L'eau à découvert

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri (dir.)

DOI : 10.4000/books.editionscnrs.9746

Éditeur : CNRS Éditions

Année d'édition : 2015

Date de mise en ligne : 19 octobre 2017

Collection : À découvert

ISBN électronique : 9782271119117

http://books.openedition.org

Édition imprimée

ISBN : 9782271088291

Nombre de pages : 365

Référence électronique

EUZEN, Agathe (dir.) ; JEANDEL, Catherine (dir.) ; et MOSSERI, Rémy (dir.). L'eau à découvert. Nouvelle édition [en ligne]. Paris : CNRS Éditions, 2015 (généré le 18 septembre 2020). Disponible sur Internet : <http://books.openedition.org/editionscnrs/9746>. ISBN : 9782271119117. DOI : https://doi.org/10.4000/books.editionscnrs.9746.

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© CNRS Éditions, 2015

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Indispensable à la régulation du climat, au développement de la vie sur Terre, au maintien des écosystèmes, aux populations, au développement de l'agriculture, de l'industrie comme à la production d'énergie, l'eau est un élément vital. Il convient donc, dans un contexte de changement global, d'analyser dans toute sa diversité la place et le rôle de l'eau et de se donner ainsi les moyens de mieux la préserver.

Autour de cet enjeu qui engage toute l'humanité, Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri ont réuni près de cent cinquante contributions, visant à apporter un éclairage sur chacun des domaines et des approches que couvre cette thématique.

Quelle est l'origine de l'eau ? Son rapport avec l'apparition de la vie ? Quel rôle a-t-elle joué dans l'histoire de la planète et dans le développement de la vie végétale, animale et humaine ? Quel est son cycle ? Quelles sont ses propriétés chimiques ? Comment les sociétés se sont-elles emparées de cet élément précieux ? Allons-nous manquer d'eau ? L'eau est-elle source de conflits ? Comment l'eau est-elle gérée ? Comment recycle-t-on une eau polluée ? Quels sont les risques pour la santé mondiale ? Quels sont les grands enjeux liés à l'eau au xxie siècle ?

Comprendre et proposer des solutions à ces défis majeurs est l'intention de cet ouvrage.

Agathe Euzen

Anthropologue, Chargée de recherche au CNRS, LATTS, Déléguée scientique à l'INEE, Paris.

Catherine Jeandel

Océanographe,Géochimiste, Directrice de recherche au CNRS, LEGOS, Toulouse.

Rémy Mosseri

Physicien, Directeur de recherche au CNRS, LPTMC, Paris.

Sommaire

Préface

Alain Fuchs

Introduction générale

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri

Première partie. Les grandes thématiques et les enjeux d'aujourd'hui

1. Introduction

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri

2. Origine(s) de l'eau sur Terre

Pierre Cartigny

Sans eau notre planète serait morte

La distribution de l'eau sur Terre

Provenance de l’eau sur Terre

3. L’eau et les origines de la vie

Marie-Christine Maurel

L’eau, indispensable à la vie

Scenarii d’apparition de la vie

La vie ailleurs ?

4. Le cycle de l’eau

Agnès Ducharne et Katia Laval

Pourquoi et comment un cycle ?

Branche atmosphérique et circulation générale

Branche continentale et ressources en eau

5. Eau, climat et biodiversité

Bernard Dupré, Luc Abbadie et Jérôme Viers

L’eau, régulatrice du climat

Réponse du vivant au changement global

6. L’eau, marqueur d’événements climatiques

Emmanuel Garnier

Les observatoires aquatiques de l’histoire du climat

Des horizons scientifiques prometteurs

7. L'eau comme ressource

Jean-Paul Haghe

L'approche naturaliste de l'eau

L'approche sociale de l'eau

8. Histoire et évolution de la distribution de l'eau

André Guillerme

L’essor des infrastructures hydrauliques

Les nouveaux usages de l’eau

9. L’eau et la ville en Europe : quelques paradoxes actuels

Daniel Florentin et Olivier Coutard

Une consommation d’eau indirecte

La réduction de la consommation

La hausse des coûts de consommation

10. Eaux et risques pour la santé publique

Yves Levi

Risques microbiologiques et toxiniques

Risques chimiques

11. L’eau, indispensable à la sécurité alimentaire mondiale

Marion Guillou

L’eau, source de vie

L'eau et l'agriculture

L’innovation, la formation et l’investissement

12. Les grands enjeux de l’eau au xxie siècle

David Blanchon

Trois défis majeurs

Diversité et complexité des enjeux

13. L’eau douce : bien(s) commun(s) ou patrimoine ?

Olivier Petit

Du bien commun…

… aux biens communs

… et au patrimoine commun

Deuxième partie. H2O : aspects fondamentaux

1. L’eau, omniprésente et étonnante

Bertrand Guillot

2. L'eau sous toutes ses formes et ses transformations

Nicolas Sator

Changements de phase

Les anomalies de l’eau

3. L’eau pure

Arnaud Etcheberry

Lavoisier entre en scène

Un liquide polaire

Le potentiel hydrogène (pH)

4. La molécule d’eau et la liaison hydrogène

Claude Millot

La molécule d’eau

Dimère et liaison hydrogène

Vers les agrégats et les phases condensées

5. Les différentes phases de l'eau

José Teixeira

Structure et densité de l’eau liquide

Structure et densité de la glace

6. L'eau liquide : structure et dynamique aux temps très courts

Damien Laage

D’un partenaire à l’autre

Amnésie de l’eau

7. Les solutions et les dispersions aqueuses

Bernard Cabane

Les solutions dans l’eau

Les dispersions et les émulsions dans l’eau

8. L’eau comme milieu réactionnel

Catherine Pinel et Michèle Besson

Applications de l’eau solvant

Limitations de l’eau solvant

9. L’eau au cœur de l’électrolyse et des piles à combustible

Michel Cassir

L’eau comme source énergétique : l’électrolyse

L’eau produite par les piles à combustible

10. Hydrodynamique et mécanique des fluides

Olivier Thual

Fluide parfait ou visqueux ?

Fluide laminaire ou turbulent ?

11. Confiner les liquides pour les comprendre : microfluidique et nanofluidique

Denis Bartolo et Cécile Cottin-Bizonne

Sonder les propriétés des fluides

Exalter les écoulements en les confinant

12. L’eau en gouttes

David Quéré

Forme et mobilité d’une goutte

Manipulation et séchage des gouttes

13. La pression osmotique

Benjamin Espinasse et Bernard Planchon

Osmose inverse

Osmose directe

14. Propriétés optiques de l’eau

Jean-Marc Frigerio

Réflexion et réfraction

Absorption

Diffusion

15. L'eau atmosphérique

Sandrine Bony

Les différentes formes de l’eau atmosphérique

Rôle de l’eau atmosphérique dans le climat

16. La neige : formation et transformations

Samuel Morin

Origine et structure du manteau neigeux

Les recherches en nivologie

17. L'oxydation de l'eau au cœur de la photosynthèse

Alain Boussac et Paul Mathis

Qu’est-ce que la photosynthèse ?

Oxydation de l’eau pendant la photosynthèse

18. L’eau et la plante

Christophe Maurel

Le statut hydrique de la plante

La réponse des plantes à la sécheresse

Eau et agriculture durable

19. Comment les arbres pompent-ils l'eau ?

Christophe Clanet et Alexandre Ponomarenko

Un cœur capillaro-évaporatif

Risque d'embolie dans l'arbre

20. L'eau et la dynamique des macromolécules biologiques

Marie-Claire Bellissent-Funel

Propriétés de l’eau d’hydratation des protéines

Dynamique de l’eau à la surface des protéines

21. L’activation des protéines membranaires

Mounir Tarek et Lucie Delemotte

Cerveau et cœur

Maladies génétiques

22. La régulation de l’eau chez les animaux

Pierre Corvol

Fonction rénale

Adaptation aux conditions extrêmes

Troisième partie. Eau et milieu

1. L’eau, un bien commun à comprendre pour mieux le préserver

Sylvain Lamare

2. Cycle de l’eau à l’échelle des temps géologiques

Yves Goddéris

Une Terre « boule de neige »

Le développement de la végétation continentale

De la Pangée à aujourd’hui

3. La Crise messinienne

Christian Gorini, Jean-Pierre Suc et Marina Rabineau

L’isolement progressif de la Méditerranée

La restauration : le « déluge » anticipé

4. La répartition spatiale actuelle de l’eau sur Terre

Marine Herrmann, Sylvain Biancamaria et Rémy Roca

L’eau dans l’océan

L’eau sur les continents

L’atmosphère, un pont entre terre et mer

5. Dynamiques temporelles du cycle de l'eau

Thierry Lebel

Les dynamiques temporelles associées aux systèmes convectifs

Régimes hydrologiques, cycles saisonniers, variabilité interannuelle

6. La fonte des glaces continentales

Étienne Berthier et Frédérique Rémy

Glaciers

Calottes polaires

7. Les masses d’eau superficielle continentales

Hervé Piégay

Des environnements jeunes et dynamiques

Une histoire fluviolacustre complexe

Diversité des styles fluviaux

8. Zones humides et marais d’eau douce

Jean-Luc Peiry

Répartition des zones humides

Variété et fonctions

Impact sur le climat et évolution

9. Lagunes et estuaires

Henri Etcheber et Rutger De Wit

Les lagunes

Les estuaires

10. Les eaux souterraines : cachées mais fondamentales

Virginie Vergnaud-Ayraud et Luc Aquilina

Aquifères : des roches « porteuses » d’eau

Un compartiment invisible mais biodynamique

11. Interactions eaux de surface/eaux souterraines

Nicolas Flipo

Oxygénation contrastée des eaux

Complexité physique et réacteur biogéochimique

Température et espèces piscicoles

12. La vie dans les eaux courantes continentales

Philippe Boët et Didier Pont

Vivre au fil de l’eau

S’adapter au fil de l’eau

Une biodiversité sous pression

13. Formes d'adaptation des plantes aux milieux aquatiques

Florent Arthaud

Température de l’eau, dissolution, diffusion des gaz et nutriments

Lumière, salinité et courant

14. Les adaptations des petits mammifères dans les milieux extrêmes

Christiane Denys

Adaptation à la vie désertique et semi-aquatique

Adaptation aux nouveaux phénomènes

15. La cryopréservation

Éric Quéinnec

Les tardigrades

Mécanismes de la cryopréservation

16. Ecosystèmes aux interfaces terre/eau

François Fromard et Eric Tabacchi

Contrôle des flux aux interfaces

Biodiversité et fonctionnement

Des interfaces menacées

17. L’eau dans les écosystèmes continentaux

Nicolas Viovy et Gwenaël Abril

Le rôle de l’eau dans la végétation

Le rôle de l’eau dans les sols

Zones humides et écosystèmes aquatiques

18. Action des systèmes continentaux sur le fonctionnement du milieu marin

Olivier Aumont et Laurent Bopp

Apports d’eau douce et de sédiments

Apports de nutriments

19. Les échanges d’eau sol-végétation-atmosphère

Andrée Tuzet et Yves Brunet

Échanges avec l’atmosphère

Le rôle des sols et de la végétation

20. Couvert végétal et ressources en eau

Serge Rambal

Naissance de l’écohydrologie

Expériences d’exclusions de pluies

Les couverts végétaux discontinus

21. Petites rivières, qualité de l’eau et organismes

Éric Chauvet et François Guérold

Des masses d’eau ignorées

Les organismes des rivières

Santé des rivières

22. Les eaux stagnantes

Josette Garnier, Vincent Thieu et Gilles Billen

Le fonctionnement des milieux stagnants

L’eutrophisation*

Quel futur pour les milieux stagnants ?

23. La continuité écologique des corridors fluviaux

Céline Le Pichon et Kris Van Looy

Les enjeux de connectivité

Indicateurs et modèles de connectivité

Gestion et restauration de la continuité écologique

24. Espèces introduites et invasions biologiques dans les eaux continentales

Anne-Marie Planty-Tabacchi et Henri Décamps

Sensibilité des milieux humides

Impacts supposés et avérés

25. L'eau : milieu et ressource

Vazken Andréassian

L’alimentation des milieux aquatiques

Des usages également interconnectés

26. Les bassins versants

Michel Lang, Éric Sauquet et Bernard Chastan

Une très grande variabilité

De la connaissance du fonctionnement à la gestion des ressources en eau et des risques

27. De la carte géologique à la carte hydrogéologique

Nathalie Dörfliger

Des cartes géologiques au référentiel géologique

Les cartes hydrogéologiques

28. Les outils pour détecter les ressources hydrologiques

Roger Guérin et Konstantinos Chalikakis

Ce n’est pas so(u)rcier !

Caractéristiques des outils géophysiques

Pour quelle cible ?

Avenir de l’hydrogéophysique

29. La dynamique des écoulements souterrains, moteur des réactions chimiques

Tanguy Le Borgne et Luc Aquilina

L’écoulement, le mélange et la réactivité des eaux

Le rôle des interfaces de mélange

Reconstituer l’histoire de l’eau

30. Comment les eaux acquièrent-elles leur composition chimique ?

Damien Lemarchand et Émilie Beaulieu

Les principaux paramètres

Modéliser la chimie des eaux

31. Les observatoires de l’eau terrestre

Jérôme Gaillardet et Vincent Bretagnolle

Les observables

Le réseau des observatoires

32. La gravimétrie : une méthode pour percer les secrets souterrains

Laurent Longuevergne

GRACE : un système de mesure original et précis

GRACE : un outil précieux pour mieux comprendre le cycle de l’eau

Quatrième partie. Usages de l'eau

1. De la diversité des usages de l’eau

Denis Salles

2. Multifonctionnalité des rivières

Christian Lévêque

Transport fluvial

L’énergie des rivières

La protection contre les crues

De nouveaux usages…

3. Histoire des techniques hydrauliques

Thierry Ruf

Premiers paysages façonnés

Émergence des savoir-faire hydrauliques

4. L'agriculture irriguée et ses enjeux au xxexxie siècle

Sami Bouarfa, Jean-Christophe Poussin et Jean-Yves Jamin

Les évolutions récentes de l’irrigation

D’autres scénarios de développement

5. Impacts de l'utilisation de l'eau par l'agriculture

Thierry Caquet

Origine et conséquences de la pollution azotée

La pollution par les pesticides

Des évolutions encourageantes…

6. Usages de l’eau pour l’industrie

Michel Roustan et Alain Grasmick

Besoins en eau

Usages de l’eau

Traitement des eaux résiduaires

7. L’eau et les exploitations minières : d’une contrainte à une richesse

Georges Vigneron

L’eau de mine, une nouvelle ressource

Un outil indispensable pour l’extraction minérale

8. Industrie minière et environnement

Jacques Thibiéroz et Jérôme Viers

Demande croissante en métaux, donc en énergie et en eau

Contamination de l’environnement autour des mines

Contamination des océans

9. L’eau, source mécanique d’électricité

Pierre Crausse et Henri-Claude Boisson

Le temps des moulins

De l’eau à la lumière

Une grande aventure humaine et industrielle

10. L’eau, source de stockage d’énergie

Henri-Claude Boisson et Pierre Crausse

L’optimisation de la ressource énergétique

Les stations de transfert d’énergie par pompage

11. Stocker l’eau

Paul Royet

Histoire des barrages

Impacts sur l’environnement

12. L'eau, fluide caloporteur, source d'énergie et de refroidissement

Sylvie Gentier

L’eau, source d’énergie

L’eau, source de refroidissement

Le stockage géothermique

13. Eau lourde et énergie nucléaire de fission

Alexis Nuttin

Modération des neutrons de fission et eau lourde

Le CANDU, modéré et refroidi à l'eau lourde

Le REP et les perspectives des réacteurs à eau

14. Le transport par voie d’eau

Émilie Lorant-Plantier et Pierre Pech

Les usages de la voie d’eau dans le monde

Le cas particulier de la voie d’eau française

Un récent regain d’intérêt en France

La voie d’eau, un mode de transport écologique ?

15. Eau urbaine : production et distribution de l’eau potable

Jean-Luc Trancart

Un réseau unique de distribution

Captage et traitement

Entretien et renouvellement

16. Eau urbaine : évacuation et assainissement

Marie-Noëlle Pons

Fonctionnement des stations d’épuration

Traitement des effluents

17. Les usages récréatifs de l’eau

Barbara Evrard, Damien Féménias et Olivier Sirost

De la cure au plaisir de l’eau

Une diversification des pratiques récréatives

Des pratiques plus accessibles

18. Le thermalisme

Christian-François Roques et Claude-Eugène Bouvier

Repères historiques

La cure thermale et ses propriétés thérapeutiques

Sociologie de l’aménagement du territoire

19. Les conflits d'usage autour de l’eau

Iratxe Calvo-Mendieta

Origine

Conflit d'usage entre le Mexique et les États-Unis

Lecture des conflits

20. Changements climatiques et conflits d'usage de l'eau

Pierre Chevallier

Le développement local face à la fonte des glaciers

Plaines agricoles menacées

Recours à la neige artificielle

Du changement climatique aux changements globaux

Cinquième partie. Qualité de l'eau

1. Comment définir la qualité de l’eau ?

Laura Sigg

2. Vers quelles normes de qualité ?

Gabrielle Bouleau et Hélène Budzinski

Normes et réglementations

Limitations

3. Composition chimique des eaux et variabilité naturelle

Jean-Luc Probst et Anne Probst

Cycle de l’eau et composition chimique des eaux

Facteurs et processus de contrôle

Modifications naturelles de la composition des eaux

4. Sources et cheminements des polluants

Philippe Behra et Jean-Luc Probst

Sources et voies de transport

Qualité des eaux

5. Les macropolluants

Mireille Montrejaud-Vignoles et Claire Vialle

Matières en suspension

Matières organiques et pollution carbonée

Nutriments : pollution azotée et pollution phosphorée

Vers une étude statistique

6. Les micropolluants et les nanoparticules

Hélène Budzinski et Julien Gigault

Les micropolluants

Les nanoparticules

7. À la recherche de micropolluants dans les cours d’eau : l’échantillonnage

Fabrizio Botta

Les essais collaboratifs pour l’échantillonnage

Les outils innovants d’échantillonnage

8. Mesure de la qualité des eaux par satellite

Jean-Michel Martinez

La mesure des flux sédimentaires

Le suivi de l’eutrophisation

9. Capteurs de la qualité des eaux

Katia Fajerwerg, Philippe Behra et Jérôme Gaillardet

Des capteurs pour la qualité de l’eau

Des capteurs de plus en plus performants

Des réseaux de capteurs

10. Impact écotoxique des contaminants chimiques

Jeanne Garric

Effet toxique

La propagation des effets

La réponse des individus

11. Analyse des polluants dans l’eau

Patrick Mazellier et Marie-Hélène Dévier

Eaux destinées à la consommation humaine

Méthodes d’analyse

Limitations actuelles

12. Potabilisation de l’eau

Bernard Legube

L’usine conventionnelle d’eau potable

La désinfection, une étape incontournable

La mise à l’équilibre des eaux

13. Les technologies membranaires

Claire Albasi et Philippe Aptel

Un peu d’histoire

Pourquoi des membranes fibres creuses ?

Les membranes : une eau potable de grande qualité

Les membranes : un avenir assuré

14. Dessalement d’eau de mer

Corinne Cabassud et Hélène Roux-de Balmann

Les procédés majeurs de dessalement

La distillation membranaire

Diminuer les rejets salins dans l’environnement

Efficience énergétique

15. Traitement de l'eau usée

Mathieu Spérandio et Jean-Marc Choubert

Un développement initié il y a 150 ans déjà

Les bioréacteurs à membranes

Les zones de rejets végétalisées

De l’épuration vers la valorisation…

16. Une chimie innovante au service du traitement des eaux usées

Claude Descorme

Les procédés d’oxydation

Les procédés de réduction

17. La remédiation naturelle et l’autoépuration des milieux aquatiques

Magali Gerino et Isabelle Laffont-Schwob

L'autoépuration

La biorémédiation naturelle accompagnée

18. Réutilisation des eaux usées domestiques

Bernard de Gouvello et Nathalie Garrec

La piste des eaux grises

Les principes techniques à respecter

19. Recyclage et réutilisation des eaux industrielles et agricoles

Nicolas Roche et Bruno Molle

Besoins en eau des usages industriels et agricoles

Réutilisation des eaux industrielles et agricoles

20. Les maladies liées à l’eau

Fabien Squinazi

Les affections microbiennes

Les risques chimiques

21. Hygiène et salubrité de l’eau

Gérard Jorland

Les premières mesures hygiénistes

Apparition de nouvelles maladies

22. Quelle qualité d’eau ?

Agathe Euzen

Perceptions sensorielles

Valeurs symboliques

Sixième partie. Eau et société

1. L'eau, une ressource multiforme

Corinne Larrue

2. Eau, territoires et sociétés

Stéphane Ghiotti

Maîtrise, aménagement et gestion de l’eau

Gestion de l’eau par bassin versant

3. Villages lacustres du Néolithique et de l’Âge du Bronze

Pierre Pétrequin

Une conservation exceptionnelle

Étiage des plans d’eau et choix de société

Sédentarité et densité de population

Ajustements économiques et migrations

4. Le modèle urbain : histoire de l’accès à l’eau

Sylvain Petitet

L’accès à l’eau des populations urbaines, un problème récurrent

L’émergence d’un nouveau modèle urbain de l’eau

L’essor des grandes compagnies d’eau et la diffusion du modèle industriel des eaux urbaines

5. Nouveaux enjeux de l’accès à l’eau et à l’assainissement

Catherine Baron

Objectifs du Millénaire

Objectifs du Développement Durable

6. Droit de l’eau, droit à l’eau

Nicole Belloubet

Droit de l’eau

Droit à l’eau

Accès à l’eau

7. Droit international de l’eau

Bernard Drobenko

Les contrastes du droit international

L’intérêt des conventions régionales et bilatérales

8. Les guerres de l’eau, une notion controversée mais avérée

Jacques Bethemont

Rive gauche-rive droite

Amont-aval

Contrôle de l’eau

Le partage inégal

La concurrence sectorielle et spatiale

L’espace confisqué

Ambiguïté des situations

Conflits, crises et tensions à venir

9. Sécurité alimentaire et limites des ressources en eau

Sébastien Treyer et Sandrine Paillard

Répartition des ressources en eau et choix de développement

Irrigation, sécurité alimentaire et développement institutionnel

10. L’empreinte eau

Anne-Marie Boulay

Cycle de vie d’un produit et empreinte eau

Impacts environnementaux

Pourquoi une empreinte eau ?

11. Pratiques de consommation domestique

Agathe Euzen

Usages domestiques

Des pratiques singulières

Manquer d’eau…

12. Compter l’eau

Cyril Leclerc, Julien Batisse et Xavier Litrico

Pourquoi compter l’eau ?

Les enjeux de recherche sur le comptage télérelevé

13. Peut-on expliquer le prix de l’eau ?

Rémi Barbier

Des services qui ont un coût

La couverture des coûts par le prix, mais pas seulement

La gestion déléguée est-elle plus chère ?

Comparer les prix

14. L’eau : un objet économique complexe

Arnaud Buchs et Olivier Petit

Un bien protéiforme et pluriel

L’approche traditionnelle

Les institutionnalistes

15. Modalités de gestion des services d'eau et d’assainissement : un affrontement public-privé ?

Lætitia Guérin-Schneider

Un équilibre évolutif entre gestion publique et privée

Quels sont les modes de gestion ?

Les points qui font débat depuis les années 1990

16. Outils, obstacles et défis de la politique de l’eau en France

Jean-Pierre Le Bourhis

Des outils pour une gestion publique de l’eau

Des obstacles à la mise en œuvre effective de la politique de l’eau

17. Gestion des risques naturels liés à l’eau et vulnérabilités

Magali Reghezza-Zitt

La construction sociale du risque

La globalisation des risques

18. Adaptation des populations aux conditions extrêmes liées à l'eau

Yamna Djellouli-Tabet

Adaptation face aux inondations

Adaptation des populations face à la sécheresse

19. Les crues rapides : problème d’échelles et de société

Isabelle Ruin

Les dynamiques en cause

Les impacts : révélateurs de vulnérabilité sociale

Des pratiques résilientes à encourager

20. Les outils de suivi et de prévision des aléas

Véronique Ducrocq

Les précipitations

Les crues et inondations

Les sécheresses

21. Les sédiments des lacs, archives des crues

Bruno Wilhelm, Fabien Arnaud et Pierre Sabatier

Reconstitutions paléohydrologiques

Valider les reconstitutions

Relations à la variabilité hydro-climatique

22. Transferts d’eau interbassins

François Molle

De grands travaux

Impacts sociaux et environnementaux

23. Partager l’eau : instruments, logiques et diversité

Fabienne Wateau

Instruments de partage de l’eau

Transmission des droits d’eau

24. Gestion sociale de l’irrigation

Olivia Aubriot

Les techniques, une production sociale

L’eau, au cœur des relations de pouvoir

Septième partie. Représentations et perspectives

1. L’eau et ses représentations, vers de nouvelles perspectives

Agathe Euzen

2. Les imaginaires de l’eau

Jean-Philippe Pierron

Poétique de l’eau

Images de l’eau

3. Eau, symboles et rites sacrés

Agathe Euzen

Eau divine

Régénérescence

Purification

4. L’eau dans les paysages

Augustin Berque

Naissance du paysage

Esthétique du paysage

Les eaux de la montagne

5. Représentations de l’eau en peinture

Georges Roque

Le miroir d'eau

L’eau en mouvement

6. Représentations visuelles de l'eau en synthèse d'image

Patrick Callet

Introduction de la physique dans les modèles

Les avancées récentes

7. L’eau, un objet d’enseignement des sciences à la physique singulière

Nicolas Décamp et Cécile de Hosson

L'eau dans l'enseignement : quels enjeux ?

Enseigner l'eau : faire face aux idées reçues

8. Comment communiquer et sensibiliser le grand public sur les enjeux liés à l'eau ?

Bernard Chocat

Le paradoxe de la compréhension des enjeux liés à l’eau

Comment mieux communiquer ?

L’exemple de Méli Mélo

9. Systèmes de modélisation et participation pour la gestion de l’eau

Olivier Barreteau

Enjeux dans la construction d’outils de facilitation des dialogues sur l'eau

Les systèmes multi-agents, une figure de base utile

10. Les outils d’aide à la décision

Philippe Vervier, Matthieu Saint-Michel et Adrien Bonneu

Formaliser les enjeux et les valeurs

Vers des modèles participatifs d’évaluation

Vers des modèles supports à la concertation

11. Controverses autour de l'eau

José Teixeira

La mémoire de l’eau

Traitement et impacts de la polémique

12. Les recherches sur l’eau : de nombreux défis pour l’avenir

Ghislain de Marsily et Élisabeth Lallier-Vergès

Un cadre interdisciplinaire

À l’international

13. À la recherche d’eau dans le Système Solaire

Sylvestre Maurice

H₂O

La Lune

Mars

Huitième partie. Compléments

Glossaire

Contributeurs

Laboratoires et instituts

Préface

Alain Fuchs

Water, water, everywhere,
And all the boards did shrink ;
Water, water, everywhere
Nor any drop to drink.

Cet extrait très célèbre du poème de Samuel Taylor Coleridge, « La complainte du vieux marin », résonne aujourd’hui de façon un peu grinçante à nos oreilles, dans le contexte des défis environnementaux auxquels nous faisons face, et où la place de l’eau, dans tous ses états, est souvent centrale.

Avec ce nouveau volume dédié à l’eau, Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri ont pris l’initiative de compléter la série traitant du climat, de l’énergie et du développement durable « à découvert », par un ouvrage du même type sur l’eau. Je n’ai pu que les encourager dans cette démarche et je suis heureux de voir aboutir ce projet, au moment où se prépare la conférence COP21 dont on connait l’importance pour notre avenir.

Traiter à la fois des grands enjeux liés à l’eau-ressource, ses propriétés fondamentales, l’eau et ses milieux, la qualité, les usages et les politiques de l’eau par une série de courts articles accessibles et percutants écrits par les meilleurs spécialistes du domaine, constitue un incroyable défi que les trois directeurs de cet ouvrage, son comité éditorial et bien entendu l’ensemble des auteurs ont relevé de façon magistrale. Qu’ils en soient ici tous remerciés et félicités.

Je souhaite à L’eau à découvert la même audience que ses prédécesseurs dans la même collection.

Introduction générale

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri

Après trois ouvrages de la même série traitant du climat, de l’énergie et du développement durable, il nous a semblé utile, voire indispensable, de compléter cet ensemble par un nouvel ouvrage collectif consacré à l’eau, compte tenu de l’enjeu majeur qu’elle représente pour le XXIe siècle.

Avec la croissance démographique et une urbanisation galopante, préserver cet élément vital, tant pour satisfaire les besoins des populations et leur santé que pour les écosystèmes, nécessite une gestion spécifique de cette ressource sur et entre les territoires. Indispensable au développement de l’agriculture pour nourrir les communautés humaines, elle l’est aussi pour le développement industriel, la production d’énergie… Sans compter le rôle essentiel dans le maintien des mondes vivants et de la biodiversité. Or, dans ce contexte de changement global et avec le changement climatique, l’exacerbation des phénomènes de sécheresses, d’inondations et autres événements extrêmes, a de lourdes conséquences sur les sociétés et leur environnement.

Faire face à ces réalités, tout en se préoccupant de la question de la disponibilité de la ressource et de son accessibilité pour satisfaire les besoins essentiels des populations humaines, est au cœur des Objectifs du développement durable, qui viennent poursuivre les Objectifs du millénaire pour le développement s’achevant en 2015. Les enjeux liés aux milieux aquatiques ainsi qu’à l’eau et l’assainissement font l’objet d’objectifs pour garantir le bien-être humain et le respect de l’environnement. Ainsi, la question de l’eau, à l’échelle globale, s’accompagne de sa nécessaire gestion sur les territoires et de la préservation de sa qualité, qui se dégrade avec les activités humaines. La restauration de la qualité des milieux est d’ailleurs l’une des priorités pour chacun des États européens, en cette année 2015, qui marque l’une des échéances de la Directive cadre européenne sur l’eau. L’apport des travaux des scientifiques dans ce domaine, tant dans l’approfondissement de la connaissance du fonctionnement du système Terre et de ses interactions, que dans la mise en place de dispositifs de mesures ou dans l’élaboration d’indicateurs et de systèmes de restauration des milieux, par exemple, est particulièrement important pour son appui aux gestionnaires, techniciens et décideurs. La question de l’eau n’est en effet pas dissociable de ces changements globaux, dans la mesure où elle joue un rôle essentiel dans la régulation du climat de la Terre. L’eau est, par conséquent, l’un des enjeux de la conférence internationale sur le climat (COP 21) de décembre 2015.

Fontaine des Quatre Parties du Monde, Paris. © Kmlz

C’est ainsi, dans ce contexte, que nous avons envisagé la construction de cet ouvrage, visant à apporter un éclairage sur chacun des domaines et des approches que couvre le large spectre de la thématique de l’eau et de ses liens avec la santé, la biodiversité, les usages, la géopolitique, les sociétés, les risques, l’agriculture, la ville…

L’eau reste, sur le plan fondamental, une substance aux propriétés physico-chimiques souvent originales et encore insuffisamment comprises. Son histoire sur Terre n’est pas dissociable de l’histoire de la planète elle-même et de son climat. La vie, qui en est sortie, ne peut s’en passer. Les sociétés ont accompagné leur développement d’une maîtrise de l’eau, que ce soit pour s’approvisionner, la distribuer, ou encore la traiter. Ainsi, garante de la pérennité et du développement du monde vivant, l’eau est reconnue comme patrimoine commun de l’humanité, qui doit être préservé pour les générations futures. L’élément eau devient alors un objet social, économique et même politique, lorsqu’il s’agit de prendre en considération les conflits d’intérêts qu’elle suscite parfois entre les individus et entre les communautés, à l’échelle locale comme à l’échelle globale…

Comprendre et proposer des solutions à ces défis majeurs est l’une des intentions de cet ouvrage. Elle ne peut en effet être envisagée sans la présentation, par le monde académique qui mène ces recherches, de multiples ressorts, avancées, verrous et perspectives qu’elle suscite. Il convient aussi de montrer l’articulation subtile entre les niveaux de connaissance, qui vont d’une compréhension globale de phénomènes à leur description fine, mobilisant ainsi une grande diversité d’outils, plus ou moins spécialisés, à la fois conceptuels et expérimentaux.

L’objectif de cet ouvrage est précisément d’essayer de rendre accessible cet ensemble de connaissances, et quand cela est possible, de décrire les lieux d’interface où celles-ci tentent de se conjuguer en fertilisation croisée. Le comité éditorial de cet ouvrage se devait donc d’être largement pluridisciplinaire. Il a travaillé plusieurs mois pour identifier, sans atteindre l’exhaustivité, les sujets à privilégier, ainsi que les auteurs, pris parmi les meilleurs spécialistes du secteur académique. La quantité et la diversité des sujets relatifs à l’eau ont contraint le comité éditorial à faire le choix de privilégier les eaux douces continentales. La question de l’océan a été restreinte aux rôles qu’il joue aux interfaces avec l’atmosphère (évaporation-précipitation) et avec les continents (estuaires, littoraux…). L’océan comme ressource d’eau est aussi discuté, dans le cadre des dispositifs de traitement de l’eau, en particulier le dessalement.

Après avoir présenté les grandes problématiques et les enjeux liés à l’eau dans la première partie de l’ouvrage, il s’agit de donner les éléments fondamentaux pour comprendre l’eau, sous sa forme H₂O, dans tous ses états, au chapitre deux. Omniprésente sur la Terre, elle est au cœur d’un cycle et prend des formes différentes selon les milieux qu’elle compose et qu’elle traverse, ce que montre le troisième chapitre. Considérée comme une ressource, le chapitre quatre invite à comprendre comment l’eau est captée, prélevée, canalisée, stockée et encore traitée et transformée, pour satisfaire la grande diversité des usages qu’en ont les populations pour se développer. Mais ces usages ne sont pas sans incidence sur la qualité de l’eau, ce qui impacte les milieux et la santé humaine, comme le montre le chapitre cinq. Le chapitre six permet de comprendre comment les sociétés se sont organisées, depuis les temps anciens jusqu’à aujourd’hui, autour de cette ressource vitale, tant en milieu urbain que rural. Enfin, le dernier chapitre s’attache à montrer jusqu’où l’eau est prégnante pour chaque individu et pour les sociétés à travers les représentations et ouvre vers les perspectives qu’offre la recherche dans le domaine de l’eau.

Cet ouvrage n’aurait pu être réalisé sans de multiples soutiens. Nous tenons tout d’abord à remercier le président du CNRS, qui a soutenu le projet et accepté de préfacer l’ouvrage. Nous souhaitons aussi remercier les membres du comité éditorial pour la richesse de leur grande implication, la richesse des échanges et leur contribution dans la structuration de l’ouvrage, chacun des auteurs pour leur enthousiasme dans ce projet et leur mobilisation en un temps record, et aussi CNRS Éditions qui a accompagné la réalisation jusqu’à sa parution. Mais tout cela n’aurait pas suffi sans le dynamisme et le professionnalisme d’Elsa Godet, qui a mis l’ensemble de ses compétences et toute son efficacité au service de la réalisation de ce bel ouvrage.

Bibliographie

Références bibliographiques

• C. JEANDEL et R. MOSSERI (dir.) – Le climat à découvert, CNRS Éditions, 2011.

• R. MOSSERI ET C. JEANDEL (dir.) – L’énergie à découvert, CNRS Éditions, 2013.

• A. EUZEN, L. EYMARD et F. GAILL (dir.) – Le développement durable à découvert, CNRS Éditions, 2013.

Auteurs

Agathe Euzen

Anthropologue, Chargée de recherche au CNRS, LATTS, Déléguée scientifique à l’INEE, Paris, p.16, p.21, p.244, p.268, p.299, p.302.
agathe.euzen@cnrs-dir.fr

Catherine Jeandel

Océanographe, Géochimiste, Directrice de recherche au CNRS, LEGOS, Toulouse, p.16, p.21.
catherine.jeandel@legos.obs-mip.fr

Rémy Mosseri

Physicien, Directeur de recherche au CNRS, LPTMC, Paris, p.16, p.21.
remy.mosseri@upmc.fr

Première partie. Les grandes thématiques et les enjeux d'aujourd'hui

1. Introduction

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri

Eau des villes ou eau des champs ? Eau à boire, cuire, se laver ou eau pour fabriquer un jeans, un T-shirt, une voiture ? Eau pure et purifiante ou eau toxique, dangereuse ? Comment l’eau arrive-t-elle au cœur de la ville, au robinet ? Et d’abord, ces grandes questions : d’où vient toute cette eau sur Terre, d’où vient et où va la pluie, combien de temps l’eau reste-t-elle dans l’océan, d’ailleurs l’océan a-t-il toujours eu le même volume et depuis combien de temps est-il sur Terre ?

L’eau, indispensable au développement de la vie sur Terre, est nécessaire au développement de l’agriculture pour nourrir les populations et pour leur hygiène, mais elle l’est aussi pour le développement industriel et la production d’énergie. Notre planète est directement concernée par des phénomènes de sécheresses, d’inondations et autres événements extrêmes *, qui ont de lourdes incidences sur les écosystèmes et populations. La question de l’eau n’est pas dissociable des changements globaux, dans la mesure où elle joue un rôle essentiel dans la régulation du climat de la Terre. Dans un contexte de démographie croissante et d’urbanisation galopante, la question de l’eau est au centre de nos préoccupations, de celle des gestionnaires publics, des enjeux politiques mondiaux.

Ce premier chapitre est conçu pour répondre à plusieurs questions très génériques et fondamentales à la fois. Un premier groupe d’articles aborde la question de l’eau sous son aspect « fluide géophysique », support de la vie sur Terre. Le premier texte surprend le lecteur en expliquant pourquoi notre planète est considérée comme « pauvre en eau », alors que l’eau est majoritairement présente à la surface de la planète, et tente de décrire où en est la compréhension de la provenance de l’eau terrestre. Le second débat de l’origine de la vie sur Terre, présente depuis plusieurs milliards d’années, et discute la recette de la soupe originelle d’où ont émergé les premières protéines. Le troisième décrit le grand cycle de l’eau, des océans aux arbres, ouvrant sur les quatrième et cinquième articles, qui traitent de l’eau dans l’histoire récente du climat et de l’eau dans le changement global, qui affecte aujourd’hui les rythmes naturels à l’œuvre depuis plus de 8 000 ans.

Un deuxième groupe d’articles décrit une eau plus technique, au service des êtres humains, où le lecteur apprend comment ceux-ci maîtrisèrent progressivement la distribution de l’eau et quelle est la place de l’eau dans le développement des sociétés. Il y est également question de l’eau dans la ville, celle bue directement, mais aussi celle consommée indirectement via les produits manufacturés et l’alimentation.

Gulfoss, chute d’eau de la rivière Hvítá, Islande. © A. Euzen

Un troisième groupe d’articles rappelle le rôle essentiel de l’eau dans la vie, que ce soit l’eau des champs pour la sécurité alimentaire mondiale, en soulignant l’urgence des besoins en innovation pour mieux irriguer avec moins, mais aussi l’eau pour l’hygiène ou à l’opposé, l’eau insalubre et vecteur de maladies.

Le dernier groupe d’articles traite de l’eau « politique », l’eau comme enjeu mondial et posé tel quel aux gouvernants. Et enfin, le dernier article nous invite à réfléchir sur le statut de l’eau : bien commun ou patrimoine commun ?

Auteurs

Agathe Euzen

Anthropologue, Chargée de recherche au CNRS, LATTS, Déléguée scientifique à l’INEE, Paris, p. 16, p. 21, p. 244, p. 268, p. 299, p. 302.
agathe.euzen@cnrs-dir.fr

Catherine Jeandel

Océanographe, Géochimiste, Directrice de recherche au CNRS, LEGOS, Toulouse, p. 16, p. 21.
catherine.jeandel@legos.obs-mip.fr

Rémy Mosseri

Physicien, Directeur de recherche au CNRS, LPTMC, Paris, p. 16, p. 21.
remy.mosseri@upmc.fr

2. Origine(s) de l'eau sur Terre

Pierre Cartigny

L'habitabilité d'une planète dépend de nombreux paramètres : si la planète est trop petite, et donc trop légère, son atmosphère s’échappera rapidement… Mais parmi tous, la présence d'eau liquide reste l'élément central. Comprendre l'origine de l'eau sur Terre, c'est répondre à la condition nécessaire à l'apparition de la vie et c’est également un moyen d'appréhender la présence de vie extraterrestre.

Sans eau notre planète serait morte

L’origine de l’eau sur Terre est une vieille question scientifique, qui, par manque de données temporelles et spatiales, reste largement ouverte. En...