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L'eau à découvert

 | 
Agathe Euzen
, 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Table des matières

Alain Fuchs

Préface

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri

Introduction générale

Première partie. Les grandes thématiques et les enjeux d'aujourd'hui

Agathe Euzen, Catherine Jeandel et Rémy Mosseri

1. Introduction

Pierre Cartigny

2. Origine(s) de l'eau sur Terre

Sans eau notre planète serait morte
La distribution de l'eau sur Terre
Provenance de l’eau sur Terre
Marie-Christine Maurel

3. L’eau et les origines de la vie

L’eau, indispensable à la vie
Scenarii d’apparition de la vie
La vie ailleurs ?
Agnès Ducharne et Katia Laval

4. Le cycle de l’eau

Pourquoi et comment un cycle ?
Branche atmosphérique et circulation générale
Branche continentale et ressources en eau
Bernard Dupré, Luc Abbadie et Jérôme Viers

5. Eau, climat et biodiversité

L’eau, régulatrice du climat
Réponse du vivant au changement global
Emmanuel Garnier

6. L’eau, marqueur d’événements climatiques

Les observatoires aquatiques de l’histoire du climat
Des horizons scientifiques prometteurs
Jean-Paul Haghe

7. L'eau comme ressource

L'approche naturaliste de l'eau
L'approche sociale de l'eau
André Guillerme

8. Histoire et évolution de la distribution de l'eau

L’essor des infrastructures hydrauliques
Les nouveaux usages de l’eau
Daniel Florentin et Olivier Coutard

9. L’eau et la ville en Europe : quelques paradoxes actuels

Une consommation d’eau indirecte
La réduction de la consommation
La hausse des coûts de consommation
Yves Levi

10. Eaux et risques pour la santé publique

Risques microbiologiques et toxiniques
Risques chimiques
Marion Guillou

11. L’eau, indispensable à la sécurité alimentaire mondiale

L’eau, source de vie
L'eau et l'agriculture
L’innovation, la formation et l’investissement
David Blanchon

12. Les grands enjeux de l’eau au xxie siècle

Trois défis majeurs
Diversité et complexité des enjeux
Olivier Petit

13. L’eau douce : bien(s) commun(s) ou patrimoine ?

Du bien commun…
… aux biens communs
… et au patrimoine commun

Deuxième partie. H2O : aspects fondamentaux

Nicolas Sator

2. L'eau sous toutes ses formes et ses transformations

Changements de phase
Les anomalies de l’eau
Arnaud Etcheberry

3. L’eau pure

Lavoisier entre en scène
Un liquide polaire
Le potentiel hydrogène (pH)
Claude Millot

4. La molécule d’eau et la liaison hydrogène

La molécule d’eau
Dimère et liaison hydrogène
Vers les agrégats et les phases condensées
José Teixeira

5. Les différentes phases de l'eau

Structure et densité de l’eau liquide
Structure et densité de la glace
Damien Laage

6. L'eau liquide : structure et dynamique aux temps très courts

D’un partenaire à l’autre
Amnésie de l’eau
Bernard Cabane

7. Les solutions et les dispersions aqueuses

Les solutions dans l’eau
Les dispersions et les émulsions dans l’eau
Catherine Pinel et Michèle Besson

8. L’eau comme milieu réactionnel

Applications de l’eau solvant
Limitations de l’eau solvant
Michel Cassir

9. L’eau au cœur de l’électrolyse et des piles à combustible

L’eau comme source énergétique : l’électrolyse
L’eau produite par les piles à combustible
Olivier Thual

10. Hydrodynamique et mécanique des fluides

Fluide parfait ou visqueux ?
Fluide laminaire ou turbulent ?
Denis Bartolo et Cécile Cottin-Bizonne

11. Confiner les liquides pour les comprendre : microfluidique et nanofluidique

Sonder les propriétés des fluides
Exalter les écoulements en les confinant
David Quéré

12. L’eau en gouttes

Forme et mobilité d’une goutte
Manipulation et séchage des gouttes
Benjamin Espinasse et Bernard Planchon

13. La pression osmotique

Osmose inverse
Osmose directe
Jean-Marc Frigerio

14. Propriétés optiques de l’eau

Réflexion et réfraction
Absorption
Diffusion
Sandrine Bony

15. L'eau atmosphérique

Les différentes formes de l’eau atmosphérique
Rôle de l’eau atmosphérique dans le climat
Samuel Morin

16. La neige : formation et transformations

Origine et structure du manteau neigeux
Les recherches en nivologie
Alain Boussac et Paul Mathis

17. L'oxydation de l'eau au cœur de la photosynthèse

Qu’est-ce que la photosynthèse ?
Oxydation de l’eau pendant la photosynthèse
Christophe Maurel

18. L’eau et la plante

Le statut hydrique de la plante
La réponse des plantes à la sécheresse
Eau et agriculture durable
Christophe Clanet et Alexandre Ponomarenko

19. Comment les arbres pompent-ils l'eau ?

Un cœur capillaro-évaporatif
Risque d'embolie dans l'arbre
Marie-Claire Bellissent-Funel

20. L'eau et la dynamique des macromolécules biologiques

Propriétés de l’eau d’hydratation des protéines
Dynamique de l’eau à la surface des protéines
Mounir Tarek et Lucie Delemotte

21. L’activation des protéines membranaires

Cerveau et cœur
Maladies génétiques
Pierre Corvol

22. La régulation de l’eau chez les animaux

Fonction rénale
Adaptation aux conditions extrêmes

Troisième partie. Eau et milieu

Yves Goddéris

2. Cycle de l’eau à l’échelle des temps géologiques

Une Terre « boule de neige »
Le développement de la végétation continentale
De la Pangée à aujourd’hui
Christian Gorini, Jean-Pierre Suc et Marina Rabineau

3. La Crise messinienne

L’isolement progressif de la Méditerranée
La restauration : le « déluge » anticipé
Marine Herrmann, Sylvain Biancamaria et Rémy Roca

4. La répartition spatiale actuelle de l’eau sur Terre

L’eau dans l’océan
L’eau sur les continents
L’atmosphère, un pont entre terre et mer
Thierry Lebel

5. Dynamiques temporelles du cycle de l'eau

Les dynamiques temporelles associées aux systèmes convectifs
Régimes hydrologiques, cycles saisonniers, variabilité interannuelle
Étienne Berthier et Frédérique Rémy

6. La fonte des glaces continentales

Glaciers
Calottes polaires
Hervé Piégay

7. Les masses d’eau superficielle continentales

Des environnements jeunes et dynamiques
Une histoire fluviolacustre complexe
Diversité des styles fluviaux
Jean-Luc Peiry

8. Zones humides et marais d’eau douce

Répartition des zones humides
Variété et fonctions
Impact sur le climat et évolution
Henri Etcheber et Rutger De Wit

9. Lagunes et estuaires

Les lagunes
Les estuaires
Virginie Vergnaud-Ayraud et Luc Aquilina

10. Les eaux souterraines : cachées mais fondamentales

Aquifères : des roches « porteuses » d’eau
Un compartiment invisible mais biodynamique
Nicolas Flipo

11. Interactions eaux de surface/eaux souterraines

Oxygénation contrastée des eaux
Complexité physique et réacteur biogéochimique
Température et espèces piscicoles
Philippe Boët et Didier Pont

12. La vie dans les eaux courantes continentales

Vivre au fil de l’eau
S’adapter au fil de l’eau
Une biodiversité sous pression
Florent Arthaud

13. Formes d'adaptation des plantes aux milieux aquatiques

Température de l’eau, dissolution, diffusion des gaz et nutriments
Lumière, salinité et courant
Christiane Denys

14. Les adaptations des petits mammifères dans les milieux extrêmes

Adaptation à la vie désertique et semi-aquatique
Adaptation aux nouveaux phénomènes
Éric Quéinnec

15. La cryopréservation

Les tardigrades
Mécanismes de la cryopréservation
François Fromard et Eric Tabacchi

16. Ecosystèmes aux interfaces terre/eau

Contrôle des flux aux interfaces
Biodiversité et fonctionnement
Des interfaces menacées
Nicolas Viovy et Gwenaël Abril

17. L’eau dans les écosystèmes continentaux

Le rôle de l’eau dans la végétation
Le rôle de l’eau dans les sols
Zones humides et écosystèmes aquatiques
Olivier Aumont et Laurent Bopp

18. Action des systèmes continentaux sur le fonctionnement du milieu marin

Apports d’eau douce et de sédiments
Apports de nutriments
Andrée Tuzet et Yves Brunet

19. Les échanges d’eau sol-végétation-atmosphère

Échanges avec l’atmosphère
Le rôle des sols et de la végétation
Serge Rambal

20. Couvert végétal et ressources en eau

Naissance de l’écohydrologie
Expériences d’exclusions de pluies
Les couverts végétaux discontinus
Éric Chauvet et François Guérold

21. Petites rivières, qualité de l’eau et organismes

Des masses d’eau ignorées
Les organismes des rivières
Santé des rivières
Josette Garnier, Vincent Thieu et Gilles Billen

22. Les eaux stagnantes

Le fonctionnement des milieux stagnants
L’eutrophisation*
Quel futur pour les milieux stagnants ?
Céline Le Pichon et Kris Van Looy

23. La continuité écologique des corridors fluviaux

Les enjeux de connectivité
Indicateurs et modèles de connectivité
Gestion et restauration de la continuité écologique
Anne-Marie Planty-Tabacchi et Henri Décamps

24. Espèces introduites et invasions biologiques dans les eaux continentales

Sensibilité des milieux humides
Impacts supposés et avérés
Vazken Andréassian

25. L'eau : milieu et ressource

L’alimentation des milieux aquatiques
Des usages également interconnectés
Michel Lang, Éric Sauquet et Bernard Chastan

26. Les bassins versants

Une très grande variabilité
De la connaissance du fonctionnement à la gestion des ressources en eau et des risques
Nathalie Dörfliger

27. De la carte géologique à la carte hydrogéologique

Des cartes géologiques au référentiel géologique
Les cartes hydrogéologiques
Roger Guérin et Konstantinos Chalikakis

28. Les outils pour détecter les ressources hydrologiques

Ce n’est pas so(u)rcier !
Caractéristiques des outils géophysiques
Pour quelle cible ?
Avenir de l’hydrogéophysique
Tanguy Le Borgne et Luc Aquilina

29. La dynamique des écoulements souterrains, moteur des réactions chimiques

L’écoulement, le mélange et la réactivité des eaux
Le rôle des interfaces de mélange
Reconstituer l’histoire de l’eau
Damien Lemarchand et Émilie Beaulieu

30. Comment les eaux acquièrent-elles leur composition chimique ?

Les principaux paramètres
Modéliser la chimie des eaux
Jérôme Gaillardet et Vincent Bretagnolle

31. Les observatoires de l’eau terrestre

Les observables
Le réseau des observatoires
Laurent Longuevergne

32. La gravimétrie : une méthode pour percer les secrets souterrains

GRACE : un système de mesure original et précis
GRACE : un outil précieux pour mieux comprendre le cycle de l’eau

Quatrième partie. Usages de l'eau

Christian Lévêque

2. Multifonctionnalité des rivières

Transport fluvial
L’énergie des rivières
La protection contre les crues
De nouveaux usages…
Thierry Ruf

3. Histoire des techniques hydrauliques

Premiers paysages façonnés
Émergence des savoir-faire hydrauliques
Sami Bouarfa, Jean-Christophe Poussin et Jean-Yves Jamin

4. L'agriculture irriguée et ses enjeux au xxexxie siècle

Les évolutions récentes de l’irrigation
D’autres scénarios de développement
Thierry Caquet

5. Impacts de l'utilisation de l'eau par l'agriculture

Origine et conséquences de la pollution azotée
La pollution par les pesticides
Des évolutions encourageantes…
Michel Roustan et Alain Grasmick

6. Usages de l’eau pour l’industrie

Besoins en eau
Usages de l’eau
Traitement des eaux résiduaires
Georges Vigneron

7. L’eau et les exploitations minières : d’une contrainte à une richesse

L’eau de mine, une nouvelle ressource
Un outil indispensable pour l’extraction minérale
Jacques Thibiéroz et Jérôme Viers

8. Industrie minière et environnement

Demande croissante en métaux, donc en énergie et en eau
Contamination de l’environnement autour des mines
Contamination des océans
Pierre Crausse et Henri-Claude Boisson

9. L’eau, source mécanique d’électricité

Le temps des moulins
De l’eau à la lumière
Une grande aventure humaine et industrielle
Henri-Claude Boisson et Pierre Crausse

10. L’eau, source de stockage d’énergie

L’optimisation de la ressource énergétique
Les stations de transfert d’énergie par pompage
Paul Royet

11. Stocker l’eau

Histoire des barrages
Impacts sur l’environnement
Sylvie Gentier

12. L'eau, fluide caloporteur, source d'énergie et de refroidissement

L’eau, source d’énergie
L’eau, source de refroidissement
Le stockage géothermique
Alexis Nuttin

13. Eau lourde et énergie nucléaire de fission

Modération des neutrons de fission et eau lourde
Le CANDU, modéré et refroidi à l'eau lourde
Le REP et les perspectives des réacteurs à eau
Émilie Lorant-Plantier et Pierre Pech

14. Le transport par voie d’eau

Les usages de la voie d’eau dans le monde
Le cas particulier de la voie d’eau française
Un récent regain d’intérêt en France
La voie d’eau, un mode de transport écologique ?
Jean-Luc Trancart

15. Eau urbaine : production et distribution de l’eau potable

Un réseau unique de distribution
Captage et traitement
Entretien et renouvellement
Marie-Noëlle Pons

16. Eau urbaine : évacuation et assainissement

Fonctionnement des stations d’épuration
Traitement des effluents
Barbara Evrard, Damien Féménias et Olivier Sirost

17. Les usages récréatifs de l’eau

De la cure au plaisir de l’eau
Une diversification des pratiques récréatives
Des pratiques plus accessibles
Christian-François Roques et Claude-Eugène Bouvier

18. Le thermalisme

Repères historiques
La cure thermale et ses propriétés thérapeutiques
Sociologie de l’aménagement du territoire
Iratxe Calvo-Mendieta

19. Les conflits d'usage autour de l’eau

Origine
Conflit d'usage entre le Mexique et les États-Unis
Lecture des conflits
Pierre Chevallier

20. Changements climatiques et conflits d'usage de l'eau

Le développement local face à la fonte des glaciers
Plaines agricoles menacées
Recours à la neige artificielle
Du changement climatique aux changements globaux

Cinquième partie. Qualité de l'eau

Gabrielle Bouleau et Hélène Budzinski

2. Vers quelles normes de qualité ?

Normes et réglementations
Limitations
Jean-Luc Probst et Anne Probst

3. Composition chimique des eaux et variabilité naturelle

Cycle de l’eau et composition chimique des eaux
Facteurs et processus de contrôle
Modifications naturelles de la composition des eaux
Philippe Behra et Jean-Luc Probst

4. Sources et cheminements des polluants

Sources et voies de transport
Qualité des eaux
Mireille Montrejaud-Vignoles et Claire Vialle

5. Les macropolluants

Matières en suspension
Matières organiques et pollution carbonée
Nutriments : pollution azotée et pollution phosphorée
Vers une étude statistique
Hélène Budzinski et Julien Gigault

6. Les micropolluants et les nanoparticules

Les micropolluants
Les nanoparticules
Fabrizio Botta

7. À la recherche de micropolluants dans les cours d’eau : l’échantillonnage

Les essais collaboratifs pour l’échantillonnage
Les outils innovants d’échantillonnage
Jean-Michel Martinez

8. Mesure de la qualité des eaux par satellite

La mesure des flux sédimentaires
Le suivi de l’eutrophisation
Katia Fajerwerg, Philippe Behra et Jérôme Gaillardet

9. Capteurs de la qualité des eaux

Des capteurs pour la qualité de l’eau
Des capteurs de plus en plus performants
Des réseaux de capteurs
Jeanne Garric

10. Impact écotoxique des contaminants chimiques

Effet toxique
La propagation des effets
La réponse des individus
Patrick Mazellier et Marie-Hélène Dévier

11. Analyse des polluants dans l’eau

Eaux destinées à la consommation humaine
Méthodes d’analyse
Limitations actuelles
Bernard Legube

12. Potabilisation de l’eau

L’usine conventionnelle d’eau potable
La désinfection, une étape incontournable
La mise à l’équilibre des eaux
Claire Albasi et Philippe Aptel

13. Les technologies membranaires

Un peu d’histoire
Pourquoi des membranes fibres creuses ?
Les membranes : une eau potable de grande qualité
Les membranes : un avenir assuré
Corinne Cabassud et Hélène Roux-de Balmann

14. Dessalement d’eau de mer

Les procédés majeurs de dessalement
La distillation membranaire
Diminuer les rejets salins dans l’environnement
Efficience énergétique
Mathieu Spérandio et Jean-Marc Choubert

15. Traitement de l'eau usée

Un développement initié il y a 150 ans déjà
Les bioréacteurs à membranes
Les zones de rejets végétalisées
De l’épuration vers la valorisation…
Claude Descorme

16. Une chimie innovante au service du traitement des eaux usées

Les procédés d’oxydation
Les procédés de réduction
Magali Gerino et Isabelle Laffont-Schwob

17. La remédiation naturelle et l’autoépuration des milieux aquatiques

L'autoépuration
La biorémédiation naturelle accompagnée
Bernard de Gouvello et Nathalie Garrec

18. Réutilisation des eaux usées domestiques

La piste des eaux grises
Les principes techniques à respecter
Nicolas Roche et Bruno Molle

19. Recyclage et réutilisation des eaux industrielles et agricoles

Besoins en eau des usages industriels et agricoles
Réutilisation des eaux industrielles et agricoles
Fabien Squinazi

20. Les maladies liées à l’eau

Les affections microbiennes
Les risques chimiques
Gérard Jorland

21. Hygiène et salubrité de l’eau

Les premières mesures hygiénistes
Apparition de nouvelles maladies
Agathe Euzen

22. Quelle qualité d’eau ?

Perceptions sensorielles
Valeurs symboliques

Sixième partie. Eau et société

Stéphane Ghiotti

2. Eau, territoires et sociétés

Maîtrise, aménagement et gestion de l’eau
Gestion de l’eau par bassin versant
Pierre Pétrequin

3. Villages lacustres du Néolithique et de l’Âge du Bronze

Une conservation exceptionnelle
Étiage des plans d’eau et choix de société
Sédentarité et densité de population
Ajustements économiques et migrations
Sylvain Petitet

4. Le modèle urbain : histoire de l’accès à l’eau

L’accès à l’eau des populations urbaines, un problème récurrent
L’émergence d’un nouveau modèle urbain de l’eau
L’essor des grandes compagnies d’eau et la diffusion du modèle industriel des eaux urbaines
Catherine Baron

5. Nouveaux enjeux de l’accès à l’eau et à l’assainissement

Objectifs du Millénaire
Objectifs du Développement Durable
Nicole Belloubet

6. Droit de l’eau, droit à l’eau

Droit de l’eau
Droit à l’eau
Accès à l’eau
Bernard Drobenko

7. Droit international de l’eau

Les contrastes du droit international
L’intérêt des conventions régionales et bilatérales
Jacques Bethemont

8. Les guerres de l’eau, une notion controversée mais avérée

Rive gauche-rive droite
Amont-aval
Contrôle de l’eau
Le partage inégal
La concurrence sectorielle et spatiale
L’espace confisqué
Ambiguïté des situations
Conflits, crises et tensions à venir
Sébastien Treyer et Sandrine Paillard

9. Sécurité alimentaire et limites des ressources en eau

Répartition des ressources en eau et choix de développement
Irrigation, sécurité alimentaire et développement institutionnel
Anne-Marie Boulay

10. L’empreinte eau

Cycle de vie d’un produit et empreinte eau
Impacts environnementaux
Pourquoi une empreinte eau ?
Agathe Euzen

11. Pratiques de consommation domestique

Usages domestiques
Des pratiques singulières
Manquer d’eau…
Cyril Leclerc, Julien Batisse et Xavier Litrico

12. Compter l’eau

Pourquoi compter l’eau ?
Les enjeux de recherche sur le comptage télérelevé
Rémi Barbier

13. Peut-on expliquer le prix de l’eau ?

Des services qui ont un coût
La couverture des coûts par le prix, mais pas seulement
La gestion déléguée est-elle plus chère ?
Comparer les prix
Arnaud Buchs et Olivier Petit

14. L’eau : un objet économique complexe

Un bien protéiforme et pluriel
L’approche traditionnelle
Les institutionnalistes
Lætitia Guérin-Schneider

15. Modalités de gestion des services d'eau et d’assainissement : un affrontement public-privé ?

Un équilibre évolutif entre gestion publique et privée
Quels sont les modes de gestion ?
Les points qui font débat depuis les années 1990
Jean-Pierre Le Bourhis

16. Outils, obstacles et défis de la politique de l’eau en France

Des outils pour une gestion publique de l’eau
Des obstacles à la mise en œuvre effective de la politique de l’eau
Magali Reghezza-Zitt

17. Gestion des risques naturels liés à l’eau et vulnérabilités

La construction sociale du risque
La globalisation des risques
Yamna Djellouli-Tabet

18. Adaptation des populations aux conditions extrêmes liées à l'eau

Adaptation face aux inondations
Adaptation des populations face à la sécheresse
Isabelle Ruin

19. Les crues rapides : problème d’échelles et de société

Les dynamiques en cause
Les impacts : révélateurs de vulnérabilité sociale
Des pratiques résilientes à encourager
Véronique Ducrocq

20. Les outils de suivi et de prévision des aléas

Les précipitations
Les crues et inondations
Les sécheresses
Bruno Wilhelm, Fabien Arnaud et Pierre Sabatier

21. Les sédiments des lacs, archives des crues

Reconstitutions paléohydrologiques
Valider les reconstitutions
Relations à la variabilité hydro-climatique
François Molle

22. Transferts d’eau interbassins

De grands travaux
Impacts sociaux et environnementaux
Fabienne Wateau

23. Partager l’eau : instruments, logiques et diversité

Instruments de partage de l’eau
Transmission des droits d’eau
Olivia Aubriot

24. Gestion sociale de l’irrigation

Les techniques, une production sociale
L’eau, au cœur des relations de pouvoir

Septième partie. Représentations et perspectives

Jean-Philippe Pierron

2. Les imaginaires de l’eau

Poétique de l’eau
Images de l’eau
Agathe Euzen

3. Eau, symboles et rites sacrés

Eau divine
Régénérescence
Purification
Augustin Berque

4. L’eau dans les paysages

Naissance du paysage
Esthétique du paysage
Les eaux de la montagne
Georges Roque

5. Représentations de l’eau en peinture

Le miroir d'eau
L’eau en mouvement
Patrick Callet

6. Représentations visuelles de l'eau en synthèse d'image

Introduction de la physique dans les modèles
Les avancées récentes
Nicolas Décamp et Cécile de Hosson

7. L’eau, un objet d’enseignement des sciences à la physique singulière

L'eau dans l'enseignement : quels enjeux ?
Enseigner l'eau : faire face aux idées reçues
Bernard Chocat

8. Comment communiquer et sensibiliser le grand public sur les enjeux liés à l'eau ?

Le paradoxe de la compréhension des enjeux liés à l’eau
Comment mieux communiquer ?
L’exemple de Méli Mélo
Olivier Barreteau

9. Systèmes de modélisation et participation pour la gestion de l’eau

Enjeux dans la construction d’outils de facilitation des dialogues sur l'eau
Les systèmes multi-agents, une figure de base utile
Philippe Vervier, Matthieu Saint-Michel et Adrien Bonneu

10. Les outils d’aide à la décision

Formaliser les enjeux et les valeurs
Vers des modèles participatifs d’évaluation
Vers des modèles supports à la concertation
José Teixeira

11. Controverses autour de l'eau

La mémoire de l’eau
Traitement et impacts de la polémique
Ghislain de Marsily et Élisabeth Lallier-Vergès

12. Les recherches sur l’eau : de nombreux défis pour l’avenir

Un cadre interdisciplinaire
À l’international
Sylvestre Maurice

13. À la recherche d’eau dans le Système Solaire

H2O
La Lune
Mars

Huitième partie. Compléments