Faits:
A.
Du 16 novembre au 15 décembre 2001, la Municipalité de Blonay a mis à l'enquête publique un plan de délimitation des zones de protection des sources dites "de Chantemerle". Ledit plan prévoit deux zones de protection S1 de faibles dimensions, chacune entourant un groupe de captages; il délimite en outre une zone de protection S2 qui englobe les deux précédentes et s'étend sur une largeur d'environ 75 m au sud de la voie ferrée et sur une longueur d'environ 350 m; il définit enfin une zone de protection S3 au nord-ouest. Ce projet de planification a suscité l'opposition de A._, propriétaire des parcelles n° 648 et 652 du registre foncier de la commune de Blonay, sises dans la zone de protection S2. Il a mis en doute l'intérêt public de ces captages, estimant que les ressources en eaux de la commune étaient suffisantes. Il a également fait valoir qu'il existait d'autres possibilités de captages et que la zone de protection S2 était trop étendue.
B.
Par décision du 16 avril 2002, le chef du Département de la sécurité et de l'environnement du canton de Vaud a levé cette opposition et approuvé le plan de délimitation des zones de protection S1, S2 et S3 des sources "de Chantemerle" ainsi que son règlement d'application. A._ a recouru contre cette décision auprès du Département des institutions et des relations extérieures du canton de Vaud (ci-après: le DIRE). Dans le cadre de l'instruction du recours, le bureau B._, auteur des études hydrogéologiques sur lesquelles repose la délimitation des zones de protection, a déposé deux rapports complémentaires répondant aux questions de A._. Celui-ci a fait établir deux rapports d'expertise privée l'un par C._ et l'autre par D._. Par arrêt du 6 septembre 2005, le DIRE a rejeté le recours.
C.
A._ a déposé un recours contre cette décision auprès de la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud (ci-après: le Tribunal cantonal). Mandaté par celle-ci, le Professeur F._, directeur du Laboratoire de géologie de l'ingénieur et de l'environnement de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), a rendu un rapport d'expertise le 21 avril 2007. A._ a quant à lui déposé un nouveau rapport de C._ et de D._ ainsi qu'une expertise du bureau E._, destinée à évaluer l'ampleur et le coût des travaux nécessaires à délimiter de manière plus précise les limites des zones de protection S sur les parcelles n° 648 et 652. Invité à compléter son rapport, le Professeur F._ a décliné le mandat. Par arrêt du 13 août 2008, le Tribunal cantonal a rejeté le recours. Il a considéré en substance que l'intérêt public à la protection des sources "de Chantemerle" était établi, les captages de celles-ci délivrant chaque année entre 110'000 et 120'000 m3 d'une eau aux qualités chimiques, physiques et bactériologiques irréprochables, et couvrant 20 % (30 % en période d'étiage) des besoins en eau de boisson de la commune. Les parcelles n° 648 et 652 devaient être incluses dans la zone de protection S2, dans la mesure où il était suffisamment établi par différentes études scientifiques qu'elles se trouvaient dans la zone d'appel des sources. Les conditions qui permettraient à titre exceptionnel une construction dans la zone S2 n'étaient en outre pas réunies sur les parcelles de A._.
D.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt du Tribunal cantonal. Il estime que le refus d'ordonner des mesures d'investigation supplémentaires pour permettre de définir précisément le périmètre de la zone S2 constitue une violation arbitraire du droit à la preuve (art. 9 et 29 Cst.), de la garantie de la propriété (art. 26 Cst.) et de l'art. 20 al. 2 let. a de la loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux; RS 814.20).
Le Tribunal cantonal a renoncé à se déterminer. La Municipalité de Blonay conclut au rejet du recours. Le Service des eaux, sols et assainissement du canton de Vaud conclut également à son rejet. L'Office fédéral de l'environnement soutient la décision du Tribunal cantonal. Par courrier du 11 février 2009, le recourant s'est prononcé sur ces déterminations.
Considérant en droit:
1.
Dirigé contre une décision finale (art. 90 LTF) prise en dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d LTF) dans le domaine du droit public de la délimitation des zones de protection des eaux souterraines (art. 82 let. a LTF), le recours est en principe recevable comme recours en matière de droit public selon les art. 82 ss LTF, aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF n'étant réalisée. Le recourant a pris part à la procédure de recours devant le Tribunal cantonal. Il est particulièrement touché par l'arrêt attaqué confirmant l'inclusion des parcelles dont il est propriétaire dans la zone de protection S2. Il peut ainsi se prévaloir d'un intérêt personnel et digne de protection à l'annulation de l'arrêt attaqué. Il a dès lors qualité pour agir au sens de l'art. 89 al. 1 LTF. Les autres conditions de recevabilité sont par ailleurs réunies, si bien qu'il y a lieu d'entrer en matière.
2.
Il y a d'abord lieu de poser le cadre dans lequel s'inscrit le présent litige. L'art. 20 al. 1 LEaux impose aux cantons de délimiter des zones de protection autour des captages et des installations d'alimentation artificielle des eaux souterraines qui sont d'intérêt public et de fixer les restrictions nécessaires au droit de propriété. En vertu de l'art. 20 al. 2 let. a LEaux, les détenteurs de captages d'eaux souterraines sont tenus de faire les relevés nécessaires pour délimiter les zones de protection. Décrites à l'annexe 4 de l'ordonnance du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux (OEaux; RS 814.21), ces zones se composent de la zone de captage (zone S1), de la zone de protection rapprochée (zone S2) et de la zone de protection éloignée (zone S3). La zone S2 doit empêcher que des germes et des virus pénètrent dans le captage ou l'installation d'alimentation artificielle (annexe 4 OEaux chiffre 123 al. 1 let. a), que les eaux du sous-sol soient polluées par des excavations et travaux souterrains (let. b) et que l'écoulement des eaux du sous-sol soit entravé par des installations en sous-sol (let. c). Pour les eaux du sous-sol présentes dans les roches meubles, elle est dimensionnée de sorte que la durée d'écoulement des eaux du sous-sol, de la limite extérieure de la zone S2 au captage ou à l'installation d'alimentation artificielle, soit de dix jours au moins (annexe 4 OEaux chiffre 123 al. 2 let. a) et que la distance entre la zone S1 et la limite extérieure de la zone S2, dans le sens du courant, soit de 100 m au moins; elle peut être inférieure si les études hydrogéologiques permettent de prouver que le captage ou l'installation d'alimentation artificielle sont aussi bien protégés par des couches de couverture peu perméables et intactes (let. b).
Selon les Instructions pratiques pour la protection des eaux souterraines, publiées par l'Office fédéral de l'environnement, des forêts et du paysage en 2004 (ci-après: les Instructions pratiques), la distance minimum de 100 m peut être réduite, en présence d'une nappe d'eau souterraine unique, lorsque des fouilles, des forages et/ou des études géophysiques montrent que les couches de couverture sont homogènes et que les sondages effectués ne réduisent pas leur capacité de protection; ces terrains doivent être peu perméables, avoir une épaisseur d'au moins 5 m et ne pas comprendre de lentilles plus perméables. La perméabilité des couches de couverture est déterminée expérimentalement (par exemple au moyen d'essais d'infiltration). La distance entre les limites des zones S1 et S2 ne doit cependant pas être inférieure à 50 m.
En l'espèce, comme l'a relevé le Tribunal cantonal, les différents rapports scientifiques versés au dossier divergent sur le point de savoir si les conditions permettant une réduction de la zone de protection S2 sont réunies. Dans le cadre du présent recours, le recourant se plaint uniquement du refus d'ordonner des mesures d'investigation supplémentaires qui tenteraient de permettre une définition plus précise du périmètre de la zone de protection S2.
3.
S'appuyant sur les trois rapports d'expertise privée établis à sa demande, le recourant sollicite des investigations supplémentaires et considère qu'un refus constitue une violation arbitraire du droit à la preuve (art. 9 et 29 Cst.). Il reprend également cette critique sous l'angle d'une prétendue violation de l'art. 20 al. 2 let. a LEaux. Ces moyens se confondent et doivent dès lors être examinés ensemble.
3.1. Garanti à l'art. 29 al. 2 Cst., le droit d'être entendu comprend le droit pour le justiciable d'obtenir qu'il soit donné suite à ses offres de preuves (cf. ATF 129 II 497 consid. 2.2 p. 504/505; 127 I 54 consid. 2b p. 56; 127 III 576 consid. 2c p. 578). Le juge peut cependant renoncer à l'administration de certaines preuves, notamment lorsque les faits dont les parties veulent rapporter l'authenticité ne sont pas importants pour la solution du litige. Ce refus d'instruire ne viole leur droit d'être entendues que si l'appréciation anticipée de la pertinence du moyen de preuve offert, à laquelle le juge a ainsi procédé, est entachée d'arbitraire (ATF 131 I 153 consid. 3 p. 157; 130 II 425 consid. 2.1 p. 428; 125 I 127 consid. 6c/cc in fine p. 135, 417 consid. 7b p. 430; 124 I 208 consid. 4a p. 211 et les arrêts cités; sur la notion d'arbitraire, voir ATF 134 I 263 consid. 3.1 p. 266).
3.2. En l'espèce, le recourant a produit trois rapports d'expertises privées qui considèrent que les données à disposition sont insuffisantes pour définir les limites des zones S2 et S3 sur les parcelles n° 648 et 652 de manière plus fine qu'en appliquant simplement la distance minimale de 100 m dans le sens supposé des écoulements. Les rapports provenant de C._ et de D._ ont proposé un forage et deux fouilles pour injecter des traceurs, à titre d'investigations complémentaires. Le troisième rapport d'expertise, confié à E._, a suggéré une autre méthode d'investigation pour déterminer si la couche de moraine recouvrant l'aquifère présentait une valeur protectrice suffisante pour réduire les dimensions de la zone S2: une campagne géophysique par topographie géoélectrique pour vérifier l'épaisseur et la continuité de la couche morainique de couverture, une campagne de six à huit sondages à la pelle mécanique, l'exécution de six à huit essais d'infiltration pour déterminer la perméabilité de cette couche de moraine et, éventuellement, en cas d'anomalie géophysique importante, l'exécution d'un forage de vérification d'une longueur d'environ dix mètres. Le coût de ces investigations complémentaires a été estimé à 16'000 francs.
Pour répondre à ces sollicitations, le Tribunal cantonal a donné la mission à un expert judiciaire de vérifier si la délimitation des zones de protection des sources reposait sur des bases scientifiques correctes et suffisamment documentées et, cas échéant, de proposer des investigations supplémentaires qui pourraient s'avérer nécessaires. L'expert a écarté les mesures préconisées par C._ et D._, estimant qu'elles ne permettraient pas d'obtenir des données suffisamment représentatives de l'aquifère pour prendre le risque de réduire la zone S2. Selon lui, les fouilles à la pelle mécanique à partir desquelles seraient faits des essais de traçage ne seraient représentatives que de quelques mètres carrés des parcelles litigieuses et la grande complexité de l'aquifère rocheux ne permettrait pas de généraliser ces résultats ponctuels à toute la surface. Pour apporter une réponse fiable, il faudrait implanter plusieurs forages d'une vingtaine de mètres de profondeur pour y réaliser des essais de pompage, éventuellement couplés à des traçages, mais cette opération serait excessivement coûteuse (plus de 100'000 francs) et ne serait pas sans risque de tarissement pour les sources.
Invité à se déterminer sur la pertinence, l'opportunité et le coût de l'investigation supplémentaire proposée par E._, l'expert judiciaire a réaffirmé sa conviction que la réduction du périmètre de la zone S2 ferait courir un risque non supportable pour les eaux. Même si les essais proposés par E._ aboutissaient à montrer que la couverture était épaisse et peu perméable, la construction de maisons et l'habitation sur cette surface coincée entre les deux sources constitueraient un risque trop important pour la sécurité de l'alimentation en eau potable. Même si la couche morainique de couverture était peu perméable, l'aquifère est un aquifère rocheux fissuré qui peut conduire très rapidement les eaux aux sources. La réduction de 100 m à 50 m évoquée par les Instructions pratiques concerne les aquifères meubles dans lesquels les risques de vitesses ultra-rapides sont peu présents. Or en l'occurrence, l'aquifère des sources "de Chantemerle" n'est pas une roche meuble, mais un aquifère à porosité de fissures ("wildflysch"), ce que le recourant ne conteste d'ailleurs pas. Invoquer cette règle dans le cas présent est donc une mesure que l'expert considère comme dangereuse. Ce d'autant plus que selon le Guide pratique intitulé "Délimitation des zones de protection des eaux souterraines en milieu fissuré" édité en 2003 notamment par l'Office fédéral des eaux et de la géologie, pour des captages peu vulnérables, la distance entre les limites extérieures des zones S1 et S2 doit être au minimum égale à 100 m vers l'amont dans la direction générale des écoulements.
En reprenant l'argumentation développée par l'expert judiciaire et en faisant siennes ses conclusions, le Tribunal cantonal n'a pas fait preuve d'arbitraire. En effet, après avoir effectué une visite du terrain en compagnie des parties et de leurs conseils géologues, après avoir examiné les captages incriminés et vérifié les conditions de terrain, le Professeur F._ a apprécié la vraisemblance des différents rapports et examiné de façon détaillée l'ensemble de la problématique de la protection des eaux sur les parcelles concernées. Il a expliqué de façon concrète et convaincante que la nature de l'aquifère rendait nécessaire la protection des eaux telle que confirmée par la décision attaquée. Il a également donné son avis scientifique sur les investigations complémentaires proposées par les spécialistes mandatés par le recourant: son analyse n'a pas été mise en cause de façon convaincante dans le mémoire de recours. Dans ces conditions, procédant à une appréciation anticipée des preuves, le Tribunal cantonal n'a pas non plus violé le droit d'être entendu du recourant en jugeant superflu de procéder au complément d'expertise requis. Il s'ensuit que le moyen tiré de la violation arbitraire du droit de faire administrer des preuves s'avère mal fondé.
3.3. Le recourant se prévaut en outre d'une violation de l'obligation qui incombe aux détenteurs de captages d'eaux souterraines de faire les relevés nécessaires pour délimiter les zones de protection, en vertu de l'art. 20 al. 2 let. a LEaux. Il relève que les Instructions pratiques préconisent pour la détermination des zones de protection "une description géologique et hydrogéologique de l'aquifère et du bassin d'alimentation (y compris les résultats d'essais de traçage, les études géophysiques, les observations pédologiques, etc.) ". Or, comme l'a relevé l'expert judiciaire, vu la nature très hétérogène de l'aquifère, les investigations sollicitées pourraient être dangereuses pour l'intégrité des sources. Dans ces circonstances, les mesures hydrogéologiques déjà effectuées correspondent aux "relevés nécessaires" à la délimitation de la zone de protection S2, au sens de l'art. 20 al. 2 let. a LEaux. Le Tribunal cantonal n'a donc pas violé l'art. 20 al. 2 let. a LEaux, en refusant de procéder aux investigations supplémentaires sollicitées.
3.4. Le recourant fait encore valoir que l'expert judiciaire a relevé que "les essais sur les parcelles litigieuses auraient pu être planifiés différemment et qu'un peu plus de soin aurait pu être apporté au levé géologique et notamment à ses traits structuraux". Ce moyen n'est pas pertinent, puisque l'expert a d'emblée précisé qu'"il est cependant peu probable que ces mesures aient permis de préciser beaucoup la structure intime de l'aquifère", "les conditions d'observation étant particulièrement difficiles de par l'étendue et la qualité des affleurements".
3.5. Le recourant ne peut pas non plus se prévaloir du fait que le classement hors de la zone de protection S3 des parcelles n° 2072, 2071 et 2070, sises en amont de la zone S2 et situées aussi dans le proche impluvium de la partie active de l'aquifère, n'est pas justifié et conduirait à classer arbitrairement les bien-fonds du recourant en zone S2. Il ressort en effet des études hydrogéologiques que l'extension plus importante de la zone S2 dans la direction de l'affleurement se justifie par la forte anisotropie de l'aquifère à porosité de fissures ("wildflysch") dans cette même direction. En d'autres termes, les écoulements ouest-est doivent être fortement privilégiés dans le tronçon situé entre les deux groupes de captages par rapport aux écoulements dans d'autres directions en raison de la nature très hétérogène de l'aquifère, ce qui justifie de ne pas réduire l'extension de la zone S2 (rapport du Professeur F._, p. 9 et 10). Le classement des parcelles n° 2072, 2071 et 2070 n'est donc pas susceptible d'avoir une influence sur le classement des terrains du recourant. Ce grief tombe donc à faux.
4.
Enfin, le recourant se plaint d'une atteinte grave à la garantie de la propriété (art. 26 Cst.). Comme tout droit fondamental, la propriété ne peut être restreinte qu'aux conditions de l'art. 36 Cst. La restriction doit donc reposer sur une base légale - sur une loi au sens formel si la restriction est grave - (al. 1), être justifiée par un intérêt public (al. 2) et respecter le principe de la proportionnalité (al. 3). Le recourant se prévaut uniquement d'une violation du principe de la proportionnalité et soutient qu'une telle atteinte n'est pas admissible, dans la mesure où les investigations menées pour déterminer le périmètre de la zone S2 n'ont pas été effectuées de manière sérieuse.
Or, il a été démontré ci-dessus que, procédant à une appréciation anticipée des preuves, le Tribunal cantonal n'a pas jugé nécessaire de procéder à des investigations supplémentaires, les études hydrogéologiques scientifiques du bureau CSD et l'expertise judiciaire justifiant suffisamment l'inclusion des parcelles litigieuses en zone S2 (consid. 3.2 et 3.3). Le grief relatif à la violation de la propriété tombe donc à faux.
5.
Il s'ensuit que le recours doit être rejeté, aux frais du recourant qui succombe (art. 65 al. 1 et 66 al. 1 LTF). La commune de Blonay n'a pas droit à des dépens (art. 68 al. 3 LTF).
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Le recours est rejeté.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux mandataires du recourant et de la Municipalité de Blonay, au Service des eaux, sols et assainissement et à la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud ainsi qu'à l'Office fédéral de l'environnement.
Lausanne, le 24 avril 2009
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Féraud
La Greffière: Tornay