Ce problème peut sembler insoluble pour l'humanité, mais comme à d'autres moments de l'histoire, nous devons relever ce défi comme il l'a été depuis le début de l'humanité : avec la technologie, la division du travail et la coopération. Et nous sommes au bon moment pour le résoudre : grâce à la numérisation du cycle de l'eau. D'autre part, les ressources en eau de la planète n'augmentent pas, mais sont constantes ; de plus, l'eau disponible est de plus en plus polluée si nous ne prenons pas les mesures nécessaires pour l'éviter. Il y a 1,4 milliard de kilomètres cubes d'eau sur Terre. Seuls 0,2 milliard de kilomètres cubes représentent l'eau douce disponible pour notre consommation.

L'eau est la ressource la plus importante

L'eau, de plus en plus considérée comme un bien commun universel, est, avec l'air, la base de la vie. Il ne suffit donc pas de dire qu'il s'agit d'une ressource naturelle indispensable à la survie et à la santé, à la production alimentaire et aux activités économiques de toutes sortes, ainsi qu'au bien-être des individus et des sociétés. Pour toutes ces raisons, l'eau est a priori un droit de l'homme qui doit être satisfait indépendamment de toute considération, y compris financière. En 2002, le Comité des droits économiques, sociaux et culturels des Nations unies (CESCR)Le Forum mondial de l'eau, doublement contraint par la rareté physique de l'eau et l'augmentation des coûts de sa disponibilité, a affirmé que l'accès à une quantité suffisante d'eau salubre pour les usages personnels et domestiques est un droit humain fondamental et universel. Par conséquent, garantir l'accès à l'eau, avec tous les progrès techniques possibles, est une responsabilité sociale que les ingénieurs et les gestionnaires ne peuvent ignorer, grâce à une gestion appropriée de cette ressource, en utilisant toutes les ressources disponibles.

Où agir pour maximiser la ressource hydrologique ?

Trois aspects du cycle hydrologique peuvent être abordés pour garantir la sécurité de l'approvisionnement, le rendre plus accessible et plus abordable pour la population :

• Augmenter la disponibilité des ressources en eau.
• Éviter la contamination des sources existantes.
• Améliorer la performance des infrastructures de collecte, de traitement et de distribution.

Sur notre planète Terre, la quantité absolue d'eau douce reste à peu près constante, mais le changement climatique modifie sa répartition, la rendant plus extrême et plus irrégulière. Nous avons une quantité similaire de précipitations, mais elles sont réparties de manière inégale et sont plus intenses pendant moins longtemps, ce qui les rend plus difficiles à collecter et à stocker efficacement, entraînant un ruissellement, un mélange avec des éléments indésirables et, par conséquent, une contamination. Malheureusement, il n'est plus possible, sauf dans des cas très spécifiques, d'augmenter la disponibilité de la ressource en eau.

Dans les années 60 à 90 du siècle dernier, un grand effort a été fait dans ce sens, avec la construction d'environ 800 nouveaux grands barrages en Espagne. Au total, ceux-ci offrent une capacité de quelque 56 000 hm3, à comparer aux 99 000 hm3/an d'apport moyen reçu par les rivières et aux près de 30 000 hm3/an nécessaires pour répondre à toutes les demandes3 (67% pour l'irrigation des cultures)4 5. Nous sommes le cinquième pays au monde, après la Chine, les États-Unis, l'Inde et le Japon, en termes de nombre de retenues d'eau. Cela ne nous empêche pas de souffrir de stress hydrique, c'est-à-dire de consommer plus d'eau douce qu'il n'y en a à certaines périodes ou d'en restreindre temporairement l'utilisation.

Comme il n'y a pratiquement plus d'emplacements pour de nouveaux réservoirs, il n'est possible d'augmenter les ressources en eau que par le biais de l'eau :

• Exploitation des eaux souterraines : elles sont de plus en plus rares et risquent de s'affaisser en cas de surexploitation des aquifères.
• Création de nouvelles usines d'eau dessalée : très coûteuses à obtenir tant en termes d'investissement initial que de coût énergétique de production, et dont les déchets peuvent être très polluants et leur élimination néfaste pour l'environnement marin.

Stress hydrique mondial, en % d'eau consommée en période de pénurie

Carte de l'affaissement global potentiel dû au captage des eaux souterraines

Les deux procédés sont déjà à la limite de leur plage de fonctionnement, et il ne faut donc pas s'attendre à une croissance importante si l'on n'applique pas des systèmes sophistiqués pour affiner leur fonctionnement en collectant et en analysant leurs paramètres d'exploitation.

Prévenir la pollution des sources d'eau douce

Si nous parvenons au moins à maintenir la propreté des masses d'eau douce existantes ou même à améliorer la qualité de l'eau déjà polluée, nous économiserons beaucoup sur les traitements ultérieurs. Il est difficile de quantifier l'influence d'un rejet non contrôlé dans un cours d'eau de surface, mais le rapport est proche de 1:100, c'est-à-dire qu'un m3 d'eau polluée est capable de polluer environ 100 m3 d'eau propre. Pour éviter cet effet pervers, il est nécessaire de travailler sur la prévention, en utilisant les stratégies suivantes :

• Traiter le bassin de manière holistique, car tout ce qui se passe à la surface du bassin a des répercussions sur l'ensemble du bassin, en particulier en aval.
• Inclure des systèmes de rétention et d'infiltration des précipitations dans la partie supérieure du bassin, par la mise en œuvre de systèmes de drainage durables. Il s'agit d'éléments de surface, perméables, parfois végétalisés, faisant partie de la structure urbaine-hydrologique-paysagère et précédant le système de drainage, conçus pour filtrer, retenir, transporter, accumuler, réutiliser et infiltrer l'eau de pluie dans le sol, de manière à ne pas dégrader et même à restaurer la qualité de l'eau qu'ils gèrent.
• Améliorer l'entretien des systèmes de drainage, afin de garantir leur fonctionnement optimal, d'éviter les pannes et les dépenses inutiles de ressources économiques.
• Inclusion de systèmes de purification et de filtrage des eaux de ruissellement des grands axes routiers, dont l'impact est beaucoup plus important qu'on ne le pense généralement.
• Mener des campagnes de sensibilisation du public pour éviter d'utiliser les installations sanitaires et les rivières comme décharges.
• Inclusion de réservoirs d'orage pour stocker les eaux de pluie polluées, empêchant ainsi leur rejet dans l'environnement naturel.

Agir sur la performance des infrastructures existantes

L'efficacité d'un processus se mesure comme la quantité obtenue divisée par la quantité maximale théorique. Au milieu du 20e siècle, les travaux ont surtout porté sur l'amélioration de l'efficacité mécanique des systèmes de collecte, de traitement et de distribution de l'eau, déjà très optimisés dans le processus industriel. Cela a permis de réduire la consommation par habitant, mais il y a encore des progrès à faire, et si l'on parvient à passer de 2 à 5% en cinq facteurs, on atteindra une réduction de 15%. Cela peut faire la différence entre le maintien d'une garantie d'approvisionnement de 100% ou l'application de réductions périodiques. Voici quelques-uns de ces aspects :

• Dans le bassin versant : Obtention du mélange optimal à partir de diverses sources afin de maintenir une composition chimique, un taux de pompage ou un traitement donnés.
• En traitement : Révision du dosage du chlore, en tenant compte du temps de séjour dans le réseau de distribution.
• Dans le réseau de distribution : Réduction des fuites et de l'eau non potable, optimisation des vitesses et des pressions dans le réseau, sectorisation adéquate, fonctionnement en cas de pannes et d'arrêts programmés, quantification des pertes en cas de fuites et de vidanges et remplissages contrôlés, temps de remise en pression du réseau avec consommation, dans le cas de travaux par tandeos, optimisation et rationalisation du fonctionnement des pompages et des réservoirs, utilisation des pertes de charge pour fournir une utilisation microélectrique et réduction de l'empreinte carbone (ou de l'énergie consommée).
• Sur la qualité de l'eau : Caractérisation des processus de formation et d'élimination du biofilm en modifiant les vitesses, optimisation des campagnes de nettoyage et aération du réseau.
• Dans la consommation des ménages : Télérelève des compteurs, corrélation de la demande avec des variables externes telles que la température, les dates spéciales, les périodes de vacances ou les pandémies, tests d'ajustement de la variation de la demande avec la variation de la pression, extrapolation des tendances de consommation et application aux campagnes de sensibilisation du public pour réduire la consommation.

Après avoir défini le problème et les leviers d'action possibles, nous devrons utiliser la technologie pour le résoudre, aujourd'hui et pour toujours.