Transfert d’eau entre région : un outil de lutte contre la sécheresse

Publié le 17 octobre 2023

Le transfert d'eau est une technologie ancienne remise au goût du jour comme moyen de lutte contre la sécheresse localisée.

Qu'est-ce qu'un transfert d'eau ?

Un transfert d'eau entre région est une autre appellation d'un transfert interbassins.

Le transfert interbassins consiste à déplacer de l'eau d'une région géographique à une autre, souvent d'un cours d'eau vers un autre ou vers un lac.

Ces transferts ne connaissent pas de frontières : ils peuvent être effectués au sein d'un même pays ou, plus exceptionnellement, entre plusieurs pays.

Ce qui rend ces projets fascinants, c'est leur polyvalence. En effet, ils peuvent servir une variété d'objectifs :

  • fournir de l'eau potable
  • alimenter des systèmes d'irrigation
  • produire de l'électricité
  • faciliter la navigation
  • offrir des espaces de loisir.

Pourquoi sont-ils utiles dans le contexte du changement climatique ?

Historiquement, ces transferts étaient surtout réalisés pour des besoins d'hydroélectricité. Cependant, la montée des enjeux environnementaux, exacerbée par les effets du changement climatique et la sécheresse a conduit à une diversification des projets, notamment dans les domaines de l'approvisionnement en eau potable et de l'irrigation.

Le transfert interbassin permet d'alimenter une zone géographique dont la nappe phréatique est devenue trop basse. En effet, à l'échelle nationale, la France ne manque pas d'eau. Elle souffre toutefois de déséquilibres régionaux. Un projet de transfert d'eau permet de corriger ce déséquilibre en prélevant de l'eau d'une région en excédent vers une région en déficit d'eau.

Concevoir un projet de transfert d'eau requiert des investissements massifs et des études environnementales poussées. En France, tout comme dans d'autres parties du monde, il est fort probable que de nouveaux projets verront le jour. Ils seront sans doute conçus pour être multi-usages dès le départ, pour répondre à une variété de besoins comme l'eau potable, l'irrigation et la production d'électricité.

Une technologie ancienne en constante évolution

Les canaux de transferts d'eau interbassin sont historiquement une réponse à l'inadéquation géographique d'une ressource trop éloignée des besoins de la population.

Les aqueducs romains constituent l'une des merveilles de l'ingénierie antique en matière d'urbanisme et de gestion des ressources hydriques.

L'aqueduc de Segovia en Espagne est encore debout le long de ses 16 km après presque deux millénaires.  En France, le Pont du Gard, long de près de 50 kilomètres, acheminait l'eau jusqu'à la ville de Nîmes.

Aujourd'hui comme hier, le transfert d'eau est une solution technologique et intensive en capital, car il implique la construction de grands canaux et souvent de stations de pompage ou de tunnels.

Les grands ouvrages de transfert d'eau en France

Le principe de fonctionnement des aqueducs et des canaux est remarquablement simple mais ingénieux : ils exploitent la gravité pour acheminer l'eau, suivant le même principe qu'une conduite forcée pour un barrage. Même une pente légère, entre 15 et 25 cm par kilomètre, suffit pour assurer une circulation fluide de l'eau.

Ce mécanisme ingénieux a non seulement facilité l'expansion des villes, mais aussi transformé des terres arides en champs fertiles grâce à l'irrigation.

La portée des transferts d'eau peut varier considérablement. En France, les exemples les plus notables se trouvent dans le Sud-Est. Le canal de Marseille, qui s'étend sur 80 km a été construit entre 1834 et 1849. Il achemine l'eau de la Durance jusqu'à Marseille.

Plus récent, le canal de Provence, établi dans les années 1960 et long de 216 km, alimente non seulement Aix-en-Provence et Marseille, mais aussi diverses exploitations agricoles et industries en utilisant l'eau du Verdon, le tout orchestré par un réseau complexe de barrages et de retenues.

Lancé au début des années 2010, le projet Aqua Domitia en France relie les bassins fluviaux du Rhône à ceux de l'Hérault et de l'Aude. Ce programme vise à soulager la tension sur les ressources en eau déjà limitées des régions de Montpellier et Narbonne et à sécuriser l'approvisionnement en eau potable et en eau pour l'irrigation, notamment dans des zones connaissant une croissance démographique significative.

Ce qui distingue Aqua Domitia, c'est sa modernité. Il ne s'agit pas simplement d'un canal mais d'un réseau de canalisations enterrées d'une longueur de 130 km, capable de transporter 2,5 mètres cubes d'eau par seconde. L'objectif est de puiser 8 millions de mètres cubes d'eau dans le Rhône, un fleuve qui maintient un débit relativement élevé même pendant les mois d'été, pour remplacer les prélèvements actuels effectués dans les cours d'eau et les nappes phréatiques du Gard, de l'Hérault et de l'Aude.

Contrairement aux systèmes plus traditionnels qui reposent principalement sur la gravité, Aqua Domitia innove en utilisant un réseau sous pression.

À titre de comparaison, à l'échelle mondiale, environ 150 infrastructures de transfert inter-bassins sont en fonction, et près de 60 autres sont en phase de planification ou de construction.

A noter : il existe aussi des transferts intra-bassins réalisés entre sous-bassins du même bassin fluvial. C'est le cas de la dérivation d’Emosson. Une portion des eaux de la rivière Arve, affluent du Rhône, sont redirigées via l’aménagement hydroélectrique d’Emosson vers le Rhône.

Le rôle clef de la réglementation sur les transferts d'eau pour l'environnement

La réglementation n'interdit pas les transferts interbassins. Toutefois, les impératifs environnementaux rendent leur mise en œuvre plus complexe et plus encadrée.

Tout projet de ce type doit être solidement justifié. Il est nécessaire de démontrer que le transfert d'eau représente la meilleure solution après que toutes les options d'optimisation des ressources locales ont été explorées.

De plus, les impacts environnementaux du projet - que ce soit au point de collecte mais aussi le long de l'acheminement -  doivent être durables et supportables.

Au-delà de l'analyse technique, une consultation à l'échelle supra-bassin impliquant diverses instances locales, comme les SAGE (Schémas d'Aménagement et de Gestion des Eaux) et les contrats de rivière, est cruciale. Cette concertation vise à sécuriser la ressource en eau et à évaluer les conséquences des transferts interbassins.

Elle prend en compte non seulement les avantages, tels que la satisfaction des besoins en aval et le soulagement des pressions sur les milieux bénéficiant du transfert, mais aussi les impacts potentiels sur les écosystèmes concernés.

Une station d'épuration est une installation qui a pour objectif d'assainir les eaux usées domestiques, les eaux industrielles et les eaux pluviales avant de les rejeter dans le milieu naturel, généralement un cours d'eau.

Pour ne pas polluer le milieu naturel, les eaux usées sont nettoyées de leurs nombreuses impuretés : matières solides, excréments, huiles et toutes substances dissoutes. Leur forte concentration rendrait impossible un rejet direct dans le milieu naturel sans générer une forte pollution.

Une station d’épuration est généralement située à l’extrémité d’un réseau de collecte. Elle va utiliser divers processus et dispositifs physiques et biochimiques pour dégrader les matières organiques et les séparer de l'eau.

Le résultat est une "eau propre" qui n'est pas potable mais qui est d'assez bonne qualité pour être absorbée par l'environnement sans nuisance.

Les avantages d'une canalisation en acier pour un réseau d’assainissement

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Une canalisation en acier revêtu offre de nombreux avantages :

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Oryx Eleven propose des solutions du DN100 au DN2500 avec, selon les besoins : transport routier, héliportage, transport maritime et stockage aux terminaux portuaires.

Comment fonctionne une station d'épuration ?

Les eaux usées sont acheminées jusqu’à la station d’épuration par le réseau d’assainissement.

Ensuite, elles vont subir divers traitements en suivant 5 étapes essentielles :

    1. un dégrillage

    1. un dessablage et un dégraissage

    1. un traitement biologique

    1. la clarification

    1. le traitement des boues résiduelles

1- Le dégrillage

Les eaux usées traversent un dégrilleur, c'est-à-dire un tamis rotatif qui les débarrasse des matières solides : mégots, cheveux... Une vis sans fin remonte ces déchets vers une benne en vue de leur évacuation ou de leur incinération.

2- Le dessablage et le dégraissage

réseau de conduites pour station d'épuration
Réseau de conduites pour station d'épuration

Les eaux usées poursuivent leur cheminement. Elles s’écoulent dans un premier bassin appelé dessableur où les matières plus lourdes que l’eau comme le sable et le gravier se déposent au fond de la cuve. Ce sable est dirigé vers un classificateur qui permet de l'égoutter. Il est ensuite enfoui.

Les graisses remontent à la surface de la cuve sous l'effet d'une aération. Des pompes aératrices diffusent de fines bulles d’air qui aident les graisses à faire surface.

Les graisses sont ensuite dirigées vers un concentrateur puis raclées par un pont automoteur vers des bâches de pompage. Les huiles sont évacuées vers une station de traitement spécifique. L'eau résiduelle est renvoyée dans le système principal de la station d'épuration.

3- Le traitement biologique

traitement biologique dans un bassin de décantation
Traitement biologique dans un bassin de décantation

Les eaux usées doivent ensuite être débarrassées de leurs composés organiques, de l'azote et du phosphore.

Pour ce faire, on utilise divers bassins où se sont développées des bactéries alimentées en oxygène et qui vont digérer très rapidement les impuretés et les transformer en boues.

L'élimination des composés organiques se fait avec des bactéries aérobies qui les dégradent par un phénomène d'oxydation. Ces bactéries sont capables de transformer les molécules organiques ou minérales grâce à leurs enzymes.

L'élimination de l'azote ammoniacal (NH4+) se fait avec des traitements bactériologiques de « nitrification-dénitrification ». La nitrification est une transformation par des bactéries de l'azote ammoniacal en nitrates. Puis ces nitrates sont transformés en azote gazeux qui s'échappe naturellement dans l'atmosphère.

L'élimination du phosphore s'obtient par son accumulation dans les cultures bactériennes des boues.

👉 En savoir plus sur le traitement biologique des eaux usées

4- La clarification

Il s'agit de séparer l’eau des boues issues de la dégradation des matières organiques. C'est une décantation effectuée dans des bassins appelés "clarificateurs". Les boues se déposent au fond du bassin, sont pompées puis évacuées.

L’eau est à ce stade débarrassée de plus de 90 % de ses impuretés. Elle est analysée puis rejetée dans le milieu naturel.

5- Le traitement des boues

Les boues récupérées doivent être traitées. Il en existe différents types :

- les boues primaires issues de la décantation des matières en suspension

- les boues secondaires issues d'un résidu dissout par des cultures bactériennes.

La stabilisation des boues a pour objectif de réduire leur fermentescibilité pour atténuer les mauvaises odeurs.

La stabilisation biologique s'effectue dans les bassins d'aération ou dans des digesteurs avec production de biogaz. La stabilisation biologique est le procédé le plus employé en France par environ 58000 stations d'épuration.

Les boues peuvent aussi passer dans des centrifugeuses qui vont accélérer la séparation de l'eau du reste des composés en tournant à 6000 t/min. La boue résiduelle est raclée par une vis sans fin vers une benne.

Ces boues sont généralement utilisées en agriculture comme engrais. Une fois sèches, elles peuvent aussi être incinérées ou mises en décharge.

Une station d’épuration produit environ 2 litres de boues par habitant et par jour.

A noter : les boues de lagunage sont un type de boue accumulée au fond des bassins. Elles sont curées de façon périodique, soit annuellement soit tous les 10 ans selon le type de bassin concerné.

station d'épuration vue du ciel
Station d'épuration vue du ciel

Combien t-a-t-il de stations d'épuration en France ?

Selon le Ministère de l’Écologie, du Développement Durable et de l’Énergie, la France comptait en 2008, 18 830 stations d’épuration pour une capacité de 75 millions d’Équivalents-habitants (Eh).

En 2013, la France comptait 20 200 stations de traitement des eaux usées collectives.

En 2016, ce nombre s'élevait à 21 474 stations de traitement.

En 2019, ce chiffre passe à 22002 stations d'épuration.

Que sont les eaux usées ?

Les eaux usées désignent les eaux qui ont été utilisées pour un usage quelconque.

Elles proviennent :

    • des habitations, ce sont les eaux usées domestiques, issues des toilettes (eaux vannes) ou des lavabo et cuisine (eaux grises).

    • des usines ou de l'agriculture, on parle alors d'effluents industriels ou agricoles.

Les eaux de pluie qui coulent sur les toitures, les routes et les parkings, etc. ne sont pas considérées comme des eaux usées. Toutefois, pour des raisons structurelles et d'organisation, les eaux de pluie étaient aussi collectées avec les réseaux de tout-à-l’égout et donc acheminées jusqu’à une station de traitement.

Le remplacement des réseaux unitaires par un réseau séparatif

Lors de fortes pluies, il peut arriver que le réseau d'assainissement soit engorgé par l'eau pluviale en plus des eaux usées. Les stations d'épuration ne pouvant traiter cet afflux, l’eau non traitée est alors rejetée via les déversoirs d’orage implantés sur le réseau. Une solution problématique car cette eau est aussi chargée d'impuretés et a un impact sur l'environnement.

Pour résoudre ce problème, les réseaux unitaires sont progressivement remplacés par un double réseau qui collecte les eaux pluviales séparément des eaux usées. On parle de « réseaux séparatifs ». L'eau de pluie est conduite vers des bassins de rétention pour y être stockée. Les déchets en suspension se déposent au fond du bassin puis sont éliminés naturellement ou curés périodiquement selon les besoins.

L’organisation de l’assainissement collectif des eaux usées

Pour chaque ville, un zonage d’assainissement définit les zones concernées par l’assainissement collectif ou à défaut, un assainissement non collectif. Ce schéma directeur est intégré au plan local d’urbanisme (PLU).

En zone d’assainissement collectif, le propriétaire d’un logement a pour obligation de raccorder son domicile au réseau de collecte des eaux usées. Charge a la commune d'assurer sa mission de service public d’assainissement :

    • mise en place du réseau

    • collecte des eaux usées

    • assainissement.

Le contrôle de la qualité des eaux propres

Les eaux propres rejetées dans le milieu naturel sont étroitement contrôlées.

Les normes en vigueur pour l’assainissement collectif sont issues de la directive européenne 91/271/CEE relative au traitement des eaux résiduaires urbaines (DERU).

Des contrôles portent à la fois sur la capacité maximale de traitement des stations et sur ses performances.

Ainsi, en 2013, les performances de 92,9 % des stations de traitement des eaux usées étaient jugées conformes.

La teneur en polluants des eaux usées et des eaux épurées est mesurée avec plusieurs indicateurs :

    • les matières en suspension (MES) minérales ou organiques mesurées en mg/L.

    • les matières organiques mesurées par différentes analyses techniques comme par exemple la "demande biochimique en oxygène"

    • l’azote et le phosphore mesuré en mg/L

    • les contaminants biologiques en nombre/mL

    • etc.

Qu'est-ce que l’Equivalent Habitant (E.H ) ?

Cet indicateur exprime la charge polluante contenue dans 180 litres d’eau usée soit en moyenne l'équivalent des rejets d’un habitant et pour un jour.

Un Équivalent Habitant correspond à :

    • 60g de D.B.O5

    • 135g de D.C.O

    • 9,9g d’azote

    • 3,5g de phosphore.

Cette unité permet  de  déterminer le dimensionnement des stations d'épuration selon la taille des agglomérations.