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 mondiale.
- Quels sont les différents réservoirs d’eau ?
- Comment se forment les réservoirs d’eau ?
I – Formation des réservoirs superficiels d’eau.
La majeure partie du climat marocain est considérée comme aride à semi-aride. Parmi les milliards de m³ des précipitations annuelles, seuls 23.5 milliards de m³ sont utilisés.
1 – la relation entre les précipitations et les réservoirs superficiels d’eau.
Les eaux superficielles désignent l’eau qui s’est accumulée 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’autres sources d’eau superficielle.
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-être absorbée par les plantes, puis elle s’infiltre sous forme de transpiration.
- Peut atteindre 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 atteint 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 atteint 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.
2 – Quelques techniques de stockage des eaux superficielles
La moyenne annuelle des précipitations au Maroc est aux alentours de 350 mm. Mais il faut que les précipitations dépassent la moyenne de 500 mm pour que le Maroc ne connaisse pas une pénurie d’eau.
Le volume des précipitations qui tombe au Maroc est estimé à 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 concernent 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’irrigation des terres agricoles | Presque 1 million d’hectare |
Le tableau suivant présente des 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 – À 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 superficielles par évaporation et par infiltration souterraine.
R-2 – Le volume des eaux superficielles perdues est : 150Md m³ – 23.5Md m³ = 126.5Md 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 ressources 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’irrigation des terres agricoles.
- La production de l’énergie électrique.
II – Formation des réservoirs d’eau souterrains.
1 – Nature géologique des aquifères
La figure suivante 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, contenant une nappe d’eau souterraine, originellement poreuse ou fissurée 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 alimentée par les pluies par infiltration.
- La nappe captive est une nappe surmontée par une formation peu perméable, elle est difficilement rechargée.
2 – Étude expérimentale 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 : est l’ensemble des vides (pores) d’une roche, ces vides sont remplis par des fluides (liquide ou gaz), on peut distinguer entre :
- La porosité totale : est le volume total de l’eau qui remplit la roche.
- La porosité efficace : est le volume d’eau qui s'écoule 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 l'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 – Décrivez les données du tableau.
Q-2 – Sachant que l’eau pompée de la nappe A est inférieure à l’eau qui s’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 ?
R-1 – Analyse :
- Dans la région A : on remarque que le niveau piézométrique diminue continuellement avec le temps, malgré la chute importante des précipitations.
- 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 conduit à l’augmentation du niveau piézométrique.
R-5 – La nappe B est une nappe libre.