issus de l’artisanat de la matière dure animale sont abondants dans le fossé. La plupart des étapes de la chaîne opératoire de cette spécialité, depuis l’acquisition et la préparation de la matière osseuse jusqu’à l’ébauche et le façonnage d’objets sont bien représentées (Demarest, Lachiche 2021), mais l’atelier n’a pas été localisé. Ce secteur ne se situe pas en zone inondable. Toutefois, il est périodiquement envasé, avec un niveau d’eau, au fond des structures, dépendant des précipitations et de l’état de saturation hydrique du sous-sol. D’après les observations archéologiques, durant le Haut-Empire, la nappe phréatique se situait à environ 2 m sous le niveau du sol antique. Ce dernier a probablement été soumis à des remontées semi-permanentes provoquant son humectation. La faible densité de constructions dans cette partie de la fouille pourrait d’ailleurs être liée à l’insalubrité causée par la présence de cette nappe haute (Brenot 2021). Des restes d’animaux morts au moment de leur naissance ou peu de temps après et qui n’ont pas été consommés (caprinés, porcelets) attestent de mises-bas sur l’emprise ou à proximité immédiate du site. Cela pourrait induire la présence de bergeries et de porcheries et donc d’espaces voués à l’élevage (Lachiche 2021).

8A contrario, les terrains situés au sud de la rue sont densément occupés par des îlots urbains donnant au sud sur le decumanus maximus. Les édifices construits, mal conservés et situés en grande partie hors de la zone fouillée, semblent correspondre à des ensembles résidentiels relativement luxueux. Leurs couches de démolition ont en effet livré des briques d’hypocaustes, des fragments de verre à vitre de qualité (Robin 2021), des placages de marbre et des tesselles de mosaïques. Des fragments d’enduits peints y ont été également découverts, notamment des motifs classiques avec candélabres influencés par le IIIe style pompéien et une scène figurée remarquable, interprétée comme une mégalographie de Dionysos accompagné d’un amour sur fond rouge (Tessariol, Driard 2022).

9Ainsi, bien que les données archéologiques soient limitées en raison de la surface restreinte de l’emprise de fouille, il est possible de restituer un quartier avec un environnement assez humide, comportant des parcelles ou des terrains peu bâtis, quelques espaces probablement dédiés en partie à des activités agro-pastorales et artisanales. Seules les parcelles situées le long du decumanus maximus ont été densément occupées par ce qui s’apparente à un habitat urbain plutôt destiné à une frange aisée de la population.

Incendie, dépôts remarquables, déblaiement et reconstruction

10Une partie des bâtiments de ce quartier a été détruite lors d’un incendie dont l’ampleur reste indéterminée. Des retombées de débris brûlés et de cendres ont été piégées dans le fond boueux du fossé longeant la rue, dans le puits et sur les niveaux de circulation adjacents. Des restes de paléosols incendiés et de planchers carbonisés ont été retrouvés dans l’emprise des bâtiments antiques. Ces indices témoignent d’un incendie ayant touché les deux îlots bâtis partiellement situés dans l’emprise de fouille. Tous les bâtiments ne semblent pas avoir été détruits. En effet, le panneau peint de Dionysos, caractéristique de la fin du iie s., n’a pas été brûlé lors de l’incendie datable de la première moitié du iiie s. et il semble être resté en place lors de la reconstruction du quartier (Tessariol, Driard 2022). Sa présence dans des couches de démolition d’enduits peints homogènes et comportant de nombreux recollages laisse supposer qu’il provient de la décoration d’un édifice situé à proximité immédiate de l’emprise de fouille. Il n’a été démantelé que lors de la phase de récupération des matériaux du site durant le ive s.

11Juste après le sinistre, des dépôts remarquables ont été réalisés dans le fossé bordant la voie et dans le puits où se trouvait la pompe. Dans le fossé, la phase de dépôt initiale comporte des chaussures, une sépulture d’un sujet périnatal et une dépouille de chien. Au moins trente-quatre semelles cloutées y ont été retrouvées, les pointures correspondant à des chaussures d’adultes et d’adolescents (Haderer 2019 ; Demarest 2021) (fig. 4). Elles ont été disposées soigneusement au fond du fossé, souvent par deux mais pas forcément par paire. Le mobilier d’accompagnement comporte un petit récipient en verre de forme apparemment inédite (coupelle ou lampe ?) (Robin 2021), un fourreau d’arme miniature en os, une lampe à huile, une clochette, des monnaies et de la vaisselle en céramique (cruches, gobelets, bouteilles et pots). Un des récipients contenait les restes d’un porcelet et, juste à côté, une monnaie a été enfoncée verticalement dans la boue. L’objet le plus inattendu, probable réutilisation opportuniste d’un élément architectural non mis en œuvre, est un emblema en opus sectile complet, préfabriqué et déposé bien à plat au fond du fossé (Tendron 2021) (fig. 5). Des vases miniatures (gobelets à pâte claire de couleur beige) ont été ensuite jetés sur l’ensemble des dépôts. Cet événement semble avoir été clôturé par ce qui s’apparente à un banquet. En témoignent de nombreuses pièces de viande (bœuf) standardisées, traitées par un professionnel et qui se sont décomposées après leur enfouissement (Lachiche 2021), mais aussi de la vaisselle liée à la boisson (Mauduit 2021). Dans le puits, au-dessus de la pompe hydraulique, un coffre funéraire a en outre été aménagé. Il contenait une poterie renfermant les restes d’un sujet périnatal. Cette série de dépôts, réalisée sur l’espace public urbain, peut être qualifiée partiellement de funéraire en raison de la présence d’au moins deux inhumations d’individus décédés en phase périnatale et d’une dépouille de chien. Quant aux chaussures, qui semblent en être à l’origine, leur signification nous échappe. Symbolisent-elles des personnes particulières, des disparus en lien avec l’incendie, des victimes adolescentes et adultes dont les sépultures se situent hors de l’espace urbain ?

Fig. 4 – Fouille du comblement inférieur d’un tronçon du fossé 15 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 4 – Fouille du comblement inférieur d’un tronçon du fossé 15 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Vue d’une partie des dépôts de chaussures, de vaisselle et de faune.

Cliché : C. Driard (Éveha).

Fig. 5 – Fouille du comblement inférieur d’un tronçon du fossé 15 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 5 – Fouille du comblement inférieur d’un tronçon du fossé 15 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Vue de l’emblema en opus sectile.

Cliché : A. Laurey (Éveha).

12Après cet événement mêlant dépôts de mobilier, dépôts funéraires et banquet, les bâtiments incendiés sont déblayés. Le fossé et le puits sont définitivement bouchés avec les résidus incendiés, sous la forme d’un mélange de terre à bâtir rubéfiée, d’enduits brûlés, de fragments de bois carbonisés et de cendre. Ces derniers étaient encore suffisamment chauds pour rubéfier, dans les zones de contact, les parois en craie des deux structures (fossé et puits) et brûler le couvercle en bois du coffre funéraire aménagé dans le puits. Ces déblais sont également épandus partout au nord de la rue. Ils ont servi de socle à une série de nouveaux bâtiments en matériaux périssables, édifiés certainement durant la seconde moitié du iiie s. et orientés par rapport au nouvel axe de la chaussée, redéfini après l’incendie et qui oblique désormais vers le decumanus maximus. Ces constructions ont vraisemblablement été utilisées sur une courte durée, et leur fonction ne peut être précisée. Des travaux de constructions postérieurs à l’incendie ont été identifiés dans les îlots urbains situés en limite sud de l’emprise de fouille. Les façades sont réorientées selon la nouvelle configuration de la rue. La nature et l’ampleur des reconstructions, récupérées durant l’Antiquité tardive et observées seulement en limite de fouille sont difficiles à cerner.

Stratigraphie du puits 16

13La pompe a été découverte dans le puits 16, situé à l’extrémité d’un trottoir et à la jonction entre la rue orientée sud-ouest – nord-est et l’artère perpendiculaire se dirigeant vers le decumanus maximus.

  • 2 L’utilisation en permanence d’une motopompe avec une capacité de débit de 27 000 litres/heure n’a j (...)

14Le fond de la structure a été fouillé mécaniquement (Us 10 268, 10 269 et 10 270) (fig. 6), l’ensemble du sédiment piégé au fond a été tamisé soit sur place soit en laboratoire. La hauteur d’eau dans le puits lors de la fouille était de 2,13 m, avec un renouvellement très rapide2. Il s’est avéré que les différents dépôts sédimentaires identifiés étaient tous contemporains de l’incendie et que le fond du puits ne contenait aucun rejet ou dépôt significatif antérieur à cet événement. En milieu urbain, ce détail pourrait signifier soit un entretien approfondi de la structure soit sa fermeture lorsqu’elle n’est pas utilisée.

Fig. 6 – Coupe stratigraphique du puits 16 mis au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 6 – Coupe stratigraphique du puits 16 mis au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

DAO : C. Driard (Éveha).

15La partie inférieure du puits a été comblée par une boue cendreuse (Us 10 267) riche en inclusions de terre cuite et de charbon de bois qui a complètement enseveli le corps de pompe (fig. 7). Le fond du conduit a été atteint à 72,62 m NGF et la pompe n’était posée ni sur le fond, ni sur un support quelconque. La partie inférieure du corps de l’appareil se trouvait à 1 m au-dessus de la base du creusement.

Fig. 7 – Vue zénithale du corps de pompe (bloc de refoulement et cylindres) en place dans le puits

Fig. 7 – Vue zénithale du corps de pompe (bloc de refoulement et cylindres) en place dans le puits

Retrait du comblement inférieur constitué d’une boue cendreuse et pompage permanent de la nappe phréatique.

Cliché : C. Driard (Éveha).

16Le cuvelage du puits était constitué de madriers en chêne. Dans la partie basse de l’aménagement, jusqu’à 75 m NGF, les éléments en bois, gorgés d’eau étaient bien conservés : cuvelage, extrémités des deux perches destinées à actionner les pistons et corps de pompe (fig. 8). Au-dessus, ils étaient carbonisés.

Fig. 8 – Vue vers le sud-est du niveau d’apparition des bois gorgés d’eau du corps de pompe, des deux perches d’actionnement des pistons et du cuvelage du puits

Fig. 8 – Vue vers le sud-est du niveau d’apparition des bois gorgés d’eau du corps de pompe, des deux perches d’actionnement des pistons et du cuvelage du puits

Cliché : C. Driard (Éveha).

17Les remblais (Us 10 056 et 10 055) proviennent de la démolition de bâtiments incendiés, ils étaient très cendreux et comportaient de nombreuses inclusions de terre cuite et de charbon, ainsi que de nombreux fragments de tegulae et d’imbrices brûlés. Ces couches étaient en contact avec le cuvelage du puits (Us 10 453) et la partie haute de la pompe (Us 10 454 et 10 455), elles pourraient être à l’origine du processus de carbonisation de ces pièces en bois (fig. 9).

18Les vestiges de l’appareil hydraulique sont apparus à 75,27 m NGF, soit à environ 1,25 m de profondeur par rapport au niveau du trottoir antique. La première pièce découverte est un élément métallique d’assemblage de canalisation en bois (emboîture) qui semblait être en place sur des restes de bois carbonisés dessinant plus ou moins une surface quadrangulaire. Cet élément métallique indique la jonction entre le corps de pompe et la canalisation de remontée de l’eau. Quasiment au même niveau, une autre pièce en bois carbonisée (Us 10 454), associée à deux grandes équerres en fer (Us 10 456 et 10 457) et comportant des restes de fibres végétales tressées et brûlées, a été interprétée comme un système de manutention ou de suspension de la pompe.

Fig. 9 – Vue vers le sud-est du niveau carbonisé de la pompe et du cuvelage du puits

Fig. 9 – Vue vers le sud-est du niveau carbonisé de la pompe et du cuvelage du puits

Cliché : C. Driard (Éveha).

19Au-dessus de la pompe et sous la chambre funéraire, se trouvait un sédiment argileux homogène et compact comportant de nombreuses inclusions de terre cuite et de charbon (Us 10 054) (fig. 6). Il s’agit vraisemblablement d’un niveau de préparation et de nivellement réalisé préalablement à l’aménagement de la tombe avec des déblais brûlés. À ce niveau, le cuvelage a été démonté.

20Le caveau funéraire occupe toute la surface interne du puits (fig. 6 et 10). Il mesure 0,65 m de côté, soit une surface d’environ 0,42 m2, et 0,53 m de haut. Le fond de cet aménagement est constitué d’une couche de craie et de cendre tassées (Us 10 030) de 7 à 9 cm d’épaisseur. Il est fermé par un couvercle en bois (Us 10 028) ancré dans une rainure horizontale (Us 10 034) creusée dans la paroi nord-est du puits. Ce système de fermeture devait s’appuyer contre la paroi sud-ouest du conduit et le négatif du couvercle (Us 10 028) a été reconnu en position oblique dans la chambre funéraire. L’extrémité nord de ce dernier a été retrouvée partiellement carbonisée, ce qui pourrait avoir eu une incidence sur sa résistance mécanique. Le vide de la chambre funéraire a été rempli progressivement et lentement d’argile (Us 10 029). L’unique contenant funéraire (Us 10 032) a été placé dans l’angle nord de l’espace sépulcral, où il n’occupait qu’un quart de la surface disponible ; de la place a peut-être été ménagée brièvement dans l’optique d’y placer d’autres défunts ou des dépôts spécifiques. Le vase funéraire est un pot à cuire en céramique rugueuse sombre (Mauduit 2021), contenant les restes d’un individu déposé sur le dos, en position fœtale et dont l’âge peut être estimé à 38,178 semaines d’aménorrhées, à ± 3,33 semaines (Lambert 2021). La dépouille est accompagnée d’un sesterce d’Antonin le Pieux, frappé entre 140 et 144 (Le Martret 2021). La poterie est fermée par une brique carrée (Us 10 031) ayant empêché toute infiltration de sédiment à l’intérieur du récipient. Ce dernier, déséquilibré en raison de défauts de fabrication, a été calé avec une pierre (Us 10 033) en appui contre sa panse.

Fig. 10 – Vue vers l’est du puits 16 en cours de fouille

Fig. 10 – Vue vers l’est du puits 16 en cours de fouille

Coupe stratigraphique dans le caveau funéraire situé au-dessus de la pompe antique.

Cliché : C. Driard (Éveha).

21L’Us 10 027 correspond à une partie de l’Us 10 026 qui s’est affaissée dans l’espace funéraire lors de la chute du couvercle. Il s’agit d’un sédiment sableux, légèrement limoneux et argileux, très cendreux et comportant de nombreux fragments d’enduits peints et de mortier brûlés, de terre cuite détritique, parfois réduite en poudre, ainsi que de gros fragments de bois carbonisés. Ces remblais proviennent de constructions brûlées et sont probablement à l’origine de la rubéfaction de la paroi en craie du creusement (Us 10 035). Le comblement supérieur du puits (fig. 6) est constitué d’une couche de craie pilée et tassée (Us 10 025) correspondant au bouchage définitif de la structure.

22L’analyse stratigraphique du comblement permet de discerner six phases différentes. La première concerne l’utilisation du puits avant l’incendie : situé dans l’espace public urbain, il est vraisemblablement très bien entretenu ou couvert puisque qu’aucun déchet ou objet n’a été retrouvé au fond. La deuxième phase correspond à l’utilisation du puits durant l’incendie, avec l’emploi d’une pompe à eau, soit déjà installée en son sein, soit mise en place puis abandonnée durant la catastrophe. Lors de la troisième phase, le puits sert de réceptacle à plusieurs kilogrammes de cendres, puis son comblement se poursuit avec différents débris incendiés et des déblais encore suffisamment chauds pour carboniser le cuvelage et la partie supérieure de la pompe. La quatrième phase débute par l’arrêt momentané du bouchage, elle se poursuit avec le démontage partiel du cuvelage dans sa partie supérieure et s’achève avec l’aménagement d’une chambre funéraire contenant l’inhumation d’un sujet périnatal. Le caveau est fermé par un couvercle en bois. La cinquième phase est marquée par la reprise du comblement du puits au-dessus de la chambre funéraire. Les déblais sont apparemment toujours chauds, au point de rubéfier les parois en craie du creusement du puits et de carboniser partiellement le couvercle de la tombe de la chambre funéraire, qui bascule dans le caveau. Enfin, la sixième phase correspond à la condamnation finale du puits à hauteur de la margelle laissée apparente. Cet aménagement n’a alors plus la fonction de puits, mais il demeure bien visible dans le paysage urbain antique.

Étude et démontage de la pompe en laboratoire

23La pompe a été démontée et étudiée avant d’être envoyée en stabilisation et restauration au Konservierungslabor à Constance (Allemagne). Un bilan sanitaire des différentes pièces de la machine a été réalisé, afin notamment de définir des conditionnements appropriés pour leur envoi. Elles ont toutes été documentées avec précision et certaines ont fait l’objet de prélèvements pour analyses chimiques. Les objectifs du démontage étaient de comprendre les modes d’assemblage des différents modules du corps de pompe et de définir les caractéristiques techniques de l’appareil. Il s’agissait aussi de déterminer pourquoi il avait été abandonné dans le puits, s’il avait fonctionné, s’il était encore en état de fonctionnement et s’il avait servi lors de l’incendie.

24L’extrémité supérieure du corps de pompe a subi un début de putréfaction, car elle a été exposée aux variations du niveau de la nappe phréatique et était hors d’eau lors de sa découverte. D’autres parties immergées étaient en cours de dégradation. Les analyses par chromatographie gazeuse et chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse ont mis en évidence un important pic de sulfure et du stigmastanol, marqueur d’activité bactérienne, à l’intérieur de l’appareil (Dune et al. 2021).

  • 3 Il a été convenu que la partie droite de l’appareil était celle située à droite de l’observateur fa (...)

25Le corps de pompe a été retiré de la boue cendreuse d’un seul tenant, tout en conservant le sédiment piégé à l’intérieur (fig. 11). Cela a permis de préserver la dernière position connue du mécanisme. Lors du démontage de l’appareil, il est ainsi apparu que le piston droit3 était en fin de course dans son logement cylindrique (fig. 12 et 13). Ce dernier, le mieux conservé des deux, était donc soit en fin d’abaissement, soit en début de relevage. La position des différents clapets a permis de trancher. Le clapet d’admission du piston (côté droit) était fermé (fig. 14), alors que le piston anti-retour situé en amont du conduit de refoulement (côté droit) était ouvert. Par conséquent, celui de droite finissait de s’abaisser et était dans un cycle de refoulement de l’eau. A contrario, celui de gauche a été retrouvé dans la partie haute du cylindre. Le clapet d’admission correspondant (côté gauche) était ouvert alors que le piston anti-retour (côté gauche) était fermé et était donc dans un cycle d’aspiration de l’eau. Au moment de son abandon, le balancier de la pompe devait être levé du côté de la rue et en train d’être abaissé du côté du trottoir. Les manutentionnaires (ou le manutentionnaire) qui abaissaient le balancier du côté du trottoir ont ensuite interrompu le pompage et abandonné l’appareil sur place, ce qui pose la question de potentiels dysfonctionnements de la pompe et/ou d’une désertion brutale du personnel actionnant cette dernière.

Fig. 11 – La pompe à son arrivée à l’agence Éveha de Troyes

Fig. 11 – La pompe à son arrivée à l’agence Éveha de Troyes

Cliché : C. Driard (Éveha).

Fig. 12 – Le piston droit (diamètre : 7 cm) en fin de course dans son logement cylindrique

Fig. 12 – Le piston droit (diamètre : 7 cm) en fin de course dans son logement cylindrique

Cliché : C. Driard (Éveha).

Fig. 13 – Le piston droit est constitué de disques de cuir empilés (diamètre : 7 cm) et fixés par un gros clou en fer cloué au manchon d’admission

Fig. 13 – Le piston droit est constitué de disques de cuir empilés (diamètre : 7 cm) et fixés par un gros clou en fer cloué au manchon d’admission

Cliché : C. Driard (Éveha).

Fig. 14 – Le clapet d’admission du cylindre droit retrouvé en position fermée

Fig. 14 – Le clapet d’admission du cylindre droit retrouvé en position fermée

L’anneau métallique permet d’éviter que le clapet ne s’ouvre à 90° et reste bloqué contre la paroi du cylindre. Le lest de clapet en plomb mesure 4,90 cm de longueur.

Cliché : C. Driard (Éveha).

26Lors de la séparation des deux cylindres du bloc de refoulement, le comblement du circuit hydraulique interne de la pompe est apparu. Il était constitué d’une boue cendreuse riche en fragments de charbon mesurant jusqu’à 0,50 cm de long (fig. 15). Ce sédiment, issu de la dernière aspiration de la pompe, démontre que l’appareil ne possédait pas de système de filtration et qu’il était en immersion et en fonction dans une eau déjà très riche en déchets brûlés. Le piston gauche, très différent du droit de par sa conception, vraisemblablement une réparation de fortune, a été retrouvé très endommagé. Les rondelles de cuir ont été déchiquetées, certains fragments ont été retrouvés dans un remplissage de fragments de charbon de bois occupant tout le volume disponible du cylindre. Suite à la destruction du piston, de gros fragments de charbon de bois se sont retrouvés coincés entre le manchon en bois de ce dernier et la paroi du cylindre.

Fig. 15 – Comblement du cylindre gauche, constitué par la dernière aspiration de la pompe : une boue très riche en fragments de bois carbonisés

Fig. 15 – Comblement du cylindre gauche, constitué par la dernière aspiration de la pompe : une boue très riche en fragments de bois carbonisés

L’ouverture en bois du cylindre mesure entre 7 et 7,50 cm de large.

Cliché : C. Driard (Éveha).

27Lors de l’arrêt du pompage, une partie de l’eau qui se trouvait dans le tuyau de remontée a stagné et a décanté au fond des deux conduits de refoulement creusés dans le corps de pompe. Une couche de charbon de bois y a été retrouvée, recouverte par des dépôts argilo-cendreux. Le clapet anti-retour gauche étant fermé, les charbons de bois ne peuvent pas provenir du cylindre gauche et donc de la dernière aspiration. Cette observation laisse supposer que de l’eau riche en cendre et petits fragments de bois carbonisés a bien circulé dans la pompe, dans un premier temps sans encombre et a même probablement été projetée. Le blocage du mécanisme est intervenu dans un second temps et est lié à la dégradation du piston gauche, déjà fragilisé en raison d’une réparation improvisée. Le cylindre gauche est alors rempli de débris de bois carbonisé, le piston, hors service, ne peut plus refouler son contenu vers le circuit de refoulement, ce qui conduit à l’arrêt de la pompe. Par ailleurs, même si le piston ne s’était pas dégradé, la densité et la taille des particules absorbées en dernier semblaient trop importantes pour assurer la fluidité du mécanisme sans risque de l’entraver. Elles pouvaient conduire, par exemple, au blocage des clapets anti-retour.

Description des différents composants de la pompe

Le bloc de refoulement

28Le corps de pompe correspond à la partie fixe de l’appareil, plongée dans l’eau et sur laquelle est branché un conduit élevant l’eau lorsque les pistons sont actionnés. Pour tous les exemplaires de pompes antiques en bois à deux pistons connus, le corps intègre, dans un même bloc de bois, à la fois le mécanisme d’aspiration et celui de refoulement. La pompe de Reims est donc bien différente puisque les logements cylindriques accueillant la course des pistons n’ont pas été creusés dans son bloc principal. Ils constituent en effet deux pièces indépendantes fixées à ce dernier qui, lui, est dédié uniquement au système de refoulement (fig. 16, A à D).

Fig. 16a – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 16a – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Assemblage des supports des clapets d’admission et des connecteurs/valves.

DAO : C. Driard (Éveha).

Fig. 16b – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 16b – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Assemblage des cylindres et du bloc de refoulement.

DAO : C. Driard (Éveha).

Fig. 16c – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 16c – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fonctionnement de la pompe, position des pistons 1.

DAO : C. Driard (Éveha).

Fig. 16d – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 16d – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fonctionnement de la pompe, position des pistons 2.

DAO : C. Driard (Éveha).

29Une autre singularité concerne le conduit en bois destiné à la remontée de l’eau vers la surface. Selon le schéma habituellement constaté, la canalisation refoulant l’eau vers la surface, constituée d’un ou plusieurs conduits assemblés, est fixée sur la partie supérieure du corps de pompe. Dans le cas de l’exemplaire de Reims, une partie de ce conduit a été taillée directement dans la même pièce de bois que le bloc de refoulement.

  • 4 Identification : Valentina Bellavia, xylologue, Éveha.

30Façonnée dans un tronc de chêne4, cette pièce est conservée sur 1,55 m de haut. En tenant compte de son extrémité supérieure carbonisée, sa hauteur est restituable à 1,73 m. La partie supérieure est constituée par le conduit de refoulement vertical, conservé sur une hauteur de 0,75 m, restituable à 0,93 m. Ce dernier présente une section quadrangulaire mesurant 16 cm de long et 14,30 cm de large avec des angles biseautés ou arrondis. Le percement circulaire permettant le passage de l’eau mesure autour de 5 cm de diamètre.

31La partie inférieure du bloc de refoulement s’inscrit dans une pièce de section quadrangulaire mesurant 0,795 m de long, 0,31 cm de large et 0,143 cm d’épaisseur (fig. 17). Une de ses faces a été biseautée à ses deux extrémités longitudinales afin de retirer l’aubier, lui donnant ainsi une section hexagonale irrégulière. L’intérieur a été percé par deux conduits de section cylindrique (fig. 18) qui ont été réalisés avec une tarière dont le diamètre avoisine les 5 cm. Le bloc de refoulement a tout d’abord été percé dans sa hauteur sur 1,73 m de long avec un forage cylindrique partant de sa base et aboutissant à l’extrémité du tuyau de remontée de l’eau. Ce percement aurait probablement dû être vertical et centré, mais il semblerait que la tarière soit partie de travers sans que l’artisan ne cherche à rectifier l’axe. Par conséquent, cette perforation est légèrement oblique et aboutit dans un angle et non au centre de la section supérieure du conduit de refoulement.

Fig. 17 – Le bloc de refoulement de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 17 – Le bloc de refoulement de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

DAO : C. Driard (Éveha).

Fig. 18 – Dimensions du bloc de refoulement et disposition des conduits internes de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 18 – Dimensions du bloc de refoulement et disposition des conduits internes de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

A, face opposée aux cylindres ; B, face supérieure ; C, face en contact avec les cylindres ; D, face latérale opposée au conduit de remontée de l’eau ; E, face latérale incluant le conduit de remontée d’eau ; F, face inférieure.

DAO : C. Driard (Éveha).

32Le second forage a été réalisé également à partir de la base de la pompe, à environ 10,80 cm à côté du premier. Son diamètre d’ouverture apparaît légèrement plus grand (autour de 5,50 cm) que celui intérieur du conduit (5 cm). Cette usure plus importante de l’entrée est liée au positionnement de la tarière pour réaliser un perçage oblique avec un angle d’environ 12,50° par rapport à la paroi latérale du bloc de refoulement. Après ce forage en biais d’environ 0,455 m de long, la jonction avec le premier percement a été établie. La course de la tarière s'est poursuivie au-delà de cette jonction et l’extrémité de sa cuillère a légèrement entamé la paroi opposée de ce dernier. Ces deux conduits constituent un réseau hydraulique de refoulement en forme de lambda oncial et ils se rejoignent à environ 0,44 m au-dessus de la base du bloc de refoulement. Leur jonction forme un angle aigu d’environ 16°. Des bouchons en bois de 14 cm de long et environ 5 cm de diamètre ont été enfoncés par martelage aux origines des deux forages. Ainsi, ces deux ouvertures ont été condamnées une fois le circuit hydraulique interne réalisé. Les bouchons pouvaient être retirés pour permettre la vidange de l’appareil.

33Deux ouvertures quadrangulaires mesurant environ 7 cm de large et 7,50 cm de haut ont été découpées au ciseau à bois dans la partie basse du bloc de refoulement, sur sa face plane. Elles sont espacées d’environ 8 cm l’une de l’autre et se situent à 19,50 cm de haut par rapport à la base. Ces deux orifices recoupent chacun un conduit de refoulement, ce qui permet de faire communiquer le circuit hydraulique interne du bloc de refoulement avec l’extérieur. Ils accueillaient, par emboîtement, les valves faites de deux pièces en bois équipés de clapets anti-retour. Ces dernières permettaient, également par emboîtement, de fixer les cylindres au bloc de refoulement. La pompe de Reims n’est pas équipée de chambre des clapets. Une fois insérées dans le bloc de refoulement, les valves ouvraient directement sur les conduits de refoulement.

Les valves

34Il s’agit de deux pièces quadrangulaires en bois mesurant environ 5 cm de côté (fig. 19). Elles ont été forées en leur centre afin de réaliser un conduit cylindrique d’au moins 9 cm de long et environ 3,30 cm de diamètre. Chacune dispose d’une extrémité biseautée, destinée à être enfoncée dans les ouvertures quadrangulaires du bloc de refoulement (fig. 16). Ce biseautage permet de ménager l’espace nécessaire au mouvement du clapet anti-retour. Ce dernier est constitué d’une pièce de cuir fixée par une rangée de clous au sommet de la partie biseautée de la valve. Les clapets anti-retours recouvraient, à l’origine, tout le percement cylindrique du bloc de valve lors de la phase d’aspiration. Un lest constitué d’une plaque de plomb rivetée à la languette de cuir (fig. 20) en assurait le rabaissement après la phase de refoulement durant laquelle il était ouvert. La partie supérieure de la pièce de cuir, au-dessus du cloutage, était repliée sur la face supérieure de la valve. Ce débordement constituait un joint renforçant l’ancrage des valves dans les ouvertures quadrangulaires du bloc de refoulement.

Fig. 19 – Les valves, connecteurs ou support de clapet anti-retour de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 19 – Les valves, connecteurs ou support de clapet anti-retour de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

A, valve, connecteur ou support de clapet anti-retour A ; B, valve, connecteur ou support de clapet anti-retour B.

DAO : C. Driard (Éveha).

Fig. 20 – A, lests de clapet en plomb ; B, anneaux en fer pour brider l’ouverture des clapets ; C, croquis de localisation des différentes pièces sur la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 20 – A, lests de clapet en plomb ; B, anneaux en fer pour brider l’ouverture des clapets ; C, croquis de localisation des différentes pièces sur la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

DAO : C. Driard (Éveha).

Les cylindres

  • 5 Identification : Valentina Bellavia, xylologue, Éveha.

35Les cylindres (fig. 21) ont été taillés dans des rondins de chêne5 mesurant un peu plus de 15 cm de diamètre. Il s’agit de pièces de bois de section arrondie et dont une face, celle destinée à être plaquée contre le bloc de refoulement, a été sciée et soigneusement aplanie. Ils mesurent environ 14 cm de large et 0,57 m de haut pour le cylindre droit et 0,58 m de haut pour le gauche.

Fig. 21 – A, cylindre A ; B, cylindre B. Avec croquis de localisation des deux pièces sur la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 21 – A, cylindre A ; B, cylindre B. Avec croquis de localisation des deux pièces sur la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

DAO : C. Driard (Éveha).

36Une partie de la surface plane de ces deux pièces de bois, plaquée contre le bloc de refoulement, déborde des parties inférieures et supérieures des creusements cylindriques. Elles sont assez dégradées et présentent des traces de clouage, indiquant qu’elles pourraient avoir servi à clouer les cylindres à chacune de leur extrémité sur le bloc de refoulement, puis qu’elles ont certainement été endommagées suite au retrait des clous. Lors de la découverte de la pompe, les cylindres n’étaient pas cloués au bloc de refoulement et il n’y avait aucune trace de clouage compatible sur ce dernier. Les trous repérés aux extrémités des cylindres pourraient donc correspondre à leur fixation sur une autre machine. En revanche, des empreintes de clous sont visibles plus haut sur le bloc de refoulement. Elles ne sont pas compatibles avec les cylindres retrouvés sur le bloc de refoulement, mais elles pourraient potentiellement indiquer l’utilisation antérieure de cylindres d’une hauteur plus importante.

37Les cylindres mesurent tous les deux 0,515 m de haut pour un diamètre de 7,50 cm. Leurs parois internes n’ont pas été chemisées par une feuille de plomb ou d’alliage cuivreux. Les pistons coulissaient donc à même le bois, du moins durant la dernière utilisation de l’appareil.

38La base des cylindres est bouchée par le support du clapet d’admission. Il s’agit de pièces en bois circulaires de 7,50 cm de diamètre et d’environ 5,50 cm d’épaisseur, qui comportent une perforation centrale de 4 cm de diamètre par laquelle passait l’eau aspirée. Sur la partie supérieure se trouve le clapet d’admission (fig. 16). Similaires aux clapets anti-retours situés dans les valves, ils sont constitués de pièces de cuirs, mal conservées, recouvrant largement les ouvertures cylindriques situées au centre des supports en bois auxquels ils sont cloués. Une plaque de plomb rivetée à la pièce de cuir assure, à l’issue du processus d’aspiration, son bon repositionnement sur l’orifice par lequel l’eau a été aspirée (fig. 20). Un anneau en fer a été attaché avec une lanière de cuir clouée, comme la languette de cuir du clapet, sur la face supérieure du support du clapet d’admission en bois (fig. 14 et 20). Il permet de limiter l’ouverture du clapet d’admission lors de l’aspiration. Sans cette technique de bridage, le clapet risquait de s’ouvrir à 90° et de rester bloqué contre la paroi du cylindre. En limitant son angle d’ouverture, son rabattement est assuré.

39La fixation des supports des clapets d’admission à l’extrémité inférieure des cylindres a été assurée par l’utilisation d’emboîtures en fer, habituellement utilisées pour les jonctions de canalisation en bois. Ces pièces métalliques, d’un diamètre proche de 7,50 cm et détournées de leur usage habituel, ont été enfoncées par martelage entre la paroi interne des cylindres et la bordure extérieure des supports des clapets d’admission.

Les pistons

40Les deux pistons sont de conception différente. Le plus classique est celui découvert dans le cylindre droit, dont le modèle est connu notamment sur les pompes d’Oberkirch (Neyses 1972a, p. 121 ; 1983, p. 283 ; Stein 2014, p. 227-238), de Bertrange (Stein 2014, p. 131-155), de Périgueux (Sablayrolles 1988) ou de Tarrant Hinton (Stein 2014, p. 345-346). L’exemplaire de Reims est constitué de huit pièces de cuir circulaires de mêmes dimensions (fig. 12 et 13), empilées et clouées à l’extrémité du manchon en bois par un unique gros clou en fer. Le cuir s’est probablement rétracté avec le temps et, lors de la découverte de la pompe et avant la restauration, le diamètre des disques de cuir du piston était de 7 cm. Toutefois, pour un fonctionnement optimal, les pièces de cuir devaient parfaitement épouser la paroi du cylindre et avoir un diamètre d’environ 7,50 cm.

41Le piston du cylindre gauche a été retrouvé dégradé. Les fragments de cuir conservés laissent entrevoir un empilement de pièces circulaires, bombées et munies d’un bourrelet sur leur pourtour. Elles étaient fixées de façon assez mobile à une pièce métallique agrafée à l’extrémité du manchon d’admission. Ces éléments en forme de cloche semblent avoir davantage fonctionné comme une ventouse.

42Une analyse protéomique par la technique ZooMS (Zooarchaeology by Mass Spectrometry) a été effectuée sur un échantillon de cuir provenant du piston gauche de la pompe. Le séquençage des peptides issus du collagène, allié au spectromètre de masse à temps de vol, a permis d’identifier du cuir de bovin (Dune et al. 2021).

Le système de suspension

43Les pompes à eau antiques en bois retrouvées dans des puits ont été souvent installées en fond de conduit, parfois sur un support en bois comme par exemple à Bertrange où le corps de pompe était installé en appui contre la paroi du puits sur deux pieds en bois (Stein 2007 ; 2014, p. 131-155).

44Lors de la mise au jour de la pompe de Reims, il s’est avéré qu’il n’y avait pas de support sous l’appareil et que le fond du puits se situait à plus de 1 m sous la base du corps. Deux autres pompes antiques ont été retrouvées dans une position comparable. L’exemplaire de Wederath a été retrouvé à 1,20 m au-dessus du fond (Neyses 1972a ; Hollstein 1972) et celui de Périgueux, à 0,73 m (Sablayrolles 1988). Dans les deux cas, la présence d’un système de fixation non documenté ou non conservé a été supposée. Concernant le cas de Reims, la position de l’appareil dans le puits, ainsi que les observations réalisées dans la partie supérieure du corps de pompe ont permis de constater qu’il était suspendu au moment de son abandon.

45La partie supérieure du corps de pompe, carbonisée par les remblais brûlants jetés dans le puits, n’a pu être prélevée, mais elle a fait l’objet d’un relevé (fig. 22).

Fig. 22 – Le système de manutention et de suspension de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 22 – Le système de manutention et de suspension de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Relevé des différentes pièces observées dans le puits : A, vue du dessus (sans l’emboîture) ; B, vue de face.

DAO : C. Driard (Éveha).

46Deux grandes équerres en fer (fig. 23), légèrement obtuses, ont été retrouvées positionnées contre l’extrémité carbonisée de la partie du conduit de refoulement faisant partie du corps de pompe. Une pièce de bois, également carbonisée, mesurant près de 0,55 m de long et disposant d’extrémités en forme de queue d’aronde était insérée, au niveau de sa partie centrale, autour du conduit de refoulement. Elle recouvrait les pattes inférieures des équerres, qui étaient clouées dans le conduit du bloc de refoulement, tandis que les pattes supérieures en recouvraient les faces supérieures, auxquelles elles étaient également clouées. L’oxydation des pièces métalliques a permis la conservation, sur les extrémités des pattes inférieures des équerres, de quelques fibres végétales, tandis que d’autres, tressées et carbonisées, ont été également retrouvées à ce niveau dans le comblement du puits, laissant supposer la présence d’un cordage en lien avec la partie supérieure du corps de pompe.

Fig. 23 – Le système de manutention et de suspension de la pompe ise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne) : les équerres métalliques

Fig. 23 – Le système de manutention et de suspension de la pompe ise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne) : les équerres métalliques

A, vue générale avec dimensions annotées ; B, dessins des profils des équerres et vues des faces extérieures ; C, vue détaillée des clous.

Clichés et DAO : C. Driard (Éveha).

47Ce dispositif pourrait correspondre à un système de suspension dont une restitution hypothétique est proposée (fig. 24). La pièce de bois aux extrémités en forme de queue d’aronde a été conçue et semble avoir été positionnée de telle sorte qu’elle ne gêne pas le va-et-vient des perches actionnant les pistons.

Fig. 24 – Le système de manutention et de suspension de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 24 – Le système de manutention et de suspension de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

A, restitution de l’assemblage ; B, restitution hypothétique de la pompe en position de fonctionnement.

Photogrammétrie : N. Saulière (Éveha) ; DAO : C. Driard (Éveha).

48Ce système de manutention n’aurait pas été possible avec les autres pompes antiques connues, pour lesquelles le conduit de refoulement est une canalisation en bois totalement indépendante du corps de pompe. Le fait qu’une partie du conduit de celle de Reims soit taillée dans la même pièce de bois que le bloc de refoulement renforce la cohésion de l’ensemble et permet de manipuler, plonger ou sortir l’intégralité de la pompe du puits en la tirant uniquement par le dispositif de manutention fixé dans la partie supérieure du corps. Les autres tuyaux complétant le dispositif hydraulique pouvaient être montés au fur et à mesure que le corps de pompe était descendu dans le puits ou démontés progressivement lors de sa remontée. Aucun élément de la partie supérieure du système de pompage, située au-dessus de la margelle du puits, n’a été retrouvé.

Assemblage et lubrification

49L’assemblage des différents modules de la pompe – bloc de refoulement, valves et cylindres – a été réalisé par simple insertion des pièces les unes dans les autres, selon l’agencement prévu à cet effet (fig. 16). Les valves servaient à connecter les cylindres et le bloc de refoulement. Cette adhésion semble avoir été renforcée par l’ajout de pièces en cuir servant de joints entres les différents éléments emboîtés.

50En se limitant au mécanisme précédemment décrit, la pompe pouvait être facilement démontée et les cylindres changés. Mais il se peut également que les différents modules de l’appareil aient subi un traitement ou qu’ils aient été collés afin de renforcer la cohésion et l’étanchéité du corps de pompe. Cinq échantillons de bois ont été prélevés dans les zones de contact entre les différents modules et à l’intérieur des cylindres. Ils ont été analysés par chromatographie gazeuse et chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, afin de détecter d’éventuelles traces de cires, colles, goudrons, résines, poix ou graisses appliquées sur l’appareil.

51En ce qui concerne les résines, goudrons ou poix, les composés organiques recherchés, terpènes et terpénoïdes, n’ont pas été décelés dans les échantillons analysés. Il est donc improbable que les différents éléments du corps de pompe aient été collés (Dune et al. 2021).

52Par contre, des lipides ont été extraits de ces échantillons à des concentrations comprises entre 151,40 et 535,60 µg.g-1. Le profil lipidique obtenu est dominé par des acides gras à chaîne longue (C22, C24 et C26), qui sont des composés endogènes parfois rencontrés en association avec le bois, mal caractérisés et qui peuvent provenir de graisses animales. Quant aux acides gras C16 et C18, caractéristiques du cuir animal, ils sont peu abondants. L’enduction du corps de pompe avec de la graisse animale, peut-être à des fins d’imperméabilisation, est donc envisageable (Dune et al. 2021). De même, le coulissement des pistons dans les cylindres pourrait donc avoir été facilité par l’application d’un lubrifiant, comme l’indique, sur la paroi interne des cylindres, la présence d’acides gras à chaîne longue (C22, C24 et C26), potentiellement d’origine animale (Dune et al. 2021).

Les caractéristiques techniques de la pompe

Les dimensions de base

53Les dimensions de base correspondent à la hauteur des cylindres, leur diamètre, leur rayon interne, ainsi que le calcul de la surface de leur section (fig. 25). Ces mesures, prises à l’intérieur des cylindres, constituent des données essentielles permettant ensuite de calculer différentes caractéristiques techniques de la pompe comme sa cylindrée, son débit et enfin l’énergie et la force requises pour l’actionner.

Fig. 25 – Les dimensions de base sur les cylindres de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

Fig. 25 – Les dimensions de base sur les cylindres de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)

DAO : C. Driard (Éveha).

54Les prises de mesure ont été réalisées sur du bois gorgé d’eau, avant stabilisation des matériaux.

55La hauteur des cylindres est de 0,511 m, leur diamètre interne est de 7,50 cm et la surface de la section est de 33,18 cm2.

La cylindrée de la pompe

56La cylindrée correspond au volume d’eau repoussé par un piston lors de son déplacement à l’intérieur du cylindre. Pour procéder à son calcul, il est nécessaire de connaître la hauteur de la course du piston, qui est ensuite multipliée par la surface de la section du cylindre. Pour la plupart des exemplaires de pompes antiques connues, la hauteur de la course du piston a été estimée en considérant la hauteur du cylindre, de laquelle est déduit trois fois celle du piston : une fois pour prendre en compte l’espace occupé par ce dernier, une deuxième fois correspondant à une marge de sécurité en haut du cylindre afin d’éviter le désamorçage de la pompe durant son fonctionnement et enfin, une troisième fois correspondant à une marge de sécurité en bas du cylindre pour ménager un espace permettant l’ouverture du clapet d’admission (Stein 2014, p. 52). Ces considérations ne sont pas utiles concernant le cas de Reims, car celle-ci a été retrouvée en position de fonctionnement avec un piston en bas de course et un autre en haut de course, ce qui permet de mesurer facilement la hauteur de la course, qui correspond à la distance comprise entre le bas du piston dans le cylindre droit et le bas du piston dans le cylindre gauche, soit 28 cm (fig. 25). La cylindrée de la pompe de Reims est donc égale à 929,12 cm3, soit 1 858,24 cm3 pour les deux cylindres.

57Parmi les 16 exemplaires de pompes antiques en bois suffisamment bien conservés pour estimer leurs caractéristiques techniques (Stein 2014, p. 87-90), la cylindrée de l’exemplaire de Reims (1 858,24 cm3) est légèrement en dessous de la médiane (1 924,60 cm3) et en dessous de la moyenne (2 226,88 cm3) (fig. 26). Les cylindrées des pompes de Treis-Karden/Martberg (1 710,60 cm3) et de Rome/Colle della Mentuccia (1 991 cm3) sont les plus proches de l’exemplaire de Reims. La plus petite cylindrée est celle de la pompe de Wederath/Belginum (1 178 cm3) et la plus grosse est celle de Silchester/Insula XIV (3 552, 40 cm3).

Fig. 26 – Comparaison des dimensions des cylindres (A) et des cylindrées de 15 pompes antiques (B) avec celle de Reims (Marne), selon sa configuration lors de sa découverte

Fig. 26 – Comparaison des dimensions des cylindres (A) et des cylindrées de 15 pompes antiques (B) avec celle de Reims (Marne), selon sa configuration lors de sa découverte

DAO : C. Driard (Éveha).

58Toutefois, le volume de 1 858,24 cm3 est celui calculé pour la pompe de Reims dans la configuration où elle a été retrouvée. En effet, l’hypothèse de cylindres mobiles et les traces de clouages repérées sur le bloc de refoulement laissent supposer une utilisation de tubes de plus grandes dimensions. Ces derniers mesureraient près de 0,75 m, avec une course du piston restituable à environ 0,51 m. Selon cette hypothèse, la cylindrée de la pompe pourrait avoir été largement accrue jusqu’à 3 444,40 cm3 pour les deux cylindres, un chiffre assez proche de celui restitué pour l’exemplaire de Silchester.

Le débit de la pompe

59Pour estimer le débit d’une pompe à pistons, il est nécessaire de connaître le nombre de va-et-vient du balancier durant une minute, soit le nombre de tours à la minute. Il peut être assez variable et probablement assez élevé en cas de situation d’urgence avec une équipe de manutentionnaires rodés à cet exercice. À des fins de comparaison, les calculs de débit de la pompe de Reims ont été basés sur les évaluations de Richard Stein, qui propose un nombre de va-et-vient du balancier compris entre 15 et 45 tours à la minute (Stein 2014, p. 81-82).

  • 6 Qt : débit théorique (t : theoretical).

60Le débit a donc été calculé à 15 tours à la minute, puis à 45 tours à la minute. Dans un premier temps, des débits théoriques (Qt)6 ont été estimés, sans tenir compte des pertes d’eau supposées à l’intérieur du circuit. Ces quantités théoriques ont été obtenues en multipliant la cylindrée de la pompe par le nombre de tours à la minute (N) :

  • pour 15 tours : 27,87 litres/minute, soit 1 672,20 litres/heure ;
  • pour 45 tours : 83,62 litres/minute, soit 5 017,20 litres/heure.
  • 7 Ql : débit perdu en raison des fuites (l : lost by leakage).

61Pour affiner ces résultats, il est nécessaire de prendre en compte le débit d’eau perdu (Ql)7 notamment en raison des imperfections au niveau de l’étanchéité du dispositif de pompage. Sur des installations comparables en état de fonctionnement, cette perte d’eau serait de l’ordre d’environ 20 % (Stein 2014, p. 52). En tenant compte de celle-ci, le débit à la sortie du dispositif de Reims est estimé à 1 338 litres/heure pour 15 tours/minute, et à 4 014 litres/heure pour 45 tours/minute.

62La pompe de Reims fait donc partie des machines dont le débit est compris entre 20 et 30 litres à la minute (22,30 litres) pour 15 tours/minute. Il est légèrement inférieur à la moyenne (25 litres/minute pour 15 tours/minute) des 16 pompes pour lesquelles ce paramètre a été calculé (fig. 27).

Fig. 27 – Comparaison des débits d’eau estimés à la sortie du dispositif de pompage (pour 15 tours à la minute) de 15 pompes antiques, avec celle de Reims (Marne), selon sa configuration lors de sa découverte

Fig. 27 – Comparaison des débits d’eau estimés à la sortie du dispositif de pompage (pour 15 tours à la minute) de 15 pompes antiques, avec celle de Reims (Marne), selon sa configuration lors de sa découverte

DAO : C. Driard (Éveha).

63Toutefois, comme précédemment évoqué, ce débit pourrait avoir été plus élevé avec une machine équipée d’une cylindrée plus importante, précédemment évaluée à 3 444,40 cm3. Dans ce cas de figure, le débit théorique aurait été de 3 096 litres à l’heure pour 15 tours à la minute ou 9 289,20 litres à l’heure pour 45 tours à la minute. La quantité d’eau perdue aurait été de 619,20 litres à l’heure pour 15 tours à la minute et de 1 857,84 litres à l’heure pour 45 tours à la minute. Ainsi, avec une cylindrée de 3 444,40 cm3, le débit de la pompe de Reims pourrait avoir atteint 2 476,80 litres à l’heure (au lieu de 1 672,20) pour 15 tours à la minute et 7 431,60 litres à l’heure (au lieu de 5 017,20) pour 45 tours à la minute. Le volume d’eau déplacé de cet appareil était donc susceptible d’être pratiquement doublé en ayant recours à des cylindres modulables plus hauts.

L’énergie minimale et la puissance requise pour le fonctionnement de la pompe

64L’énergie minimale requise pour le fonctionnement de la pompe se calcule avec la formule (M × g × H).

65H correspond à la hauteur minimale restituée du refoulement de l’eau, soit la profondeur de la base des cylindres dans le puits (2,86 m), à laquelle il faut rajouter la hauteur de la margelle (0,68 m au minimum), donc H = 3,54 m.

  • 8 Qd : débit estimé à la sortie du dispositif de pompage (d : at delivery point).

66M est la masse d’eau élevée à la seconde (Qd8/60), soit 0,46 kg pour 15 tours à la minute ou 1,39 kg pour 45 tours à la minute.

67Enfin, g renvoie à l’accélération due à la gravité, estimée à environ 10 m/s.

68Ainsi, l’énergie minimale en joules (j.) pour le fonctionnement de la pompe est égale à 16,28 j. pour 15 tours à la minute et 49,20 j. pour 45 tours à la minute.

69En transformant l’énergie exprimée en joules en Watt seconde (Ws), on obtient la puissance théorique requise pour le fonctionnement de la pompe, soit 16,28 Ws pour 15 tours à la minute ou 49,20 Ws pour 45 tours à la minute. Afin de passer de cette évaluation à une estimation de la puissance réelle, il est nécessaire de prendre en compte la friction et le mouvement de l’eau dans le dispositif hydraulique. Selon R. Stein (2014, p 52), la puissance théorique ne représente que 90 % de ce qui est nécessaire pour le fonctionnement des pompes. En se basant sur cette observation, la puissance réelle estimée pour animer celle de Reims serait de 18,08 Ws pour 15 tours à la minute et 54,66 Ws pour 45 tours à la minute.

70La puissance que développe un homme au repos est située entre 60 et 120 W selon sa corpulence. Il pourrait développer 110 W en natation et 220 W lors d’un marathon. D’autres études sur l’effort humain indiquent qu’un homme en bonne santé peut produire une puissance constante de 0,10 CV, soit 75 W, pendant huit heures, et un athlète, environ 0,40 CV, soit 300 W, durant la même durée (Malewicki 1983). Les chiffres les plus précis proviennent de l’INCEPT (Indoor Sport Concept) qui a calculé, durant l’effort cycliste, le rapport entre poids et puissance sur une durée de 60 minutes9. Ainsi, un homme sous entraîné de 70 kg peut développer une puissance de 167,30 W pendant une heure (139,30 W pour une femme du même poids). Par conséquent, une personne adulte développe largement assez de puissance pour pouvoir actionner, à un rythme soutenu de 45 tours à la minute, une pompe exigeant autour de 54,66 Ws.

71Cependant, cette remarque n’est valable que pour la dernière utilisation et configuration connues de la pompe, qui a été plongée à faible profondeur. Si le même appareil avait été installé dans un puits plus profond, à 12 m de profondeur par exemple, alors l’énergie minimale requise à 45 tours à la minute aurait été de 166,80 j. Ainsi, la puissance requise pour faire fonctionner la pompe, de l’ordre de 166,80 Ws, aurait été en limite de ce que peut développer cette même personne adulte durant une heure.

72Cette puissance requise peut également varier en fonction de la taille des cylindres de la pompe. Si on utilise la même machine à la profondeur à laquelle elle a été retrouvée, avec une hauteur de refoulement d’au moins 3,54 m, mais avec des cylindres modulables de 0,75 m au lieu de 0,515 m de haut par exemple, alors le débit théorique (Qt) augmente et la masse d’eau (M) élevée à la seconde est plus lourde : 0,86 kg pour 15 tours à la minute et 2,58 kg pour 45 tours à la minute. L’énergie minimale pour le fonctionnement de la pompe est alors de 30,44 j. (puissance requise : 30,44 Ws) pour une cadence de 15 tours à la minute et de 91,33 j. (puissance requise : 91,33 Ws) pour un mouvement de 45 tours à la minute. Selon cette configuration hypothétique, une personne adulte peut également suffire pour actionner la pompe.

73Ainsi, faire fonctionner la pompe de Reims, quel que soit son équipement (taille des cylindres), ne pose pas de problème à une personne adulte, même sans endurance et y compris à un rythme soutenu. De plus, en contexte d’incendie, il n’y avait probablement pas qu’une seule personne au balancier et les équipiers, potentiellement entraînés, pouvaient se relayer.

La force requise pour le fonctionnement de la pompe

74La force requise (en Newton, N) pour faire fonctionner la pompe se calcule en multipliant l’aire de la surface du piston (33,18 cm2) par la pression de la colonne d’eau à élever (0,34 bar, soit 3,54 N/cm2). Elle équivaut donc à 117,45 N dans le cas de Reims.

75L’utilisation d’un balancier serait susceptible de diviser cette estimation par trois. Cependant, R. Stein souligne que le chiffre obtenu après cette division doit être multiplié par deux afin d’accélérer la remontée de l’eau et surmonter la pression statique (Stein 2014, p. 52). Par conséquent, la force requise pour le fonctionnement de la pompe avec un avantage mécanique tel que le balancier serait de 78,30 N.

76En position debout, la force maximale d’un homme manutentionnaire serait en moyenne de 335 N (Plamondon 2015). D’après le Centre canadien d’hygiène et de sécurité au travail, pour un mouvement faisant appel à tout le corps, en étant debout et en ayant des préoccupations concernant la santé des travailleurs probablement éloignées de celles de l’Antiquité, il ne faudrait pas dépasser la force de 225 N10. Par conséquent, un seul homme pouvait suffire à actionner la pompe de Reims, qui requérait une force comprise entre 78,30 et 117,45 N à l’emplacement où elle a été découverte.

Datation, utilisation et fonction de la pompe de Reims

La datation de la pompe

77En l’absence d’analyse dendrochronologique, méthode destructrice pour la pompe qui devait subir un traitement urgent pour être préservée, il n’a pas été possible de déterminer l’âge d’abattage des arbres ayant servi à sa construction. La datation du cuvelage en bois du puits était susceptible de fournir un terminus post quem, mais en aucun cas de dater l’appareil hydraulique, les madriers utilisés pour la construction du puits pouvant avoir été recyclés. La méthode privilégiée pour dater cette pompe a donc été de cerner au mieux la date de l’incendie durant lequel elle a fonctionné pour la dernière fois avant d’être abandonnée.

78La stratigraphie associée à cet événement présente trois grandes phases qui semblent s’être déroulées sur une courte durée et une quatrième phase correspondant au renouveau du quartier après l’incendie :

  • Phase 1 : les retombées de l’incendie sont piégées, notamment dans le fond boueux du fossé bordant la rue et dans le puits où se trouve la pompe. Une monnaie de Marc-Aurèle émise en 164-165 apr. J.-C., découverte au fond du creusement, dans une strate sédimentaire antérieure au feu, constitue un terminus post quem pour le sinistre (Le Martret 2021).
  • Phase 2 : des dépôts remarquables ont été réalisés juste après l’incendie dans le fossé bordant la rue et dans le puits. Le mobilier archéologique abondant, notamment la céramique, est datable de la seconde moitié du iie au courant du iiie s. Le vase funéraire découvert dans le puits est datable du iiie s. Le sesterce d’Antonin le Pieux, retrouvé avec la dépouille du sujet périnatal, ne permet pas d’apporter davantage de précision. Une datation par le radiocarbone, effectuée par le laboratoire de Poznan, sur le squelette de chien inhumé dans le fossé a abouti à une datation assez large située entre 52 et 215 apr. J.-C., avec une probabilité de 95,40 %.
  • Phase 3 : le quartier incendié est déblayé. Les remblais encore brûlants sont étalés et sont encore suffisamment chauds pour rubéfier les parois du fossé bordant la rue ou celles de la partie supérieure du puits. Il est difficile de déterminer la période durant laquelle des résidus d’incendie peuvent ainsi modifier la couleur de leur environnement, mais ce délai est de toute façon inférieur à une année. Les monnaies les plus récentes retrouvées dans ce remblai sont un antoninien brûlé non datable avec précision et une monnaie de Julia Maesa frappée en 218-219 apr. J.-C. (Le Martret 2021). De par son contexte archéologique, cette monnaie a donc été perdue soit avant l’incendie, soit dans l’année qui a suivi le sinistre.
  • Phase 4 : le quartier est reconstruit. Le mobilier archéologique découvert dans les dépotoirs est caractéristique de la seconde moitié du iiie s.

79Ces indices chronologiques nous indiquent donc que l’incendie est postérieur à 164-165 apr. J.-C. et antérieur à la seconde moitié du iiie s. La monnaie de Julia Maesa retrouvée dans les déblais de l’incendie permet de resserrer la datation entre 218-219 apr. J.-C. et la seconde moitié du iiie s. Par conséquent, la pompe daterait de la fin du premier quart ou du deuxième quart du iiie s. En tenant compte de la datation par le radiocarbone effectuée sur le squelette du chien dans le fossé (entre 52 et 215 apr. J.-C.), il est envisageable de situer le sinistre davantage vers le début de l’intervalle chronologique proposé (vers 218-219 apr. J.-C.) que vers la fin.

80Les datations des différentes pompes antiques en bois connues par ailleurs sont généralement assez imprécises. La plupart des appareils découverts dans la province de Belgique semblent, à l’instar de la pompe de Reims, dater au moins du iiie s. Parmi les rares exemplaires dont le contexte archéologique est bien documenté, les plus anciens sont ceux de Périgueux, domus des Bouquets (seconde moitié du ier s.-première moitié du iie s.), et Lyon, rue Victor-Hugo (seconde moitié du ier ou iie s.).

Une conception atypique

81La pompe à eau découverte à Reims se distingue d’autres exemplaires bien conservés par sa conception atypique. Sa réalisation même témoigne de gestes imprécis ou réalisés à la va-vite. Ces derniers sont particulièrement perceptibles lorsque l’on examine la façon dont ont été percés les conduits internes du bloc de refoulement, exécutés de travers. L’absence de finition est évidente. Les découpages du bois, notamment pour les emplacements des valves, ont été réalisés grossièrement au ciseau à bois.

82D’autres caractéristiques semblent originales. C’est le cas des valves qui communiquent directement avec les conduits de refoulement. La chambre des clapets, systématiquement présente à un ou deux exemplaires en fonction des modèles, est donc absente de la pompe de Reims. L’utilité de ce petit réservoir réceptionnant l’eau provenant des cylindres avant son envoi dans le conduit de refoulement est discutée. Elle aurait eu, dans certains cas, une fonction de régulateur de pression afin d’obtenir un jet régulier à la sortie du tuyau de refoulement (Fleury 2008a). Cette interprétation nécessite toutefois la présence d’air comprimé dans le réservoir, ce qui est envisageable si l’extrémité du conduit de refoulement, situé en haut de la chambre des clapets, pénètre de quelques centimètres à l’intérieur de celle-ci. Dans le cas de la pompe de Reims, l’absence d’un tel système pourrait avoir conduit à un jet d’eau irrégulier ou saccadé.

83Autre curiosité, la pompe de Reims a été retrouvée sans chemisage métallique interne de ses cylindres. Ce revêtement en métal permet d’avoir une surface de contact lisse entre les pistons et la paroi des cylindres, ce qui facilite leur coulissement et renforce l’étanchéité et l’efficacité du dispositif. Son absence sur la pompe de Reims ne semble pas en avoir empêché le fonctionnement, mais il en découle probablement une perte d’efficacité difficile à évaluer. Plusieurs autres corps de pompe ont été retrouvés sans ce type de dispositif. Il s’agit des exemplaires d’Oberkirch (Stein 2014, p. 227-238), de Wederath (Stein 2014, p. 363-377), de Périgueux (Sablayrolles 1988) ou de Rome/Colle della Mentuccia (Ucelli 1950, p. 196-197 ; Stein 2014, p. 209-224). Leur absence, difficilement envisageable selon R. Stein, a été expliquée par la récupération des métaux (souvent du plomb) après l’abandon de la pompe. Le cas le mieux documenté est celui de Périgueux : les pistons ont été sciés, sortis de leur logement et rejetés dans le puits avant le reste du corps de pompe. Cette action pourrait s’expliquer par la nécessité de libérer l’accès aux chemisages métalliques des cylindres afin de les récupérer avant la mise au rebut de l’engin (Sablayrolles 1988 ; Stein 2014, p. 241-275). Une démarche similaire pourrait avoir privé l’exemplaire de Wederath de ses pistons, non retrouvés dans l’appareil (Hollstein 1972 ; Neyses 1972a ; 1972b ; Cordie et al. 2013 ; Stein 2014, p. 363-377). L’hypothèse de la récupération des métaux est cependant plus difficile à envisager pour l’exemplaire de Trèves (Oberkirch). En effet, les pistons ont été retrouvés en place dans les cylindres non pourvus de chemisage métallique (Neyses 1972a, p. 121 ; 1983, p. 283, p. 102-103 ; Stein 2014, p. 227-238). L’explication la plus probable serait qu’elle n’en ait pas eu. Concernant la pompe de Reims, elle a assurément fonctionné sans chemisage métallique des cylindres lors de sa dernière utilisation, comme en témoigne le comblement charbonneux issu de la dernière aspiration et remplissant tout l’espace disponible du cylindre.

84Enfin, une autre singularité est que les pistons sont dépareillés. Seul celui qui se trouve à l’extrémité du manchon d’admission droit est d’une composition comparable aux autres exemplaires connus. Le piston gauche pourrait avoir fonctionné, en quelque sorte, comme une ventouse assez mobile, fixée au bout d’une pièce métallique agrafée au manchon d’admission en bois. Remplacer les pistons traditionnels par des ventouses pouvait s’avérer efficace et novateur pour l’époque. Cependant, le fait qu’un seul des deux cylindres en soit équipé laisse penser que cette différence de conception relève davantage d’une réparation de fortune que d’une innovation technique.

Un dispositif mobile et modulable ?

85Le modèle de la pompe aspirante refoulante en bois tel qu’il était connu jusqu’à maintenant est un appareil destiné à être positionné et fixé dans un puits. Le corps de pompe était vraisemblablement placé à l’aide de cordes et les canalisations du conduit de refoulement étaient assemblées au fur et à mesure que l’appareil était descendu. Ce type d’installation apparaît comme suffisamment fastidieux pour n’être répété qu’en cas de nécessité (réparation, entretien, éventuel hivernage, etc.).

  • 11 Une pièce de bois découverte dans le puits où se trouvait la pompe de Périgueux avait été interprét (...)

86La pompe de Reims dispose, comme probablement d’autres exemplaires antiques11 même si les pièces n’ont pas été retrouvées ou identifiées, d’un système de manutention permettant de la descendre dans le puits. Les observations archéologiques laissent supposer que ce dispositif ne servait pas seulement à la manipuler lors de son installation ou de son retrait, mais également à la suspendre à l’intérieur lors de son fonctionnement. Lors de sa découverte, cette machine se trouvait à près de 1 m au-dessus du fond. Peut-être était-elle en cours de retrait lorsque cette manœuvre a été abandonnée ? Cette hypothèse a été écartée car aucun support destiné à accueillir l’appareil au fond du conduit n’a été retrouvé. De plus, le corps de pompe n’a pas été conçu pour pouvoir fonctionner posé à même une surface plane, en déséquilibre et sans système de fixation. Enfin, le système d’admission à la base des cylindres est placé trop bas pour faire correctement fonctionner un appareil dans un fond boueux, sans système de filtration (crépine). D’un point de vue technique, la pompe de Reims semble donc avoir été conçue pour être suspendue. Le système permettant de la suspendre est fixé à l’extrémité du corps de pompe, sur le départ du conduit de refoulement, exceptionnellement façonné dans la même pièce de bois que le bloc principal. Cette conception inédite, induisant une manipulation effectuée à l’aide d’un cordage archéologiquement attesté, facilitait l’installation et le retrait de l’appareil dans les puits et pouvait aussi permettre de l’adapter facilement à la profondeur de la nappe phréatique en faisant varier sa hauteur de suspension.

87Concernant la question de l’emplacement de cette pompe, permanent ou temporaire, il semble évident que le lieu où elle a été retrouvée n’est pas adapté à une installation de longue durée. Le puits est situé dans un espace public, à l’extrémité d’un trottoir étroit, à l’angle de deux rues. Le placement d’un balancier à cet endroit, même de petite dimension, ne devait pas être aisé et risquait d’entraver la circulation. De plus, avec un débit pouvant atteindre facilement 22,30 à 66,90 litres à la minute, une installation permanente à cet endroit aurait nécessité des aménagements destinés à recevoir et à évacuer le trop-plein d’eau sortant du puits et ruisselant sur la chaussée. Or aucune installation (caniveau, égout, bassin, etc.) n’a été retrouvée de ce côté de la rue.

88En plus d’être potentiellement mobile, l’appareil de Reims semble avoir été modulable. Si la réalisation des corps de pompe dans un seul et même bloc semble être une technique maîtrisée, en tout cas la seule observée jusqu’ici sur les modèles en bois, le mécanisme de l’exemplaire de Reims a été réparti entre plusieurs modules indépendants, dont l’assemblage ne semble pas parfait et est susceptible d’avoir occasionné des pertes d’eau. Le choix d’une telle conception ne semble pas découler d’une innovation technique facilitant la réalisation, l’entretien et le fonctionnement de la pompe, mais d’une volonté, au risque d’une étanchéité moins efficace, de pouvoir facilement séparer les cylindres du système de refoulement. Cette possibilité semble confirmée par l’absence de colle ou de résine sur les faces de contact des différents modules, assemblés simplement par emboîtement. Enfin, d’anciennes traces de clouage observées sur les cylindres et incompatibles avec celles retrouvées sur le bloc de refoulement laissent supposer que ces pièces ont été auparavant clouées sur une autre machine. De même, d’autres empreintes de clous retrouvées plus haut sur le bloc de refoulement et ne coïncidant pas avec celles observées sur les cylindres en place sur la pompe lors de sa découverte, laissent supposer une configuration différente de cet appareil avec des cylindres plus hauts. Ainsi, l’intérêt de séparer le bloc de refoulement des cylindres pourrait s’expliquer par le recours à des pièces interchangeables de différents gabarits permettant de moduler le débit.

L’utilisation des pompes et la lutte contre les incendies en milieu urbain dans l’Antiquité

89Après avoir examiné les caractéristiques de la pompe de Reims, une machine assez atypique qui a été découverte en contexte d’incendie, il convient de s’interroger sur son statut et son utilisation durant de tels événements. Mais tout d’abord, il est nécessaire de dresser un bilan des connaissances sur l’utilisation de tels dispositifs hydrauliques lors des incendies dans l’Antiquité.

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90Les pompes à eau ont eu différents usages durant l’Antiquité et l’alimentation en eau est le mieux documenté par l’archéologie. La plupart des appareils connus ont en effet servi à élever l’eau des puits pour des usages a priori essentiellement domestiques (Périgueux, Lyon, Silchester, Tarrant Hinton, Milan), peut-être également pour des usages artisanaux, ce qui n’a jamais été clairement établi. Les pompes découvertes en contexte d’ateliers de potiers attestés (Trèves12, Treis-Karden/Martberg13) ou supposés (Metz14) peuvent avoir autant servi à l’alimentation en eau, tant pour les usages domestiques qu’artisanaux, qu’à l’assainissement des secteurs de travail et des lieux de vie. Des pompes ont vraisemblablement été utilisées pour le drainage ou l’évacuation de l’eau, fonction qui paraît plausible pour l’appareil mis au jour sous l’arène de l’amphithéâtre de Trèves15. Pline l’Ancien en mentionne l’emploi pour l’irrigation des jardins d’une villa avec l’eau remontée d’un puits « e puteo rota organisue pneumaticis uel tollenonum haustu rigatos »16 (Histoire naturelle, XIX, 20). Elle aurait été également utilisée, d’après plusieurs sources anciennes (Sénèque le Jeune, Questions naturelles ; Sénèque le Rhéteur, Controverses et suasoires), dans les édifices de spectacle pour la diffusion d’eau parfumée (Fleury 2005 ; 2008b).

  • 17 Traduction personnelle : « Et sinon, il n’y avait pas de pompe, de crochet, bref, aucun équipement (...)
  • 18 Traduction de H. Hulot : « On garde aussi dans les maisons, du vinaigre pour éteindre les incendies (...)
  • 19 Traduction personnelle : « Un appareil appelé pompe, qui aspire les eaux en chassant l’air, ils les (...)

91L’utilisation la plus fréquemment mentionnée dans la littérature ancienne est la lutte contre les incendies, un usage qui n’était jusqu’alors pas attesté parmi les découvertes archéologiques. Dans Les Poliorcétiques, traité de techniques de sièges miliaires, Apollodore de Damas, architecte de Trajan, détaille les précautions à prendre pour préserver les tours de siège des incendies. Il y fait mention de « σίφων » terme qui semble désigner la pompe (Les Poliorcétiques, VII, 7). Pline le Jeune, alors gouverneur de Pont et Bithynie entre 111 et 113, évoque cet équipement (sipho) dans l’une de ses lettres à Trajan. Suite à un important incendie à Nicomédie, il déplore l’absence de moyens appropriés pour lutter contre le feu : « et alioquin nullus usquam in publico sipho, nulla hama, nullum denique instrumentum ad incendia compescenda »17 (Pline le Jeune, Lettres, X, 33). Pionos, prêtre chrétien de Smyrne décédé en 250, auteur de la Vie de Saint Polycarpe, évoque les « σίφωνε » qui interviennent durant l’incendie de la ville en 155 (Pionos, Vita Sancti Polycarpi, XXVIII). La deuxième partie du Corpus iuris civilis de Justinien, le Digeste, réalisé à partir de 530, mentionne la pompe (sifones). Elle est désignée comme un équipement domestique faisant partie des legs destinés à lutter contre les incendies au même titre que d’autres biens comme les échelles ou du vinaigre : « Acetum quoque, quod exstinguendi incendii causa paratur, item centones sifones, perticae quoque et scalae, et formiones et spongias et amas et scopas contineri plerique et Pegasus aiunt »18 (Digeste, XXXIII.7.12.18). Une inscription découverte à Rome, datée de 362, mentionne la fête des calendes de mars durant laquelle les vigiles paradent déguisés en matronae avec leur matériel et notamment les pompes (CIL VI, 3744) « matronae cum carpentis / sifon[ibus] / falc[ibus]/unc[inis] / b[alteis] » (Sablayrolles 1996, p. 60 et 393). Plus tardivement, dans l’encyclopédie d’Isidore de Séville (560-636), la pompe apparaît dans le livre dédié à la nourriture et aux ustensiles domestiques (de domo et instrumentis domesticis) comme un outil permettant de lutter contre les incendies (Isidore de Séville, Étymologies, XX). Il s’agirait d’un équipement tout à fait banal puisqu’il semblerait que les habitants accouraient avec leurs pompes dès qu’ils apprenaient qu’une maison était en feu : « Sifon vas appellatum quod aquas sufflando fundat ; utuntur enim hos (in) oriente. Nam ubi senserint domum ardere, currunt cum sifonibus plenis aquis et extingunt incendia, sed et camaras expressis ad superiora aquis emundant »19 (Isidore de Séville, Étymologies, XX, 6). C’est aussi au ive s. que le grammairien grec Hésychius d’Alexandrie évoque la pompe pour la projection d’eau sur les incendies (Lexicon, VI, d’après Oleson 1984, p. 54).

92La création des cohortes de vigiles à Rome sous Auguste est liée en partie à la crainte des dégâts que pouvaient occasionner les incendies dans les villes (Sablayrolles 1996, p. 5-6). Elles sont constituées d’affranchis, puis d’hommes libres, de pérégrins et de citoyens dont certains ont des fonctions techniques subalternes dans la lutte contre les incendies : il s’agit de l’aquarius, un gradé chargé de l’approvisionnement en eau et du siphonarius, un gradé chargé de l’entretien et des aspects techniques des pompes manœuvrées par les vigiles (Sablayrolles 1996, p. 178-179 et 234). Outre les vigiles, dont les compétences au niveau de la sécurité urbaine étaient variées, les cohortes de soldats (prétoriennes ou urbaines) pouvaient également être utilisées pour éteindre les incendies, notamment à Ostie et à Pouzzoles au cours de la première moitié du ier s. (Sablayrolles 1996, p. 45). Les cohortes de vigiles disparaissent durant l’Antiquité tardive, notamment sous Valentinien. Elles sont alors remplacées par les collegiati qui récupèrent la charge de combattre les incendies (Sablayrolles 1996, p. 61). Sous Valentin Ier, les cohortes urbaines sont remplacées par les officiales (Notitia Urbis Constantinopolitanae). Elles regroupaient des individus provenant de différentes corporations, notamment des artisans du bâtiment.

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  • 21 Traduction personnelle : « Il est donc préférable de se procurer tout ce qui peut aider à lutter co (...)
  • 22 Traduction personnelle : « En effet, selon plusieurs exemples, il vous est venu à l’esprit qu’un co (...)

93Des collegia ont existé pour la lutte contre les incendies depuis le Haut-Empire. Suite à l’incendie de Nicomédie, Pline le Jeune demande à Trajan l’autorisation d’établir un collegium de 150 hommes afin de lutter contre le feu : « Tu, domine, dispice, an instituendum putes collegium fabrorum, duntaxat hominum centum quinquaginta »20 (Pline le Jeune, Lettres, X, 33). Trajan refuse, ce type d’association étant susceptible de nuire à l’autorité impériale. Il préfère que les équipements destinés à la lutte contre les incendies soient rassemblés et que l’on fasse appel ponctuellement aux citoyens pour éteindre le feu : « Satius itaque est comparari ea, quae ad coercendos ignes auxilio esse possint, admonerique dominos praediorum, ut et ipsi inhibeant, ac, si res poposcerit, acçursu populi ad hoc uti »21. Trajan sous-entend également que Pline s’est inspiré d’organisations similaires lorsqu’il évoque la création d’un collegium, ce qui confirme l’existence de telles corporations dans plusieurs cités de l’Empire : « Tibi quidem, secundum exempla complurium, in mentem venit, posse collegium fabrorum apud Nicomedenses constitui »22 (Pline le Jeune, Lettres, X, 33).

94Il semblerait donc que les grandes métropoles de l’Empire romain aient été dotées d’organisations spécifiques pour lutter contre les incendies. Elles pourraient éventuellement avoir pris la forme de collegia, tel le collegium fabrum que Pline définit, avec un personnel spécialisé (ouvriers du bâtiment) et affecté à la sécurité urbaine. Par ailleurs, une épitaphe découverte à Vérone mentionne un membre du collegium fabrum en charge de l’équipement « curatores instrumenti Veronaes(ium) » destiné à la lutte contre les incendies (Salamito 1990, p. 167).

Discussion : la pompe de Reims, un équipement destiné à la lutte contre les incendies ?

95Durocorturum, capitale de la province de Belgique, faisait partie des plus grandes métropoles septentrionales de l’Empire romain (Monteil 2022, p. 2). Cette ville, dont la superficie est estimée à près de 500 ha (Neiss et al. 2015), voire 600 ha durant le Haut-Empire (Cavé et al. 2022), pouvait prétendre à une organisation particulière pour lutter contre les incendies. Faute de sources littéraire ou archéologique permettant de la documenter, il convient de s’interroger sur les maigres indices laissés sur les scènes d’incendie. L’utilisation et l’abandon de la pompe découverte à Reims dans un tel contexte ne fait aucun doute, mais s’agissait-il pour autant d’un équipement destiné ou réservé à cette tâche ?

96Si les pompes sont citées à différentes reprises dans la littérature antique au sujet de la lutte contre les incendies, les descriptions en sont rares et ne permettent pas de restituer la diversité supposée des appareils utilisés. Le modèle souvent imaginé pour cet usage est celui rapporté notamment par Vitruve (De l’architecture, X, 7). Il s’agit d’une pompe en métal, à l’instar des découvertes archéologiques de Sotiel Coronada à Calañas (Espagne), de Castrum Novum à Civitavecchia, de Bolsena (Italie) ou d’Avenches (Suisse) (Schiøler 1980 ; 1999). La pompe en métal de l’Antiquarium comunale à Rome a parfois été associée à cet usage (Schiøler 1989).

97Des pompes de petit gabarit en alliage cuivreux avec un seul cylindre existaient également : quatre exemplaires ont été retrouvés lors des fouilles de l’épave Dramont D (Rouanet 1974 ; Foerster Laures 1985). Les pompes en métal sont effectivement facilement transportables et elles nécessitent seulement que leur base soit immergée dans une cuve d’eau pour fonctionner. Si ce modèle ressemble beaucoup aux pompes à bras des corps de pompiers, en usage entre le xviie et la première moitié du xxe s., aucun contexte archéologique ne permet d’associer l’un des exemplaires métalliques antiques connus à la lutte contre les incendies. La pompe romaine en métal de Sotiel-Coronada (Espagne), par exemple, a été découverte en contexte minier et pourrait avoir été utilisée pour l’exhaure (Luzon 1968 ; Domergue 1990).

98Concernant les pompes en bois, la question de leur utilisation pour la lutte contre les incendies s’est posée lors de la découverte de l’appareil de Rome/Colle della Mentuccia. Le corps de pompe, disparu depuis, aurait comporté deux zones portant des traces de feu. Il n’a cependant pas été retrouvé en contexte de sinistre et les traces de carbonisation repérées proviennent d’une utilisation précédente inconnue (Ucelli 1950, p. 196-197).

99La plupart des pompes en bois connues ne semblent pas mobiles, mais conçues pour être installées de façon quasi permanente à un emplacement déterminé comme un puits. La découverte de Reims permet toutefois de nuancer cette hypothétique bipartition entre pompes métalliques mobiles et pompes en bois fixes. Elle a été conçue pour être facilement déplacée et ne pas nécessiter d’installation sophistiquée lors de sa mise en place. Son emplacement même, sur l’espace public urbain, permet de douter d’une installation permanente, qu’il s’agisse des problèmes de place ou d’évacuation d’eau. De fait, il est très probable que la pompe ait été placée ici dans le cadre de la catastrophe. Le puits constitue une réserve d’eau de près de 818 litres avec renouvellement quasiment instantané.

100Autre argument en faveur d’un équipement destiné à la lutte contre les incendies, la pompe de Reims pourrait avoir été conçue pour être modulable. Ainsi, il est probable que l’équipe l’ayant mise en place n’en possédait pas qu’un exemplaire, mais vraisemblablement plusieurs, de conception similaire. Elle devait également posséder différentes paires de cylindres permettant d’adapter le débit.

101Enfin, la pompe de Reims n’a pas été conçue aussi soigneusement que d’autres exemplaires mis au jour, mais son procédé de fabrication semble toutefois trahir l’intervention de corps de métier spécialisés. Le travail du bois est bien représenté, notamment avec une utilisation optimisée du tronc de chêne dans lequel a été taillé le bloc de refoulement. Le choix de placer le départ du tuyau de refoulement à une extrémité du bloc et non en position centrale comme c’est habituellement le cas, a pu permettre de réaliser plusieurs appareils similaires dans un même morceau de tronc d’environ 3,30 m de long avec très peu de perte de matière. Ce procédé démontre un savoir-faire propre aux charpentiers, menuisiers ou bûcherons. Ces artisans peuvent se trouver dans les collèges de fabri ou de dendrophori, qui semblent collaborer dans la lutte contre les incendies au moins en Italie (Salamito 1990).

102La signature d’un service des eaux est également présente dans la fabrication de la pompe de Reims. Les artisans qui l’ont conçue devaient aussi produire des canalisations en bois. Ils ont par exemple utilisé des emboîtures métalliques pour fixer les supports des clapets d’admission à l’extrémité des cylindres. Il s’agit d’un usage détourné de ces raccords métalliques qui sont habituellement réservés à l’assemblage des canalisations en bois. Le circuit hydraulique interne du bloc de refoulement et le creusement des cylindres ont été réalisés très probablement au moyen de deux tarières à longue mèche en cuiller, mesurant respectivement 5 et 7 cm de diamètre. C’est là un outil auquel avaient également recours les artisans spécialisés dans les tuyaux en bois, avec des diamètres relativement courants pour ce type d’ouvrage (Brissaud, Loiseau 2015). Ces artisans peuvent également trouver leur place dans les collèges de fabri ou de dendrophori.

103Les personnes ayant conçu la pompe, peut-être les mêmes que celles qui étaient en charge de son fonctionnement et de son entretien, pouvaient donc faire partie de corps d’artisans spécialisés dans la construction en bois ou l’ingénierie hydraulique, et agissant dans l’espace public. Ils avaient vraisemblablement à leur disposition plusieurs appareils similaires ainsi que des cylindres interchangeables en fonction des caractéristiques techniques recherchées. L’accès à cet équipement et l’intervention hypothétique d’artisans spécialisés lors d’un incendie n’est pas sans rappeler la vision de Trajan concernant la sécurité urbaine : des villes disposant de l’équipement nécessaire et du personnel choisi parmi la population ou certains corps d’artisans en cas de besoin (Pline le Jeune, Lettres, X, 33). Le possible lien entre un service des eaux et la lutte contre les incendies pourrait aussi trouver un écho avec le cas de la pompe précédemment évoquée de Rome/Colle della Mentuccia. Cet exemplaire, dont les traces de feu suggèrent une possible utilisation précédente au cours d’un incendie, a été retrouvé dans une des galeries de captage de l’aqua Appia (Ucelli 1950, p. 196-197). Or l’accès aux aqueducs était réglementé et il y a tout lieu de penser que cette pompe appartenait à du personnel autorisé à rentrer dans l’ouvrage hydraulique, comme un service des eaux en charge de travaux ou de l’entretien des lieux. Il devait être équipé de pompes permettant de gérer le niveau d’eau dans les infrastructures hydrauliques durant certaines missions, mais pouvant aussi servir à la lutte contre les incendies.

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  • 23 Cette pompe est actuellement conservée au centre de conservation et d’étude de la Direction régiona (...)

104La pompe à eau mise au jour à Reims en 2016 constitue donc une découverte remarquable et longtemps espérée par les chercheurs s’intéressant à l’ingénierie hydraulique ancienne23. La découverte d’éléments attribués à une machine élévatrice antique offre toujours de rares opportunités d’acquérir des données permettant de dépasser les généralités contenues dans les rares sources écrites anciennes disponibles. Concernant les pompes à piston en bois antiques, l’exemplaire de Reims est le seul à avoir été découvert ces 48 dernières années en France ou ces 25 dernières années dans les anciens territoires de l’Empire romain. Que ce soit en presqu’un demi-siècle ou même un quart de siècle, l’archéologie a bien évolué. Ainsi, la pompe de Reims a bénéficié des avancées de la recherche, comme les analyses chimiques, jamais testées auparavant sur ce type d’appareil et la documentation précise de son contexte archéologique. Il s’est avéré que ce dispositif hydraulique avait fonctionné durant un incendie. Ce contexte particulier, mais également certaines caractéristiques atypiques de la machine, ont donné l’occasion de discuter de l’utilisation et de la propriété de cet équipement. Ces différentes réflexions permettent d’enrichir le débat au sujet de la sécurité urbaine dans les métropoles antiques et plus particulièrement dans les villes des provinces occidentales. La question du rôle des collèges professionnels dans la lutte contre les incendies, fonction bien établie en Italie, se pose. Concernant l’appareil de Reims, l’ombre des collèges et de leur savoir-faire, peut-être celui des fabri ou des dendrophori, plane. Ils pourraient avoir été en charge de l’utilisation des pompes en cas d’incendie dans la ville, ou a minima, de leur mise à disposition.

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Annexe

Annexe numérique

L’annexe numérique mentionnée dans l’article est consultable sur le site de la revue :

  • Annexe
    Inventaire des pompes à piston romaines en bois
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Notes

1 Aucune pompe en bois antique n’a été pour le moment identifiée en Narbonnaise. Cependant, leur présence est suggérée par des découvertes, lors de prospections de surface, de lests de clapets en plomb. Deux pièces proviennent de Pomérols, site de Donaro et une troisième provient de Vic-la-Gardiole, site des Airolles (Feugère 2018).

2 L’utilisation en permanence d’une motopompe avec une capacité de débit de 27 000 litres/heure n’a jamais permis de faire baisser le niveau d’eau durant plus d’une minute.

3 Il a été convenu que la partie droite de l’appareil était celle située à droite de l’observateur faisant face à la pompe depuis la plate-forme creusée mécaniquement dans le substrat au nord du puits pour en faciliter la fouille. Bien qu’inappropriées, ces appellations ont été conservées par défaut car elles figurent dans les archives de terrain.

4 Identification : Valentina Bellavia, xylologue, Éveha.

5 Identification : Valentina Bellavia, xylologue, Éveha.

6 Qt : débit théorique (t : theoretical).

7 Ql : débit perdu en raison des fuites (l : lost by leakage).

8 Qd : débit estimé à la sortie du dispositif de pompage (d : at delivery point).

9 https://www.incept-sport.fr/wattbike-rapport-poids-puissance

10 http://www.cchst.com/oshanswers/ergonomics/push1.html

11 Une pièce de bois découverte dans le puits où se trouvait la pompe de Périgueux avait été interprétée comme un possible support de manutention (Sablayrolles 1988, p. 146). Cette hypothèse n’a pas été reprise par R. Stein (2014).

12 La pompe de Trèves (Finanzamt) provient d’un puits situé au cœur d’un quartier artisanal localisé au sud-ouest de la ville antique et occupé par des ateliers de potiers qui se sont succédé entre le ier s. et la fin du ive s., avec notamment des productions de céramiques communes « gallo-belges, vernissées noires, métallescentes et sigillées » (Gilles 1994).

13 La pompe de Treis-Karten est l’un des rares exemplaires à ne pas provenir d’un puits. Le corps de pompe était en grande partie décomposé lors de sa découverte, seules des pièces métalliques comme les chemisages en plomb des cylindres ou les lests des clapets, également en plomb, ont été préservées. L’appareil a été retrouvé à côté d’un four de potiers, dans un quartier artisanal où a été produit de la céramique gallo-belge au milieu du ier s., puis de la céramique vernissée noire et des figurines en terre cuite à partir du iie et durant le iiie siècle (Gilles 1994). La pompe pourrait avoir servi au drainage du secteur de cuisson d’un des ateliers de potiers (Wegner 1997 ; Stein 2014, p. 201-208).

14 La pompe de Metz a été découverte dans un puits situé à côté d’une structure de combustion interprétée comme un four de potiers. Aucune donnée ne permet d’attester que ce dernier est contemporain du puits dans lequel se trouvait la pompe. La présence d’activités artisanales n’est pas exclue dans ce quartier excentré de Metz, bordé de nécropoles, occupé notamment par l’amphithéâtre et partiellement urbanisé à partir de la période flavienne (Flotté 2005 ; Brkojewitsch et al. 2015).

15 La pompe a été découverte dans le sous-sol technique de l’arène, régulièrement, voire constamment inondé. Cet appareil ne peut guère avoir servi qu’au drainage ou à l’assèchement de cet espace souterrain abritant notamment différentes machineries utiles au déroulement des spectacles dans l’amphithéâtre (Samesreuther 1938, p. 128-129 ; Neyses 1972a, p. 117-121 ; Stein 2014, p. 335-340 ; Kuhnen et al. 2017).

16 Traduction personnelle : « irrigué à partir d’un puits, au moyen d’une roue “rota” [roue à godets, roue à augets, noria, saqia, roue persane, chaîne à godets, etc.], d’une pompe “organisue pneumaticis” ou d’un tollénone “tollenonum” [balancier à tirer l’eau, chadouf] ».

17 Traduction personnelle : « Et sinon, il n’y avait pas de pompe, de crochet, bref, aucun équipement à la disposition du public pour maîtriser les incendies ».

18 Traduction de H. Hulot : « On garde aussi dans les maisons, du vinaigre pour éteindre les incendies ; il doit être compris dans les legs des ustensiles, aussi bien que les balais faits de haillons, les tuyaux [pompes], les perches, les échelles, les nattes, les éponges, les crocs ou crampons, les balais de branches d’arbres : tel est le sentiment de Pégase et de plusieurs juris-consulte » (https://www.histoiredudroit.fr/corpus_iuris_civilis.html).

19 Traduction personnelle : « Un appareil appelé pompe, qui aspire les eaux en chassant l’air, ils les utilisent en Orient. Et lorsqu’ils repèrent une maison en feu, ils accourent avec des pompes remplies d’eau [dans le cas des pompes mobiles, le réservoir d’eau dans lequel leur base est plongée peut faire partie intégrante de la pompe] et ils éteignent le feu, et ils nettoient aussi à l’eau les pièces situées à l’étage ».

20 Traduction personnelle : « Vous, maître, demandez-vous si vous pensez qu’il faudrait créer un collège de fabri [des ouvriers du bâtiment et pas seulement des charpentiers d’après Salamito 1990, p. 164], avec au moins cent-cinquante hommes ».

21 Traduction personnelle : « Il est donc préférable de se procurer tout ce qui peut aider à lutter contre les incendies, d’exhorter les propriétaires des domaines à les maîtriser, et si la situation l’exige, de recourir à la foule pour cette tâche ».

22 Traduction personnelle : « En effet, selon plusieurs exemples, il vous est venu à l’esprit qu’un collège d’artisans/ouvriers pourrait être créé à Nicomédie ».

23 Cette pompe est actuellement conservée au centre de conservation et d’étude de la Direction régionale des affaires culturelles/service régional de l’archéologie de la région Grand Est à Châlons-en-Champagne.

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Localisation des découvertes de pompes à pistons en bois en Occident romain
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 1,1M
Titre Fig. 2 – Chronologie des découvertes de pompes à pistons en bois en Occident romain
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 339k
Titre Fig. 3 – Plans des vestiges antiques mis au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende A, au moment de l’incendie (seconde moitié du iie-début du iiie s. apr. J.-C.) ; B, après l’incendie et la reconstruction du quartier (iiie s., avec un TPQ après 218-219).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 774k
Titre Fig. 4 – Fouille du comblement inférieur d’un tronçon du fossé 15 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Vue d’une partie des dépôts de chaussures, de vaisselle et de faune.
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 924k
Titre Fig. 5 – Fouille du comblement inférieur d’un tronçon du fossé 15 au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Vue de l’emblema en opus sectile.
Crédits Cliché : A. Laurey (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 1,0M
Titre Fig. 6 – Coupe stratigraphique du puits 16 mis au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 820k
Titre Fig. 7 – Vue zénithale du corps de pompe (bloc de refoulement et cylindres) en place dans le puits
Légende Retrait du comblement inférieur constitué d’une boue cendreuse et pompage permanent de la nappe phréatique.
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 947k
Titre Fig. 8 – Vue vers le sud-est du niveau d’apparition des bois gorgés d’eau du corps de pompe, des deux perches d’actionnement des pistons et du cuvelage du puits
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 896k
Titre Fig. 9 – Vue vers le sud-est du niveau carbonisé de la pompe et du cuvelage du puits
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 1,1M
Titre Fig. 10 – Vue vers l’est du puits 16 en cours de fouille
Légende Coupe stratigraphique dans le caveau funéraire situé au-dessus de la pompe antique.
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-10.jpg
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Titre Fig. 11 – La pompe à son arrivée à l’agence Éveha de Troyes
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 1,5M
Titre Fig. 12 – Le piston droit (diamètre : 7 cm) en fin de course dans son logement cylindrique
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 1,8M
Titre Fig. 13 – Le piston droit est constitué de disques de cuir empilés (diamètre : 7 cm) et fixés par un gros clou en fer cloué au manchon d’admission
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-13.jpg
Fichier image/jpeg, 2,4M
Titre Fig. 14 – Le clapet d’admission du cylindre droit retrouvé en position fermée
Légende L’anneau métallique permet d’éviter que le clapet ne s’ouvre à 90° et reste bloqué contre la paroi du cylindre. Le lest de clapet en plomb mesure 4,90 cm de longueur.
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-14.jpg
Fichier image/jpeg, 1,4M
Titre Fig. 15 – Comblement du cylindre gauche, constitué par la dernière aspiration de la pompe : une boue très riche en fragments de bois carbonisés
Légende L’ouverture en bois du cylindre mesure entre 7 et 7,50 cm de large.
Crédits Cliché : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-15.jpg
Fichier image/jpeg, 1,3M
Titre Fig. 16a – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Assemblage des supports des clapets d’admission et des connecteurs/valves.
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-16.jpg
Fichier image/jpeg, 705k
Titre Fig. 16b – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Assemblage des cylindres et du bloc de refoulement.
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-17.jpg
Fichier image/jpeg, 718k
Titre Fig. 16c – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Fonctionnement de la pompe, position des pistons 1.
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-18.jpg
Fichier image/jpeg, 797k
Titre Fig. 16d – Notice technique de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Fonctionnement de la pompe, position des pistons 2.
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-19.jpg
Fichier image/jpeg, 817k
Titre Fig. 17 – Le bloc de refoulement de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-20.jpg
Fichier image/jpeg, 2,3M
Titre Fig. 18 – Dimensions du bloc de refoulement et disposition des conduits internes de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende A, face opposée aux cylindres ; B, face supérieure ; C, face en contact avec les cylindres ; D, face latérale opposée au conduit de remontée de l’eau ; E, face latérale incluant le conduit de remontée d’eau ; F, face inférieure.
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-21.jpg
Fichier image/jpeg, 832k
Titre Fig. 19 – Les valves, connecteurs ou support de clapet anti-retour de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende A, valve, connecteur ou support de clapet anti-retour A ; B, valve, connecteur ou support de clapet anti-retour B.
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-22.jpg
Fichier image/jpeg, 1,4M
Titre Fig. 20 – A, lests de clapet en plomb ; B, anneaux en fer pour brider l’ouverture des clapets ; C, croquis de localisation des différentes pièces sur la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-23.jpg
Fichier image/jpeg, 812k
Titre Fig. 21 – A, cylindre A ; B, cylindre B. Avec croquis de localisation des deux pièces sur la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-24.jpg
Fichier image/jpeg, 1,5M
Titre Fig. 22 – Le système de manutention et de suspension de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende Relevé des différentes pièces observées dans le puits : A, vue du dessus (sans l’emboîture) ; B, vue de face.
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-25.jpg
Fichier image/jpeg, 810k
Titre Fig. 23 – Le système de manutention et de suspension de la pompe ise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne) : les équerres métalliques
Légende A, vue générale avec dimensions annotées ; B, dessins des profils des équerres et vues des faces extérieures ; C, vue détaillée des clous.
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-26.jpg
Fichier image/jpeg, 1,1M
Titre Fig. 24 – Le système de manutention et de suspension de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Légende A, restitution de l’assemblage ; B, restitution hypothétique de la pompe en position de fonctionnement.
Crédits Photogrammétrie : N. Saulière (Éveha) ; DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-27.jpg
Fichier image/jpeg, 1,6M
Titre Fig. 25 – Les dimensions de base sur les cylindres de la pompe mise au jour au 45 rue de Thillois à Reims (Marne)
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-28.jpg
Fichier image/jpeg, 332k
Titre Fig. 26 – Comparaison des dimensions des cylindres (A) et des cylindrées de 15 pompes antiques (B) avec celle de Reims (Marne), selon sa configuration lors de sa découverte
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-29.jpg
Fichier image/jpeg, 814k
Titre Fig. 27 – Comparaison des débits d’eau estimés à la sortie du dispositif de pompage (pour 15 tours à la minute) de 15 pompes antiques, avec celle de Reims (Marne), selon sa configuration lors de sa découverte
Crédits DAO : C. Driard (Éveha).
URL http://journals.openedition.org/gallia/docannexe/image/6978/img-30.jpg
Fichier image/jpeg, 428k
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Pour citer cet article

Référence papier

Cyril Driard, « Une pompe hydraulique romaine en bois en contexte d’incendie à Reims/Durocortorum »Gallia, 80-2 | 2023, 195-234.

Référence électronique

Cyril Driard, « Une pompe hydraulique romaine en bois en contexte d’incendie à Reims/Durocortorum »Gallia [En ligne], 80-2 | 2023, mis en ligne le 16 novembre 2023, consulté le 22 mars 2025. URL : http://journals.openedition.org/gallia/6978 ; DOI : https://doi.org/10.4000/gallia.6978

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Auteur

Cyril Driard

Éveha Auvergne, 25 rue de Flamina, F-63100 Clermont-Ferrand

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