Hydrologie,Hydrobiologie
FEBVAY Shelee

Circulation des eaux dans la nature

Cycle de l'eau

L'eau : une ressource menacée

Définitions et notions d'hydrologie

Hydrobiologie: science qui étudie la faune aquatique peuplant les rivières et les cours d'eau

Bassin versant: territoire délimité par des lignes de crête qui drainent l'ensemble des eaux vers un exutoire commun : l'océan

Hydrologie: science qui s'intéresse au cycle de l'eau c-a-d les interactions entre l'hydrosphère, l'atmosphère et la lithosphère

Aquifère: formation géologique pouvant contenir de façon permanente ou temporaire de l'eau mobilisable

Influence de l'aménagement des espaces naturels et urbains dans la circulation des eaux

Classification des eaux

Eaux de consommation

Effluents industriels : les différents secteurs de l'industrie prélèvent de l'eau en quantité et qualité variables afin de l'utiliser dans leurs activités.

Eaux naturelles

Les eaux douces de surface : exemples d'écosystèmes aquatiques

Etape 1: Evaporation (eau) / Evapotranspiration (végétaux) sous effet de la chaleur (LIQUIDE - GAZEUX : VAPORISATION)
Etape 2: Baisse de température en altitude , l'eau se condense et forme des nuages (GAZEUX-SOLIDE : CONDENSATION )
Etape 3 : L'eau précipite sous forme de pluie par exemple et va soit ruisseler pour alimenter des cours d'eau de surface soit va s'infiltrer pour pénétrer dans des cours d'eau souterrains ( SOLIDE - LIQUIDE : LIQUEFACTION)
Etape 4 : L'eau ruisselée ou infiltrée fini par rejoindre un exutoire commun : l'océan
Ces étapes se répètent alors en continu.

Quelques chiffres alarmants en NC : Plus de 7 ménages sur 100 n'ont pas accès à l'eau
13000 bâtis sur zone inondable en NC
Seuls 40 % des foyers nouméens sont raccordés au réseau d'assainissement collectif
60 % sont alors en ANC mais les réglementations sont très peu respectées

L'urbanisation perturbe le cycle de l'eau . En effet, un fort taux de ruissellement se traduit par une faible infiltration de l'eau dans les sous-sols .
Le ruissellement augmente donc l'alimentation des cours d'eau de surface comme les rivières et favorise alors leurs crues avec des débits très élevés.
De plus , cette urbanisation créée des apports de chaleurs considérables.

Interactions Végétaux- Eaux

Un espace rural permet de garder l'équilibre entre le ruissellement et l'infiltration de l'eau.
Plus la végétation est arborée ( forêt dense) plus le ruissellement est faible à contrario si la végétation est herbacée ( terrasse en forêt) plus le ruissellement devient important.
Le type de végétation entre alors en compte dans cet équilibre naturel .

Ces propos sont mis en évidence par l'étude des averses. Une averse est représentée par un HYETOGRAMME (mm pluie/h) par la suite il en résulte un débit de crue représenté par un HYDROGRAMME (m3/s). On distingue un débit de base, un autre de pointe et un temps de montée .

Eaux de mer

Eaux souterraines

Eaux de surface

Les eaux souterraines proviennent de terrains réservoirs : les aquifères. Les eaux sont contenues sous forme de nappe.
La POROSITE et la STRUCTURE DU TERRAIN déterminent le type de nappe et le mode de circulation souterrain.
Il existe deux types de nappes.

Nappe libre : nappe suffisamment proche de la surface pour être accessible par puits.

Nappe captive : nappe piégée entre deux couches de terrains imperméables .

Cas particulier: Nappe alluviales : nappes présentes sous un cours d'eau .

Cas particulier : Nappe artésienne .

En NC , il existe trois principales sources d'eau souterraines: nappes alluviales (Grande Terre ) ;
système calcaire insulaire (Iles Loyauté ) ;
hydrosystème multicouche des massifs miniers ( Coulée )

Système calcaire insulaire : Lentille d'eau douce ; terrain calcaire fait de roches très perméables rongées par la karstification ou s'accumule de l'eau de pluie .
Cependant les eaux de pluie lors de leur infiltration dans ces roches peuvent entraîner avec elles des substances polluantes jusqu'à la nappe d'eau douce ce qui représente une menace constante pour les ressources en eau des Iles Loyauté.

Eau calcaire / Eau douce

Porosité

Les eaux de surface proviennent des eaux souterraines par infiltration ou des eaux de ruissellement .
Ces eaux peuvent être stockées en réserves naturelles ou artificielles comme le barrage de Yaté .
La composition chimique des eaux dépend de la NATURE DES SUBSTRATS qu'elles rencontrent dans son cheminement jusqu'à l'exutoire commun. Il existe trois types d'eaux de surface .

Eaux de source : eaux qui contrairement aux eaux minérales doivent répondre à des critères de potabilité et ne subissent aucun traitement.

Eaux de tables : eaux embouteillées qui doivent impérativement répondre aux critères de potabilité en ayant subi n'importe quel type de traitement préalablement autorisé.

Eaux minérales : eaux profondes qui peuvent contenir certains éléments en concentration supérieure à la concentration autorisée pour les eaux potables et possédant des valeurs thérapeutiques reconnues.

Compétences de gestion de l'eau

Normes de qualité de l'eau potable

Etude qualité d'un cours d'eau

Utilisation de l'IGBN : Indice Biologique Global Normalisé , cet outil se sert de bioindicateurs présents dans le cours d'eau étudié. Les macro-invertébrés permettent alors des données représentatives des conditions environnementales du cours d'eau.

3 étapes de l'IGBN

Déterminer le groupe faunistique indicateur

Déterminer la classe de variété taxonomique

Effectuer le calcul de l'IGBN

*Taxon correspond à un regroupement d'êtres vivants qui partagent des caractères communs

Les provinces : l'environnement et la gestion déléguée des cours d'eau

Les communes : la salubrité publique et l'adduction d'eau potable et l'assainissement

La Nouvelle - Calédonie : le domaine public fluvial , la gestion de l'eau , l'hygiène publique et la santé , les périmètres de protection des eaux et la sécurité civile

L'Etat : la salubrité publique en cas de carence du maire

Limites de qualité : valeurs à ne pas dépasser = valeurs impératives ( valeurs seuils)

Références de qualité : valeurs guide à atteindre = valeurs indicatives

Utilisations élémentaires de l'eau

UNE seule utilisation

DEUX utilisations

en circuit ouvert

en recyclage avec ou sans altération de l'eau

réutilisation ou utilisation en cascades

Recyclage sans altération de l'eau : emploi un grand nombre de fois une même eau dans une utilisation PEU POLLUANTE.

Recyclage avec altération de l'eau: emploi un grand nombre de fois une même eau dans une utilisation POLLUANTE .

refroidissement avec réfrigérant : Centrale Nucléaire

Conjointe à un refroidissement : Usine d'incinération composé d'un incinérateur . Un incinérateur est une usine de traitement basée sur la combustion partielle à plus de 1000°C des déchets en présence d'un excès d'air . Les résidus de cette incinération sont des mâchefers, cendres et fumées.

Sans fonction de refroidissement

La réutilisation permet de faire des économies d'eau plus importantes que le recyclage ( avec ou sans altération).Elle consiste a employer l'eau successivement à DEUX FONCTIONS DIFFERENTES avec éventuellement une phase intermédiaire .
Cependant lorsque le second traitement est moins "noble" que le premier alors cette phase est inutile.

Milieu fissuré : eau s'infiltre et circule assez lentement dans des fractures d'une taille de 1 mètre (km/mois)

Milieu fissuré karstifié : eau s'infiltre et circule rapidement dans des fissures d'une très grande taille de 10 mètres (km/jour)

Milieu intergranulaire : eau s'infiltre et circule très lentement (km/an)

Une eau dure est une eau riche en sels minéraux . Elle contient entre 25 à 42 °f d'ions calcium et d'ions magnésium. On parle de titre hydrotimétrique (TH).

Une eau douce quant à elle contient seulement 7 à 15 °f de sels minéraux.

L'eau dure ne présente aucun danger pour la santé humaine cependant elle a tendance a former du tartre par précipitations des ions calcium et des ions magnésium sur les appareils ménagers. Il existe des moyens de traitement de l'eau pour adoucir cette dernière .

Un adoucisseur

L'osmose inverse

Une doline : cavité émergée plus ou moins circulaire issue de l'érosion de la roche mère en milieu karstique . Elle forme un écosystème varié avec une biocénose ( faune - flore et microflore) très riche et un biotope spécifique ( humidité importante).

Exemple local : Trou du tahitien

Etude de la toxicité d'un effluent industriel en milieu naturel

Etape 1 : Désignation d'un bioindicateur .
Bioindicateur : espèce ou groupe d'espèces qui va refléter l'état biotique ou abiotique d'un écosystème et son aspect après l'impact d'une substance polluante .

Daphnia magna

Etape 2 : Mise en place d'un test pour évaluer la toxicité de l'effluent sur l'écosystème .
Point important : faire des tests témoins afin de pouvoir mettre en évidence des gammes de valeurs significatives .

Etape 3 : Comparaison des résultats avec les valeurs seuilles

Test d'inhibition des Daphnias magna

Résultat expérimental :0.55 % pour 50 % des Daphnias magna immobilisées Résultat théorique : entre 0.6 et 1.17 mg/L ce qui nettement supérieur à la valeur expérimental donc test correct .