Les cycles de l’eau et leurs usages

L’été 2022 a été rythmé par des vagues de chaleurs et des canicules, accentuant une sécheresse qui s’est prolongée jusqu’à ce que de nombreuses rivières et même fleuves soient asséchés. Ce qui semblait encore inconcevable hier est devenu réalité. Pour mieux appréhender ces phénomènes et leurs conséquences, nous revenons sur le fonctionnement du cycle de l’eau et sur ses usages. Dans un second article, nous reviendrons sur les épisodes de sécheresse les enseignements que nous devons en retirer.

L’eau douce sur notre planète

La ressource en eau douce est principalement présente dans les eaux de surfaces : lacs, rivières ainsi que dans les nappes souterraines (nappes phréatiques…). Elle ne représente que 3% de l’ensemble de l’eau présente sur Terre et se répartit entre la cryosphère, les eaux souterraines et de surface. En France environ 210 milliards de mètres cubes d’eau douce se renouvellent chaque année grâce aux précipitations et aux cours d’eau (soit 84 000 000 de piscines olympiques).

Les petit et grand cycles de l’eau

Il existe deux cycles de l’eau sur Terre : le grand cycle de l’eau qui est naturel, fonctionne seul depuis la nuit des temps (l’eau est transformée de multiples fois entre évaporation, précipitation, ruissellement et infiltration); et le petit cycle de l’eau qui est le cycle artificiellement créé pour notre usage (l’eau est captée, traitée, distribuée et nettoyée avant de réintégrer le cycle naturel).

Le grand cycle de l’eau

le cycle de l'eau - distribution, précipitation, évapotranspiration, infiltrations et ruissellement

Source : agro basf

Le grand cycle de l’eau se divise entre l’évaporation de l’eau qui forme les nuages, créantr des précipitations, qui vont s’infiltrer dans le sol et remplir les nappes souterraines. Ces dernières viendront en partie alimenter les rivières, lacs et fleuves qui pourront de nouveau s’évaporer. Ainsi le cycle est bouclé !

Malheureusement toutes les étapes du grand cycle de l’eau sont perturbées par les activités humaines. Directement, à cause de la déforestation et l’urbanisation qui détruisent et imperméabilisent les sols, ce qui renforce les inondations et empêche le rechargement des nappes d’eaux souterraines. Indirectement par la hausse des températures et notamment celle des océans, qui augmente l’évaporation de l’eau, avec pour conséquence un changement de régime des précipitations et de leur intensité. Or en moyenne, 65 % des précipitations qui arrivent au sol s’évaporent, 11 % seulement s’infiltrent dans le sous-sol tandis que le reste ruisselle vers les cours d’eau (Source : SIGES).

Entre des sols de plus en plus imperméables, des périodes de sécheresse de plus en plus importantes et des précipitations de plus en plus faibles, les nappes phréatiques peinent à se remplir alors qu’elles sont sollicitées via des forages. La perturbation du cycle de l’eau a donc des conséquences à grande échelle.

Le petit cycle de l’eau

prélèvement, production d'eau potable, stockage, distribution, collecte des eaux usées, traitement, rejet

Source: ingénierie innovante

Le petit cycle de l’eau, en se greffant au grand cycle de l’eau, comprend lui aussi plusieurs étapes. Nous la prélevons, puis la filtrons et la désinfectons pour la rendre potable. Elle sera ensuite stockée dans des châteaux d’eau jusqu’à son utilisation et son rejet suite à un traitement ultérieur, dans le milieu.

Les usages de l’eau

Environ 31 milliards de mètres cubes sont prélevés chaque année par les différents usages et participent donc au petit cycle de l’eau. Ils sont multiples et répartis selon différents groupes d’activités. L’agriculture en représente 45%, le refroidissement des centrales thermiques en représente 31%, l’eau potable 20% et les usages industriels 4%.

L’eau consommée, elle, correspond à l’eau qui a été prélevée et non restituée directement aux milieux aquatiques. L’eau consommée en moyenne en France entre 2008 et 2018 est de 5.3 milliards de mètres cubes par an (volume équivalent à la quantité d’eau du lac Michigan aux USA).

refroidissement des centrales nucléaires, alimentation des canaux, alimentation en eau potable, agriculture, industrie, loisirs

Ces usages peuvent être regroupés en 5 grandes catégories: l’eau potable (pour les maisons et la ville), l’agriculture, l’industrie, la production d’électricité, les loisirs.

Quels sont les usages les plus gourmands en eau ?

L’agriculture utilise principalement l’eau pour l’irrigation des surfaces cultivées. En 2020, seulement 7,3% de la surface agricole française était irriguée (Source: Le monde) dont majoritairement le maïs. A titre d’exemple, il faut 590 L d’eau pour produire 1 kg de blé, 238 L pour 1 kg de maïs ensilage et 454L (soit entre une et deux baignoires remplies d’eau) pour du maïs destiné à la consommation humaine (agriculture.fr). L’élevage est aussi un consommateur d’eau à travers l’alimentation des animaux (les volailles consomment environ 1L d’eau par jour quand les bovins en consomment plusieurs dizaines).

Comme on peut le constater depuis plusieurs années déjà et plus récemment en France, la dérégulation du cycle de l’eau entraîne des déficits pluviométriques et accentue des périodes de sécheresse qui menace les rendements agricoles et entraîne des conflits d’usage.

Le refroidissement des centrales thermiques (fossiles ou nucléaires) qui produisent de l’électricité utilise de l’eau en quantités variables. En présence de circuits de recirculation de l’eau, la perte d’eau est minimale (2% pour les centrales nucléaires selon la SFEN). Lorsqu’il y a un circuit simple où l’eau est rejetée dans le milieu après utilisation, les quantités prélevées sont importantes (26 milliards de m3 en 2022) mais restituées entièrement.

Pour protéger la biodiversité des cours d’eau, l’eau restituée aux milieux naturels ne peut pas dépasser une certaine température et continuer à prélever de l’eau en dessous d’un certain débit. Avec la hausse des températures et la diminution de la disponibilité en eau, le fonctionnement des centrales est donc menacé à certaines périodes de l’année. La moitié du parc nucléaire est concerné.

L’eau potable est utilisée dans les logements pour l’alimentation et la cuisine ainsi que pour les toilettes, les douches et salles de bains, pour laver le linge et le ménage. Ces 5 derniers usages représentent 90% de la consommation en eau des ménages (CIEAU). L’usage quotidien moyen d’un français est de 145 L d’eau par jour (OFB, 2017).

Les activités industrielles sont toutes grandes consommatrices d’eau. En effet, les nombreuses utilisations de l’eau en tant que solvant grâce à ses propriétés physico-chimiques en font le partenaire privilégié des entreprises dans leurs procédés de transformation. Les quantités utilisées sont inhérentes aux produits créés allant de quelques litres (1 à 2 L d’eau par kilo de plastique) jusqu’à plusieurs centaines de litres (300 à 600 L d’eau par kilo d’acier).

Conclusion

Les cycles et les usages de l’eau sont intrinsèquement liés. L’impact de la période d’utilisation de l’eau est importante, puisqu’en été (de juin à août), 60% de la consommation en eau a lieu alors que seulement 15% du volume annuel créé s’écoule sur le territoire. Alors que nous avons atteint 1,2°C de réchauffement global, nous voyons déjà en France se poser de nombreux problèmes autour de ce que l’on peut qualifier d’or bleu.

Dans le prochain article, nous nous attarderons aux effets de la sécheresse.

📚 Sources :