L'eau, du sous-sol… à la casserole - WWF France

Elément omniprésent de notre paysage, l’eau nous abreuve, nous lave ou nous divertit. Elle
fait même partie intégrante de notre corps. En France, avoir de l’eau de qualité, à n’importe
quel moment et en quantité indéterminée, nous fait oublier la valeur de ce bien commun, qui
est pour beaucoup d’humains, difficilement accessible et souvent pollué.
> REPERES
L’eau est apparue très tôt dans l’histoire de la Terre. Il y a environ 4 milliards d’années, la
planète en se constituant a rejeté d’énormes quantités de vapeur d’eau. En se refroidissant,
celle-ci s’est condensée et est retombée sous forme de pluie, formant ainsi les premiers
océans et les continents. Quelque 500 millions d’années plus tard, la vie a commencé à se
développer dans le fond des océans. Et selon les connaissances actuelles, il n’y a pas de vie
possible sans eau sous forme liquide. L’eau qui a accueilli les premiers êtres vivants est la
même que celle dont nous nous servons chaque jour.
Se déplaçant aux rythmes des courants atmosphériques et marins, une molécule d’eau peut
servir aujourd’hui à faire cuire des pâtes, après avoir transité dans les racines d’un arbre ou
dans un autre organisme vivant. La quantité totale d’eau sur la Terre a toujours été la même
depuis son apparition. Elle se répartit comme suit : 97 % d’eau salée, 2 % d’eau figée en
glace, 1 % d’eau douce liquide et atmosphérique.
> EN INTRODUCTION
Activité pédagogique :
L’eau, du sous-sol… à la casserole
1) Le cycle de l’eau, une histoire sans fin
De la mer à la terre, en passant par les nuages, l’eau effectue un incessant va-et-vient
essentiel à l’équilibre de notre planète. Le moteur de ce mouvement continu est le soleil, dont
l’action chauffante permet l’évaporation de l’eau. La quantité de vapeur d’eau que peut
contenir l’air dépend de la température de celui-ci : plus elle est élevée, plus l’air peut en
contenir. En s’élevant, l’air se refroidit, obligeant une partie de la vapeur à repasser à l’état
liquide. Ce phénomène nommé condensation produit des particules minuscules de liquide (de
glace si la température est inférieure à 0° C) qui se maintiennent en suspension du fait de leur
faible masse et qui forment les nuages. Lorsque ces particules se lient pour former des
gouttes ou des cristaux de glace, la force de gravité les attire alors vers la terre, donnant lieu
aux précipitations, appelées pluie si la surface est atteinte par des gouttes, neige ou grêle si
c’est de la glace.
Un tiers de l’eau des précipitations s’écoule sur la terre et retourne à la mer (ruissellement),
un autre tiers s’infiltre dans le sol et alimente les nappes souterraines (Cf L’eau souterraine
page 6), tandis que le dernier tiers s’évapore.
Lorsque le sol est nu, la terre devient dure et ne peut plus absorber l’eau de pluie qui
ruisselle. Plus rien ne pousse et le sol, qui n’est plus protégé par la végétation, est de plus en
plus érodé par la pluie. Cela conduit à une perte définitive de la richesse et la fertilité de ces
terres.
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Dans les pays industrialisés, l’eau a de plus en plus de peine à s’infiltrer dans le sol, parce
que les surfaces sont de plus en plus bétonnées, ce qui les rend imperméables. L’eau
ruisselle donc et rejoint les cours d’eau. Ceux-ci ne disposant souvent plus de l’espace
disponible pour déborder et absorber cette eau, les risques d’inondation sont fortement
augmentés.
ACTIVITE 1 - OBSERVATION DU CYCLE DE L’EAU
Objectif • Représenter le cycle de l’eau
Age des
enfants
Type
d’activité
• Cycle 2 et 3
• Expérience sur l’évaporation
• Observation/de l’action de l’eau sur le sol
Durée • 1H15
Matériel • 1 récipient transparent
• du film plastique
• du scotch
Déroulement
1. En préambule, vous pouvez demander aux enfants de s’exprimer sur la façon dont ils se
représentent une source, sur leur connaissance du cycle de l’eau, sur la présence d’eau
dans leur environnement naturel, leurs usages de l’eau…
2. Remplissez d’eau le récipient jusqu’à la moitié et le fermez-le hermétiquement avec le
film plastique.
- L’installer au soleil ou sous une lampe. Laissez chauffer (il faut environ 1 heure)
jusqu’à ce que les premières gouttes évaporées se condensent sur la feuille plastique et
retombent en gouttelettes comme de la pluie dans le récipient.
- Vous pouvez commenter avec les enfants en expliquant ce qu’il se passe en fonction
de la température de l’air : la formation de nuage de pluie, de neige ou de grêle… Par
exemple, dans les endroits très froids, la neige qui tombe s’accumule pour former des
glaciers.
3. En attendant de pouvoir observer ces résultats, vous pouvez proposer aux enfants de
réfléchir au devenir de l’eau lorsqu’elle tombe sur le sol. Elle va soit ruisseler, soit
s’infiltrer, soit s’évaporer. Mais finalement, elle retournera toujours à la mer.
- Demandez aux enfants de réfléchir à ce que devient la pluie lorsqu’elle tombe sur
différentes surfaces. Vous pouvez vous aider du tableau de la fiche « élève » page 3.
- Demandez-leur de comparer leurs observations entre eux et de distinguer les surfaces
sur lesquelles l’eau ruisselle ou s’infiltre.
Fiche Fiche élè élève élè ve
- Demandez-leur ensuite de décrire ce que devient l’eau exposée au soleil.
- Enfin, demandez-leur de concevoir un schéma qui représente le ruissellement,
l’infiltration et l’évaporation en indiquant par des flèches le sens du mouvement (voir
Que devient la pluie après être tombée sur :
schéma page 4).
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Surface
Surface
Une route
Une prairie
De la terre nue
Des cailloux
Fiche Fiche élève
élève
Que devient la pluie après être tombée sur :
Horizontale
Horizontale
En En pente
pente
Compare tes observations avec celles de tes camarades. Distingue les
surfaces sur lesquelles l’eau :
Ruisselle
Ruisselle
S’infiltre S’infiltre
S’infiltre
3

Exemple de schéma sur l’infiltration, le ruissellement et l’évaporation
A gauche, il pleut : l’infiltration et le ruissellement dominent.
A droite, le soleil brille, c’est l’évaporation qui est la plus importante.
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ACTIVITE 2 – REPRESENTATION DU CYCLE DE L’EAU
Objectifs • Retracer le cycle de l’eau dans sa globalité
Age des
enfants
Type
d’activité
• Cycle 2 et 3
• Manuelle et expression orale et/ou écrite/artistique
Durée • 2 X 45’
Matériel • De quoi écrire et dessiner : feuilles de calque
Déroulement
- Demandez aux enfants de commenter le dessin du cycle de l’eau en page 6.
- Demandez aux enfants de construire « leur cycle de l’eau » à l’aide d’un jeu de calques à
superposer dont chaque feuille représente un élément du cycle de l’eau.
- Demandez de raconter l’histoire d’une goutte d’eau (sous forme d’un récit de voyage, d’une
bande-dessinée, d’un journal…) en veillant bien à ce qu’elle réalise effectivement le cycle.
D’où vient-elle, quelles expériences a-t-elle vécues, par où est-elle passée (océans, nuage, sol,
couche de roches, source, rivière, lac, robinet, casserole,…) ?
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Dessin Dessin du du du cycle cycle cycle de de l’eau
l’eau
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2) Perméabilité des sols
> EN INTRODUCTION
L’eau souterraine
Nous avons généralement tendance à sous-estimer ou à ignorer le parcours souterrain de
l’eau parce qu’il n’est pas directement perceptible, c’est un espace caché.
Pourtant le débit des rivières est constamment soutenu par les eaux souterraines.
Le lent parcours de l’eau de pluie dans le sol
Comme en surface, l’eau souterraine n’échappe pas à l’attraction terrestre et s’écoule
toujours des points hauts vers les points bas. Plus les grains du sol sont petits et plus l’eau se
déplacera lentement. Composé de plusieurs couches successives, le sol est un milieu
complexe constitué d’un squelette de matières minérales (grains de sable par exemple),
complété de matières organiques et d’organismes vivants. Dans ces différentes couches, on
trouve de l’air et de l’eau. L’eau de pluie s’y infiltre lentement : en moyenne un mètre par an.
Durant tout ce temps, il se passe un grand nombre de phénomènes parmi lesquels l’action
des bactéries. Chaque gramme de terre peut en contenir jusqu’à 100 millions ! Ces
organismes microscopiques dégradent la matière organique, en présence d’oxygène. Grâce à
ces propriétés, le sol filtre et épure en partie l’eau qui le traverse. Les scientifiques
considèrent qu’un trajet souterrain de 50 jours permet l’élimination des germes nuisibles
présents dans l’eau.
Sol perméable ou imperméable ?
On distingue en effet les roches meubles, comme l’argile, le sable et les graviers, des roches
dures comme le calcaire, le grès, le schiste. Dans les roches meubles, l’eau occupe les
espaces libres entre les grains, alors que, dans les roches dures, l’eau circule dans les
fissures.
C’est ainsi qu’apparaissent les sources en montagnes : après s’être enfouie dans des roches
perméables ou fissurées, l’eau rencontre une couche de roches imperméables sur laquelle
elle coule. Les formations rocheuses qui permettent à l’eau de s’écouler dans les interstices
sont appelées aquifères. En s’accumulant dans ces aquifères, l’eau forme une nappe
souterraine. L’eau souterraine n’est pas immobile : elle circule horizontalement le long des
couches imperméables. Si elle rencontre une ouverture sur le côté de la pente, elle jaillit en
formant une source.
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ACTIVITE – LE PARCOURS DE L’EAU DANS LE SOL
Objectifs • Faire comprendre aux enfants le parcours de l’eau
depuis son infiltration dans le sol jusqu’à la source
• Expliquer le rôle du sol dans la filtration de l’eau
• Montrer que la source est une étape du cycle de l’eau
Age des
enfants
• Cycle 3
Durée • 2 X 45’
Matériel • 6 bouteilles en plastique (avec leurs bouchons)
• Une aiguille à coudre (montée sur un petit manche de
bois)
• Un peu d’ouate
• Du sable
• Des graviers
• De l’argile
• De l’eau
Déroulement
Vous aurez au préalable préparé le dispositif expérimental présenté p8 :
- Faites remarquer la différence dans la taille des grains qui composent le sol. Plus ils sont fins et
moins ils sont perméables.
- Versez respectivement dans les parties supérieures des 3 bouteilles découpées du gravier, du sable
et de l’argile.
- Versez la même quantité d’eau chaque bouteille et notez la quantité versée en décilitres.
- Laissez l’eau s’égoutter au maximum dans la bouteille du dessous. Mesurez le niveau d’eau
égouttée. Notez les résultats (dans la même unité) pour chaque bouteille.
- Demandez-leur ce qu’il arrivera-t-il si l’on superpose dans la même bouteille le gravier, l’argile et
le sable ? (pour vérifier la compréhension de la « perméabilité des sols »)
- Demandez aux élèves d’écrire plusieurs combinaisons en faisant varier l’ordre des couches
d’éléments, puis de décrire ce qu’il va se passer. Notez et représentez le résultat des expériences.
Variante : vous pouvez représenter sur un dessin 4 récipients avec pour chacun une alternance
différente dans les couches d’argile, de gravier et de sable dans lesquels on verse de l’eau. Les
élèves colorient en bleu la place occupée par l’eau et expliquent leur réponse.
- Les roches qui laissent circuler l’eau sont dites perméables. Demandez aux élèves d’écrire le nom
des matières perméables dans l’expérience.
- Les roches qui ne laissent pas facilement circuler l’eau sont dites imperméables. Demandez aux
élèves d’écrire le nom des matières imperméables dans l’expérience.
En conclusion : Le même phénomène à l’origine de la formation des rivières se produit sous la
terre. La source apparaît lorsque l’eau rencontre une couche imperméable (roche dure ou couche
d’argile). L’eau surgit généralement au bas d’une pente ou d’une vallée et arrive dans la rivière.
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Dispositif Dispositif expérimental expérimental sur sur la la
la
perméabilité perméabilité perméabilité des des sols
sols
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3) Nos besoins en eau au quotidien
L’eau est précieuse et source de vie
Moins de 1 % de l’eau douce de la planète est disponible. C’est la raison pour laquelle l’eau
est une ressource très prisée. Pour tous les animaux et les végétaux, l’eau est un besoin vital.
Elle est même un constituant essentiel de tous les organismes vivants (60 % chez les
animaux et 75 % en moyenne chez les végétaux). Chez l’homme, elle constitue environ 66 %
de notre corps ; 75 % des muscles, 90 % du cerveau et 22 % des os.
En France, nous consommons 160 litres par personne et par jour.
En plus de l’eau que nous buvons tous les jours pour être en bonne santé, nous nous servons
de l’eau au quotidien ; 44 % pour la toilette (bain/douche), 30 % pour la vaisselle, la cuisine, la
lessive et 26 % … pour nos WC !
L’eau consommée pour ces activités est une eau rendue potable à grands frais alors qu’une
part minime de la consommation totale nécessite réellement de l’eau potable.
Objectifs • Prendre conscience de l’importance de sa
consommation d’eau
• Réfléchir à des solutions pour préserver l’eau
Age des
enfants
Type
d’activité
• Cycle 3
• Observation et mesures
Durée • 2 x 45’
Matériel • Récipients
Vos élèves vont estimer la quantité d’eau consommée à la maison ou à l’école.
1- Les élèves repèrent d’abord tous les postes où l’on utilise de l’eau à l’école en comptant le
nombre de robinets ainsi que les appareils reliés (chasse d’eau).
Pour chaque « poste d’eau », ils vont mesurer la quantité d’eau consommée :
- Pour le lavage des mains, on chronomètre un élève (à son insu, de manière à ne pas
biaiser son comportement) pendant qu’il se lave les mains. On lui demande ensuite d’ouvrir le
robinet de la manière la plus identique possible. Pendant un temps donné (le temps indiqué
par le chronomètre pour l’action précédente), il va remplir un récipient permettant d’estimer le
débit. Ainsi, l’on peut déterminer la quantité d’eau utilisée chaque fois que cette personne se
lave les mains. On peut ensuite faire l’estimation journalière.
- Pour le passage aux toilettes : relever le chiffre indiqué sur le compteur d’eau avant et
après le passage aux toilettes d’un élève et l’activation de la chasse d’eau. Il faut bien sûr
veiller qu’à ce moment il n’y a aucune autre utilisation de l’eau.
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Le tableau ci-dessous fournit des valeurs moyennes pour quelques utilisations de l’eau
Postes d’utilisation Consommation en litre à chaque
passage
WC 11
Lavabo 4
Bain 175
Douche 55
Laver le linge à la main 22
Laver le linge à la machine 98
Nettoyage 5
Auto et jardin 4
Lave-vaisselle 17
Vaisselle à la main 10
2- Les élèves déterminent ensuite la fréquence des différentes utilisations. Durant une
semaine, les enfants notent le nombre de fois qu’ils passent aux toilettes, qu’ils se lavent les
mains. Pour cela, on place à chaque « poste d’eau » une feuille sur laquelle chaque élève
indique par un trait à côté de son nom, son passage à ce poste d’utilisation.
3- Sur la base de ces méthodes, les élèves peuvent évaluer leur consommation d’eau à
l’école par poste. Ils peuvent ensuite estimer, sur la base de ces données, leur consommation
annuelle, hebdomadaire ou quotidienne et la suivre dans le temps.
4- Vient ensuite la phase d’actions. Les élèves réfléchissent à des moyens de réduire leur
consommation d’eau à l’école et à la maison (récupérer l’eau de pluie pour arroser les plantes
ou faire des activités manuelles en classe…).
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