D'où vient l'eau ?
Thèmes : la récupération de l'eau de pluie, l'infiltration dans les sols et la recherche de l'eau.
Matériel
- 1 bac - du sable sec gros grains ou petit gravier - 1 verre d'eau - éventuellement : un tamis (bac percé), gaze ou papier filtre à café, et différents types de cailloux, sables ou argile pour faire varier l'étanchéité.
Manipulation
Prévoir des récipients pour retenir l'eau qui coule. 1) Remplir le bac à moitié avec du sable 2) Soulever un côté du plat (voire illustration) 3) Verser doucement l'eau du verre contre le bord du côté soulevé Qu'observe-t-on de l'autre côté (en bas) ? 4) Une fois toute l'eau du verre versée, laisser reposer le bac. La surface du sable est-elle sèche ou mouillée ?
InterprétationL'eau versée en haut du bac s'écoule par le côté resté en bas mais la surface du sable reste sèche. Pourquoi ? Le sable est perméable à l'eau et donc en versant le contenu du verre, l'eau s'écoule à travers le sable jusqu'à atteindre le fond du bac, qui est lui imperméable. L'eau n'a d'autre choix que de couler le long du bac en pente c'est-à-dire sous la surface du sable. C'est ainsi que se forme les sources d'eau en montagne ou même profondément dans notre sol. Après avoir coulé à travers des surfaces perméables (ici le sable) l'eau de pluie peut rencontrer une couche imperméable sur laquelle elle va couler (ici le fond du bac). Si elle rencontre une ouverture sur le côté de la pente l'eau jaillit, formant ainsi une source (ce qui se passerait si on perçait le bac).
On peut réaliser plusieurs variantes à cette expérience. Pencher le bac permet de représenter l'inclinaison naturelle du terrain en montagne. L'eau s'écoule par l'autre côté du bac qui représente l'ouverture et donc la source d'eau en montagne. On pourrait percer le côté en bas du bac pour mieux représenter l'ouverture dans la montagne, plutôt que de faire déborder l'eau du bac.
On peut également remplacer le bac par un tamis percé (une sorte de passoire) au fond duquel on étalerait un papier filtre pour maintenir le sable à l'intérieur. Il n'est plus lors besoin d'incliner le bac. L'eau s'écoule à travers le sable et à travers le filtre. On peut récupérer cette eau dans un autre récipient qui représenterait une poche d'eau souterraine (un aquifère).
Enfin on peut comparer la perméabilité de différents types de sols. Mettre en évidence la porosité du sable, celle plus importante des couches de cailloux (l'eau descend plus vite) et l'imperméabilité des sols d'argile ou de béton (voir à ce propos le cours sur les crues).
ApplicationUne partie de l'eau de pluie s'infiltre dans le sous-sol de la Terre à travers des couches perméables ou des fissures, et arrête sa descente en profondeur lorsqu'elle rencontre une couche imperméable. Suivant la roche que rencontre cette eau, elle peut les creuser au cours du temps et former des rivières souterraines, imbiber des couches de sable ou se frayer des passages dans des roches poreuses. D'une manière ou d'une autre cette eau souterraine suit un chemin qui la rapprochera de l'océan (elle suit la pente l'amenant de la montagne au point le plus bas). Les eaux souterraines représentent environ un tiers des réserves d'eau douce sur le globe.
Et bien entendu, lorsque les sols sont pollués, en surface (hydrocarbures...) ou dans le sous-sol (engrais, herbicides...), l'eau emporte avec elle ces polluants qui se retrouvent dans la nappe souterraine. Si celle-ci est utilisée pour la production d'eau potable par exemple, cette pollution peut s'avérer dangereuse voire même rendre la nappe inutilisable.