Conséquences des activités humaines sur le volume des écoulements

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Il ressort de l’équation du bilan hydrologique que toute augmentation de l’évaporation diminue les débits. L’irrigation est de loin l’activité humaine qui augmente le plus l’évaporation; les prélèvements pour les usages domestiques, comme ceux liés aux activités industrielles, utilisent l’eau, mais ne la consomment que dans de faibles proportions (5 à 15 %, selon Margat) ; l’eau prélevée pour ces usages est en grande partie restituée, généralement pas en aussi bon état de qualité, mais avec dè faibles modifications de volume.
Il n’en est pas de même pour les eaux d’irrigation .

L’irrigation

Selon Szôllosi-Nagy, l’agriculture représentait 70% des prélèvements d’eau en 1998, et 93,4% de la consommation. Cette irrigation permet de fournir près de 40% de la production agricole mondiale, à partir de 17% seulement des surfaces cultivées; 11% des eaux superficielles sont détournés et utilisés pour l’irrigation ; l’augmentation des prélèvements a été de 60% entre 1960 et la fin du XX^e siècle.
L’irrigation est vite apparue nécessaire aux premiers cultivateurs qui implantèrent leurs cultures sur les sols sableux ou limono-sableux le long des fleuves. Les techniques traditionnelles d’apport, essentiellement l’irrigation gravitaire, sont encore appliquées telles qu’elles l’étaient aux premiers âges de l’agriculture. Pourtant, d’autres techniques sont apparues récemment, dont les conséquences sur la consommation d’eau sont sensiblement différentes.

Les différents systèmes d’irrigation

Le système le plus utilisé dans le monde reste l’irrigation gravitaire qui représente près de 80 % des surfaces irriguées, vient ensuite l’irrigation par aspersion et, loin derrière, la micro-irrigation.
L’irrigation gravitaire consiste à détourner les eaux d’un fleuve ou d’une rivière pour les épandre sur les parcelles à irriguer. Les problèmes que pose ce type d’irrigation sont le temps d’infiltration et l’importance des pertes. Par exemple, pour un apport d’eau efficace de 500 m3, il est nécessaire d’apporter 5 à 7 fois plus que cette quantité, soit environ 2 500 à 3 500 m³. Les pertes proviennent de la percolation profonde qui n’est pas bien maîtrisée, des pertes en colature (soit à partir d’infiltrations dans le canal de récupération à l’extrémité de la raie), et du mauvais contrôle de la quantité d’eau apportée sur la parcelle. Par ailleurs, cette façon d’irriguer engendre souvent des hydromorphies avec remontée de nappe locale ou générale, et accélère la salinisation des sols dans les pays à forte demande évaporative comme les zones arides. Enfin elle est gourmande en main d’œuvre.
Sous des climats plus secs, pour lesquels il existe une pénurie saisonnière d’eau importante, des ouvrages de retenue sont indispensables pour assurer la ressource pendant la période déficitaire. L’irrigation se fait davantage à partir de réservoirs qui peuvent être énormes comme, par exemple, le barrage d’Assouan, situé à 953 km au sud du Caire qui occupe, à son remplissage maximum, plus de 6500 km². Ce barrage a permis la mise en culture nouvelle de plus d un million d ha, et 1 irrigation pérenne de 400000 ha, avec la possibilité de 2 ou 3 cultures par an. Le résultat hydrologique est la « régularisation » des débits du Nil, mais aussi la diminution globale de ses apports à la mer, avec les problèmes que cela peut entraîner, notamment en termes d’érosion du delta.L’irrigation goutte-à-goutte ou micro-irrigation diffère conceptuellement des autres systèmes par le fait qu’on ne cherche plus ici à remplir un réservoir dans lequel la plante puisera pendant que l’on irrigue d’autres surfaces, mais à apporter ponctuellement des débits faibles, qui ne mouilleront qu’une toute petite surface (quelques centimètres carrés). Une petite partie des racines seulement aura accès à cette eau, mais cela suffira pour alimenter la plante entière. Cette technique permet de limiter les apports à 80% de ce qui serait déposé au moyen d’un système d’irrigation par aspersion ; en contrepartie, le rythme des irrigations devra être plus fréquent, de l’ordre de 24 à 48 heures, la plante ne pouvant pas supporter des arrêts plus longs. Enfin, le système de distribution comporte des «goutteurs» de très faibles diamètres pour lesquels le risque de colmatage est très important. Ces systèmes demandent une technologie sophistiquée et, de ce fait, des techniciens de bon niveau pour les conduire.
Selon les techniques utilisées, l’efficience de l’eau, et donc la consommation, sont très différentes. On a vu que, pour l’irrigation traditionnelle, les « pertes » par infiltration sont considérables, mais le terme de «perte» n’a pas le même sens du point de vue de l’hydrologie, puisque cette eau, sous certaines conditions, rejoint la nappe et représente un gain pour le bilan hydrologique. C’est ce qui explique que l’eau d’irrigation peut être en partie réutilisée, mais chaque fois avec une qualité moindre, parce qu’elle a toujours tendance à concentrer ses éléments dissous.

Conséquences sur les débits

Quelle que soit la technique utilisée, l’irrigation augmente l’évaporation et diminue les débits, et d’autant plus que les conditions climatiques sont sèches et généralement les ressources en eau faibles. Mais il faut aussi noter que, dans le cas de très grands programmes, l’irrigation est assurée par des barrages qui permettent 1 étalement des ressources annuelles en eau, et donc les soutiens d étiage. La façon dont les pertes par irrigation se manifestent au niveau des cours d’eau dépend de l’organisation d’ensemble du système d’irrigation, et notamment des sites de prélèvements.
L’eau d’irrigation peut provenir de pompages dans les nappes, de prises d’eau au fil de l’eau ou de déversements gravitaires à partir de barrages. En France, les prélèvements sont effectués essentiellement aux dépens des nappes : les étiages sont fortement accentués. Ils le sont aussi à partir de dérivations de rivières, comme par le Canal de Provence alimenté par les eaux de la Durance, ou celui du Bas Rhône Languedoc.
Il faut noter que, notamment dans les pays arides, l’évaporation physique à partir de ces barrages constitue en elle-même une cause non négligeable de diminution des écoulements.
Les conséquences de ces prélèvements sont énormes. Si leur intérêt agricole est indéniable, au plan hydrologique, ils peuvent conduire à des résultats aussi dramatiques que la réduction de plus de la moitié de la surface de la mer d’Aral entre 1960 et 1990.
Les problèmes dans la région de la mer d’Aral, qui résultent des énormes prélèvements d’eau dans ses fleuves tributaires que sont l’Amou Daria et le Sir Daria sont décrits ainsi : « L’agriculture et l’élevage sombrent, la récupération des terres salinisées semble impossible… La qualité des eaux, polluées déjà très en amont, ne pourra être restaurée qu’au prix de dépenses incompatibles avec les ressources financières des deux pays concernés» (Kazakhstan et Ouzbékistan).
Un autre exemple des conséquences de l’irrigation sur la réduction des ressources en eau de surface est fourni par l’évolution des débits des fleuves Hun et Taizi, dans la province de Liaoning (Chine du Nord).
À ces problèmes de débits s’ajoutent ceux liés à la salinisation des sols, qui résultent le plus souvent de la remontée en surface de nappes perchées, alimentées par les pertes dues à l’irrigation. Ce dernier point peut toutefois être contrôlé par un drainage soigneux, comme cela se fait par exemple dans la région du Delta du Nil, ou encore en Tunisie dans le secteur des Grands Chotts. Cette question, en dépit de son importance, n’est pas traitée ici dans la mesure où elle concerne la qualité de l’eau, qui ne fait pas l’objet de cet ouvrage.