Le cycle de l’eau : un circuit permanent
L’eau existe sous trois états : liquide (pluie, rivières, océans), solide (glace, neige) et gazeux (la vapeur d’eau, invisible dans l’air). Elle passe de l’un à l’autre et se déplace sans cesse entre l’océan, l’air, les sols et les êtres vivants. Ce circuit s’appelle le cycle de l’eau. Il fonctionne grâce à l’énergie du Soleil, qui chauffe l’eau, et grâce à la gravité, qui la fait redescendre.
Les étapes à connaître
- Évaporation : l’eau liquide des océans, des lacs et des sols devient de la vapeur d’eau. Les plantes en rejettent aussi par leurs feuilles : c’est la transpiration.
- Condensation : en altitude, l’air est plus froid. La vapeur d’eau se transforme en très petites gouttelettes liquides, qui forment les nuages.
- Précipitations : les gouttelettes s’assemblent et tombent sous forme de pluie, de neige ou de grêle.
- Ruissellement : une partie de l’eau coule à la surface du sol vers les ruisseaux et les rivières.
- Infiltration : une autre partie s’enfonce dans le sol et peut atteindre une nappe souterraine, c’est-à-dire une réserve d’eau logée dans les roches.
De l’eau sur Terre à l’eau disponible chez soi
Plus de 97 % de l’eau terrestre est salée. L’eau douce liquide facilement accessible, celle des rivières, des lacs et des nappes, ne représente qu’une petite partie du total. Une ressource locale est l’eau que l’on peut réellement utiliser à un endroit donné : une rivière, une source ou une nappe.
Un exemple concret
Prenons une commune qui puise son eau dans une nappe souterraine. Chaque année, la pluie et la neige apportent de l’eau qui s’infiltre : c’est la recharge de la nappe. Chaque année, la commune pompe aussi de l’eau pour les habitants, l’agriculture et l’industrie : ce sont les prélèvements. On compare les deux :
- si la recharge est supérieure aux prélèvements, le niveau de la nappe monte ou reste stable ;
- si les prélèvements sont supérieurs à la recharge, le niveau de la nappe baisse.
La recharge dépend du climat, mais aussi du sol. Sur une prairie, une grande part de la pluie s’infiltre. Sur un parking goudronné, l’eau ne peut presque pas pénétrer : elle ruisselle et rejoint vite les rivières, ce qui recharge peu la nappe.
Le piège à éviter
Une idée fausse très répandue dit : « L’eau tourne en boucle, donc elle ne peut jamais manquer. » C’est inexact. L’eau n’est pas détruite, mais le cycle ne la ramène pas forcément au bon endroit ni au bon moment. Une nappe se recharge lentement. Si l’on pompe plus vite qu’elle ne se remplit, la ressource locale diminue, même si le cycle de l’eau continue de fonctionner à l’échelle de la planète. Autre confusion fréquente : un nuage n’est pas de la vapeur d’eau. La vapeur est invisible ; le nuage est fait de minuscules gouttelettes liquides.
À retenir
- Le cycle de l’eau relie évaporation, condensation, précipitations, ruissellement et infiltration.
- La disponibilité locale dépend du bilan entre recharge et prélèvements.
- Les sols imperméables diminuent l’infiltration.
Exercice 1 : suivre une goutte d’eau
Le Soleil chauffe la surface d’un lac. Une partie de l’eau liquide devient de la vapeur d’eau, qui monte dans l’air. En altitude, la vapeur se transforme en gouttelettes qui forment un nuage. Elles tombent en pluie sur une colline. Une partie de l’eau coule jusqu’à une rivière, une autre s’enfonce dans le sol jusqu’à une nappe.
- Nomme les deux changements d’état décrits, avec l’état de départ et l’état d’arrivée.
- Associe chaque étape du texte à un mot : évaporation, condensation, précipitation, ruissellement, infiltration.
- Quelle force fait tomber la pluie et couler la rivière ?
Exercice 2 : le bilan d’une nappe
Données pédagogiques simplifiées : une commune puise son eau dans une nappe. Les volumes sont en mètres cubes (m³) par an.
| Année | Recharge | Prélèvements |
|---|---|---|
| 1 | 520 000 | 480 000 |
| 2 | 400 000 | 480 000 |
| 3 | 350 000 | 500 000 |
- Calcule le bilan (recharge moins prélèvements) de chaque année.
- Calcule le bilan cumulé sur les trois années et dis si le niveau de la nappe a monté ou baissé.
- Propose une cause naturelle possible de la baisse de recharge.
Exercice 3 : sol naturel ou sol imperméable
Données pédagogiques simplifiées : devenir de 100 mm de pluie, en mm.
| Surface | Ruissellement | Évaporation et transpiration | Infiltration |
|---|---|---|---|
| Prairie | 10 | 30 | 60 |
| Parking goudronné | 80 | 15 | 5 |
- Vérifie que chaque ligne correspond bien à 100 mm.
- Combien de fois l’infiltration est-elle plus grande sur la prairie que sur le parking ?
- Explique l’effet d’un parking sur la nappe et propose une mesure pour une commune.
Correction complète
Exercice 1 : correction
- Premier changement : l’évaporation, de l’état liquide à l’état gazeux (vapeur d’eau). Second changement : la condensation, de l’état gazeux à l’état liquide (gouttelettes du nuage).
- « Une partie de l’eau devient de la vapeur » : évaporation. « La vapeur se transforme en gouttelettes » : condensation. « Elles tombent en pluie » : précipitation. « Une partie coule jusqu’à une rivière » : ruissellement. « Une autre s’enfonce dans le sol » : infiltration.
- C’est la gravité (la pesanteur) qui attire l’eau vers le bas.
Exercice 2 : correction
- Année 1 : 520 000 − 480 000 = +40 000 m³. Année 2 : 400 000 − 480 000 = −80 000 m³. Année 3 : 350 000 − 500 000 = −150 000 m³.
- Bilan cumulé : 40 000 − 80 000 − 150 000 = −190 000 m³. Le bilan est négatif, donc la commune a prélevé plus d’eau que la nappe n’en a reçu : le niveau de la nappe a baissé.
- Les années 2 et 3 ont peut-être reçu moins de précipitations (années plus sèches) ou connu plus d’évaporation, donc moins d’eau s’est infiltrée.
Exercice 3 : correction
- Prairie : 10 + 30 + 60 = 100 mm. Parking : 80 + 15 + 5 = 100 mm. Les deux lignes sont correctes : toute l’eau de pluie est répartie entre les trois devenirs.
- 60 ÷ 5 = 12. L’infiltration est 12 fois plus grande sur la prairie que sur le parking.
- Le goudron est imperméable : presque toute l’eau ruisselle (80 mm) et très peu s’infiltre (5 mm), donc la recharge de la nappe diminue. Le ruissellement important peut aussi augmenter le risque d’inondation. Une commune peut conserver des espaces végétalisés, choisir des revêtements qui laissent passer l’eau ou récupérer l’eau de pluie, pour favoriser l’infiltration.