Introduction
"A l'échelle cosmique, l'eau est plus rare que l'or " [Hubert Reeves].

L’eau est un corps aussi banal pour le commun des mortels qu’étrange pour les physiciens...

D'OU VIENT LE MOT EAU ?
Le mot eau vient du latin aqua, lequel a donné aquarium, aqueduc ou aquarelle par exemple. Il y a une seconde racine latine : undo laquelle signifie "eau mouvante", qui a donné onde, ondée, inonder ou ondine.
La racine indo-européene pour l'eau est wod-, wed-, qui a donné vodka en russe ou whisky en gaelique, d'ou sont issus le grec hudôr, hudatôs, et de qui viennent par exemple :

Le préfixe hydro- qu'on retrouve par exemple dans hydrogène (du grec genos, générer : qui génère l'eau), hydrocarbure, hydrocéphale (du grec kephalon, tête : qui a de l'eau dans la tête), ou encore une hydre (en passant par le latin hydra), monstre marin en forme de serpent; et bien entendu Hydro-Land (terre ou pays de l'eau) votre site web préféré !

Histoire.
Avec le développement de l'agriculture et des centres urbains, le problème de l'alimentation en eau devint important pour les habitants des villes, ainsi que pour l'irrigation des cultures.
Les systèmes d'irrigation étaient déjà connus dans les temps préhistoriques, et plus de 2000 ans av. J.-C., les souverains de Babylone et d'Égypte avaient construit des systèmes de barrages et de canaux pour prélever les eaux de crue du Nil et de l'Euphrate, contrôlant les inondations et fournissant de l'eau d'irrigation pour la saison sèche. Ces canaux d'irrigation fournissaient également de l'eau pour les particuliers.
Les Romains furent les premiers à concevoir et réaliser de grands systèmes de distribution d'eau pour leurs agglomérations.

Les aqueducs, parfois longs de plusieurs dizaines de kilomètres, tiraient l'eau des sources et alimentaient les thermes, immenses bains publics auxquels étaient accolés la bibliothèque et les archives municipales, les fontaines et certaines demeures de particuliers ; le peuple tirait son eau des puits, rivières et fontaines. La plupart des aqueducs se dégradèrent au cours du haut Moyen Âge. Mais à partir du XIe siècle, la plupart des villes féodales utilisèrent des canaux pour se fortifier et alimenter leur artisanat (textile, cuir).

L'invention de la pompe refoulante en Angleterre, vers le milieu du XVIe siècle étendit fortement les possibilités de développement des systèmes d'alimentation en eau. A Londres, les premières usines de distribution d'eau par pompage furent terminées en 1562. Elles pompaient de l'eau de rivière jusqu'à un réservoir situé à environ 37 m au-dessus du niveau de la Tamise ; de là l'eau était distribuée par gravité, au moyen de conduites en plomb, jusqu'aux bâtiments situés dans le voisinage. Mais l'essor de la distribution souterraine commença à Versailles, où Louis XIV employa les meilleurs scientifiques (Mariotte, Huygens) pour y faire jouer les eaux. Dès lors, les grandes villes se dotèrent de magnifiques fontaines sculptées de dauphins et d'allégories. À Paris, ce fut Napoléon qui décida de faire de la capitale l'égale de la Rome antique et de Versailles en tirant les eaux de l'Ourcq, un affluent de la Marne. Ce premier réseau, qui donnait 20 litres d'eau claire par jour et par Parisien, fut complété en 1860 par un second, qui fournissait 80 litres d'eau potable. En même temps, les autres villes se dotèrent de réseaux d'alimentation et comblèrent les puits, jugés trop insalubres.

Dans la seconde moitié du XXe siècle, la conversion d'eau de mer en eau douce a suscité un certain intérêt, pour pouvoir fournir de l'eau potable aux régions très sèches, comme le Proche-Orient. Plusieurs procédés (distillation, électrodialyse, osmose inverse, évaporation directe) ont été développés. Certains de ces procédés ont été utilisés à grande échelle aux États-Unis, mais demeurent bien plus coûteux que celui du traitement de l'eau douce.
(source : Encyclopédie Microsoft® Encarta® 2002)
Nota :
L' eau fut l'objet d'un culte par les marins en Asie : symbolisé par un dragon (Avalokitteshwara) qui représente l'eau sous toutes ses formes, source d'abondance, élément fécondant, mais aussi source de périls (tsunamis par exemple...).

Eau dure et douce :
Définitions.
Une eau
dure désigne une eau à forte teneur en calcium et en magnésium, par opposition à une eau dite douce.
L'eau dure peut aussi contenir des sels minéraux en grande quantité.

Eau douce ou dure ?

Le Titre Hydrotimétrique (TH) : il permet de définir si une eau est douce, c'est à dire contenant peu de tartre, ou au contraire non-douce, c'est à dire "dure" et contenant beaucoup de tartre.
Plus le TH est élevé, moins l'eau est douce (...ie, plus elle est "dure"), car elle contient plus de calcaire (tartre) dissout.

Le Titre Hydrotimétrique (TH) s'exprime en degré français (° F).
Un degré français correspond à la dureté d'une solution contenant 10 mg/ Litre de calcite (CaCO3) dissoute.

Une eau domestique dure (TH >= 30° F) devient vite un problème car le tartre se dépose dans le réseau de distribution, dans les chaudières (...en générant des dépenses supplémentaires en énergie), dans tous les matériels incluant des résistances chauffantes (...en réduisant leur durée de vie : chauffes eau, machines à laver, percolateurs, etc...) et il peut très vite devenir un foyer de développement bactérien.


Et pour terminer un peu d'humour,
> citations :
"Quand ne sera-t-il plus besoin de rappeler que les anti-alcooliques sont des malades en proie à ce poison, le monoxyde de dihydrogène, si dissolvant et corrosif qu’on l’a choisi entre toutes les substances pour les ablutions et lessives, et qu’une goutte versée dans un liquide pur, l’absinthe par exemple, le trouble ? " [Alfred Jarry].

"Quand je suis dans l'eau, j'ai des idées. Quand j'en suis sorti, je sèche" [Roger Pierre].

> le Monoxyde de dihydrogène (Dihydrogen Monoxide - DHMO) - (lien).

> les Hydropathes (lien),
Toutefois l'eau en poudre existe bien : l'"eau sèche" (dry water en anglais); il s’agit en fait de minuscules gouttelettes d’eau enrobées de silice et qui se présentent comme une poudre ressemblant au sucre. Tout comme l’aérogel qui est constitué principalement d’air, l’"eau sèche" contient 95% d’eau. On ne doit pas la confondre avec la glace sèche qui, elle, est du gaz carbonique solide.



Origine et état.
L’eau
H2O est l’une des espèces communes dans l’univers connu.
Pour comprendre pourquoi, il suffit de noter l’abondance des différents éléments dans l’univers :
Elément
%
Hydrogène
74
Hélium
24
Oxygène
1
Tous les autres élements réunis
1

L’abondance de l’hélium et de l’hydrogène est due au fait que ce sont les deux seuls éléments créés lors de la nucléosynthèse primordiale issue du Big Bang.
L’oxygène quant à lui est issu de la fusion nucléaire qui a eu lieu dans les étoiles les plus massives, au même titre que tous les autres éléments.
Parmi les trois éléments les plus abondants, l’hélium est tout à fait inerte chimiquement. Il reste donc l’oxygène et l’hydrogène : les atomes d’hydrogène peuvent ou bien se lier ensemble, formant
H2 (la molécule la plus abondante dans l’univers), ou bien se lier à un oxygène, formant H2O. Outre le dihydrogène, la molécule d’eau est donc la molécule la plus simple qu’on puisse former à partir des éléments les plus abondants de l’univers… De toutes les molécules polaires, l’eau est de loin la plus courante
Loin des étoiles, l’eau est omniprésente (sous forme de glace), mais les rayonnements sont trop faibles pour qu’elle passe à l’état liquide. Près des étoiles, la température plus élevée permet le passage à l’état liquide sur les corps dotés d’une atmosphère suffisante, mais l’eau y est très rare.
Tout semble donc contribuer à rendre l’eau liquide rarissime…

Origine de l'eau terrestre ?
Tous les corps du système solaire sont bombardés sans cesse par des astéroïdes, des comètes et autres petits corps. La présence de cratères d'impact sur la Lune, et sur d'autres planètes ou satellites, en est la preuve.
On estime que ce bombardement était bien plus intense autrefois. D'où l'hypothèse que les chutes de comètes ou des astéroïdes sur Terre auraient pu contribuer à la composition actuelle de son atmosphère et de ses océans. En particulier, la glace des comètes aurait pu apporter l'eau des océans.
Un test important permettant de comparer l'eau cométaire à l'eau terrestre est la mesure de la proportion de deutérium dans l'eau.
Il a été possible d'observer HDO et de mesurer ainsi le rapport deutérium/hydrogène dans l'eau de quelques comètes. On trouve ainsi un enrichissement en deutérium d'un facteur 10 par rapport au milieu cosmique (où D/H = 1/30000) et à la Nébuleuse primitive qui a donné naissance au système solaire.
Cependant, la concentration en deutérium est 2 fois plus élevée dans l'eau cométaires que dans l'eau terrestre.
Ce qui suggère une origine principalement extraterrestre pour l'eau sur terre, et plus certainement par les astéroïdes.
Mais cette conclusion n'est peut-être pas définitive. Elle est basée sur l'étude du deutérium dans seulement trois comètes, toutes à longue période, la période d’une comète étant d’autant plus longue que la comète passe plus de temps loin du Soleil.
On ignore encore tout de ce rapport pour les comètes à courte période, qui ont probablement été plus nombreuses à percuter la Terre, et qui ont suivi une histoire différente.

Selon une découverte récente (fin 2005), l'eau des océans terrestre viendrait certainement des astéroïdes (météores et météorites).
Nota - Rappel :
. météores : corps pénétrant dans l'atmosphère et se consumant totalement (les plus fins forment les étoiles filantes).
. météorites : corps pénétrant dans l'atmosphère terrestre, et dont un fragment est conservé.

Enfin, l'analyse de l'eau de la comète Tchouri montre que sa concertation en deutériem est 3 fois plus élevée que sur Terre.

Selon les scientifiques, vers la fin de la formation de la Terre, celle-ci aurait subie un intense bombardement par des astéroïdes porteurs de glace d'eau (il y a environ 4 milliard d'années); on vient d'ailleurs de découvrir certains de ceux-ci encore présents dans la "ceinture d'astéroïdes" se trouvant entre les planètes Mars et Jupiter, et "actifs" puisque dégageant de l'eau comme les comètes !

A écouter :
-----> (Du Big Bang au Vivant / You Tube) -
Jean-Pierre Luminet explique d'où vient l'eau sur Terre.

Une autre hypothèse : le dégazage des sillicates terrestres, qui contiennent beaucoup d'eau interne.

Etat de l'eau, sur Terre.
L'eau (sur la Terre) est pratiquement le seul composé qui peut se trouver (aux températures ordinaires) dans les trois états de la matière : solide, liquide, ou gazeux.

A l'état solide, ou glace, elle constitue glaciers et calottes glaciaires. On la trouve également sous forme précipitations : neige, grêle, givre, etc, et dans certains nuages (précisions ici).

A l'état liquide, dans les nuages de pluie, formés de gouttelettes d'eau (voir les pages internes spéciales sur les nuages), et sur les végétaux, sous forme de rosée (voir précisions ici).
De plus, elle recouvre les trois quarts de la surface de la Terre sous la forme de marais, de lacs, de rivières et d'océans.

A l'état de gaz, ou vapeur d'eau, dans le brouillard et les nuages (précisions ici).

L'eau se présente sous forme d'humidité dans la partie supérieure de la couche terrestre, dans laquelle elle est retenue par les particules du sol. Dans cet état, elle est appelée eau confinée, et a des caractéristiques différentes de l'eau libre.
Sous l'effet de la pesanteur, l'eau s'accumule sous la surface de la terre dans les interstices des roches, formant ainsi un vaste réservoir d'eau souterrain qui alimente les puits, les sources et qui maintient le débit de certains cours d'eau pendant les périodes de sécheresse.

"EAU, tu n'es pas nécessaire à la Vie, TU ES LA VIE" [A. de Saint-Exupéry]
Dans les processus biologiques, toutes les grosses molécules sont fragiles : elles se dissocient aux hautes températures, et le froid les inactives.
Par ailleurs, elles doivent être dans un milieu propice aux échanges chimiques et protégé de la ionisation provoqué par les rayons UV et cosmiques :
Les molécules ont été formées dans l'océan primitif sous l'effet des pluies. Une fois dans l'eau, les molécules se sont trouvées protégées du rayonnement UV.

 

Nota : ces rayons ont aussi une action destructrice envers des molécules peu stables ou longuement exposées (attention au bronzage prolongé !). Cette protection n'a lieu qu'à une certaine profondeur. Cela a permit aux molécules de bénéficier d'un "gradient" d'énergie pour pouvoir s'associer (par hydrolyse ou grâce à la présence de catalyseurs comme la chaux).
Ainsi donc, il est admis que l'
apparition de la vie sur terre est liée à la présence d'eau, celle-ci constituant un remarquable solvant, ayant une capacité calorifique importante et qui également reste liquide dans une gamme de température très large. Ceci lui donne des propriétés favorisant la production d'un large éventail de réactions chimiques, et enfin l'action des radiations ultraviolettes (photodissociation) permet la formation d'oxygène alors disponible pour la création des molécules du vivant.

Lien intéressant
(en anglais, par Kristin Bartik ) > The role of water in the structure and function of biological macromolecules (Le rôle de l'eau dans la structure et la fonction des macromolécules biologiques), par Kristin Bartik de la Société Françaice d'Exobiologie.
Nota : traducteur Google par exemple (
lien).

Rappel : l'eau existe donc sur terre sous les trois formes : solide - liquide - gaz.

L'eau entre pour 70 à 80 % en moyenne dans la composition de la matière vivante (mais en variant de 4 % pour les formes de résistance, à plus de 98 % pour certains êtres aquatiques), et c'est donc le principal constituant de l'organisme humain, cependant en réalité, la part de l’eau dans le corps diminue avec l’âge :

L'être humain contient donc 55 à 97 % d'eau, proportion qui varie suivant son état de santé, son âge et la quantité de graisse dont il est pourvu. Le corps humain d'un adulte sain, et de corpulence normale, contient environ 60% d’eau, c’est-à-dire 42 litres d’eau pour une personne de 70 kg.
Par ailleurs, la répartition n'est pas homogène selon les organes : 80% dans le cerveau, 75% dans les muscles, 50% dans les os.

Notons aussi : larmes, 98%, sueur, 99.5% et sang, 79%;
La salive (outil diagnostique du futur!) : 98% d'eau + sels minéraux (sodium, potassium) et éléments organiques (3000 protéines dont l'alpha-amylase, hormones, ARN*, urée...).
son role principal consiste à hydrater la cavité bucale, mais aussi à préparer la digestion en commançant à transformer les amidons en glucose.
* Acide ribonucléique, molécule biologique présente chez pratiquement tous les êtres vivants, et aussi chez certains virus. L'ARN est très proche chimiquement de l'ADN (acide désoxyribonucléique) et il est d'ailleurs en général synthétisé dans les cellules à partir d'une matrice d'ADN dont il est une copie. Les cellules utilisent en particulier l'ARN comme un support intermédiaire des gènes pour synthétiser les protéines dont elles ont besoin. L'ARN peut remplir de nombreuses autres fonctions et en particulier intervenir dans des réactions chimiques du métabolisme cellulaire (source Wikipedia).

Chez les animaux : chien, lapin et souris, 67%; poissons, 76%; moules, 82%; palourde et certaines méduses, 95.4%.

Les aliments : amande, 6.3%; muscade, 7.6%; laurier, 8.4%; pois, 9.5%; fenouil, 17.2%; patate douce, 70.5%; persil, 85.7%; ail, 88%; champignon des prés, 91%; betterave rouge, 88.5%; épinard, tomate mure, 90 à 95%; 93.4%; salade (laitue), 95.5%; concombre, 97.7%.

Les roches : l'eau peut être de constitution (carnallite, kaïnite), de cristallisation (gypse, borax) ou incluse (amiante, opale).

et, important, selon l'Institut Pasteur :

et...
Boire de l’eau à des périodes bien précises maximise son efficacité dans le corps humain :


Raccourcis : Besoins en eau (alimentaires), Besoins domestiques, Besoins agricoles, Besoins industriels ou > Ressources.
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Besoins en eau.
Empreintes sur l’eau.
Qu'il s'agisse d'un steak, d'un chandail ou d'un ordinateur, l'eau n'est pas visible dans le produit que l'on achète. Pourtant, de grandes quantités d'eau auront été nécessaires à sa production. En fait, on définit l'eau virtuelle comme « l'eau nécessaire à la production d'un bien ». Produire un kilo de céréales, par exemple, requiert 1 300 Litres d'eau. Cette eau peut provenir de différentes sources : les nappes phréatiques, les cours d'eau, la pluie ou encore l'humidité du sol.

L’eau est, dans le monde, principalement utilisée pour l’agriculture qui permet de nourrir les hommes. C’est pour cela que les aliments sont un bon exemple pour mesurer l’eau virtuelle. Par exemple, un régime alimentaire dans lequel les protéines animales occupent une place importante exigera une quantité d'eau plus élevée, estimée à 5,4 mètres cubes par jour. À l'inverse, un régime végétarien ne requiert que 2,6 mètres cubes d'eau par jour.

De même que l’on peut calculer son empreinte écologique, on peut aujourd’hui calculer son empreinte sur l’eau individuelle grâce au site www.waterfootprint.org (> lien direct calculateur)

Il est aussi possible de calculer l’empreinte sur l’eau d’un pays qui est déterminée par trois facteurs différents :

L’empreinte sur l’eau d’un état est le volume d’eau nécessaire pour la production des biens et des services consommés par ses habitants (ex, par ordre décroissant) :

Nota : si on examine les seuls usages domestiques, le volume journalier des Américains (150 litres d’eau par jour et par habitant) ne diffère pas de celui des Français et, comme chez nous, leur consommation est en baisse.

La moyenne mondiale serait de 1 243 m3/an/personne (7 452 milliards de m3/an).
(source : www.waterfootprint.org) 


(au niveau mondial)

Exemples de volume d'eau consommé par produit alimentaire :
Production d'un kilo de :
Volume d'eau utilisé (litres) :
Pomme
700
Pain
1300
Oeuf
3300
Porc
4800
Boeuf
15 500
(Source : UNESCO – IHE Institute for Water Education)

Quelques autres exemples :

Production d'un kilo de :
Volume d'eau utilisé (litres) :
Matière plastique
1 à 2
Papier
500
Rayonne (viscose)
400 à 11 000
Coton
5263
(Source: CNRS – Dossier Scientifique)



En 2012, le volume d'eau potable prélevé en France était de 5,4 milliards de m3.
Aujourd'hui, la consommation moyenne d'un français est d'environ 148 litres par habitant et par jour.
Nota : la ressource moyenne annuelle est de 168 milliard de m3.
Il est donc rassurant de savoir que la consommation d’eau en France ne représente qu’environ 3,2% de la ressource...

La consommation des foyers français serait répartie comme suit :

La consommation française globale d'eau douce, en métropole française, serait de l'ordre de 34 milliards m3 par an (34 mille milliards de litres/an ou 34 teralitres).
Nota : 18 % proviennent des eaux souterraines et 82 % des eaux de surface (données (Ministère de l’écologie - 2013).
Pertes (par vétusté des réseaux) >
1,5 milliard de m3

A noter:


Et, en précisant :

Besoins alimentaires.

Un adulte de 70 kg renferme environ 45 kg d'eau dans son corps.
Cette valeur change avec l'âge : 75% chez le nouveau-né, 65% chez l'adulte et 55% chez le vieillard
(on se déshydrate en prenant de l'âge...).

Les pertes sont relativement importantes, de l'ordre de 2.5 à 3 litres pour un adulte, et très dépendantes de l'environnement et de l'activité de la personne (un ouvrier fondeur peut éliminer 15 l eau / jour, par sa seule transpiration).
On estime que pour un sédentaire, dans un climat tempéré, les pertes journalières moyennes sont les suivantes :
transpiration : 0.6 à 0.8 litres - respiration : 0.4 à 0.5 l - urine : 1 à 1.5 l - matières fécales : 0.1 l

A noter que chez l'enfant (teneur en eau supérieure et rapport surface / poids important), les besoins sont 3 à 5 fois plus élevés.
L'absence d'eau peut donc entraîner la mort : pour l'homme une perte de 10% peut amener des troubles graves et des lésions irréversibles. La cessation de la vie survient pour une perte d'environ 20%.
On compense donc cette perte par l'ingestion de 1 à 2 l d'eau de boisson et de 0.8 à 1 l d'eau incluse dans les aliments.



Autorités de Santé Européennes (EFSA – European Food SafetyAuthority)

L’eau potable, constituant essentiel pour le développement de la vie (pour un être humain, une consommation quotidienne minimale de 1,5 litre d’eau est donc nécessaire), est soumise en France à la réglementation précisée par le Code de la Santé Publique.

L’
arrêté du 11 janvier 2007 fixe des normes de qualité à respecter pour un certain nombre de substances dans l’eau potable dont le chlore, le calcaire, le plomb, les nitrates, les pesticides et les bactéries.

Nota : en France, en considérant 2,5 à 3 litres indispensables au total par jour et par habitant, et 66 317 994 habitants
(population totale au 1er janvier 2015, France y compris Mayotte, selon l' Insee), les besoins alimentaires globaux seuls seraient donc de l'ordre de 164 795 à 198 954 m3 d'eau par jour, donc en moyenne 181 874,5 m3/j, soit environ 66,38 millions m3/an nécessaires (en moyenne), dont 64,44 millions m3/an nécessaires (en moyenne) pour la seule France métropolitaine (64 204 247 hab au 01/01/2015)
NB : L'Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments recommande de boire en été, par jour, idéalement 1,3 à 1,4 litre. Avec l'apport alimentaire, on obtien ainsi les 2,5 l indispensables par jour.

 

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Besoins domestiques.
Il s'agit de ceux destinés à assurer un niveau d'hygiène acceptable, ceux répondant au niveau de confort caractéristique d'une civilisation et enfin, ceux nécessaire à la préparation des aliments. 
Dans les pays développés européens, les besoins domestiques totaux s'élèvent à 130 / 270 litres maximum/jour et par personne [Français = 162 litres/jour/personne en moyenne (259 l/hab en région PACA et 118 l/hab dans le Nord-Pas-de-Calais), chiffres 2000/2002]. La répartition des besoins est approximativement la suivante :


Nota : Pour laver une voiture on utilise en moyenne 190 litres d'eau.
Un bain représente 180 litres et une douche 60 litres d'eau (en moyenne).

La consommation domestique en France métropolitaine (64 204 247 hab : population totale au 1er janvier 2015, France métropolitaine, selon l' Insee) est donc au maximum, globalement, de 17,335 millions m3/jour (6,327 milliards de m3 d'eau potable, mis en distribution en France chaque année).
A noter que ceci correspond à 98 fois plus que les besoins alimentaires seuls !

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Besoins agricoles.
L'agriculture est le plus gros consommateur d'eau dans le monde. La multiplication des récoltes et la généralisation de l'irrigation ont fait augmenter considérablement les besoins. A titre indicatif, entre 1960 et 1990 en France, les surfaces irriguées sont passées de 300 000 à environ 1 700 000 ha (hectares), soit de 30 000 à 40 000 ha/an.
Actuellement, 5 milliards de m3 d’eau sont prélevés chaque année en France pour les besoins de l’agriculture. La part la plus importante (60 %) de l’eau prélevée est consacrée à l’irrigation. Cette consommation varie d’une année sur l’autre, en fonction des conditions météorologiques et du type de cultures à irriguer. Les différentes cultures sont en effet plus ou moins consommatrices d’eau.
Il faut par exemple :

Toutefois cette eau n'est pas comptabilisée car elle ne subit généralement pas de traitement. En revanche,cette eau (également l'eau d'arrosage) participe à la pollution des eaux superficielles. A noter enfin que l'intensification des cultures et leurs productivités ont eu pour corollaire, l'entraînement de résidus d'engrais et de pesticides vers le milieu naturel, ce qui pose de nombreux problèmes aux traiteurs d'eaux (voir pollutions). Répartition des quantités d'eaux exigées en fonction des types de cultures:

 

 




Besoins industriels.
Les volumes d'eaux utilisés par l'industrie sont souvent considérables : près de 5 milliards de m3/an en 2015 (identique en moyenne à la consommation agricole).
(en 1995, la consommation industrielle française était de 3,94 milliards de m3).
Si l'on ajoute les besoins pour la production d'énergie
(18,1 milliards de m3/an), on obtient 22,06 milliards de m3/an pour les besoins globaux industriels français (60,4 millions m3/jour).
Soit en fait,
environ 3,5 fois la consommation domestique.

Nota.
Pour fabriquer ............................................il faut
(litres [l]ou m3 d'eau) :

Par ailleurs, il faut :

En 1995, l’industrie dans le monde utilisait 752 km3 d’eau par an ; en 2025 ce chiffre atteindra 1 170 km3 (soit, 1170 milliard de m3) et représentera 24 % de l’ensemble des prélèvements en eau .

A noter que dans ce domaine, les quantités exigées sont très variables : chaque type de fabrication exige une quantité et une qualité spécifique.
Exemple :


Il est donc impossible de préparer une qualité d'eau universelle comme pour l'eau potable par exemple.

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Ressources de la planète.


L'hydrosphère du globe contientrait 1 424 192 640 km3 d’eau et ce volume ne varie pratiquement pas. La presque totalité de cette eau (97 %) est salée. La majeure partie de l’eau douce (59,85%) est gelée, notamment dans les calottes glaciaires des pôles Nord et Sud.
L’océan mondial occupe environ 71 % de la surface du globe, soit environ 383,4 millions km², et donc 97 % des réserves en eau (qui s’élèvent donc à environ 1 424 × 106 km3, voir plus loin).

Océans :
Désignation
Superficie (km²)
Pacifique
166 241 700 km²
Atlantique
94 000 000 km²
Indien
75 000 000 km²
Antarctique
20 327 000 km²
Arctique
14 090 000 km²
Mers (importantes) :
Mer de Chine méridionale
3 500 000
Mer des Caraïbes
2 640 000
Mer Méditerranée
2 510 000
Mer de Norvège
1 380 000
Mer de Chine orientale
1 249 000
Mer de Bohai
823 000
Mer du Nord
575 000
Mer Baltique
450 000
Mer Rouge
438 000
Mer Noire
420 000
Mer Jaune
380 000
La Manche
75 000
Mer d'Azov
37 600
Golfes (importants) :
Golfe du Bengale
2 000 000
Golfe du Mexique
1 550 000
Golfe de Thaïlande
320 000
Golfe Persique
233 000
Golfe de Gasgogne
225 000
Golfe du Saint-Laurent
155 000
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Selon l'U.S Geological Survey, la totalité du volume d'eau terrestre est évalué à environ 1 358 266 020 km3 d’eau
(1,358.109 km3 ou 1,358.1018 m3 ), soit plus précisément :

Ressources

Volume (km cubes, km3)

Pourcentage d'eau total

Océans

1 320 466 521

97.2%

Glaces polaires, Glaciers

29 158 567

2.15%

Eaux souterraines

8 331 019

0.61%

Lacs, étangs

124 965

0.009%

Mer intérieures

104 137

0.008%

Humidité du sol

66 648

0.005%

Atmosphère

12 913

0.001%

Rivières

1 250

0.0001%

Volume Total

1 358 266 020

100%

(Source: Nace, U.S. Geological Survey, 1967)

Rappel : 1 km3 = 109 m3 = 1 milliard de m3 (ou 1000 millions de m3) = 1000.109 litres (1000 milliards de litres) = 1.1012 litres (1 téralitre).
Nota : estimation de la masse totale des océans = 1,4.1021 kg (1,4 milliard de milliard de tonnes). Soit 0,0234 % de la masse de la Terre estimée à 5,9736 x 1024 kg
.


 

Ressources (suite)

En France, à noter que pour les eaux souterraines, la moitié environ se trouve à une profondeur supérieure à 800 m !

En fait pratiquement, on ne peut utiliser seulement que les eaux douces de la surface, et l'eau des nappes situées à moins de 800 m.


[Eaux souterraines française - alimentation en eau de pluie]
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[Eaux souterraines européennes] - (même légende que pour la France)

Nota : à l'échelle mondiale, ces ressources sont utilisée à 65% pour l'irrigation, 25% pour l'alimentation en eau potable et 10% pour l'industrie. En Europe, ces bassins souterrains constituent plus de 70% de l'eau utilisée dans l'Union, et sont souvent "une des seules voire l'unique" source d'approvisionnement en eau dans les régions arides ou semi-arides.

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Il reste donc environ 4 000 000 km3 (4.1015 m3 ou 4.1018 litres) d'eau disponible à la totalité des êtres vivants.

(soit 537,48 M litres disponibles par habitant sur Terre (7,442 milliards en 2016).

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Répartition des eaux douces & salées

et réellement disponible dans le monde :

(source : ONU)
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Pour la France :

En France métropolitaine, la moyenne annuelle des précipitations depuis 50 ans est estimée à 486 milliards de m3 (soit une hauteur d’eau moyenne d’environ 889 mm).
Sur ce volume, 311 milliards de m3 rejoignent l’atmosphère par évapotranspiration.

Seulement 175 milliards de m3 de pluies efficaces alimentent réellement les ressources en eau continentale :

Pour réaliser un bilan hydrique national, il convient de tenir compte de l’eau provenant des pays voisins (11 milliards de m3) et de l’eau s’écoulant de la France vers ces pays (18 milliards de m3).
Le bilan annuel moyen total des ressources en eau s’élève donc ainsi à 168 milliards de m3 pour la France métropolitaine.

Il reste donc 168 milliards de mètres cubes disponibles pour les besoins français : pour 64,2 millions d'habitants en 2015 = 2 616,8 m3 / habitants/an).
A comparer avec les 34 milliards m3 / an de consommation française globale.
La production annuelle d'eau destinée à l'alimentation humaine est de 5,9 milliards de mètres cubes par an (soit 3,5% du bilan annuel global), dont 3,7 milliards en provenance des nappes souterraines (63%), alors que 2,2 milliards seulement proviennent des eaux de surface (37%).

Distribution d’eau potable :
906 000 kilomètres de conduites d’eau potable

(Enquête sur l’eau 2010 - Agreste / SOeS - données 2008)

En France, 30 000 captages produisent 18,5 millions de m3 d'eau potable par jour (2004-2008).

En fait, la France compterait 32 406 captages dont 96% sont des captages d'eau souterraine (puits, forages ou sources) et seulement 4 % sont des captages d'eau superficielle (lacs ou cours d'eau).
Nota : en 2004, on comptait environ 51 000 réservoirs d’une capacité totale de 22,8 millions de m3. La région ayant le plus de réservoirs est la région Rhône-Alpes (près de 7 300) et la région ayant la plus grande capacité de réserve est la région Ile-de-France (3,1 millions de m3).



L'utilisation des eaux superficielles prédomine :

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Cycle de l'eau.
L'hydrologie est la science qui étudie la distribution de l'eau sur la Terre, les réactions physiques et chimiques de cette dernière avec d'autres composés naturels, et sa relation avec la vie terrestre.
Le mouvement continu de l'eau entre la Terre et l'atmosphère est appelé cycle hydrologique. Sous l'effet de plusieurs facteurs, en particulier sous l'action de la chaleur, l'eau s'évapore des surfaces océanique et terrestre et est transpiré par les cellules vivantes. Cette vapeur circule dans l'atmosphère et précipite sous forme de pluie ou de neige.
Lorsqu'elle atteint la surface de la Terre, l'eau suit deux voies. Une partie de l'eau, l'eau de ruissellement, s'écoule directement dans les ruisseaux et les rivières, puis dans les océans ou les étendues d'eau entourées de terre. Cette quantité d'eau dépend de l'abondance des précipitations, ainsi que de la porosité, de la perméabilité, de l'épaisseur et de l'humidité du sol.
L'autre partie s'infiltre dans le sol. Une partie de l'eau infiltrée humidifie le sol, et peut être évaporée directement ou bien migrer dans les racines des végétaux, puis transpirer par les feuilles. La partie de l'eau qui surmonte les forces de cohésion et d'adhésion dans le sol s'infiltre en profondeur, s'accumulant dans la zone dite de saturation pour former la nappe d'eau souterraine, dont la surface est appelée niveau hydrostatique. Dans les conditions naturelles, le niveau hydrostatique s'élève par intermittence après le remplissage, ou recharge, puis baisse à cause du drainage dans les débouchés naturels, tels que les sources.

La quantité d'eau existant sur la planète est pratiquement finie et immuable.

L'eau se recycle en permanence sur la surface de la Terre : 600 000 km3 d'eau s'évaporent et retombent chaque année. En moyenne, l'eau passe une semaine dans la biosphère et l'atmosphère, 10 ans dans un lac, 1000 ans dans les calottes glacières et plusieurs dizaines de milliers d'années dans les nappes souterraines profondes, les aquifères.


Le cycle de l'eau évoque donc le fait, que l'eau tombant sur la surface terrestre (précipitations) est restituée aux océans, rivières et lacs ou ruisselle, s'évapore et s'élève sous l'action de la chaleur solaire - évapotranspiration (évaporation de l'eau et de la transpiration des êtres vivants) - puis se condense pour former les nuages, et retombe... etc.


(source image : USGS-USA)

Il est possible dans un cadre donné (bassin et pente connues) de déterminer un bilan hydrologique des ressources dont les limites seront alors connues.
Cependant, sur une courte durée, on doit tenir compte des mises en réserve, ou à l'opposé de l'utilisation (l'eau du sol et du sous-sol).
Les calculs de bilans hydrologiques permettent dans une certaine mesure, d'envisager l'évolution des ressources d'eau :
essentiel dans les projets d'installation hydraulique.
Par exemple : les volumes d'eau massifs utilisés pour l'irrigation augmentent l'évapotranspiration au détriment des écoulements.


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Risques hydrologiques.
Remarques : l’hydrologie chiffre la probabilité des événements rares, comme les grandes inondations et les longues sécheresses, mais toute sa raison s’efface devant les images des drames que la nature provoque en se réservant la surprise du moment. Les hommes cherchent alors à donner un sens autre que rationnel et à trouver, sinon des coupables, du moins des responsables et la corde sensible se substitue à la connaissance scientifique. Une imposture hydrologique peut règner et elle sera multiforme...

INONDATIONS.
Le risque hydrologique trouve son origine dans l'occurrence de pluies fortes et continues, sur des intervalles de temps chiffrables en heures ou en demi-journées.
Les éléments induits sont :

On peut citer comme ordre de grandeur du seuil d'intensité dangereux des phénomènes météorologiques générateurs (cumulonimbus ou amas de cumulonimbus souvent orageux) :

La fonction de transfert entre la " lame d'eau " atmosphérique (pluie et/ou averses, dont la répartition géographique est différente) et la " lame d'eau " qui vient gonfler le cours d'eau réceptacle, est essentiellement liée au ruissellement sur les pentes du bassin versant.
En cas de pluie torrentielle, provenant des averses, souvent orageuses, sur un secteur limité, le ruissellement peut être fort aidé par la géomorphologie des pentes du bassin versant, et déterminer une crue rapide baptisée " torrentielle ", qui peut prendre la forme d'une onde de gravité (onde de crue),
dont la vitesse de propagation est supérieure à celle du cours d'eau lui-même.
On peut ainsi assister à des surcotes très importantes (plusieurs mètres), capables d'entraîner l'effondrement d'ouvrages d'arts (ponts, radiers) et des habitations dans le lit majeur du cours d'eau.
C'est là, le plus souvent, l'origine des pertes en vies humaines, liées à la crue. Une autre source de pertes en vies humaines, qui est fréquente, correspond au cas d'installations de campings sur les berges. Le flux (souvent boueux) n'a aucune difficulté à emporter vers l'aval, les tentes et les camping-cars...
Carte des risques d'inondation (sources : ministère de l'écologie / risques majeurs) :


Légendes :
Risques avec enjeux humains
Communes où le risque (enjeu humain)
n'est pas encore clairement défini
Communes soumises à l'aléa inondation
sans enjeu humain
Limite de région
Limite de département

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La deuxième conséquence grave des pluies torrentielles tient au déclenchement de mouvements de terrain. Là encore, la géomorphologie des flancs du bassin versant intervient fortement.

A voir sur le site du ministère de l'écologie > le risque inondation.

MOUVEMENTS DE TERRAIN
Il y a, de façon générale, des causes multiples aux mouvements de terrain ; la plus fréquente est liée au décrochement de couches superficielles, lorsque les liaisons avec les couches sous-jacentes s'affaiblissent graduellement par l'effet de pluies prolongées, jusqu'au moment où les tensions de rupture l'emportent.
Ces glissements de terrain sont à noter particulièrement lorsque le substrat est constitué de matériaux pulvérulents issus d'éruptions volcaniques anciennes, et agglomérés au fil du temps. La raréfaction du couvert végétal est aussi un phénomène aggravant le risque.
Les conséquences du glissement de terrain, par l'effet de pluies torrentielles, sont du même ordre que celles de l'inondation proprement dite : destruction d'habitations, ensevelies sous un flot boueux avec pertes de vies humaines, destruction d'ouvrages d'art, conduisant à rendre impraticables les voies d'accès. L'exemple le plus récent en est la catastrophe du cyclone MITCH au Honduras, à l'automne 1998.
Les glissements de terrain (déplacements par gravité d'un versant instable); de vitesse lente (de quelques millimètres à quelques décimètres par an), peuvent cependant s'accélérer en phase paroxysmale (jusqu'à quelques mètres par jour) pour aller même jusqu'à la rupture.
Ils peuvent intéresser les couches superficielles ou être assez profonds (plusieurs dizaines de mètres) : dans ce dernier cas les volumes de terrain en jeu peuvent être considérables (plusieurs millions de m3).

Notes sur les phénomènes de gonflement-retrait :
Ils sont liés aux changements d'humidité des sols très argileux qui sont capables de fixer l'eau disponible, mais aussi de la perdre en se rétractant en cas de sécheresse ; ce phénomène, accentué par la présence d'arbres à proximité, peut provoquer des dégâts importants sur les constructions.
Notes sur les effondrements :
Ce sont des déplacements verticaux instantanés de la surface du sol, par rupture brutale de cavités souterraines préexistantes, naturelles ou artificielles (mines ou carrières), avec ouverture d'excavations grossièrement cylindriques (fontis).
Notes sur les coulées boueuses et torrentielles :
Phénomènes caractérisés par un transport de matériaux sous forme plus ou moins fluides :

IMAGES
Glissement de terrain suite aux pluies diluviennes à CARACAS

A voir sur le site du ministère : le risque mouvement de terrain.
Carte
Plus généralement, les risques majeurs (même site).


 

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