Cycle d’eau : Cadre général

1.5.1. Le grand cycle de l’eau

L'eau existe sur Terre sous plusieurs formes : l’État solide (glace), liquide ou gazeux (vapeur d'eau). En conséquence, sa distribution est très variée. Elle est présente en abondance dans de nombreuses régions mais se fait plus rare dans d’autres.

L'eau est en mouvement continu dans ses différents états. Les océans, les rivières, les nuages et la pluie se trouvent toujours en état de changement (les eaux de surface s’évaporent, l'eau des nuages se précipite, les précipitations s'infiltrent dans le sol, etc.). Toutefois, le montant total de l'eau ne change

pas et la Terre est essentiellement un système fermé. La même eau formée depuis des millions d’années

sur cette planète est toujours présente. Les parties du cycle de l’eau sont :

b) Condensation : Au fur et à mesure que l’air s’élève, il refroidit et ne peut retenir toute cette vapeur

d’eau. Par condensation, cette dernière redevient liquide. De minuscules gouttelettes s’agglutinent autour

des particules de poussière pour former des nuages ou du brouillard.

c) Précipitations : Les nuages renferment finalement une telle quantité d’eau que les courants

atmosphériques sont incapables de la retenir. L’eau tombe alors sur terre sous forme de précipitations :

pluie, grêle, neige fondue ou neige.

d) Glace : La neige qui tombe dans les montagnes ou les régions polaires ne fond pas et peut s’accumuler pendant des années. Peu à peu, la neige ainsi accumulée et la pression qu’elle exerce changent les couches inférieures de neige en glace, ce qui forme alors un glacier.

e) Eau de ruissellement : L’eau qui s’écoule à la surface du sol est l'eau de ruissellement. Elle se jette

dans les rivières, les lacs et les océans. Lorsque l’eau remplit une cuvette, une dépression naturelle, elle

forme un lac.

f) L’eau souterraine : L’eau qui a pénétré le sol, traverse le gravier, le sable, la terre et les roches et revenient ensuite dans les rivières, les lacs et les océans.

De toute l'eau sur Terre seulement 2.5 % de l’eau est douce (cf. annexe I.D). De surcroît, l’accès à l’eau est très difficile, car elle est principalement présente sous terre ou dans les glaces polaires et les glaciers, ce qui ne facilite pas son utilisation. Seulement 0,003 % du volume total de l’eau de la planète est

disponible pour la consommation humaine ( Shiklomanov's et al. 1993).

Grâce au cycle de l'eau (ou cycle hydrologique), l’eau se déplace de façon discontinue d’un endroit à l'autre et d'un état à un autre avec un temps de cycle estimé à 1.5 semaine pour l’eau dans l’atmosphère à 1000 ou 10000 années pour l’eau des glaciers et le permafrost (cf. annexe I.D). Une connaissance profonde des fondements de ce cycle est indispensable à la fois pour comprendre l'impact des activités humaines et pour planifier l'utilisation rationnelle et efficace de l'eau, ce qui sera expliqué dans la section suivante.

1.5.2. Le petit cycle de l’eau

Le petit cycle de l’eau (figure 1.5.2.1) corresppond aux usages domestiques de l’eau (production, distribution de l’eau potable et traitement des eaux usées).

Figure 1.5.2.1 Le petit cycle d’eau

Source : Observatoire national sur les services publics d'eau et d'assainissement

Ce cycle présente l’eau disponible pour chaque individu. Le Courrier de l’UNESCO (1999) précise : « De combien d’eau un terrien dispose-t-il en moyenne ? D’un volume deux fois plus petit qu’il y a 50 ans. En 1950, les réserves mondiales (après déduction de l’eau utilisée par l’agriculture, l’industrie et les ménages) se montaient à 16 800 mètres cubes par personne et par an. Elles sont aujourd’hui tombées à 7 300 mètres cubes et devraient se limiter à 4 800 mètres cubes dans 25 ans. » .

À partir de ce courrier, une ligne d’analyse peut être développée pour intégrer les enjeux biophysiques du cycle de l’eau et d’autres questionnements tels que (Burlat, 2009) :

- Le nécessaire diagnostic amont (politique) du jeu d'acteurs ;

- L'assainissement, de l'hygiène à la pollution : des choix politiques ?;

- L'assainissement, le coût de l'intérêt collectif.

Pour étudier les interactions entre les divers éléments du petit cycle de l’eau, il est utile de classer ces éléments en différents systèmes d’usages de l’eau26.

L’utilisation de l’eau peut être définie à partir des objectifs de l’utilisateur. L’utilisation est alors caractérisée par rapport à la sphère économique puisqu’elle correspond à un objectif de production ou de consommation.

1. Les utilisations de l’eau considérées par rapport à la sphère économique.

D’une part, ces utilisations correspondent essentiellement aux préoccupations des agents économiques :

- alimentation humaine et autres utilisations domestiques (sanitaires, climatisation, décor) ;

- production ;

- transport (voie navigable, flottable) ;

- commerce et autres services ;

- utilisations sociales (services publics), culturelles (récréation) ou rituelles ;

- sécurité (incendie, protection, défense).

D’autre part, l’eau est directement utilisée dans la production :

- agricole (végétale), élevage (abreuvement), pisciculture et aquaculture ;

- industrielle (utilisations spécifiques à des produits, des processus de fabrication, de

conditionnement, de conservation), y compris la production d’eau potable (même si c’est un cas particulier) et énergétique ;

- utilisations induites par les activités de production (alimentation et hygiène du personnel,

entretien, sécurité des installations).

2. Les utilisations de l’eau considérées par rapport au milieu naturel peuvent être subdivisées en

deux catégories :

- Les utilisations captatrices qui détournent l’eau du milieu naturel, et pour lesquelles les actions de prélèvement et de restitution au milieu et qui sont séparées dans l’espace et dans le temps ;

- Les utilisations in situ qui ne détournent pas l’eau du milieu naturel, mais font usage, sur place,

de certains potentiels fonctionnels de l’eau. 3. Les neutralisations de l’eau

Elles constituent des utilisations de l’eau qui visent à atténuer des préjudices ou à supprimer des obstacles. Ces neutralisations se définissent au regard des objectifs qu’elles poursuivent :

- sécurité des personnes et des biens (par maîtrise des crues) ;

- occupation du sol, construction, viabilisation (par évacuation des eaux pluviales) ;

- occupation du sous-sol (par dénoyage) ;

- production agricole (par assainissement du sol) ;

- production minière (par extraction) ;

- sécurité des transports et communications (par maîtrise des crues, évacuation des eaux).

27 Les usages ont été consultés sur le site: http://www.onema.fr/sites/default/files/pdf/chapitre1-2.pdf (site consulté le 26 juin 2015). .

Aujourd'hui encore, les détails spatiotemporels du grand cycle de l'eau apparaissent parmi les plus grandes complexités de notre planète. Dans le petit cycle, l'eau potable est essentielle pour la vie humaine, mais le manque d'accès à l'eau fraîche et propre pour la consommation et à l'assainissement est un problème actuel produit par l’expansion du métabolisme urbain. Ce thème de l’appropriation des ressources sera exploré dans la deuxième partie de la thèse.