Hydrologie : Ressources, Cycles et Gestion de l'Eau

Flashcards portant sur le cours d'hydrologie générale (STE) : cycle de l'eau interne et externe, bilans hydrologiques, dynamique des nappes et rivières, potabilité et gestion durable de la ressource.

Pourquoi qualifie-t-on les Alpes de « Château d’eau de l’Europe » ?

Parce qu'elles irriguent l’ensemble du continent européen à partir de leurs reliefs et de leurs sources.

Quels sont les seuils annuels définissant le stress hydrique et la pénurie en eau par habitant ?

Le stress hydrique correspond à une disponibilité inférieure à $1700\,\text{m}^3/\text{habitant/an}$, et la pénurie correspond à moins de $1000\,\text{m}^3/\text{habitant/an}$.

Quels sont les trois principaux réservoirs du cycle interne de l'eau et sous quelle forme l'eau y est-elle stockée ?

Le manteau, la lithosphère océanique et la lithosphère continentale ; l'eau y est stockée au sein des structures cristallines des minéraux (argiles, amphiboles, micas, etc.).

À quelles échelles de temps s'effectuent les interactions du cycle interne entre l'océan et la lithosphère d'une part, et entre l'océan et le manteau d'autre part ?

Les interactions océan – lithosphère océanique (altération hydrothermale) durent des millions d'années, tandis que les interactions océan – manteau (subduction et volcanisme) durent de $10$ à $100\,\text{Ma}$.

D'après ce schéma, quelle est la proportion d'eau douce sur Terre et comment se répartit-elle entre ses différents réservoirs ?

L'eau douce représente $2,5\,\%$ de l'eau totale (contre $97,5\,\%$ d'eau salée). Elle se divise en : $77\,\%$ dans les glaciers et banquises, $22\,\%$ en eau souterraine, et $1\,\%$ en eau de surface (fleuves, lacs, rivières).

D'après ce diagramme, quel est le devenir des précipitations tombant sur les continents ?

$65\,\%$ s'évaporent, $24\,\%$ ruissellent, et $11\,\%$ s'infiltrent dans les sols et roches.

Quel est l'ordre de grandeur du flux d'eau annuel apporté par l'ensemble des cours d'eau de la Terre aux océans ?

Environ $40\,000\,\text{km}^3/\text{an}$. Ce flux renouvelé forme une réserve annuelle exploitable sans épuiser les stocks.

Quels sont les temps de résidence typiques de l'eau dans l'humidité de l'atmosphère, les rivières et les océans ?

8 jours pour l'humidité atmosphérique, de 10 à 30 jours pour les rivières, et plusieurs milliers d'années pour les océans.

À quoi correspondent respectivement les concepts d'« eau bleue », d'« eau verte » et d'« eau grise » illustrés ici ?

L'eau bleue est l'eau douce de surface ou souterraine prélevée (agriculture, industrie, eau potable). L'eau verte est l'humidité du sol issue des précipitations utilisée par les plantes. L'eau grise est le volume théorique requis pour diluer les rejets polluants.

Comment définit-on un bassin versant, un exutoire et une ligne de partage des eaux ?

Le bassin versant est l'espace drainé par un cours d'eau et ses affluents ; l'exutoire est le point de confluence ou débouché final des eaux ; la ligne de partage des eaux est la crête topographique séparant deux bassins contigus.

À quoi correspond une hauteur de précipitation de $1\,\text{mm}$ en termes de masse par unité de surface ?

$1\,\text{mm} = 1\,\text{kg/m}^2$, ce qui signifie que $1000\,\text{mm} = 1\,\text{m} = 1\,\text{tonne/m}^2$.

Quelle est la différence entre des précipitations stratiformes et des précipitations convectives ?

Les précipitations stratiformes présentent de faibles intensités mais durent longtemps, tandis que les précipitations convectives correspondent à des averses intenses et localisées.

Quelle différence distingue un aquifère homogène d'un aquifère hétérogène en termes de perméabilité et de percolation ?

Un aquifère homogène (sables, graviers) possède une perméabilité d'interstices avec une vitesse de percolation lente, tandis qu'un aquifère hétérogène (granites, calcaires) présente une perméabilité de fissures avec une percolation rapide.

Quelle est la différence géologique entre une nappe libre et une nappe captive ?

Une nappe libre est directement surmontée d'une zone non saturée perméable, tandis qu'une nappe captive est emprisonnée entre deux couches géologiques imperméables (substratum et toit imperméable) et se trouve souvent sous pression.

Qu'est-ce qu'une nappe fossile et pourquoi sa surexploitation est-elle problématique ?

C'est une nappe d'eau souterraine non renouvelable (durée de régénération de quelques siècles à des dizaines de millénaires). Sa surexploitation entraîne l'épuisement irréversible du stock en l'absence de recharge suffisante.

Quelles sont les deux principales entités hydrogéologiques du grand système aquifère saharien représenté sur cette coupe géologique ?

Le « Continental intercalaire » (en profondeur, contenant près de $20\,000\,\text{milliards de m}^3$ d'eau) et le « Complexe terminal » qui le surmonte (contenant $11\,000\,\text{milliards de m}^3$ d'eau).

Dans quelle formation géologique captive est foré le puits artésien d'Île-de-France représenté sur cette coupe ?

Dans l'aquifère des Sables verts (albiens), situé sous les argiles du Gault et surmontant les marnes.

Quels sont les six types de tracés fluviaux classés selon le nombre de chenaux et la sinuosité sur ce schéma ?

Pour un chenal unique : rectiligne, sinueux, à méandres. Pour des chenaux multiples : divisé (avec île), en tresse, anastomosé.

Quelles conditions physiques différencient un écoulement laminaire d'un écoulement turbulent selon cette illustration ?

L'écoulement laminaire est favorisé par une faible rugosité du lit et une pente faible et régulière ; l'écoulement turbulent est engendré par de fortes rugosités et une pente forte et irrégulière.

Pourquoi l'Isère présente-t-elle un profil méandriforme à Grenoble alors que le Drac forme un réseau en tresse ?

Parce que l'Isère a une faible pente ($346\,\text{m}$ d'altitude à Albertville, à $80\,\text{km}$), tandis que le Drac possède une forte pente ($1000\,\text{m}$ d'altitude à $80\,\text{km}$).

Quelles sont les caractéristiques hydrologiques distinctives d'un régime glaciaire et d'un régime nival ?

Le régime glaciaire a un étiage d'hiver et des hautes eaux d'été ($60\,\%$ des débits annuels de juin à août). Le régime nival voit ses hautes eaux démarrer plus tôt au printemps, avec un pic maximal observé en juin.

D'où provient l'eau potable distribuée en France et comment est-elle répartie ?

Elle provient à $70\,\%$ des nappes souterraines et à $30\,\%$ des eaux de surface.

En matière de contrôle sanitaire de l'eau potable en France, quelle est la nuance entre « limite de qualité » et « référence de qualité » ?

La « limite de qualité » est un seuil réglementaire impératif fixé pour des motifs de santé publique, tandis que la « référence de qualité » constitue un objectif indicatif de suivi de bon fonctionnement ou de confort.

Quelle est la particularité de l'eau potable captée pour la ville de Grenoble ?

Elle est pompée dans les nappes alluviales du Drac et de la Romanche où elle est naturellement filtrée, d'une grande pureté, et n'a besoin d'aucun traitement chimique avant distribution.

D'après cette facture type de $120\,\text{m}^3$ en 2022 ($3,37\,\text{€/m}^3\,\text{TTC}$), quelle est la répartition moyenne du prix de l'eau par poste ?

Eau potable : $41\,\%$ ($1,38\,\text{€/m}^3$) ; Assainissement : $37\,\%$ ($1\,\text{€/m}^3$) ; Agence de l'eau : $15\,\%$ ($0,06\,\text{€/m}^3$) ; TVA : $7\,\%$ ($0,2\,\text{€/m}^3$).

Quel impact les changements de pratiques agricoles (cultures + lisier) ont-ils eu sur la teneur en nitrates de la nappe selon ce graphique, et quelle est la norme de potabilité ?

L'introduction des cultures avec lisier a fait bondir la concentration en nitrates au-delà de $120\,\text{mg/L}$, dépassant largement la norme de potabilité fixée à $50\,\text{mg/L}$, avant une lente décrue lors de l'arrêt du lisier et de la mise en herbe.

D'après les données de l'IRD présentées ici, quelles quantités d'eau sont nécessaires pour produire $1\,\text{kg}$ de viande de bœuf, $1\,\text{kg}$ de riz et $1\,\text{kg}$ de pomme de terre ?

$16\,000\,\text{litres}$ pour $1\,\text{kg}$ de viande de bœuf, $2\,500\,\text{litres}$ pour $1\,\text{kg}$ de riz, et $500\,\text{litres}$ pour $1\,\text{kg}$ de pomme de terre.

Comment définit-on le temps de retour d'une crue et que signifie une crue centennale ?

Le temps de retour est l'inverse de la probabilité d'occurrence annuelle de la crue ; une crue centennale a une probabilité de se produire de $1/100$ (soit $1\,\%$ de chance) chaque année.