GENERALITES SUR LE CYCLE DE L’EAU

INTRODUCTION

L’eau se trouve dans l’atmosphère terrestre sous ses trois formes (solide, liquide, gazeuse). Sur la terre, l’eau est en constante circulation et subit des changements d’état. L’importance de ces modifications fait de l’eau le principal agent de transport d’éléments physiques, chimiques et biologiques. La mesure quantitative et qualitative des éléments du cycle hydrologique et la mesure des autres caractéristiques de l’environnement sur l’eau constituent une base essentielle pour une gestion efficace de l’eau (Déclaration de Dublin, 1992). De fait, la compréhension et l’analyse du cycle de l’eau sont la base de toute étude et réflexion au sujet de la gestion des eaux.

CYCLE HYDROLOGIQUE

Le cycle hydrologique ou c ycle de l’eau est un cycle naturel au cours duquel l’eau circule de façon générale et constante (sur terre, sous terre et dans l’atmosphère) depuis l’océan jusque sur terre en passant par l’atmosphère et à nouveau vers l’océan. Composantes du cycle hydrologique Le cycle hydrologique est sujet à des processus complexes et variés dont les principaux sont : les précipitations, l’évaporation, la transpiration (des végétaux), l’interception, le ruissellement, l’infiltration, la percolation et le stockage dans les dépressions. cristaux de sel marin, combustions industrielles, pollution, suie volcanique). Puis la vapeur d’eau, transportée et temporairement emmagasinée dans les nuages, est restituée par le biais des précipitations aux océans et au continent. Une partie de la pluie qui tombe peut être interceptée par les végétaux puis être partiellement restituée sous forme de vapeur à l ’atmosphère. La pluie non interceptée atteint le sol. Suivant les conditions données, elle peut alors s’évaporer directement du sol, s’écouler en surface jusqu’au cours d’eau (ruissellement de surface) ou encore s’infiltrer dans le sol. Il peut aussi y avoir emmagasinement temporaire de l’eau infiltrée sous forme d’humidité dans le sol, que peuvent utiliser les plantes. Il peut y avoir percolation vers les zones plus profondes pour contribuer au renouvellement des réserves de la nappe souterraine. Un écoulement à partir de cette dernière peut rejoindre la surface au niveau des sources ou des cours d’eau. L’évaporation à partir du sol, des cours d’eau et la transpiration des plantes complètent ainsi le cycle. Ces divers mécanismes sont rendus possibles par un élément moteur, le soleil, organe vital du cycle hydrologique. I-2-2-1-3 Types de précipitations Les précipitations peuvent être classées en trois principaux types : – les précipitations convectives qui résultent d’une ascension rapide des masses d’air dans l’atmosphère. Elles sont associées aux cumulus et cumulo-nimbus, à développement vertical important, qui donnent en général des précipitations orageuses, de courte durée (moins d’une heure), de forte intensité et de faible extension spatiale. – les précipitations orographiques qui se produisent souvent au niveau des massifs montagneux. Elles proviennent de la rencontre entre une masse d’air chaud et humide et une barrière topographique. Elles présentent une intensité et une fréquence assez régulières. – les précipitations frontales ou de type cyclonique qui résultent du contact entre deux masses d’air de température, de gradient thermique vertical, d’humidité et de vitesse de déplacement différents appelées fronts. *les fronts froids (une masse d’air froid pénètre dans une région chaude) génèrent des précipitations brèves, peu étendues et intenses ; *les fronts chauds (une masse d’air chaud pénètre dans une région froide) créent des précipitations longues, étendues, mais peu intenses. I-2-2-1-4 Mesures des précipitations I-2-2-1-4-1 Mesure de la hauteur d’eau précipitée Quelque soit la forme de la précipitation liquide ou s olide, on m esure la quantité d’eau tombée durant un laps de temps. On l’exprime en : – Hauteur d’eau tombée ou Lame d’eau précipitée par unité de surface horizontale (mm).

L’intensité des averses variant au cours d’une même averse, lorsqu’on s’intéresse aux intensités observées sur des intervalles de temps au cours desquels on aura enregistré la plus grande hauteur de pluie, on parle alors d’intensité maximale. Les instruments fondamentaux de mesures des précipitations sont : – le pluviomètre : instrument de base de la mesure des précipitations liquides ou solides. Il indique la quantité d’eau totale précipitée et recueillie à l ’intérieur d’une surface calibrée dans un intervalle de temps séparant deux relevés. – le pluviographe : instrument captant la précipitation de la même manière que le pluviomètre mais avec un dispositif permettant de connaître, outre la hauteur d’eau totale, leur répartition dans le temps, autrement dit les intensités. Les averses d’une station pluviométrique déduites des enregistrements d’un pluviographe (pluviogramme) peuvent être analysées à l’aide de deux courbes : -la courbe des hauteurs de pluie cumulée qui représente en ordonnée, pour chaque instant t, l’intégrale de la hauteur de pluie tombée depuis le début de l’averse. -le hyétogramme qui est la représentation, sous forme d’un histogramme, de l’intensité de la pluie en fonction du t emps. Il représente la dérivée, par rapport au temps, de la courbe des précipitations cumulées. Lorsqu’on étudie des grandeurs comme les précipitations ou les débits de crue d’un point de vue statistique, en règle générale, on c herche à déterminer par exemple la probabilité pour qu’une intensité i ne soit pas atteinte ou dépassée (c’est-à-dire soit inférieure ou égale à une valeur xi). Cette probabilité, appelée probabilité fréquence de non-dépassement ou pr obabilité de non- dépassement est donnée par la relation .