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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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