L’eau et le cycle de l’eau : quelques chiffres

 Bilan hydrologique mondial et temps de résidence des différents réservoirs en eau

L’eau est la condition de la vie et indispensable au fonctionnement de tout être vivant sur Terre. Elle fait partie du système climatique et est présente dans toutes ses différentes composantes : mers et océans, surfaces continentales (eaux superficielles et souterraines), atmosphère et biosphère.

Plus précisément, les océans occupent environ 70% de la surface de la Terre et constituent environ 96.5% de la masse totale d’eau dans l’hydrosphère. Les stocks d’eau salée des océans et des mers sont donc considérables par rapport aux autres réservoirs d’eau : 1.74 % des eaux sur Terre sont glacées, 1.7% concerne les eaux souterraines, environ 0.014% concerne les eaux de surface, 0.001% est dans l’humidité du sol, 0.001% d’eau sont dans l’atmosphère, et enfin 0.0001% d’eau est présente au sein des êtres vivants [Gleick, 1996].

Or, la ressource en eau concerne les eaux seulement accessibles et utiles pour les hommes et les êtres vivants, soit environ 3 % de la masse d’eau totale sur Terre [CNRS, source : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/cycle/menuCycle.html]. De plus, parmi ces ressources en eaux douces, seule une mineure partie concerne les eaux superficielles par rapport aux eaux souterraines (FIG. 3.1). Même si les eaux superficielles sont plus faciles d’accès, elles sont aussi plus vulnérables aux pressions climatiques (variabilité dans l’espace et dans le temps) et anthropiques (prélèvements et pollutions).

FIG. 3.1. Représentation schématique de la répartition des différents types d’eau sur Terre [CNRS,

source : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/cycle/stocksEau.html]

Ainsi, malgré l’importante quantité d’eau disponible sur Terre, seule une infime partie peut être consommée.

Les différents réservoirs en eau sur Terre sont toutefois connectés entre eux par le cycle de l’eau à travers plusieurs processus (FIG. 3.2.). Le temps de résidence de l’eau varie ainsi selon le réservoir :

- pour les océans et les glaciers, le temps de résidence se compte en milliers d’années ;

- pour les eaux souterraines, l’eau réside entre quelques jours jusqu’à un millier d’années ;

- pour l’humidité des sols, le temps de résidence de l’eau est de deux semaines jusqu’à un an ;

- pour les lacs, l’eau a des temps de résidence très variables, en fonction de la taille et de la dynamique des lacs. L’eau peut résider jusqu’à 100 ans pour les grands lacs du continent américain ;

- pour les rivières, le temps de résidence de l’eau dure en général de quelques jours à une vingtaine de jours ;

- pour l’atmosphère, l’eau réside en moyenne 8-10 jours ; - et enfin pour la biosphère, l’eau ne réside que quelques heures.

Nous pouvons donc d’ores et déjà identifier les réservoirs en eau potentiels sur les surfaces continentales dont le temps de résidence est de l’échelle de la saison : eaux souterraines, humidité du sol.

FIG. 3.2. Schéma représentant le cycle de l’eau et les processus hydrologiques associés (Eaufrance, source : http://www.services.eaufrance.fr/services/grand-cycle-l-eau)

 Bilan hydrologique en France métropolitaine et ses différents usages

Le territoire métropolitain bénéficie d’environ 503 milliards de mètres cube par an de précipitations, ainsi que de 11 milliards de mètres cube par an d’eau provenant de fleuves transfrontaliers (Rhin exclus). Or, sur toute cette eau, environ 60 % s'évaporent dans l'atmosphère (soit environ 314 milliards de mètres cube). Il reste donc 200 milliards de mètres cube par an de ressources internes en eau sur le territoire français, dont 80 milliards ruissellent et 120 milliards s’infiltrent dans le sol [EauFrance, chiffres de 2001, source : http://www.eaufrance.fr/spip.php?rubrique189].

Les stocks d’eaux souterraines sont alors estimés à environ 18 fois ceux des eaux de surface stagnantes (lacs naturels, grands barrages et étangs) [CNRS, source : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/france/10_ressource.htm].

Parmi toutes ces ressources en eau disponibles, sur environ 34 milliards de mètres cubes d’eau prélevés par an, 6 milliards de mètres cubes sont estimées être réellement consommées et ne retournent pas au milieu naturel : 64 % des prélèvements sont destinées au refroidissement des centrales thermiques classiques et nucléaires, 17 % pour la production d’eau potable, 10 % pour l’industrie et 9 % pour l’irrigation. Cependant, les prélèvements pour la production d’électricité sont majoritairement (90 %) restitués au milieu naturel alors que la quasi-totalité consacrée à l’irrigation est consommée.

Les ressources en eau sont donc partagées de façon inégale selon le besoin des consommateurs, ce qui peut ensuite amener à des problèmes de gestion, notamment lors de période vulnérable, comme en été lors des bas débits (étiages) et de sévères sécheresses.

 Exemple de la gestion des ressources en eau en période de sécheresse en Adour-Garonne

Le bassin hydrographique Adour-Garonne représente le cinquième du territoire de la France. Il est situé dans le Sud-Ouest de la France et comprend deux massifs montagneux (dont le plus important est celui des Pyrénées), ainsi que d’importantes ressources en eaux souterraines (FIG 3.3). Avec une pluviométrie moyenne annuelle de 90 milliards de mètres cube, les écoulements moyens sur le bassin de l’Adour-Garonne sont de l’ordre de 35 milliards de mètres cube [Agence de l’eau Adour-Garonne, source : http://www.internet.eau-adour-garonne.fr/page.asp?page=1194]. Or, ces écoulements fluctuent suivant les saisons. Par exemple, durant l’été, les prélèvements dans les eaux de surface sont trop importants par rapport aux ressources disponibles, notamment pour l’irrigation (FIG. 3.4.). Les hommes ont donc dû créer des réserves artificielles, d’environ un peu plus de 640 millions de mètres cube, pour soutenir les débits d’étiage des fleuves et rivières.

En cas de sécheresse exceptionnelle, la solution actuelle consiste alors à limiter, voire interdire par voie réglementaire, les prélèvements dans les rivières et les nappes. Cela concerne en premier lieu, le lavage des voitures, le remplissage des piscines et arrosages de jardin pour les particuliers, puis l’irrigation et les usages industriels, pour finalement atteindre les prélèvements pour l’alimentation en eau potable.

Afin de mieux répondre aux demandes en eau de la part des hommes, une meilleure gestion des ressources est donc nécessaire. L’outil que constitue la prévision des ressources en eau, peut y aider. Cependant, avant de prévoir les variables hydrologiques, une meilleure compréhension des processus du cycle de l’eau est primordiale.

FIG. 3.3. Le bassin de l’Adour-Garonne et ses différents sous-bassins accompagnés des volumes prélevés par type de ressource en eau sur le bassin en fonction des types d’usager [Agence Adour-Garonne, source : http://www.eau-adour-garonne.fr/fr/etat-des-ressources-gestion-quantitative/les-prelevements-d-eau-qui-preleve-l-eau.html]

FIG. 3.4. Volumes de prélèvements déclarés en fonction des usages [Agence Adour-Garonne, source :

http://www.eau-adour-garonne.fr/fr/etat-des-ressources-gestion-quantitative/les-prelevements-d-eau-qui-preleve-l-eau.html]