L’EAU, RESSOURCE ESSENTIELLE

1. INTRODUCTION

La « planète bleue »

L’eau couvre 71 % de la surface de la terre. Mais cette eau est salée, dans sa quasi totalité, 97,5 % exactement.

Eau douce, une denrée rare 2 % sous forme solide : glaciers des montagnes, calottes polaires.

0,5 % sous forme liquide : nappes phréatiques, eaux de surface (= lacs, rivières et fleuves).

Quels phénomènes influencent-ils la disponibilité en eau douce ?

La disponibilité d’eau douce est liée à la présence de…

o végétation

o fleuves

o nappes souterraines

o précipitations

L’inégale répartition de l’eau douce Beaucoup de ressources : Amérique latine et Asie du sud-est.

Peu de ressources : Australie, Maghreb, Moyen-Orient, Afrique subsaharienne.

Où consomme-t-on l’eau ?

Amérique du nord, Moyen-Orient (Syrie, Irak et Iran), sous-continent indien (Pakistan, Inde, Bangladesh).

De quoi dépend le niveau de consommation moyen en eau ?

o La consommation en eau varie grandement d’un pays à l’autre et d’un mode de vie à l’autre.

o On remarque que le niveau de consommation en eau n’est pas lié à la disponibilité mais au niveau de développement économique et aux pratiques culturelles de chaque société.

o Grande différence entre la géographie des disponibilités et celle des consommations !

Répartition des usages par secteur Trois activités sont grandes consommatrices d’eau douce :

1. L’agriculture = 70 % des prélèvements d’eau 2. Le secteur industriel = 20% 3. Les besoins domestiques = 10 %

Les fleuves, ressource partagée o Danube (Europe) qui est commun à 10 pays.

o Nil (Afrique) qui traverse 9 pays.

o Mékong (Asie du Sud-Est) qui traverse 6 pays.

Autres exemples…

o L’Indus : tensions entre le Pakistan et l’Inde.

o Le Tigre et l’Euphrate : tensions entre la Turquie, la Syrie et l’Irak.

o L’Aquifère Guarani (Amérique latine) : ressource partagée entre le Brésil, l’Argentine, le Paraguay et l’Uruguay.

L’eau est une ressource partagée, nullement nationale. Elle peut devenir une source de tensions politiques.

Pour conclure

o L’eau est une ressource partagée (et non pas strictement nationale) → cela impose la coopération entre Etats.

o L’eau contraint à l’anticipation pour la gestion de la ressource : les villes et les industries rejettent des eaux usées qui ne sont que trop rarement traitées.

o Hors des villes, les niveaux de pollution sont élevés (pesticides et engrais qui viennent des zones agricoles).

L’EAU, RESSOURCE ESSENTIELLE

2. RÉPARTITION ET ACCÈS À L’EAU

Accès à l’eau et bilan hydrique

o Les régions qui manquent le plus cruellement d’eau sont situées le long des tropiques. Ce sont les régions arides des grands déserts chauds de l’Afrique du Nord et du Sud, de l’Australie et du Moyen-Orient qui couvrent 31% des terres émergées de la planète. Le bilan hydrique annuel de ces contrées est négatif car l’évaporation y est très forte et les précipitations exceptionnelles.

o Les régions les plus favorisées sont les régions tempérées et intertropicales.

Distribution mondiale des précipitations annuelles

Quelques définitions…

o Bassin hydrographique (ou bassin versant) :

Portion de territoire délimitée par des lignes de partage des eaux et irriguée par un même réseau hydrographique (une rivière, avec tous ses affluents et tous les cours d'eau qui alimentent ce territoire).

A l'intérieur d'un même bassin, toutes les eaux reçues suivent, du fait du relief, une pente naturelle et se concentrent vers un même point de sortie appelé exutoire.

Quelques définitions…

o Bassin hydrographique (ou bassin versant) :

Toute l’eau répartie sur la surface d’un même bassin versant ruisselle au même endroit. Par exemple, sur ce dessin, toute l’eau arrivera au point A, d’où qu’elle parte (point 1,2,3,4,5, etc.).

Quelques définitions…

o Stress hydrique :

Insuffisance d’eau de qualité satisfaisante, pour pouvoir répondre aux besoins humains et environnementaux.

Quelques définitions…

o Eutrophisation : Les agriculteurs utilisent fréquemment des engrais, à base d'azote, pour accélérer leurs cultures. Ces engrais inorganiques sont rejetés dans l'eau des rivières et peuvent parvenir dans les eaux d'un lac. Ils servent alors de nourriture aux algues vertes qui vont se multiplier activement en surface. Ce phénomène constitue un écran empêchant la pénétration de la lumière dans l'eau, pénétration nécessaire au rejet d'oxygène par les végétaux verts : les eaux profondes du lac subissent un appauvrissement en oxygène, d'où la mort des végétaux du lac.

L'eau, une source de conflits entre nations

o Un pays qui manque d’eau est un pays qui ne peut ni nourrir sa population, ni se développer.

o L'eau pourrait devenir, d'ici à 50 ans, un bien plus précieux que le pétrole. C’est dire toute l’importance de cette ressource que d’aucuns appellent déjà « l’or bleu ».

o Toutes ces populations se trouvent dans l’obligation de partager leurs ressources en eau avec les habitants d'un pays voisin.

o L'eau peut devenir un instrument de pouvoir aux mains du pays situé en amont. Qu’il soit puissant ou non, celui-ci a toujours théoriquement l'avantage, puisqu'il a la maîtrise du débit de l'eau.

L’eau, une ressource menacée

o Ressource surexploitée : augmentation des besoins et baisse de la disponibilité.

o Aménagements de mauvaise qualité : fuites, évaporation, gaspillage,…

o Pollution : rejets agricoles (engrais), industriels et urbains.

Quelles solutions ? Comment mettre en place une gestion durable de l’eau ?

Gestion durable de l’eau

o Recyclage des eaux usées (stations d’épuration). o Limitation de la pollution des fleuves et nappes

phréatiques (engrais, pesticides, rejets toxiques,…).

o Réduction de la consommation d’eau à des fins agricoles : p. ex. développement de l’irrigation au goutte-à-goutte.

o Construction d’usines de dessalement (transformer l’eau salée en eau potable).

o Coopération à plusieurs niveaux : local, régional et international.

o …

Un exemple de projet : Le remorquage d’icebergs

o Iceberg = un bloc de glace d'eau douce dérivant sur la mer. Les icebergs se détachent du front des glaciers polaires ou d'une barrière de glace flottante. 90 % du volume d'un iceberg est situé sous la surface de l'eau.

Remorquage d’iceberg du Groenland jusqu'aux îles Canaries

o But : fournir de l’eau douce aux pays victimes de la sécheresse.

o Ingénieurs, glaciologues et climatologues ont modélisé le remorquage.

o Au terme d’un voyage de 5 mois, l’iceberg perdrait 1/3 de sa masse.

o Une fois arrivé aux Canaries, l’iceberg serait découpé en cubes et fondu sur la terre ferme.

o Coût estimé à 10 millions de francs.

Tracter un iceberg vers les Canaries ?

L’EAU, RESSOURCE ESSENTIELLE

3. QUELQUES NOTIONS À RETENIR

Une ressource irremplaçable

o Plus d’un milliard d’hommes n’ont pas accès à l’eau potable dans le monde

o Il n’y a pas de pénurie d’eau douce au niveau mondial les problèmes liés à cette ressource viennent de son inégale répartition spatiale et temporelle

o L’agriculture est le principal poste de prélèvement et de consommation d’eau (3/4 des ressources !)

Une inégale répartition dans l’espace

o Les ressources en eau ne sont pas toujours là où sont les hommes (p. ex. Sibérie et Amazonie) → inadéquation entre ressources en eau et concentration de populations.

Inégal accès à l’eau : quantitatif ET qualitatif

QUANTITATIF : o Stress hydrique : disponibilité par an et par

habitant inférieure à 1’700 m3. o En dessous de 1’000 m3/hab/an, on parle de

pénurie d'eau.

QUALITATIF : o ~ 2 milliards de personnes ne disposent pas d’eau

potable. o Maladies liées à l’absence d’eau potable et au

manque d’hygiène.

Quelques chiffres…

Consommation d’eau quotidienne

Le cycle de l’eau potable

Captage / Distribution / Collecte des eaux usées / Retour à l’environnement

Le cycle de l’eau potable o Cycle « anthropique » de l’eau.

o L'eau est tout d'abord captée puis traitée d'une manière plus ou moins complexe selon son origine (eau souterraine ou eau de surface). Elle est ensuite analysée puis stockée dans un réservoir ou château d'eau. C'est l'étape de production.

o L'eau est ensuite distribuée au moyen de milliers de kilomètres de canalisations chez le client. C'est l'étape de distribution.

o Une fois l'eau consommée et donc souillée, il ne s'agit pas de la rejeter telle quelle dans la nature. Les eaux usées sont ainsi récoltées par le réseau d'égouttage puis déversée dans des collecteurs qui les acheminent vers les stations d'épuration. Là, l'eau est épurée avant d'être rejetée dans la rivière. C'est l'étape d'assainissement.

o Après le traitement d'épuration, l'eau rejetée n'est pas potable mais elle restaure des conditions saines pour la faune et la flore des cours d'eau.

La pollution de l’eau

o Pollutions domestiques : eaux sales (cuisine, toilettes, machines à laver,…), dépôts d’ordures.

o Pollutions agricoles : engrais et pesticides.

o Pollutions industrielles : produits chimiques, hydrocarbures, métaux, pollution thermique.

L’eau virtuelle

L'eau virtuelle est l'ensemble des consommations d'eau nécessaire à une production, agricole ou industrielle, ou à un service. En d’autres termes, cela correspond à la quantité totale d'eau nécessaire pour produire quelque chose. On parle d’eau virtuelle car l’eau consommée ne se retrouve généralement pas dans les produits finis.

L’eau virtuelle

L’EAU, RESSOURCE ESSENTIELLE

4. LE DESSALEMENT DE L’EAU DE MER

Une densité de population importante sur les côtes

On voit que près du quart de la population mondiale vit à moins de 25 km des côtes. D’où cette idée de pallier les pénuries d’eau en utilisant l’eau de mer, inépuisable, en y ôtant le sel qu’elle contient.

Des usines de dessalement nombreuses

En 2008, on a exactement 13’869 usines de dessalement, construites ou en construction dans le monde, et elles produisent 52 millions de mètres cubes d’eau douce par jour. Soit 0,5% de la consommation mondiale, ou bien encore 100 fois la production quotidienne d’une ville comme Paris.

Les techniques de dessalement

1. La distillation : De l’eau de mer chauffée à 120°C est introduite dans une enceinte où la pression est réduite. Elle se transforme en vapeur et va se condenser en haut du compartiment. Les gouttelettes d’eau douce sont alors recueillies dans des réceptacles en dessous des condensateurs.

Les techniques de dessalement

2. L’osmose inverse : L’eau de mer est d’abord grossièrement filtrée puis traitée. Elle est ensuite injectée dans un compartiment d’osmose inverse pour être filtrée à nouveau grâce à une pompe à haute pression, les membranes semi-perméables retenant le sel et les particules.

Les principaux pays producteurs

L'Arabie Saoudite, les Émirats Arabes Unis, les Etats-Unis, l’Espagne, le Koweït, l’Algérie, la Chine, le Qatar, le Japon et l’Australie.

Inconvénients

o Technologie très coûteuse → ne règle pas le problème des besoins en eau des pays les plus pauvres.

o Ces usines consomment beaucoup d’énergie et émettent donc des gaz à effet de serre.

o Risque de marginaliser des solutions moins coûteuses pour les populations et moins agressives pour l’environnement.

Les autres solutions…

o La micro-irrigation par goutte-à-goutte.

o Recycler les eaux usées pour les réutiliser dans l’irrigation.

o Lutter contre les fuites des canalisations.

o …

L’EAU, RESSOURCE ESSENTIELLE

5. L’IRRIGATION AGRICOLE

L’irrigation…

o Consiste à apporter artificiellement de l’eau à des cultures dans le but d'améliorer la productivité des parcelles ou de combler un manque d'eau (faible pluviométrie).

Problème lié à l’irrigation o La salinisation des sols :

Accumulation de sels dans le sol qui abaisse les rendements et peut détériorer les terres de façon irrémédiable.

Lorsque l'irrigation est trop abondante pour être absorbée par les racines des plantes, le sol est humidifié en profondeur, permettant au sel de remonter à la surface.

L’irrigation agricole

o Environ 70 % des ressources mondiales en eau sont utilisés pour l'irrigation agricole.

o Encore souvent traditionnelle (gravitaire ou par submersion), elle gaspille l’eau.

o Parfois remplacée par de nouvelles pratiques qui réduisent la consommation en eau :

• l’irrigation par aspersion (-30 à -40%)

• la micro-irrigation (-80% !)

Utilisation d’eau pour l’agriculture

Les techniques d’irrigation

1. Écoulement de surface (irrigation gravitaire) : L'irrigation de surface, également nommée irrigation par sillons ou « à la raie », utilise la gravité. L'eau est acheminée au moyen de canaux et rigoles de taille dégressive. L'arrosage lui-même s'effectue ensuite par ruissellement, par submersion ou par infiltration dans le sous-sol proche des cultures.

2. Aspersion : Cette technique consiste à imiter l'effet des précipitations : l'eau, acheminée sous pression par des tuyaux flexibles, est propulsée en l'air sous forme de gouttelettes, lesquelles retombent sur les cultures autour de chaque asperseur. La technique peut être déclinée en micro aspersion, semblable à la précédente mais plus localisée donc plus économe en eau.

3. Submersion : L'irrigation par inondation ou submersion consiste, comme son nom l'indique, à recouvrir d'eau la parcelle. C'est la technique appliquée dans les rizières.

4. Micro-irrigation ou goutte-à-goutte : La micro-irrigation consiste à acheminer l'eau jusqu'aux racines des plantes, de manière très localisée. C'est une technique économe en eau qui permet en outre d'éviter le ruissellement. Elle peut également se faire par infiltration, au moyen de tuyaux poreux enterrés.

La micro-irrigation

o La micro-irrigation consiste à apporter de l'eau à basse pression, de façon lente et régulière, au pied de chaque plante.

o Chaque racine est humidifiée progressivement.

o L’apport d’eau se fait à faible dose.

o Méthode d’irrigation adaptée aux zones arides : elle permet des économies importantes d’eau par rapport aux méthodes d’irrigation de surface.

La micro-irrigation

Avantages

o Système très économe en eau (aucun gaspillage). o Minimise les pertes par évaporation. o Pas d’arrosage des mauvaises herbes

environnantes. o Economie d’engrais (puisque celui-ci peut être

ajouté directement dans l’eau). o Facilité d’utilisation et d’entretien. o Economie de main-d’œuvre (une seule personne

est nécessaire pour arroser toute une parcelle → les seules actions sont l’ouverture et la fermeture de la vanne).

L’EAU, RESSOURCE ESSENTIELLE

6. LES BARRAGES

Barrage : quelle utilité ?

o Réguler le débit du cours d’eau

o Stocker l’eau pour… • Contrôler les crues

• Irrigation

• Industries

• Hydroélectricité

• Pisciculture

• Réserve d’eau potable

La force hydraulique représente 55% de la production électrique en Suisse !

Les trois types de centrales hydrauliques

1. Les centrales au fil de l’eau : utilisent le débit du fleuve tel qu'il se présente.

2. Les centrales à accumulation : les grands barrages.

3. Les centrales à pompage-turbinage : pompent l’eau à leur point de départ lorsqu’il y a trop d’énergie sur le réseau (aux heures creuses) et turbinent l’eau en bas aux heures de pointe.

Centrales à accumulation

Centrale à pompage-turbinage

Les types de barrages

1. Le barrage-voûte : barrage à forme arquée dont la courbe permet de reporter les efforts dus à la poussée de l’eau sur chaque côté des rives plutôt que sur le barrage lui-même.

Barrage-voûte (Émosson, VS)

Les types de barrages

2. Le barrage-poids : barrage dont la propre masse suffit à résister à la pression exercée par l’eau. C’est un barrage souvent relativement épais, dont la forme est généralement simple (sa section s’apparente dans la plupart des cas à un triangle rectangle).

Barrage-poids (Grande-Dixence, VS)

Les types de barrages

3. Le barrage à contreforts (ou barrage à voûtes multiples) : barrage qui s’appuie sur une série de voûtes qui permettent de transmettre la poussée de l’eau vers la fondation du barrage.

Barrage à contreforts (Lucendro, TI)

Les types de barrages

4. Le barrage en remblais (ou barrage en enrochement) : barrage constitué d’un matériau meuble qui est fin (terre) ou grossier (enrochements).

Barrage en remblais (Mattmark, VS)

% d’hydroélectricité dans la production d’électricité nationale totale

Pays (top 10 des producteurs) % d'hydroélectricité dans la

production d'électricité nationale totale

Norvège 95.7

Brésil 83.8

Vénézuela 72.8

Canada 60.3

Suède 48.3

Russie 17.8

République populaire de Chine 16.7

Inde 11.9

Japon 7.8

États-Unis 7.1

Les barrages : Avantages

o Production d’énergie à la demande et renouvelable.

o Contrôle des crues (la fluctuation du niveau d’eau est réduite).

o Irrigation de plus grandes surfaces agricoles tout au long de l’année indépendamment des saisons.

o Contribue au développement de l’économie de la région : création d’emplois directement liés à la construction du barrage, exploitation de plus grandes surfaces de terres agricoles irriguées, développement de nouvelles zones de pêche.

o …

Les barrages : Inconvénients

o Le mur du barrage bloque la migration des poissons et perturbe leur cycle de vie.

o L’écoulement naturel des alluvions est bloqué.

o Un contrôle peut être exercé sur le débit du fleuve → création possible de tensions entre les pays en aval du barrage et le pays constructeur.

o Le réservoir du barrage engloutit de larges zones de territoires → déplacements de populations locales, affectation de la faune et la flore, disparition de monuments historiques et culturels.

o …