Les eaux souterraines
Contrairement à certaines croyances populaires, l’eau ne circule pas sous terre dans des rivières souterraines, bien que celles-ci existent dans de rares cas au Québec. L'eau souterraine est l'eau qui se trouve sous la surface du sol et qui remplit les espaces vides du milieu géologique: on en retrouve partout sous nos pieds!
Le cycle de l’eau
Sur Terre, l’eau coexiste en trois phases: vapeur, liquide et solide. Le mouvement continuel de l’eau sur, au-dessus et en-dessous de la surface de la Terre, décrit le cycle de l’eau (Figure 12). Le cycle de l’eau est un système en boucle fermée, sans point de départ spécifique, schématisé par le chemin que les molécules d’eau parcourent entre les différents réservoirs (atmosphère, hydrosphère, biosphère et lithosphère), grâce aux processus d’évaporation, de condensation, de précipitation et d’écoulement. Globalement, environ 61% de l’eau des précipitations s’évapore, 16% s’écoule en surface et rejoint les cours d’eau et 23% s’infiltre et alimente les nappes phréatiques.
Figure 12. Le cycle hydrologique
Eau disponible
La Terre est recouverte de plus de 70% d’eau. On estime que les océans en contiennent de 95 à 98 % (UNESCO-WWAP, 2006); les 2 à 5 % restant sont répartis entre les autres grands réservoirs et constituent les seules réserves d’eau douce mondiale. De cette proportion, une grande partie est stockée dans les glaciers (près de 70 %), mais cette eau est difficilement disponible pour répondre aux besoins en eau potable. Les lacs et les rivières ne représentent qu’une infime partie de l’eau douce disponible (moins de 1 %), tandis que l’eau souterraine est beaucoup plus abondante (environ 30 %) (Figure 13).
Figure 13. Eau disponible
Bassin versant et réseau hydrographique
L’eau, sous forme de pluie tombant sur le sol, s’écoule par gravité, du point le plus élevé vers le point le moins élevé (de l’amont vers l’aval). La direction d’écoulement de l’eau est donc limitée par des frontières naturelles topographiques appelées lignes de partage des eaux. Ces dernières constituent les limites du bassin versant (Figure 14), qui peut être défini comme le territoire délimité par les élévations du terrain à l’intérieur duquel l’eau qui s’écoule en surface se dirige vers le même exutoire.
Figure 14. Bassin versant et sous-bassin
En première approximation, on considère généralement que la ligne de partage des eaux souterraines correspond à celle des eaux qui ruissellent en surface. L’eau qui ruisselle s’écoule dans le sens de la pente et se concentre dans des dépressions du sol, les rivières et les lacs. Connectés les uns aux autres, les cours d’eau et plans d’eau forment un réseau hydrographique.
Bilan hydrique
Lorsque les précipitations atteignent le sol, une part de celles-ci retourne à l’atmosphère par évaporation, une part ruisselle à la surface et une part s’infiltre dans le sol. Ce sont des processus importants du bilan hydrique (Figure 15), qui peut se traduire à l’aide de l’équation suivante :
P = ET + Rsurf + R où
P sont les précipitations, sous forme de pluie ou de neige ‒ c’est la source d’apport en eau qui dépend principalement des conditions climatiques.
ET est l’évapotranspiration, qui correspond à l’eau retournée à l’atmosphère par évaporation et par transpiration des plantes ‒ elle dépend entre autres du type de végétation, des propriétés physiques du sol, de la température, du taux d’humidité dans l’air et de l’insolation.
Rsurf est le ruissellement de surface, qui survient lorsque la capacité d’infiltration du sol est dépassée de sorte que l’eau ne peut plus y pénétrer et s’écoule donc en surface ‒ il dépend entre autres du degré d’humidité antérieur des terrains, de la pente, du type de sol et de l’utilisation du sol.
R est la recharge, qui correspond à l’eau qui s’infiltre dans le sol et qui atteint la nappe phréatique.
Figure 15. Le bilan hydrique
