Comprendre le cycle de l eau dans les régions sèches L eau dans les paysages arides

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1 Comprendre le cycle de l eau dans les régions sèches L eau dans les paysages arides Jacques CLAUDE et Jean ALBERGEL, Hydrologues de l IRD Table ronde «Terres arides et Oasis» animée par le Comité Scientifique Français sur la Désertification 6 ème Forum Mondial de l Eau, Marseille, mars 2012

2 Plan de l exposé Dans les régions arides, l eau est une ressource rare et mal répartie Cependant l eau est omniprésente et peut être disponible presque partout et tout le temps, mais au prix de fortes contraintes Les techniques de maitrise et de gestion de l eau obéissent aux mêmes impératifs depuis l antiquité Il ne suffit pas d amener de l eau là où il en manque; il faut une gestion intégrée des ressources renouvelables adaptée aux utilisateurs 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

3 Aridité et Régions sèches Les régions arides sont celles où le rapport P/ETP < 0.65 P = Pluie annuelle ETP = Evapotranspiration potentielle Les régions sèches couvrent environ 6200 millions d ha, soit 40% des terres émergées Elles sont habitées par 1.2 à 1.5 milliard d habitants, soit 25% de la population mondiale 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

4 Les régions sèches dans le monde source: FAO base de données sur l aridité 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

5 La mobilisation des ressources en eau Besoins mondiaux Eau prélevée Eau 1950 Consommée (d après Shiklomanov, 1995) Agriculture en km Industrie en km Prévisions en Tunisie (rapport DEGTH) Domestique et autres en km Population mondiale en millions Ressources En millions m3 Irrigation En millions m3 Industrie En millions m3 Domestique et tourisme Population En millions hab ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

6 Rareté de l eau sur le pourtour méditerranéen Source: Population Action International, Washington DC 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

7 Prévisions de déficits sévères en Méditerranée Forte augmentation de la population : 350 Millions en 1995 et 613 Millions en Concentration sur la frange littorale La plupart exploitent plus de 50% de la ressource en eau renouvelable et quelques-uns près de 100% (Égypte, Gaza, Israël, Libye, Malte, Tunisie). La ressource disponible par an et par habitant, de 2000 m 3 par an et par habitant aujourd'hui, tombera à moins de 1000 m 3 /an/hab en 2025 dans 11 pays et à moins 500 m 3 /an/hab pour 7 ou 8 pays, ce qui est considéré comme le seuil de pénurie. Ces moyennes régionales n ont pas de signification à l échelon local < 500 m 3 /an/ hab en 1955 < 500 m 3 /an/ hab en ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012 < 500 m 3 /an/ hab en 2025 pour toute projection démo

8 Source: FAO 2007, cité par Albergel J. et Gomes N., 2008

9 Variabilité de la ressource en eau Variabilité dans le temps: À l échelle annuelle et pluri-annuelle: sécheresses et déficits (sécheresse aridité) A court pas de temps: faible nombre d épisodes pluvieux, importance des évènements paroxysmiques (fortes intensités, ruissellement-érosion, inondations) Variabilité dans l espace: Concentration des ruissellements dans les bas fonds et retenues (endoréisme fréquent) Infiltration et circulation vers les nappes superficielles et profondes 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

10 Les ressources en eau dans les régions arides Les eaux de pluies et de ruissellement Récolte et stockage Les rivières temporaires rapides, (oueds, wadis, marigots ) Épandage des crues Exploitation de la nappe d infero-flux Les fleuves allogènes Prélèvement des débits de surface Exploitation des nappes phréatiques latérales allogènes Les eaux souterraines Les nappes d'eau profondes, héritées de périodes plus humides. 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

11 Contexte méditerranéen : les utilisations de l eau L'agriculture premier utilisateur de la ressource en eau avec une forte politique pour le développement de l'irrigation : 80 % de la ressource La demande touristique amplifie la demande en eau en été, les pays du pourtour méditerranéen sont la première destination mondiale. Le développement urbain le long des côtes augmente la demande et les rejets d'eau douce en mer.

12 Mobilisation et gestion de l eau supportent de fortes contraintes Contraintes environnementales Climatiques Irrégularité des pluies Périodes de sécheresse récurrentes Forte évaporation et évapotranspiration Régimes hydrologiques Ecoulements intermittents et irréguliers Prépondérance du ruissellement Rapidité et violence des crues Faible infiltration et alimentation des aquifères Erosion hydrique et transport de sédiments 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

13 Contraintes environnementales (suite) Sols et végétation Maigre couverture végétale = sols dénudés fragiles, pauvres en matière organique Imperméabilisation des sols par encroûtement Erosion éolienne et ensablement Risques de salinisation et hydromorphie Rétrécissement de la végétation arborée Diminution du pouvoir de régénération et de la résilience 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

14 Contraintes socio-économiques Le problème démographique: concentration sur la frange littorale L urbanisation: consomme des terres arables L accès aux ressources, problèmes fonciers Le coût et le prix de l eau, La disponibilité et le coût de l énergie La productivité et les moyens de production Les conditions de vie et de santé 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

15 Les concepts et techniques de maîtrise et de gestion de l eau Concept: augmenter les quantités d eau disponibles à l aval par récupération des eaux s écoulant d un impluvium amont, non productif Techniques de récupération d eau»furtive» o dans l air: captage de rosée o du ruissellement diffus: Pour la concentrer et l infiltrer à l aval d un impluvium Pour la stocker, soit en réservoirs, soit en subsurface odes écoulements intermittents: épandage de crues, barrages filtrants 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

16 Les concepts et techniques de maîtrise et de gestion de l eau Concept: stocker l eau en réservoirs ou mieux, à l abri de l évaporation Grands et petits réservoirs (avantages et inconvénients) Citernes et mares temporaires Puits d infiltration et barrages filtrants Injection dans les aquifères 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

17 Les concepts et techniques de maîtrise et de gestion de l eau Concept: puiser dans les ressources pérennes accessibles Eaux de surface (souvent exogènes): captages, canaux de dérivation, norias, systèmes d irrigation gravitaires ou pompés Eaux souterraines (en fonction de la profondeur): puits traditionnels, norias et shadufs, foggaras et qanats, puits modernes et puits forés pompés Aquifères profonds : forages modernes 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

18 Les concepts et techniques de maîtrise et de gestion de l eau Utilisation des eaux non conventionnelles Eaux usées épurées (conditions sanitaires) Désalinisation des eaux salées et saumâtres L eau verte ou gestion de la réserve en eau facilement utilisable dans les sols Captage de sources sous marines etc. 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

19 Captage de brouillards et rosées Arbre fontaine, île de Hierro, 15 ème siècle (in Gioda A., 2005) 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012 Panneaux capteurs de rosée, Aqua Natural, Iles Canaries, 2005

20 Récolte des eaux de pluie et de ruissellement Citerne romaine Citerne moderne Citerne traditionnelle Tabias 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

21 Récolte des eaux de pluie et de ruissellement Citerne Culture de petits pois 600 Harvested rainfall in mm without tabia Linéaire (with tabia1) y = x R 2 = rainfall in mm Principe de la tabia Efficacité de la 1ère tabia, (d après Nasri et al., 2004) 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

22 Récolte des eaux de pluie et de ruissellement Schéma de la banquette en courbe de niveau (contour ridges) Principe des Banquettes en courbes de niveaux 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

23 Récolte des eaux de pluie et de ruissellement Nogarim dans le Négev Meskat en Tunisie 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

24 Récolte des eaux de pluie et de ruissellement Retenue collinaire Irrigation et abreuvement du bétail 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

25 Utilisation des eaux d oued : épandage de crues Définition : Aménagement de détournement de l'eau d'un cours d'eau (généralement pendant une crue) vers des terrains perméables de faible pente à des fins diverses, par ex. pour alimenter une nappe phréatique, favoriser la croissance des plantes, irriguer des champs, lutter contre les inondations. 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

26 Utilisation des eaux d oued : épandage de crues Systèmes traditionnels jessour et mgoud Systèmes d épandage de crue modernes

27 Utilisation des eaux pérennes Les Norias : prélèvement dans le flux de la rivière (Hama sur l Oronte) prélèvement dans la nappe (Atlas Maroc) 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

28 Utilisation des eaux pérennes Le Nil à Assouan Lac Nasser, Barrage d Assouan sur le Nil Maroc 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

29 Système des quenats, foggaras ou khetaras Principe des quenats, foggaras ou khetaras Bassin des Agglabits, Kairouan Bassin de la Ménara à Marrakech

30 Les Forages profonds Définition : Puits à grande profondeur, de faible diamètre, pour une recherche d'eau ou un captage dans une nappe. 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

31 Hydrogeological sketch map of the North-West Sahara Aquifer System Eaux souterraines sahariennes Carte schématique du système aquifère sub-saharien D après: B. Abdous, M.Besbes, C. Fezzani, D. Latrech, A. Mamou 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

32 Prélèvements dans le système aquifère subsaharien 6ème Forum Mondial de l'eau -Table ronde Terres arides et Oasis -Marseille 12 mars 2012

33 Les forages profonds pour l eau Le problème du déséquilibre entre le volume d'eau apporté et celui évacué (Marc Cote, 1998): Les forts débits introduits par les forages profonds sont à l'origine de forts volumes d'eaux qui gonflent la nappe phréatique L augmentation du niveau de la nappe phréatique se double d un problème de qualité et de salinisation des sols 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012

34 Jusqu où peut on aller avec les moyens modernes? Red Sea -Dead Sea Water Transfer Expected Benefits Save the Dead Sea from further environmental degradation Desalinate water/ generate energy at affordable prices for Jordan, Israel, and the Palestinian Authority

35 Red Sea Dead Sea Project Schematic

36 Phases of the Project Phase 1: Water transfer from Red Sea to Dead Sea Distance : 180 km Annual water transfer: 1,900 mcm/yr Alignment Wadi Araba Phase 2: Hydropower and freshwater production Hydroelectric generation capacity Reverse osmosis desalination facility Freshwater production capacity 850 mcm/yr Phase 3: Freshwater and excess electricity distribution Freshwater distribution system to demand centers Transmission system for sale of energy

37 Conclusions Ressources en eau limitées et difficilement mobilisables, mais nombreuses techniques ingénieuses de mobilisation de ces ressources Importance primordiale des facteurs socio- économiques pour lever les contraintes Pas de gestion de l eau sans approche intégrée du développement durable, nécessité de gérer la demande et de protéger la ressource Développer les techniques d économie d eau et les eaux non conventionnelles, surtout en agriculture 6ème Forum Mondial de l'eau - Table ronde Terres arides et Oasis - Marseille 12 mars 2012