Annales gratuites Bac 1ère ES : Eaux de ruissellement urbaines

UNE RESSOURCE INDISPENSABLE : L'EAU
Ruissellement et ressource en eau

Les nappes souterraines et les rivières dans lesquelles est prélevée l'eau destinée à la fabrication d'eau potable ont une même origine : les précipitations atmosphériques.

Document 1 :
Plus les surfaces sont imperméables, plus le ruissellement est important. Le coefficient de ruissellement est le rapport entre le débit ruisselant en sortie d'une surface considérée, et la pluie brute. Il dépend de l'imperméabilisation des surfaces. Ainsi en zone naturelle, où la terre est perméable, il est de l'ordre de 2 %, c'est à dire que 98 % de l'eau de pluie s'infiltre dans le sol, sans modification préalable de sa composition.

En zone urbaine, 90 % des surfaces sont imperméables, le coefficient moyen de ruissellement est de 78 %.

Estimation de la répartition des surfaces en zone urbaine

Après avoir ruisselé, ces eaux de pluie sont collectées par le réseau d'évacuation, puis rejetées dans les cours d'eau.

Document 2 :
Dans une cité, sous l'effet des rejets polluants (principalement liés à la combustion de matières fossiles), l'eau de pluie s'acidifie. Ces pluies acides ont différentes conséquences ; elles accélèrent la détérioration des éléments de construction (immeubles,...) et favorisent la mobilisation* de métaux lourds toxiques (plomb, cuivre zinc...) présents dans les toitures et canalisations.

Concentration en mg/l de plomb et de zinc après ruissellement de l'eau sur différents substrats.

Concentration de plomb et de zinc dans l'eau de pluie et dans l'eau potable.

* mobilisation par l'eau : entraînement par l'eau
D'après D, Thévenot dans "La qualité de l'eau et de l'assainissement en France" rapport 215 du Sénat 2003.

Première question Saisir des données et les mettre en relation (12 points)
Comparez le cheminement de l'eau de pluie en milieu naturel et en milieu urbain.
Montrez que ce cheminement est un facteur déterminant pour la qualité de la ressource en eau.

Deuxième question Mobiliser des connaissances et les restituer (8 points)
Les métaux ne sont pas les seuls polluants de la ressource en eau.
Citez d'autres types de polluants ainsi qu'une méthode de traitement des eaux usées.

I - L'ANALYSE DE L'ENONCE

a - Les thèmes et notions abordés

Cycle de l'eau, pollution, ruissellement, infiltration.

b - Les coups de pouce du sujet

Les documents sont d'exploitation aisée.

c - Les difficultés du sujet

Une bonne connaissance du cours est nécessaire pour traiter la question relative à l'exploitation des documents.

II - L'ANALYSE DES DOCUMENTS

Document 1
Il porte sur le ruissellement en zone naturelle (2% de la pluie brute) et le compare au ruissellement urbain (78% de la pluie brute). Il nous informe, de plus, que toitures et chaussées représentent 77% des surfaces en zone urbaine.

Document 2
Il nous permet de comparer les teneurs en métaux lourds toxiques (ici le zinc et le plomb) pour trois prélèvements d'eau avec le seuil de potabilisation.
Alors que l'eau de pluie est potable, les eaux de ruissellements urbaines sont fortement chargées de ces métaux. Cela est d'autant plus manifeste pour les eaux ayant ruisselé sur des toitures.

III - LES REPONSES AUX QUESTIONS

Question 1 :
En milieu naturel, l'eau de pluie s'infiltre à 98% dans le sol. Elle pourra y être prélevée par les végétaux puis retourner à l'atmosphère par évapotranspiration, ou bien poursuivre jusqu'à un réservoir souterrain. Elle pourra poursuivre cette voie jusqu'à un cours d'eau.
En milieu urbain, l'eau de pluie ruisselle à 78% (document 1) sur des surfaces qui les enrichissent en métaux lourds toxiques puis rejoignent le réseau d'évacuation et enfin un cours d'eau.
Les eaux urbaines ne subissent donc pas de filtration naturelle, se chargent en métaux toxiques, se mélangent avec les eaux usées du réseau d'évacuation. Elles présentent donc un danger de pollution pour les cours d'eau.

Question 2 : Restitution de connaissances
Il existe d'autres types de polluants que les métaux. On peut citer les nitrates et les phosphates ou les matières organiques issues d'usages domestiques et/ou industriels.
Les eaux usées doivent être traitées dans des stations d'épuration où après une clarification par dégrillage, tamisage, floculation et décantation, elles seront filtrées et désinfectées.