La formation des réservoirs d’eau

Introduction

L’eau douce est en quantité suffisante pour alimenter l’ensemble de l’humanité, seulement la répartition des réservoirs d’eau est très inégale à l’échelle mondial.

• Quels sont les différents réservoirs d’eau.

• Comment se forment les réservoirs d’eau.

I – Formation des réservoirs superficielles d’eau.

La majeure partie du climat marocain est considérée comme aride à semi-aride. Parmi les 150 milliards de m³ des précipitations annuelles, seul 29 milliards de m³ sont utilisées.

1 – la relation entre les précipitations et les réservoirs superficielles d’eau.

• Exercice :

Les eaux superficielles désignent l’eau qui s’est accumulé à la surface de la terre sous forme de : rivières, lacs, barrages… Les précipitations constituent la plus importante source d’eau douce superficielle. Ces précipitations ont des formes différentes comme : La pluie, la rosée, la neige…

Q-1 – Extraire du texte les différentes formes de précipitations qui atteignent la surface de la terre.

Q-2 – Quelle est la destinée des précipitations qui tombent à la surface de la terre.

Q-3 – Déterminer la quantité des précipitations qui atteignent la surface et qui peut être utilisée.

Q-4 – Citer d’autre sources d’eau superficielle.

+ Correction :

R-1 – Les différentes formes de précipitations qui atteignent la surface de la terre sont : la pluie, la rosée, la neige, les grêles…

R-2 – Après avoir atteint la surface de la planète, l’eau des précipitations :

• Peut ruisseler à la surface de la terre sous forme de rivières.

• Peut-être absorbée par la terre pour former de l'eau souterraine.

• Peut s’accumuler sur les sommets des montagnes sous forme de neige et glace.

• Peut-êtreabsorbée par les plantes, puis elle s’infiltre sous forme de transpiration.

• Peut tomber dans les mers, les océans.

R-3 – On ne peut pas exploiter toute la quantité d’eau qui tombe sous forme de précipitations, car une grande partie est perdue par : évaporation et transpiration, ou elle tombe dans les mers et les océans.

Quant à la partie restante, elle est transférée dans des réservoirs d’eau souterrains, ou forme des eaux de surface (rivières, lacs, barrages, glaciers au sommet des montagnes), qui est la partie utilisable. Cette partie est appelée précipitation efficace :

Précipitation efficace = Somme des précipitations – (Eau évaporée + Eau transpirée + Eau qui tombe dans les océans et les mers).

R-4 – Autres sources d’eau superficielle :

• La fonte des glaces et des neiges qui s’accumulent sur les sommets des montagnes.

• L’eau souterraine s’infiltre à la surface de la Terre.

Bilan : Les précipitations sont la source la plus importante d’eau douce superficielle. Cependant, toute l’eau qui résulte des précipitations ne peut pas être stockée, car une grande partie de celle-ci est perdue par évaporation, transpiration, ou elle tombe dans les mers et les océans.

La partie qui reste se transforme en réservoirs d’eau souterrains ou en eau de surface, qui peuvent être utilisés par l’Homme, et on parle de précipitations efficaces.

En plus des précipitations, l’eau de surface peut résulter de la fonte de la neige et de l’eau souterraine qui s’infiltre à la surface.

2 – Quelques techniques de stockage des eaux superficielles

• Exercice :

La moyenne annuelle des précipitations au Maroc est au alentour de 350 mm. Mais il faut plus que les précipitations dépassent la moyenne de 500 mm pour que le Maroc ne connaît pas une pénurie d’eau.

Le volume des précipitations qui tombe au Maroc est estimé par 150 milliards de m³, et le Maroc ne profite que de 23.5 milliards de m³, et qui est généralement stocké au niveau des barrages.

Q-1 – Citez quelques problèmes que connaissent les eaux superficielles au Maroc ?

Q-2 – Calculez le pourcentage des eaux superficielles perdues au Maroc.

Q-3 – Proposez quelques solutions pour diminuer la perte des eaux superficielles.

Le tableau suivant présente quelques données qui concerne les eaux superficielles au Maroc.

Le nombre des barrages au Maroc	112
Le volume d’eau stocké par ces barrages	16.5 milliards de m³
Entre 1972 et 1996 les besoins en eau au Maroc ont doublé 5 fois	840 millions de m³, 60 % est fournie par les eaux superficielles
La production de l’énergie électrique	2350 millions de Kwh par an
L’arrosage des terres agricoles	Presque 1 million d’hectare

le tableau suivant présente de données sur la capacité de stockage de quelques barrages au Maroc en million de m³.

Barrage	Al wihda	Al massira	Idriss le 1er	Wad el makhazine
Capacité de stockage	3712.1	2744.4	1156.8	744.3

Q-4 – A l’aide de ces deux tableaux, expliquez l’importance de la construction des barrages.

R-1 – Quelques problèmes que connaissent les eaux superficielles au Maroc :

• Le manque de précipitations.

• L’irrégularité temporelle et spatiale des précipitations.

• Augmentation contenue de la demande en eau, à cause de l’augmentation démographique.

• La pollution des eaux.

• La perte des eaux superficielle par évaporation et par infiltration souterraine.

R-2 – Le volume des eaux superficielle perdue est : 150 m³ – 23.5 m³ = 126.5 m³.

Donc le pourcentage des eaux perdues est (126.5 / 150) x 100 = 83.33 %.

R-3 – Quelques solutions pour diminuer la perte des eaux superficielles :

• L’utilisation rationnelle de l’eau.

• Ne pas polluer les ressource en eau.

• La construction de barrages supplémentaires, et le nettoyage des barrages anciens.

R-4 – La construction des barrages est une mesure très importante pour améliorer et augmenter les réserves d’eaux superficielles.

Les eaux des barrages sont utilisées pour :

• Fournir l’eau potable aux habitants.

• L’arrosage des terres agricoles.

• La production de l’énergie électrique.

II – Formation des réservoirs d’eau souterrains.

1 – Nature géologiques des aquifères

La figure représente un schéma simplifié d’une coupe géologique au niveau d’un aquifère.

Q-1 – Déterminer la nature géologique des aquifères dans la figure, et proposer une définition aux aquifères.

Q-2 – Quels sont les types de nappes observées dans la figure.

R-1 – L’aquifère observée dans la figure est le sable.

Un aquifère est un sol ou une roche réservoir originellement poreuse ou fissurée, contenant une nappe d’eau souterraine et suffisamment perméable pour que l’eau puisse y circuler librement. Les aquifères se caractérisent par leur perméabilité et leur porosité.

R-2 – On observe deux types de nappe dans la figure :

• La nappe libre :est une nappe peu profonde, qui est directement alimenté par les pluies par infiltration.

• La nappe captive :est une nappe surmontée par une formation peu perméable, elle est difficilement rechargée.

2 – Étude expérimental de la perméabilité et de la porosité

La figure suivante montre le montage expérimental utilisé dans l’étude de la porosité et de la perméabilité.

Protocole expérimental :

• On ouvre le robinet R1. L’eau va monter dans l’échantillon de sable, et lorsqu’il arrive à la surface, on ferme R1. La porosité totale est équivalente au volume d’eau qui s’est infiltré dans l’échantillon étudié (V1).

• On enlève le tube (T1) de la burette A, puis on ouvre R1. L’eau va s’écouler progressivement dans le bécher. On enregistre le temps t1 équivalent à l’écoulement de la première goutte d’eau, et le temps t2 équivalent à l’écoulement de la dernière goutte d’eau de l’échantillon. Le volume d’eau V2 qui s’accumule dans le bécher est équivalent à la porosité efficace.

• Le volume d’eau V1 – V2 est équivalent à la capacité de rétention d’eau par l’échantillon de roche étudié.

Le tableau suivant présente les résultats expérimentaux pour 3 échantillons de roches (en ml/100 g).

	Échantillon 1	Échantillon 2	Échantillon 3
V1	5	21	27
V2	3	11	12
t1 (s)	10	15	25
t2 (s)	13	40	120

Q-1 – Définissez la porosité et la perméabilité.

Q-2 – Calculez la perméabilité et la capacité de rétention d’eau des 3 roches.

R-1- Définitions :

• La porosité totale :est le volume total de l’eau qui remplie de la roche.

• La porosité efficace : est le volume d’eau qui s’écule de la roche sous l’effet de la gravité.

• La capacité de rétention d’eau : est le volume d’eau retenu par la roche après écoulement de l’eau sous effet de la gravité.

• La perméabilité : est l’aptitude d’une roche à laisser passer l’eau.

R-2 – Calcule de la perméabilité et de la capacité de rétention d’eau.

	Échantillon 1	Échantillon 2	Échantillon 3
Perméabilité V2 / (t2 – t1)	1	0.44	0.12
Capacité de rétention d’eau (V1 – V2)	2	10	15

3 – Les aquifères karstiques

Les aquifères karstiques se forment par dissolution des roches carbonatées (calcaire) au contact de l’eau acide qui résulte de l’acidification des pluies. L’eau acide dissout ainsi le carbonate de calcium de la roche (calcaire)et le transporte et l’évacue vers les cours d’eau. Elle élargit progressivement les vides dans lesquels elle circule jusqu’à créer de véritables chenaux qui facilitent l’infiltration et accentuent le processus de karstification.

La figure suivante montre un schéma simplifié d’un aquifère karstique.

Exercice :

Le tableau suivant montre le volume des précipitations annuelles et l’évolution de niveau piézométrique de la nappe dans deux régions (A et B) très éloignée entre elles.

Année		1955	1956	1957	1958	1959	1960	1961	1962
A	Précipitation (mm)	870	120	950	750	802	901	1005	1125
	Niveau piézométrique (m)	– 110	– 113	– 116	– 119	– 125	– 131	– 135	– 137
B	Précipitation	245	25	160	200	340	321	451	297
	Niveau piézométrique (m)	– 20	– 36	– 35	– 35	– 32	– 27	– 26	– 25.5

Q-1 – Analyser les données du tableau.

Q-2 –Sachant que l’eau pompée de la nappe A est inférieur à l’eau qui infiltre dans le sol, comment peut-on expliquer la diminution continue du niveau piézométrique ?

Q-3 –Quel est le type de la nappe A ?

Q-4 –Comment peut-on expliquer l’oscillation du niveau piézométrique de la nappe B ?

Q-5 – Quel est le type de la nappe B ?

Correction :

R-1 – Analyse :

• Dans la région A : on remarque que le niveau piézométrique diminue continuellement avec le temps, malgré la chute importante des plantes.

• Dans la région B : on remarque que le niveau piézométrique diminue durant les années arides et augmente durant les années pluvieuses.

R-2 – La diminution continue du niveau piézométrique et due au fait que l’aquifère dans cette région est surmonté par des roches imperméables, qui empêchent le passage d’eau d’infiltration vers la nappe.

R-3 – La nappe A est une nappe captive.

R-4 – La diminution du niveau piézométrique dans la région B est due à l’utilisation des eaux de la nappe et au manque des précipitations. Mais, durant les années pluvieuses l’eau de pluie s’infiltre vers la nappe ce qui induit l’augmentation du niveau piézométrique.

R-5 – La nappe B est une nappe libre.