EXERCICES : UNE GESTION OBLIGATOIRE DES RESSOURCES EN EAU : p

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1 EXERCICES : UNE GESTION OBLIGATOIRE DES RESSOURCES EN EAU : p EXERCICE 1 PAGE 236 : LA RECHARGE D UNE NAPPE PHREATIQUE Question 1 : périodes de l année où la nappe présente une réserve minimale ou maximale Le graphe montre l évolution du toit de la nappe phréatique sur 3 années, 1993, 1994, 1994, dont seule 1994 est complète. On sait que la nappe phréatique représente la réserve d eau dans l aquifère et que le toit de la nappe représente sa partie supérieure. Donc l indication apportée par le toit de la nappe indique la quantité d eau en réserve : plus la profondeur du toit est importante, plus le niveau est bas, plus la réserve d eau est basse. On lit sur le graphique que le niveau du toit atteint ses valeurs maximales, soit environ 8 mètres de profondeur, en avril 1994 et avril mai 1995 ; on ne connaît pas la valeur d avril et de mai On lit ensuite que les minimums du toit se situent à 14 mètres de profondeur en décembre et janvier 1993 et en décembre, janvier et février On déduire de ses années que les réserves sont au maximum en avril / mai et au minimum en décembre janvier voire février.

2 Question 2a : pas de coïncidence des pics de pluies et de recharge maximum de la nappe Le graphe montre que les pics de pluie efficace, à 300 mm et 200 mm arrivent en décembre et janvier, alors les réserves sont au maximum en avril et mai soit 2 mois après. La fin du texte indique qu une partie de l eau s infiltre et recharge la nappe phréatique, tandis que l autre partie ruisselle en surface et alimente les cours d eau. On peut donc penser que : l infiltration de l eau de pluie depuis la surface vers la nappe profonde se fait lentement : la recharge n est donc pas immédiate. le débit des cours d eau restent plus élevés plus longtemps après les pluies, amenant de l eau ruisselée en aval, et contribue aussi à une recharge lente de la nappe profonde. Question 2b : baisse du niveau malgré les pluies d octobre / novembre Si les pluies sont fortes et que la nappe continue de baisser c est que l eau ne s infiltre pas : elle reste en surface et ruisselle. Cela s explique par la présence d une fine couche de terre argileuse sèche et dure non structurée en surface, devenue imperméable sous l effet des fortes pluies.

3 EXERCICE 2 PAGE 237 : TROP D ALGUES = MOINS DE TOURISTES Question 1 : graphiques en accord avec la cause de la prolifération des algues Le graphique 1 sur la quantité d algues vertes ramassée en fonction des années, montre que : la quantité totale ramassée en Bretagne est la plus forte en 1994 et 1999, d un volume de m 3. cette quantité baisse de 1994 à 1997, de 65 à m 3, puis augmente jusqu à Dans cette même période, le graphique 2 indique les taux de nitrate dans les eaux. dans la période de 1994 à 1997 : la proportion d eau des fortes teneurs, > 25 mg.l -1, diminue de 80% à 60%. la proportion des teneurs, < 25 mg.l -1, augmente de 20% à 40%. On constate donc que globalement les rivières sont moins nombreuses à transporter un fort taux de nitrates et plus nombreuses à transporter des taux faibles de nitrate, moins 25 mg.l -1. Plus généralement, on constate que les rivières ont abaissé leur taux de nitrate. dans la période de 1997 à 1999 : la proportion d eau des fortes teneurs, > 25 mg.l -1, augmente de 60% à 80%. la proportion des teneurs, < 25 mg.l -1, diminue de 400% à 20%. On constate donc que globalement les rivières sont plus nombreuses à transporter un fort taux de nitrates et moins nombreuses à transporter des taux faibles de nitrate, moins 25 mg.l -1. Plus généralement, on constate que les rivières ont augmenté leur taux de nitrate.

4 Or on sait : que les nitrates sont des sels minéraux utiles à la fabrication de matière organique par les végétaux chlorophylliens. les algues vertes sont des végétaux chlorophylliens vivants sur les bords de mer, bien éclairés. l eau de mer reçoit les produits des rivières par l intermédiaire des estuaires. On conclue que la diminution des nitrates dans les rivières de Bretagne provoque une diminution du taux de nitrate dans les estuaires et dans la mer près côtes de Bretagne, ce qui limite la production de matière organique par les algues vertes. Inversement quand le taux de nitrate augmente dans les rivières, l eau de la mer élève son taux de nitrate et les algues vertes se développent. Question 2 : mesures à préconiser pour limiter la teneur des eaux en nitrates o Eviter les épandages massifs d engrais chimiques. o Utiliser les engrais organiques : fumiers, lisiers, qui restent plus longtemps dans le sol. o Améliorer le stockage des lisiers et des fumiers pour qu ils ne s infiltrent pas dans les sols, puis ne s écoulent pas vers les rivières.

5 EXERCICE 3 PAGE 237 : L AUTOEPURATION NATURELLE Question 1 : cause des modifications observées à la station B par rapport à la station A Sur le graphe, on observe : qu avant la station A, en amont, et qu entre les stations A et B, les taux de matière organique, de sels minéraux et de dioxygène sont constants. qu après la station B les taux de ces 3 paramètres sont modifiés en aval : le taux de matière organique augmente immédiatement et d un seul coup, à la station B de 1 à 1,75 unités, puis diminue en continue jusqu au mètres en aval pour revenir à son niveau initial. le taux de sels minéraux baisse progressivement de 1,25 à 1 unités en 250 mètres puis augmente de 1 à 1,75 unités de 250 à mètres avant de revenir au taux initial au point E à mètres. Le taux de dioxygène baisse progressivement de 0.8 unité à 0.1 unité à la station située à 500 en aval puis remonte au taux initial au point E à mètres. Les 3 paramètres sont modifiés immédiatement après la station B. Seul le taux de matière organique augmente d un seul contrairement aux taux de dioxygène et de sels minéraux qui se modifient progressivement. Le taux de matière organique n augmente plus après B, il diminue progressivement en aval : cette matière organique excédentaire disparaît. On peut alors conclure qu en B s effectue un fort rejet de matière organique qui est l origine de des variations des deux autres paramètres.

6 Question 2 : interprétation des variations observées et relations entre les paramètres. 1 : Entre B et C, la baisse de dioxygène signifie sa consommation par des êtres vivants. On sait que les bactéries présentes dans l eau peuvent consommer de la matière organique et se multiplier. Pour consommer de la matière organique, les bactéries respirent. On peut en conclure que la matière organique présente dans la rivière au point B a été consommée par les bactéries qui se sont multipliées et ont accru leur consommation de dioxygène. Le taux de dioxygène de la rivière a baisé. 2 : De C à E, l augmentation du taux de dioxygène signifie l activité des végétaux chlorophylliens. On observe qu à partir du point C, 500 mètres en aval, jusqu au point E à mètres, les taux de dioxygène et de matière évoluent de manière inverse pour revenir à leur taux initial avec la même vitesse de progression. On sait que les végétaux chlorophylliens, ici les algues ou les plantes aquatique de la rivière, utilisent la matière minérale (eau, dioxyde de carbone et sels minéraux) pour produire leur matière organique végétale et du dioxygène par photosynthèse. o o o A partir du point C, en présence d une plus grande quantité de sels minéraux issue de la transformation de matière organique par les bactéries, les algues et les plantes aquatiques augmentent leur photosynthèse : en conséquence ils dégagent plus de dioxygène. Son taux remonte dans l eau de la rivière. A partir du point C, la quantité de matière organique diminue, les bactéries se développent moins et leur consommation globale de dioxygène diminue : cette respiration est compensée par la photosynthèse. A m, la quantité excédentaire de matière organique a été consommée par les bactéries, leur prolifération cesse et leur respiration redevient à celle du point A.

7 3 : l augmentation du taux de sels minéraux découle de la présence des bactéries On sait que les bactéries décomposent la matière organique en sels minéraux (ou matière minérale). Plus la quantité de bactéries augmente, plus la matière organique est transformée en sels minéraux, plus son taux augmente dans l eau de la rivière. Du point C jusqu à mètres, les bactéries transforment la matière organique en matière minérale : le taux de sels minéraux dissous dans l eau de la rivière augmente. 4 : l explication de la baisse du taux de sels minéraux entre B et C est hypothétique dans l état des documents proposés. Pour expliquer cette baisse, apparemment contradictoire avec l augmentation des bactéries, il faut envisager : o soit une réaction chimique entre la matière organique rejetée et les sels minéraux. o soit une utilisation initiale des sels minéraux par les bactéries pour leur multiplication, avant même qu elles aient suffisamment décomposé la matière organique. o soit un développement précoce des végétaux chlorophylliens stimulé par la station B, avant même la production de matière minérale par les bactéries.

8 EXERCICE 4 PAGE 238 : UNE IRRIGATION RAISONNEE Question 1 : problème posé par le développement des cultures irriguées au Texas et par le développement démographique. Il s agit ici de relever les informations du texte, de les sélectionner, de les organiser un peu, d en tirer immédiatement des conclusions partielles si nécessaires : attention à la paraphrase. Dans les 2 premiers paragraphes, on relève les informations sur le problème de la culture du coton au Texas : Les hautes plaines de culture du coton sont semi-arides car elles sont très ventées et très chauffées, ce qui les assèche : par évapotranspiration, elles perdent 2 fois plus d eau (10-15 mm de pluie) qu à Paris : la perte en eau est forte en surface. Il pleut peu, 2 fois moins qu à Bordeaux (500 mm/an) et l eau, tombée par orages violents, se perd en ruissellement ou s évapore rapidement : l alimentation de la nappe par la pluie est très faible. Elle ne compense pas les pertes annuelles, ce qui explique l aridité naturelle des hautes plaines. La culture intensive du coton demande beaucoup d eau, 120 mm / an : cette demande en eau ne peut pas être compensée par les précipitations naturelles. L irrigation s effectue à partir de la nappe phréatique qui se recharge très lentement. Son niveau baisse d année en année : l épuisement de la nappe phréatique résulte donc de la culture du coton. Dans le 3 paragraphe, on relève les informations sur le problème posé du développement démographique : La population du Texas doit doubler, de 19 à 40 millions, dans les 50 ans à venir. La demande en eau doit passer de 17 à 24 milliards de m 3 d eau. Toutes les nappes naturelles sont déjà exploitées au-delà de leur capacité de recharge naturelle. Donc la nappe phréatique globale ne peut que s épuiser et rendre les hautes plaines arides et désertiques.

9 Question 2 : principaux axes de recherche pour une irrigation raisonnée et importance de la maîtrise de la consommation d eau. C est le même type de question que précédemment. Informations sur le 1 axe de recherche : les techniques d irrigation Envoi d eau à faible pression au niveau du sol pour éviter la perte par évapotranspiration, contrairement au système actuel qui l envoie à forte pression au niveau des feuilles. Envoi d eau par goutte à goutte dans le sol au niveau des racines. Construire des petites digues recueillant l eau excédentaire tous les 2 mètres pour éviter le ruissellement. Ces techniques permettent de rentabiliser à 95% l eau envoyée pour la plante. Informations sur le 2 axe : améliorer le rendement de la culture en économisant l eau envoyée. 90% de la production est obtenue avec 75% de l alimentation en eau dans le premier système d irrigation et avec 50 % de l alimentation en eau dans le système de goutte à goutte : les derniers 10% de la production maximum coutent 25% de l apport en eau, très couteux. La rentabilité visée ici est d obtenir le meilleur rendement en dépensant le moins possible en eau. Les variétés les plus efficaces pour l utilisation de l eau sont sélectionnées, comme dans le cas d un maïs utilisant 35% d eau en moins pour la même production. La sélection génétique des variétés les moins gourmandes en eau pour la même production. La consommation d eau doit être maîtrisée car ses réservoirs sont limités et se renouvellent lentement. L eau est nécessaire à toute culture.