LE CYCLE DE L'EAU
L'EAU
DANS LE MONDE
L'eau de la Terre est essentiellement composée d'eau
salée. L'eau douce ne représente que 2 % de toute l'eau de la planète.
Et, comme la plus grande partie de cette eau douce est stockée sous
forme de glace dans l'Antarctique, qu’une autre part importante est
retenue dans le sol sous des formes difficilement utilisables, seulement
une infime partie, 1 % (soit environ 0,03 % de toute l'eau du monde),
constitue la ressource en eau disponible pour les activités humaines,
tant dans les économies traditionnelles que dans tous les pays industrialisés,
dont la consommation en eau ne cesse de croître.
LE
CYCLE DE L'EAU
L'eau qui tombe à
la surface du globe est pour une faible part immédiatement évaporée
; elle peut être stockée sous forme de neige ou de glace; elle s'infiltre
ou ruisselle. Elle retourne ensuite à l'atmosphère sous la forme unique
de vapeur d'eau par des voies très différentes :
- Infiltration d’une
partie de l’eau des précipitations reste piégée dans le sol et
dans la végétation, une autre partie s'infiltre plus profondément
jusqu'à un niveau imperméable.
- Evaporation :
éventuellement après utilisation et rejet par les activités humaines.
- Transpiration des
êtres vivants et notamment de la végétation.
- Condensation, La vapeur
d'eau qui retourne dans l'atmosphère se condense pour former les nuages.
LES
BILANS HYDROLOGIQUES
L’estimation des
caractéristiques du cycle de l'eau peut se faire à des échelles de temps
et d'espace extrêmement variables. Par exemple, pour prévoir la variation
du niveau de la mer résultant de la fonte des glaciers polaires, il
faut se placer à l'échelle du globe et considérer une période très longue.
Mais, poux calculer le dimensionnement d'un égout urbain, l'aire considérée
est la surface de concentration des eaux, et le temps dépasse de peu
celui d'un orage...
Le principe
du bilan hydrologique : Il est fondé sur le
fait que l'eau qui parvient à la surface de la Terre s'écoule ou s'évapore.
Les calculs se font dans le cadre de l’unité hydrologique qu'est le
bassin-versant (portion d'espace dans laquelle est concentrée
la totalité de l'alimentation d'un cours d'eau, et qui n'est drainée
que par lui). Dans ce cadre, l'équation du bilan s'écrit : précipitation
= écoulement + évapotranspiration. Si toutefois on
se place dans une période trop courte, il faut en outre tenir compte
des mises en réserve ou, au contraire, de l'utilisation des réserves
en eau du sol ou du sous-sol.
Les applications
en gestion de l'environnement : Les
calculs de bilans hydrologiques permettent, dans certaines limites,
de prévoir l'évolution des ressources en eau, lors de modification de
certains paramètres. Ils sont à ce titre indispensables dans tout projet
d'aménagement hydraulique. En climat semi-aride par exemple, un reboisement
massif augmente l'évapotranspiration et réduit d'autant l'écoulement,
et donc l'eau disponible pour d'autres usages; en contrepartie, la coupe
de la forêt et son remplacement par des cultures peuvent, dans certaines
conditions, augmenter sensiblement les écoulements en début de saison
humide. Par ailleurs, des prélèvements massifs d'eau pour l'irrigation
augmentent l'évapotranspiration au détriment des écoulements.
LES
TERMES DU BILAN : DES MESURES DIRECTES ET INDIRECTES
On peut mesurer
ou déterminer par le calcul chacun des trois termes du bilan hydrologique.
Les précipitations.
Elles sont mesurées ponctuellement avec des pluviomètres (ou des pluviographes)
qui sont des entonnoirs gradués. Etant donné la variabilité de la pluie
dans l'espace, il faut souvent un grand nombre de points de mesures
pour avoir une estimation convenable de la quantité d'eau réellement
tombée sur un bassin-versant. La mesure des précipitations neigeuses
est encore plus difficile.
L'écoulement.
Il est connu, pour l'ensemble du bassin-versant, à partir des mesures
de débit du cours d'eau. Ces mesures se font en continu par l'enregistrement
des hauteurs d'eau en un endroit donné du cours d'eau qu'on nomme "station
de jaugeage".
L'évapotranspiration.
Elle peut être calculée à partir de bilans d'énergie pour les plantes
et de mesures ponctuelles à l'aide de bacs à évaporation. L'évapotranspiration
est le plus souvent déduite des autres termes du bilan hydrologique,
en considérant le bassin-versant comme un simple réservoir, qui se remplit
grâce aux précipitations et se vide par le cours d'eau (écoulement)
; la différence entre les deux paramètres donne une estimation de l'évapotranspiration.
C'est d'ailleurs ce même principe qu'utilise le lysimètre, seul appareil
de mesure directe de l'évapotranspiration : il s'agit d'une cuve enterrée
dont on mesure les entrées (précipitations) et les sorties, par un orifice
pratiqué dans le fond de la cuve.
Ecrit par Fabien.
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