Le cycle hydrologique
- La notion de cycle hydrologique englobe les phénomènes du mouvement et du renouvellement des eaux sur la terre. Cette définition implique que les mécanismes régissant le cycle hydrologique surviennent conjointement. Le cycle hydrologique n'a donc ni commencement, ni fin.
- Les éléments qui composent le cycle de l’eau sont respectivement :
- Les précipitations : eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre, sous forme liquide (bruine, pluie, averse) et / ou solide (neige, grésil, grêle) ainsi que les précipitations déposées ou occultes (rosée, gelée blanche, givre, ...).
- L’évaporation : passage de la phase liquide à la phase vapeur, il s'agit de l'évaporation physique.
- L’évapotranspiration : englobe les processus d’évaporation et de transpiration de la végétation
- L’interception : processus selon lequel la pluie (ou dans certains cas la neige) est retenue par la végétation, puis redistribuée en une partie qui parvient au sol et une autre qui s'évapore.
- Le ruissellement ou écoulement de surface : mouvement de l’eau sur ou dans les premiers horizons du sol (écoulement de subsurface), consécutif à une précipitation.
- Le stockage dans les dépressions : processus au cours duquel l’eau est retenue dans les creux et les dépressions du sol pendant une averse.
- L’infiltration : mouvement de l'eau pénétrant dans les couches superficielles du sol.
- La percolation : mouvement de l’eau en profondeur dans les sols faisant suite à l’infiltration.
Les formes de l’eau disponible sur Terre
- Les précipitations :tels que pluie, neige, rosée, etc. Elles jouent un rôle clé dans le renouvellement des ressources en eau et dans les conditions climatiques et la biodiversité locales.
- Les glaciers :stockent l'eau sous forme de neige et de glace et alimentent les cours d’eau locaux de quantités d'eau qui varient en fonction des saisons. Cependant, beaucoup s’amenuisent à l’heure actuelle en raison du réchauffement climatique.
- Les bassins fluviaux : constituent une « unité naturelle » très utile pour la gestion des ressources en eau et nombre d'entre eux s’étendent sur plus d'un pays.
- Les zones humides : notamment les marécages, tourbières, marais et lagunes - recouvrent 6% de la surface émergée de la Terre et jouent un rôle clé dans les écosystèmes locaux et les ressources en eau. Beaucoup de ces zones humides ont été détruites, mais celles qui subsistent aujourd’hui peuvent encore jouer un rôle important dans la prévention des inondations et le maintien du débit des rivières.
- La quasi-totalité de l'eau douce non gelée se trouve sous la surface terrestre et constitue-les nappes phréatiques.
Les ressources en eau disponibles sur Terre
 Disponibilité en eau douce, par Philippe Rekacewicz
- La masse d’eau totale de l’hydrosphère ne varie pas au cours des années. L’eau change d’état au cours de son cycle mais sa quantité globale reste inchangée depuis 3 milliards d’années, date de son apparition sur Terre. C’est l’énergie solaire qui est le moteur du cycle de l’eau en entraînant ses changements d’état (Maurel, 2006).
- La quantité d’eau sur Terre est gigantesque : environ 1,4 milliards de km3, d’après les estimations de Shiklomanov et Rodda, 2003 (cité dans UNESCO, 2006). Cependant, 97,5 % de cette quantité se trouve sous forme d’eau salée et 2.5 % sous forme d’eau douce, soit environ 35 millions de km3.
- 69,5 % de l’eau douce se présente sous forme de glace et de neige permanente, 30,1 % sous forme d’eau souterraine, 0,27 % sous forme d’eau dans les lacs et rivières, 0,13 % sous une autre forme (atmosphère, humidité dans le sol, marais, etc.).
- La notion de « ressource en eau » (ou « ressource en eau renouvelable », ou « ressource en eau disponible ») désigne les eaux liquides en écoulement, entrant dans le cycle annuel, accessibles aux usages humains. On parle alors « d’eau bleue ». Elle néglige l’eau de pluie utilisée directement par l’agriculture non irriguée, qui fait partie de ce qu’on appelle « l’eau verte », utilisée par l’ensemble des écosystèmes naturels (d’après Marsily, 2006).
Usage mondial de l’eau
 Usage de l'eau dans le monde  Utilisation mondiale de l'eau par secteur
- Le prélèvement total : il désigne la quantité totale prélevée annuellement pour les besoins domestiques, industriels et agricoles.
- Le prélèvement domestique : il comprend les prélèvements d’eau de consommation personnelle, ceux des établissements commerciaux, services publics et autres usages municipaux. Il peut inclure des données de prélèvements d’usines raccordées au système d’égout.
- Le prélèvement industriel : il comprend les prélèvements d’eau des usines non raccordées au système d’égout municipal, et peut comprendre, dans certains pays, l’eau de refroidissement utilisée par des usines.
- Le prélèvement agricole : il comprend les prélèvements pour l’irrigation et l’élevage du bétail.
Gestion de l’eau
- La gestion de la ressource en eau s'inscrit dans ces considérations environnementales à travers le développement d'un corpus de principes, de méthodes et d'outils visant à la durabilité ou soutenabilité des hydro-systèmes.
- La gestion de la ressource dépasse les aspects techniques, pour intégrer d'autres dimensions : économique, écologique et environnementale, institutionnelle et sociale, gestion des risques et de l'incertitude, équité sociale et transfert de technologies (Loucks et Gladwell, 1999). Parce que la ressource établit un lien, parfois concurrentiel ou conflictuel, entre des usages divers et différents usagers, le concept d'arbitrage est donc au cœur de la gestion durable de la ressource en eau.
- Les principes de Gestion Intégrée des Ressources en Eau (Integrated Water Ressources Management, IWRM) (AIT, 2003) :
- L'eau est une ressource limitée et vulnérable : Une approche holistique (systémique) et institutionnelle est nécessaire, qui prend en compte la dynamique amont-aval des bassins versants.
- Une approche participative est nécessaire : Sur la base d'un principe de subsidiarité, la participation des usagers à la prise de décision doit être effective, dans le but d'atteindre un consensus.
- Les femmes doivent jouer un rôle-clef dans la gestion de l'eau
- L'eau est un bien économique : En cas de compétition pour la ressource, le prix détermine les conditions d'accès à l'eau. L'approvisionnement en eau doit être rentabilisé.
Gestion des eaux pluviales
 Gestion des eaux pluviales - La maitrise des eaux pluviales vise à privilégier une gestion de proximité qui se traduit par des principes fondamentaux :
- Gérer l’eau de pluie le plus près du point où elle touche le sol: gestion à la source ou à la parcelle
- Limiter le ruissellement des eaux pluviales : flux, vitesse, volume, distance parcourue…
- Maitriser les pics de pluviométrie et diminuer la quantité d’eau rejetée au réseau
- Réduire les surfaces imperméabilisées ou compenser les effets de l’imperméabilisation : végétalisation des espaces, revêtements drainants…
- Stocker temporairement les eaux pluviales pour écrêter les flux.
- Favoriser l’infiltration naturelle in situ pour recharger les nappes phréatiques.
- Les enjeux de la gestion des eaux pluviales :
- L’aménagement du territoire: permet de poursuivre l’urbanisation des secteurs où les réseaux de collecte sont saturés.
- Les espaces aménagés pour la gestion de l’eau peuvent jouer un rôle structurant et paysager.
- La sensibilisation et l’éducation environnementale des citoyens. Ils peuvent être des acteurs de la gestion de l’eau.
- Différents principes de gestion « à la source » s’imposent pour réduire les risques d’inondation :
- Limiter l’imperméabilisation des surfaces ou compenser les effets de cette imperméabilisation, pour diminuer les quantités d’eau qui ruissellent et le risque d’inondation en aval.
- Limiter les volumes raccordés aux réseaux pour éviter leur débordement en aval (déconnexion et infiltration ou régulation).
- Les enjeux sont importants. Il s’agit de préserver :
- L’alimentation naturelle des nappes et des cours d’eau ;
- La qualité des milieux naturels ;
- Les usages de l’eau (baignade, alimentation en eau potable).
Gestion des cours d’eau
 Canal oued Medjerda, Tunisie
- Les cours d’eau favorisent l’installation des hommes. Ces derniers les ont aménagés pour s’en protéger ou pour s’en servir.
- La modification de la morphologie, suite à des travaux de recalibrage, rectification de méandres ou de sinuosités conduit à :
- un surdimensionnement du lit du cours d’eau;
- une dénaturation du substrat du fond du lit;
- une réduction de la longueur du cours d’eau.
Gestion de l’eau par le bassin versant
 Barrage Sidi Salem, Béja, Tunisie
- Le bassin versant comme unité de gestion de l’eau :
- considère toutes les interactions entre les ressources affectant l’eau sur l’ensemble de son territoire d’écoulement;
- considère l’impact de tous les intervenants affectant la ressource eau même s’ils ne sont pas localisés dans une même unité administrative;
- territoire isolé au point de vue de l’hydrologie.
- Mode de gestion qui tient compte de tous les intervenants et de toutes les ressources comprises sur le territoire naturel d’écoulement des eaux.
- Une gestion intégrée de l’eau doit tenir compte de tout ce qui se passe dans le bassin versant, incluant autant les activités naturelles que les activités humaines. En ce sens, les sols, la végétation, les animaux et les êtres humains font partie d’un bassin versant.
Gestion des eaux souterraines
- L’élaboration de stratégies de gestion des eaux souterraines vise à maintenir des écosystèmes des zones humides, ainsi qu’à essayer de réduire le plus possible ou d’atténuer les impacts de l’exploitation des eaux souterraines à des fins commerciales, domestiques ou agricoles.
- Les étapes du cadre de gestion des eaux souterraines
- Étape 1 : Examen préalable en vue d’identifier les zones humides potentiellement associées aux eaux souterraines
- Étape 2 : Élaboration d’un modèle conceptuel des interactions eaux souterraines-zones humides.
- Étape 3 : Évaluation de la situation - impacts conjugués, état et tendances - en privilégiant l’interface eaux souterraines-zones humides
- Étape 4 : Détermination des besoins en eau souterraine des zones humides
- Étape 5 : Détermination et fixation des attributions d’eau souterraine pour les zones humides, et les limites de l’exploitation des eaux souterraines
- Étape 6 : Intégration de mesures et stratégies liées aux eaux souterraines dans les plans de gestion du sol et de l’eau pour le bassin.
- Étape 7 : Suivi et évaluation liés aux eaux souterraines
Gestion des eaux usées
- La plupart des activités humaines qui utilisent de l’eau produisent des eaux usées. Étant donné que la demande d’eau dans son ensemble augmente, la quantité d’eaux usées produites, et leur charge polluante globale, sont en augmentation constante dans le monde entier.
- Face à la demande en augmentation constante, les eaux usées prennent de l’ampleur en tant que source d’eau alternative fiable, modifiant ainsi le paradigme de la gestion des eaux usées de « traitement et élimination » à « réutilisation, recyclage et récupération de ressources ». À cet égard, les eaux usées ne sont plus considérées comme un problème en quête de solution, mais plutôt comme une partie de la solution aux défis auxquels les sociétés doivent faire face aujourd’hui.
- Les eaux usées peuvent également être une source rentable et durable d’énergie, de nutriments, et d’autres sous-produits utiles. Les bénéfices potentiels de l’extraction de ces ressources à partir des eaux usées dépassent de loin la santé humaine et l’environnement, et ont des implications sur la sécurité alimentaire et énergétique ainsi que sur l’atténuation du changement climatique. Dans un contexte d’économie circulaire, dans laquelle le développement économique est en équilibre avec la protection des ressources naturelles et le développement durable, les eaux usées représentent une ressource largement disponible et précieuse.
- Les eaux usées sont composées d’environ 99% d’eau et 1% de matières solides en suspension, colloïdales et dissoutes.
- Les conséquences de l’émission d’eaux usées non traitées ou mal traitées peuvent être classées en trois catégories :
- Effets nocifs pour la santé humaine.
- Impact négatif sur l’environnement.
- Répercussions néfastes sur les activités économiques.
- Le contrôle et la règlementation les différents flux d’eaux usées sont l’objectif ultime de la gestion des eaux usées. Le cycle de gestion peut être divisé en quatre phases :
- Prévention ou réduction de la pollution à la source
- Collecte et le traitement des eaux usées
- Utilisation des eaux usées en tant que source d’eau alternative
- Récupération de sous-produits utiles
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