Les défis de la Science

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Questions du mois de janvier 2008
Questions des mois de février-mars 2008

En relation avec le projet "L'eau c'est la vie"

Thème: Exploitation des eaux souterraines

Il s'agit de petites expériences à différents niveaux de difficultés.

Primaire:

CP-CE = Niveau 1

1°)- Mesurez le volume de la bouteille, en millilitre, jusqu'au trait. Notez votre résultat.
Videz l'eau, séchez la bouteille.

2°)- Remplissez de sable sec jusqu'au trait et mesurez le volume d'eau nécessaire pour que l'eau commence à déborder de l'échantillon de sable. Notez votre résultat.

Expliquez en trois lignes comment vous avez procédé.

CM = Niveau 1 + Niveau 2

3°)- Effectuez les mesures avec un deuxième échantillon et dites lequel des deux échantillons testés est le meilleur réservoir d'eau.

4°)- Convertissez les valeurs en cm3.

Expliquez en trois lignes comment vous avez procédé.

Collège:

5°)- Exprimez en pourcentage par rapport au volume de l'échantillon mesuré (qui représentera 100%) dans la question 1°, le volume total de réserve en eau que l'échantillon peut contenir.

6°)- Enlevez le bouchon et mesurez le volume d'eau recueillie (= eau disponible), convertissez en cm3.

7°)- Effectuez le calcul afin de déterminer la réserve d'eau disponible (utilisable par l'homme) en pourcentage du volume de l'échantillon déterminé dans la question 1 (qui représentera 100%).

8°)- Déduisez des deux précédentes questions le volume d'eau inutilisable en cm3, ainsi que le pourcentage par rapport au volume de l'échantillon de départ (qui représentera 100%).

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Lycée:

9°)- La perméabilité k (exprimée en cm/ h) d'un sol est définie par la vitesse d'infiltration de l'eau.

La formule permettant de calculer la perméabilité est: Q = K x S x H / h

Vous avez donc, en maintenant un niveau d'eau constant 2 cm au dessus du trait, à calculer le volume d'eau récupérée en une heure (Q) puis calculer la perméabilité K.

(S = surface de la section de la bouteille -assimilée à un cylindre-, H hauteur échantillon + 2 cm d'eau, h = hauteur échantillon).

NB: Les élèves astucieux, ne serons évidemment pas obligés d'effectuer la mesure du débit Q pendant une heure...

10°)- En considérant un aquifère de sable d'une étendue de 50 km2 et d'une épaisseur de 300 m, calculez le volume d'eau maximum que peut contenir cet aquifère.

11°)- Déduisez-en le volume d'eau disponible.

12°)- En considérant un aquifère « fermé » c'est à dire en supposant l'absence de sources, rivière etc, un fond imperméable et une alimentation uniquement due aux précipitations d'une valeur de 2800 mm par an (on considèrera abusivement que toute l'eau s'infiltre) calculez le débit que l'on peut en tirer en m3 par seconde en maintenant à l'équilibre le niveau piézométrique (niveau de l'eau dans l'aquifère, mesuré au fond d'un puits par exemple).

13°)- Une augmentation de 10 % du débit d'eau prélevée entrainera inévitablement une baisse du niveau piézométrique. Quelle sera la valeur de cette baisse ?

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