De l'eau – ici, là bas, partout de l'eau

Quel est, selon vous, le volume d'eau sur la Terre? D'après les scientifiques, il dépasserait un milliard de kilomètres cubes (un kilomètre d'eau remplirait 300 piscines olympiques). L'eau recouvre près des trois quarts de la surface de notre planète, formant océans ainsi que fleuves, rivières, lacs, neige et glaciers. On la retrouve dans l'atmosphère et dans les nappes phréatiques. Elle s'évapore de la surface de la terre et y retourne par un phénomène connu sous le nom de cycle hydrologique (ou cycle de l'eau).

Au cours du cycle hydrologique, l'eau s'évapore des océans vers l'atmosphère d'où elle se libère sous forme de précipitations pour retourner dans les océans ou à la surface de la terre. De là, elle peut s'évaporer ou transpirer vers l'atmosphère. Elle peut aussi s'écouler en surface ou percoler sous la surface avant de retourner dans les océans. La distribution de l'eau à l'échelle du globe varie d'une saison à l'autre et d'une année à l'autre; on note toutefois que la quantité globale d'eau demeure essentiellement constante. On obtiendra plus de précisions sur le cycle hydrologique en consultant le n^o A-1 de la collection Eau douce, L'eau – cette magicienne de la nature.

Même si l'eau existe sous d'autres formes dans le cycle hydrologique, le présent numéro de la collection Eau douce porte tout particulièrement sur l'eau de surface puisqu'il s'agit de celle que nous voyons au quotidien. La presque totalité de l'eau sur la Terre est salée ou gelée en permanence. La figure 1 montre la proportion d'eau douce utilisable par rapport aux réserves de la planète. 
Quant à la figure 2, elle indique les variations des quantités d'eau évaluées par les scientifiques pour les divers types d'eau qui constituent les réserves mondiales. On devrait considérer ces chiffres comme des indices des quantités relatives d'eau sur la Terre. Étant donné que les volumes d'eau sont difficilement estimables à l'échelle de la planète, notamment pour les eaux souterraines, des différences considérables peuvent exister dans les estimations. Ce qui importe, toutefois, c'est la vue d'ensemble que l'on en obtient. 

Au Canada, on retrouve l'eau douce dans les rivières et les fleuves, les lacs, les eaux souterraines, la glace et la neige.

Les cours d'eau

Le bassin hydrographique ou bassin versant d'un cours d'eau – c'est-à-dire le territoire qui alimente ce dernier – est séparé des bassins contigus par des hautes terres appelées lignes de partage des eaux. La carte illustre les bassins versants du Canada, un pour chacun des océans qui entourent le continent, soit le Pacifique, l'Arctique et l'Atlantique, de même pour la baie d'Hudson et le golfe du Mexique. Les petits bassins versants forment ensemble un bassin versant régional lequel, à son tour, s'ajoute à d'autres pour former un bassin versant à l'échelle du continent. 

Les plus grands cours d'eau du monde sont énumérés à la figure 3. 

L'eau... sculpteur de la Terre

Sous forme de cours d'eau au courant rapide, l'eau érode à divers degrés les terres sur son passage. Lorsque la pente du cours d'eau s'adoucit, celui-ci ralentit sa course et dépose des matériaux. Ce phénomène se produit généralement dans les derniers tronçons, plus particulièrement près de l'embouchure du cours d'eau, soit dans un lac, soit dans un océan. Un cours d'eau peut sculpter des vallées profondes, surtout dans les parties élevées des bassins versants. Dans les parties basses des bassins, les matériaux créent parfois des deltas à l'embouchure du cours d'eau.

Le débit d'un cours d'eau, ainsi que la vitesse de l'écoulement et la saison, détermine comment il façonne le paysage et de quelle façon la population peut utiliser son eau. Les précipitations, la fonte des neiges et les eaux souterraines contribuent toutes au débit, engendrant toutefois des variations de saison en saison et d'année en année.

Au Canada, la plupart des crues sont provoquées par la fonte des neiges au printemps. C'est donc à cette époque qu'il y a le plus de risques d'inondation. Mais les pluies torrentielles peuvent elles aussi entraîner des crues et des inondations, plus spécialement dans le cas des petits cours d'eau. Les répercussions des pluies torrentielles et des inondations peuvent être beaucoup moins importantes sur les cours d'eau dotés d'un grand bassin versant. Dans les cours d'eau du pays, les débits les plus bas sont généralement enregistrés à la fin de l'été, lorsque le volume des précipitations est peu élevé et que l'évapotranspiration, tout comme la consommation d'eau par les végétaux, est importante, et à la fin de l'hiver, lorsque les cours d'eau sont encore recouverts de glace et que les précipitations sont retenues jusqu'au printemps suivant sous forme de neige et de glace.

Les lacs

Le Canada vient en tête de tous les autres pays du monde pour la superficie des lacs sur son territoire (figure 4), soit 563 lacs d'une superficie supérieure à 100 kilomètres carrés. Les Grands Lacs, qui chevauchent la frontière canado-américaine, renferment 18 % de l'eau douce des lacs dans le monde. 

Comment mesure-t-on l'eau?

En collaboration avec de nombreux organismes qui lui fournissent des données, la Division des relevés hydrologiques du Canada d'Environnement Canada  mesure le volume d'eau s'écoulant dans des cours d'eau (débit) et enregistre le niveau de l'eau dans des lacs et des cours d'eau à plus de 2 600 endroits au Canada. La figure 5 fournit le débit caractéristique de divers cours d'eau. 

• Le niveau de l'eau est déterminé manuellement par des préposés à la lecture d'échelles ou enregistré, en continu, sur du papier à graphique ou sous forme de données numériques.
• Pour calculer le débit, on procède à de nombreuses mesures qui préciseront la profondeur et la largeur du chenal ainsi que la vitesse du courant; de cette façon, on obtient le débit moyen du cours d'eau pour un niveau donné. Ces mesures peuvent être effectuées du haut d'un pont, à gué, à partir d'une embarcation ou d'une nacelle suspendue à un câble tendu à travers le cours d'eau. En hiver, les mesures se font sous la glace.
• Quand on possède un nombre suffisant de mesures du débit à différents niveaux (y compris le maximum et le minimum record), on établit la relation hauteur-débit à chaque endroit, ce qui permet en définitive de calculer le débit d'après les niveaux mesurés.
• Les relevés historiques aux 5 000 stations qui sont fermées et en service permettent d'évaluer le débit des endroits non jaugés.

Créer un équilibre – de façon naturelle

Les lacs peuvent emmagasiner l'eau pour de longues périodes lorsqu'elle est abondante et la libérer graduellement, d'où leur importance. Ils jouent donc un rôle extrêmement important en équilibrant le débit des cours d'eau qui les traversent. Par exemple, la rivière Saskatchewan a enregistré avec peu de lacs un débit maximal 59 fois plus important que le débit minimal. Par contre, le Saint-Laurent, qui draine les Grands Lacs, n'enregistre qu'un débit maximal de deux fois le débit minimal. Cet écart de régime entre ces deux cours d'eau est dû, en partie, à la différence entre le volume des précipitations, mais découle principalement des immenses capacités d'emmagasinement des Grands Lacs pour les eaux du fleuve Saint-Laurent comparativement aux capacités négligeables des lacs pour la rivière Saskatchewan.

Quelques comparaisons

1 mètre par seconde (m3/s) = 31 536 dècamétres cubes par année (dam3/an) = 86 400 mètres cubes par jour (m3/j) remplissage de 2 000 piscines privée par jour remplissage de 1 000 wagons-citernes par jour

Créer un équilibre – de façon artificielle

Depuis le début des temps, l'être humain construit des barrages pour régulariser le trop-plein des lacs ou pour en créer de nouveaux. Les barrages et les réserves ont assuré :

• une source stable d'énergie peu coûteuse;
• une source plus fiable d'approvisionnement en eau tout au long de l'année;
• une défense contre les inondations en aval;
• des loisirs.

Le réservoir souterrain

Il existe, sous la surface de la terre, d'immenses réserves d'eau douce. L'eau souterraine n'est pas statique; elle se déplace continuellement, à un pas de tortue, des zones d'alimentation aux zones naturelles d'émergence. Son mouvement est tellement lent qu'on mesure sa vitesse en mètres par jour et, parfois, en mètres par année. (La vitesse des eaux de surface est mesurée en mètres par seconde.) Les puits interceptent une certaine portion de cette eau, mais la plus grande partie continue à se déplacer jusqu'à ce qu'elle réapparaisse sous forme de source naturelle ou de suintement et qu'elle rejoigne un cours d'eau.

L'eau souterraine contribue à l'alimentation des cours d'eau des façons suivantes :

• elle alimente les cours d'eau dont certains lui doivent la totalité de leur débit en période sèche;
• elle remplit les puits dont ne peuvent se passer des particuliers, des collectivités, des industries et des fermes irriguées;
• elle soutient d'importants écosystèmes comme les milieux humides;
• elle atténue les répercussions néfastes des pluies acides sur les eaux de surface.

Le n^o A-5 de la collection Eau douce, Les eaux souterraines – trésors cachés de la nature, contient plus de renseignements sur l'eau souterraine.

Cours d'eau naturels gelés

Une énorme quantité d'eau douce se trouve à l'état solide sous forme d'inlandsis et de calottes glaciaires (régions polaires). La neige qui s'est accumulée pendant de nombreuses années à de hautes altitudes devient de la glace glaciaire. Cette dernière, sous l'effet de la gravité, descend doucement la pente telle une rivière gelée et finit par fondre pour se joindre à un cours d'eau à une altitude moins élevée. Si le rythme de la fonte est plus accéléré que celui de l'accumulation, le glacier commence à fondre et à reculer. Dans le cas contraire, il avance.

Les glaciers influent directement sur le cycle hydrologique en ralentissant le passage de l'eau d'une étape à l'autre du cycle. À l'instar des lacs et des réservoirs souterrains, ils emmagasinent l'eau et constituent d'excellents réservoirs naturels, car ils libèrent l'eau lorsqu'elle est le plus en demande. Toutefois, les glaciers peuvent libérer l'eau lorsqu'elle est le moins nécessaire. L'inondation résultant d'une rupture de poche glaciaire, appelée aussi débâcle glaciaire ou jökulhlaup, peut être dévastatrice. Les cours d'eau alimentés par les glaciers atteignent leur débit de pointe durant les chaleurs de l'été.

Les chutes de neige

Au Canada, la majeure partie des précipitations annuelles est sous forme de neige : 50 % dans le Nord, 25 % dans les Prairies, et aussi peu que 5 % sur les deux côtes et dans le sud de l'Ontario. L'accumulation de la neige influe considérablement sur la distribution du débit durant l'année. Au lieu de s'infiltrer immédiatement dans le sol ou de ruisseler jusqu'aux cours d'eau comme le fait l'eau de pluie, l'eau de la neige est d'abord emmagasinée pendant plusieurs mois. 

Le dégel printanier relativement rapide entraîne des débits de pointe et provoque parfois des inondations. Les plus dévastatrices et les plus imprévisibles se produisent lorsque les glaçons charriés par les rivières gonflées forment des embâcles qui retiennent derrière eux de véritables lacs. Le danger vient de ce que, à la rupture de ces barrages de glace, d'énormes masses d'eau sont soudainement mobilisées en aval, pouvant entraîner ainsi d'autres inondations.

Collection Eau douce A-2

Nota : Un guide de ressources, intitulé Ne prenons pas l'eau pour acquis, a été rédigé pour aider les enseignants de la 5^e à la 7^e année à utiliser l'information contenue dans les fiches d'information sur l'eau douce.

Publié avec l'autorisation du ministre de l'Environnement
© Sa Majesté la Reine du Chef du Canada, 2002