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Cycle de l’eau et les réservoirs

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L’eau recouvre donc les trois quarts de la surface de notre planète. On la trouve partout, et sous de multiples formes : pluie, cours d’eau, mers, océans, lacs, nappes souterraines, vapeur, nuages, glaces... sans oublier toute l’eau contenue dans le sol et la végétation. Tous ces éléments participent à ce que l’on appelle «le cycle de l’eau». En effet, depuis qu’elle est apparue sur Terre, il y a quelques 4 milliards d’années, la quantité d’eau présente sur la planète, évaluée au total à 1 400 millions de km3, n’a pas changé. C’est toujours le même volume d’eau qui ne cesse de se transformer, passant par les différents états de vapeur, eau liquide et glace, pour perpétuer le cycle éternel de l’eau.

Cependant, 97,2 % de cette eau est salée. L’eau douce (dont la salinité est inférieure à 3g/l) ne représente donc que 2,8 % de l’hydrosphère, dont les ¾ sont prisonniers des glaces aux deux pôles soit environ 2 % du volume total. Donc seule une petite fraction de cette quantité d’eau est disponible pour les activités humaines : les eaux souterraines 0,8 % et les eaux de surface (lacs, fleuves et rivières) 0,02 %. Reste 0,001 % pour l’atmosphère.

Les réserves d’eau de la planète

LexiqueUn fleuve est un cours d’eau qui se jette dans la mer alors qu’une rivière aboutit à une autre rivière ou à un fleuve. En France, il existe près de 550 000 kilomètres de cours d’eau (d’une largeur supérieure à 1 mètre). Les cinq grands fleuves sont la Loire, le Rhône, la Seine, la Garonne et le Rhin. Les cours d’eau sont des éléments très importants de la vie économique. Une partie d’entre eux sont navigables et servent au transport de marchandises. De nombreuses activités se servent de l’eau des rivières : eau d’irrigation pour l’agriculture, eau de refroidissement pour l’industrie, bassins pour la pisciculture, etc. En France, 40 % de l’eau potable provient des rivières. Ces activités occasionnent de multiples sources de pollution.

Les nappes souterraines sont des réserves naturelles d’eau de pluie situées sous la Terre à plusieurs dizaines, voire centaines de mètres de profondeurs. Une nappe n’est ni un lac, ni une rivière sous la terre. C’est une eau en mouvement dans une roche poreuse (sable, gravier) ou fissurée (granit, calcaire).Lorsqu’il pleut, une partie de l’eau s’infiltre dans le sol. Si le sous-sol est constitué de sable ou d’une roche poreuse, l’eau peut pénétrer dans tous les interstices et les fissures de la roche, comme dans une éponge. Dans une roche compacte, l’eau peut tout de même circuler le long des fractures. L’eau dissout parfois la roche, comme le calcaire, et peut alors former, au cours d’un lent processus, des cavités de grande taille, voire des rivières ou des lacs souterrains. L’eau qui pénètre dans le sous-sol est parfois arrêtée par une roche imperméable, comme l’argile. Elle s’accumule alors au-dessus de la couche argileuse et constitue une nappe d’eau souterraine. Le niveau supérieur de cette nappe, ou niveau piézométrique, varie selon les précipitations, le débit des sources et la présence éventuelle de forages. Parfois, il existe des nappes superposées, séparées par des couches

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imperméables. La nappe la plus proche de la surface est appelée nappe phréatique. Ces réservoirs d’eau peuvent être gigantesques, s’étendant sur des dizaines de kilomètres et contenant plusieurs milliards de m3 d’eau. D’autres sont de petite taille et les prélèvements doivent être limités afin de ne pas les épuiser. Certaines nappes profondes sont constituées d’eau qui s’est infiltrée il y a des millions d’années, mais ne sont plus aujourd’hui alimentées par la pluie : ce sont des nappes fossiles. Elles ne sont pas considérées comme renouvelables, du moins à l’échelle humaine. Sous Paris, la nappe des Sables-verts de l’Albien à 30 000 ans d’âge et c’est aussi notre cas en Gironde (cf. chapitre suivant).Certaines roches constituent un filtre très efficace et fournissent ainsi une eau de bonne qualité. Mais si l’eau circule rapidement par de grosses fissures, elle ne peut être filtrée et risque donc d’être polluée. Ainsi, l’eau sortant des massifs calcaires n’est en général pas potable. Cependant, quelle que soit la nature de la roche réservoir, la nappe peut être atteinte par des polluants en provenance de la surface du sol : hydrocarbures, pesticides, engrais. Il est important d’éviter ce type de pollution car l’eau des nappes circule lentement et conserve donc très longtemps ces polluants.Lorsque le relief le permet, l’eau qui circule dans le sous-sol ressort à l’air libre sous forme de source.

Une source est une zone où l’eau souterraine sort de la Terre naturellement. C’est, en fait, le point de sortie à l’air libre d’une eau souterraine. On appelle aussi source la cuve d’eau présente devant le lieu d’émergence de l’eau. Une source est souvent à l’origine d’un cours d’eau.L’eau des sources provenant d’une nappe phréatique est souvent de bonne qualité car elle a été filtrée au cours de son trajet plus ou moins long dans la roche. L’alimentation de la nappe par les eaux de pluie est variable mais comme la vitesse de circulation de l’eau est souvent assez lente, cela régule ces apports irréguliers. Le débit des sources est alors assez constant, sauf en cas de sécheresse prolongée. Certaines sources sont captées juste à l’endroit où elles émergent afin que leur eau ne risque pas d’être polluée après sa sortie de terre.En région calcaire, l’eau circule dans les fissures et dans des cavités creusées dans la roche. C’est l’eau elle-même qui a dissous le calcaire. Elle peut alors former des rivières et même des lacs souterrains. Dans ce type de sous-sol, appelé « karst », l’eau se déplace rapidement. En cas de

forte pluie, le débit d’une source peut augmenter brutalement quelques heures après. Comme l’eau n’est pratiquement pas filtrée, elle est facilement atteinte par les pollutions provenant de la surface du sol.

L’eau douceC’est l’eau des rivières, lacs, nappes souterraines, sources. Contrairement à l’eau de mer, elle n’est pas salée. On peut les consommer toutes les deux après les avoir traitées et analysées afin de les rendre potable mais traiter l’eau de mer en eau potable consomme beaucoup d’énergie et revient très cher.

Les minéraux et les oligo-éléments sont des éléments que l’eau récupère au contact des sols et des roches au cours de son voyage.

Les précipitations Chutes d’eau liquides (pluie) ou solides (grêle, neige) provenant de l’atmosphère.

L’évaporation, c’est lorsque l’eau sous forme liquide se transforme en vapeur par l’action du soleil, de la chaleur et du vent.

L’évapotranspiration, c’est la quantité d’eau évaporée par le sol et la transpiration des plantes, des animaux et des hommes. La moitié de l’eau contenue dans l’atmosphère provient de l’évapotranspiration.

Les nuages sont des amas de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glaces microscopiques. Lorsque la condensation de la vapeur d’eau estimportante, les gouttelettes grossissent, s’alourdissent et commencent à tomber. La pluie est une chute de goutte d’eau de 0,5 à 0,6 mm de diamètre. Lorsque le diamètre de ces gouttes est inférieur, on parle de bruine. Quand l’air est très sec, la pluie peut aussi s’évaporer avant d’atteindre le sol.

Le cycle naturel de l’eau L’eau effectue sur la terre un long voyage, cycle perpétuel et éternel : c’est toujours la même eau qui circule sans cesse, change de forme mais ne disparaît jamais.Pour alimenter son cycle, l’eau a besoin d’une source d’énergie. C’est le soleil qui la lui fournit. Sa chaleur permet la formation des nuages à partir de l’évaporation des eaux de surface (1000 km3 d’eau s’évaporent quotidiennement des mers et océans), l’évapotranspiration des plantes (1 ha de forêt évapore 20 à 50 tonnes d’eau par jour) et la fonte des glaciers. En altitude, sous l’effet du froid et de la pression atmosphérique, la vapeur se condense en infimes

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gouttelettes dans les nuages.Poussés par le vent, ils se transforment en précipitations (pluies, neige, grêle).L’eau ruisselle sur les sols imperméables (elle rejoint alors les cours d’eau et les océans) ou s’infiltre dans les terrains perméables, pour former les réserves d’eau souterraine.Le parcours d’une goutte durant ce cycle de l’eau peut durer de quelques jours à plusieurs milliers d’années selon le chemin emprunté. Le temps de résidence de l’eau est en effet lié au réservoir dans lequel elle se trouve : alors que le temps de résidence est de quelques jours dans une rivière, il peut durer de un à 17 ans dans un lac (suivant sa taille), ou encore de 1 600 à 9 700 ans dans un glacier.

L’EAU NE SE FABRIQUE PAS, NE DISPARAIT PASET PREND DU TEMPS POUR SE RENOUVELER

Remarques : neuf jours suffisent pour que, confrontée à une

chute de température, la vapeur d’eau se condense autour d’une

particule (un grain de sel, une poussière), formant une goutte,

un flocon, voire un grêlon de 1 kg comme ceux tombés en 1986 

au-dessus du Bangladesh.Ces précipitations ont alors 22 % de

chances de tomber sur le plancher des vaches qui ne couvre,

il est vrai, qu’un tiers de la surface de la Terre. En France, elles

représentent 400 000 milliards de litres par an. L’eau peut alors

se solidifier au sommet d’un glacier pour 8 000 ans, ruisseler une

dizaine de jours sous forme de cours d’eau, ou encore pénétrer

dans un sol poreux, alimentant une nappe souterraine. Ainsi, le

sous-sol du Sahara contient une nappe si profonde et difficile

d’accès que l’eau met 70 000 ans à se renouveler !