Le cycle de l'eau (ou cycle hydrologique) est un modèle représentant le parcours entre les grands réservoirs d'eau liquide, solide ou de vapeur d'eau sur Terre : les océans, l'atmosphère, les lacs, les cours d'eau, les nappes d'eaux souterraines et les glaciers. Le « moteur » de ce cycle est l'énergie solaire qui, en favorisant l'évaporation de l'eau, entraîne tous les autres échanges.

La science qui étudie le cycle de l’eau est l’hydrologie. Elle peut se décomposer en hydrogéologie, hydrologie de surface, hydraulique urbaine, etc.

Le cycle naturel de l’eau.

Les différents réservoirs

• L'eau salée liquide des océans : c'est le réservoir le plus important.
• l'eau douce liquide : cours d'eau, lacs, étangs d'eau douce, marais.
• Les glaciers : le flux peut être stocké pour un temps sous forme de neige ou de glace. Leur fonte est plus ou moins importante suivant les variations du climat.
• l'eau atmosphérique (vapeur d'eau)

Les flux entre réservoirs

L'évaporation

Les enveloppes terrestres contiennent de l’eau, en quantités variables : beaucoup au sein de l’hydrosphère, moins dans la lithosphère et en très faible quantité dans l’atmosphère.

L’eau de l’hydrosphère, chauffée par le rayonnement solaire, s’évapore. Cette eau rejoint alors l’atmosphère sous forme de vapeur d’eau. Cette évaporation dépend du vent, de l'ensoleillement, de la température… Lorsque l'atmosphère n'est pas saturée en eau (d'avril à octobre), une partie de la lame d'eau qui tombe est immédiatement évaporée (et cette évaporation peut également continuer après l'épisode pluvieux, si l'atmosphère n'est toujours pas saturée). Cette évaporation est d'autant plus efficace qu'on est proche de la surface du sol. Puis s'il subsiste dans l'atmosphère une zone non saturée, apparaît alors la reprise évaporatoire. Celle-ci est favorisée par la remontée capillaire.

Les évapotranspirations

Enfin, la transpiration des végétaux intervient, on parle d'évapotranspiration. Le cycle décrit ci-dessus est essentiellement géochimique. En réalité, les êtres vivants, et plus particulièrement les végétaux ont une influence sur le cycle. Les racines des végétaux pompent l’eau du sol, et en relâchent une partie dans l’atmosphère. De même, une partie de l’eau est retenue dans les plantes. Lors de déforestation, le cycle de l’eau est fortement modifié localement et il peut en résulter des inondations.

Les précipitations

Les nuages sont formés de minuscules gouttes d’eau. Lors des pluies, la totalité de la lame d'eau tombe sur les océans (pour 7/9) et les continents (pour 2/9)

Le ruissellement

Le ruissellement désigne en hydrologie le phénomène d'écoulement des eaux à la surface des sols.

La recharge des nappes souterraines

• L’infiltration, à travers les fissures naturelles des sols et des roches ;
• La percolation, en migrant lentement à travers les sols.

Plus le processus est lent plus les eaux ont le temps d’interagir chimiquement avec le milieu. Plus le processus est rapide plus les phénomènes d’érosion seront marqués.

À travers l’infiltration et la percolation dans le sol, l’eau alimente les nappes phréatiques (souterraines).

On parle de zone vadose pour les eaux issues du cycle décrit ci-dessus.

Les débits des eaux peuvent s’exprimer en m³/s pour les fleuves, en m³/h pour les rivières. La vitesse d’écoulement des nappes phréatiques est en revanche de quelques dizaines de mètres par an.

Perturbation du cycle de l'eau

Augmentation du ruissellement

La déforestation, les pratiques agricoles dominantes, l'urbanisation ont pour effet d'augmenter le ruissellement car non seulement les racines ne retiennent plus les sols, qui n'absorbent donc pas les précipitations, mais les sols eux-mêmes sont déstructurés (humus), qui eux aussi absorbent les eaux de pluies).

Cela peut avoir pour conséquence de rendre les inondations plus fréquentes.

Diminution de l'évapotranspiration

La déforestation a pour effet de diminuer l'évapotranspiration.

Épuisement des nappes

Irrigation d'un champ de coton

Le prélèvement de l'eau dans les nappes peut ne pas avoir de conséquence s'il respecte le quota d'eau apportée par les pluies qui atteindra la nappe. Il est à noter que les nappes profondes sont rechargées par la météo de plusieurs décennies voire de plusieurs siècles et que les nappes superficielles se rechargent généralement très rapidement en quelques jours, en quelques mois ou en quelques années.

Détournement de l'eau des cours d'eau

L'irrigation par des canaux ou par recouvrement est une méthode qui utilise le détournement l'eau et l'apport d'eau en grande quantité sur une durée très courte. Cette méthode est extrêmement consommatrice d'eau contrairement à des systèmes d'aspersion (pivots, enrouleurs, quadrillage...) ou de goutte à goutte qui apportent l'eau sur une durée plus importante. Un exemple fort d'irrigation par canaux est celui qui a eu pour conséquence la baisse du débit des fleuves, et l'assèchement de la mer d'Aral.

Bien évidemment lorsqu'on détourne l'eau d'une mer intérieure par des canaux qui n'utilisent plus d'eau que celle de la croissance végétale, on risque de faire baisser la mer intérieure.Cet exemple ne doit pas servir de publicité pour pomper les nappes phréatiques en se justifiant de réduire le gaspillage par la technique du goutte à goutte. L'eau des cours d'eau est le surplus des eaux d'un bassin versant dont le débit varie tout au long de l'année. Détourner l'eau des cours d'eau qui se jettent dans les grands océans est différent n'est pas aussi grave que la même action sur une mer intérieur.

Le cycle de l'eau n'est pas seulement du au soleil comme décrit sur cette page mais l'eau qui s'infiltre dans l'écorce terrestre ne peut pas descendre plus bas que là où le magma le lui permet. Autrement dit l'eau souterraine n'est pas seulement arrêtée par une surface imperméable mais par des contre pressions d'une activité d'un cycle de l'eau "magmatique". Ce cycle de l'eau magmatique fait tourner l'eau dans l'écorce terrestre par des fentes et espaces souterrains en transportant chaleur et matière dissoute. En fait on peut dire que le cycle de l'eau est composé de deux cycles de l'eau, l'un sur l'autre, c'est-à-dire avec une frontière (débit échangé: zéro). Ces deux cycles de l'eau solaire et magmatique, ou atmosphérique et souterrain profond, échangent des volumes d'eau par les Geysers, les sources d'eau chaudes et minérales qui sont des remontées "directes" du cycle profond dans le cycle atmosphérique. Réciproquement le cycle de l'eau atmosphérique redonne ces volumes par infiltration de l'eau le long des cours d'eau. L'eau des précipitations n'est pas répartie uniformément dans le temps et dans l'espace. De plus la nature des sols ne permet pas de recharger les nappes sur toute la surface du territoire. Une grande partie du territoire garde les pluies en surface pour être repris par la croissance végétale ou ruisseler directement vers les cours d'eau .Le rechargement des nappes se fait donc rarement lors de pluies significatives et sur les zones inondables et donc temporaires et partielles.Par contre les rivières ont un rôle de rechargement permanent de l'eau souterraine sur la surface de leurs lits mineurs.

Notes et références

Annexes

Articles connexes

Liens externes

• Le Cycle de l'Eau - United States Geological Survey Water Site
• Le cycle d'eau sous forme d'animation - Veolia Eau

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