Défi : l'eau monte !

Trouvez, testez et comparez des solutions pour protéger les constructions contre la montée du niveau des mers dans les régions côtières !

Difficulté

Technical Technique

Durée

45 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Science de la terre

Littoral, climat, eau, inondations, mer, gestion durable, Habitat, Aménagement D_fi_-_l_eau_monte___flood-1370552939jbl-inondation_RepTcheque-DomainePublic.jpg

Introduction

Sous l'effet du réchauffement global de la planète, le niveau des mers et des océans monte de plusieurs centimètres par an, les pluies et les tempêtes sont plus fréquentes et plus violentes sur les régions côtières. Les bords de mers subissent de plus en plus d'épisodes de submersions et d'inondations, qui agravent le phénomène d'érosion et font reculer les côtes dans de nombreuses régions du monde.

Avec ce défi simple et ludique , les participants pourront imaginer et tester des solutions pour s'adapter ou limiter les dégâts de la montée des eaux, des inondations et des tempêtes sur les constructions côtières. Ce défi permet aussi de réfléchir et débattre ensemble sur les avantages et inconvénients de différentes stratégies de gestion des aménagements des côtes dans la vie réelle.

• Matériel et outils
• Fichiers

Sable

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"Matériau granulaire constitué de petites particules provenant de la désagrégation de matériaux d'origine minérale (essentiellement des roches) ou organique (coquilles, squelettes de coraux, etc.) dont la dimension est comprise entre 0,063 mm (limon) et 2 mm (gravier) selon la définition des matériaux granulaires en géologie. Sa composition peut révéler jusqu'à 180 minéraux différents (quartz, micas, feldspaths) ainsi que des débris calcaires. (source Wikipédia)

Sable

Pot de yaourt

Contenant du bon lait fermenté, nommé yaourt, fréquemment mangé en dessert. Souvent fabriqués en plastique, au lieu de les jeter tout de suite après avoir mangé le contenu, nous pouvons conserver nos pots de yaourt pour réaliser des expériences scientifiques.

Pot de yaourt

Papier

Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un matériau de base dans les domaines de l’écriture, du dessin, de l’impression, de l’emballage et de la peinture. Il est également utilisé dans la fabrication de composants divers, comme les filtres. L’histoire du papier remonte à l’Antiquité. Le papier porteur d’un message le plus ancien connu à ce jour date de l’an 8 av. J.-C. et a été trouvé en Chine.

Papier

Gravier

Le gravier est un granulat de roche. (Définition : Wikipédia)

Gravier

Bâton

Un bâton est un morceau de branche, ou un morceau de bois filiforme.

Bâton

Bassine

Une bassine est un récipient ouvert et plus large que haut, pouvant comporter des poignées. Elles sont généralement en tôle galvanisée ou en matière plastique.

La bassine est un accessoire ménager très prisé dans les pays en voie de développement, où elle trouve de multiples usages, principalement alimentaire et pour le linge. Elle sert ainsi de récipient pour collecter et nettoyer de la nourriture (coquillages, légumes, etc.) ; elle permet de transporter le linge sale entre le domicile et le lavoir, avant de le ramener pour le faire sécher.

Le principal lieu de production des bassines est l'Asie du sud-est.

Bassine

Récipient

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Récipient

Récipient

Bouteille plastique

Une bouteille, mais en plastique quoi

Bouteille plastique

Bouchon de liège

Un bouchon est un accessoire fermant le volume de la bouteille pour éviter que le liquide contenu ne s'écoule ou ne s'évapore. Sur les 16 milliards de bouchons produits chaque année, 80 % sont en liège ; mais les bouchons à vis et les bouchons synthétiques prennent de plus en plus de place dans le marché mondial

Bouchon de liège

Ficelle

La ficelle est une corde constituer de plusieurs brins

Ficelle

Ciseaux

Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.

Ciseaux

Cuillère à soupe

Cuillère à soupe

Cuillère à soupe

Règle

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Au sens matériel, une règle est un instrument de mesure gradué à arêtes rectilignes servant à tracer des traits droits ou à mesurer des longueurs.

Règle

Eau

L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.

Eau

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Étape 1 - Rassembler le matériel

Prévoir suffisamment de matériel pour regrouper les participants en équipes de 2 à 4, chacune recevra le même matériel.

• Une bouteille ou bassine pour verser l'eau (1 suffit pour tout le groupe
• De l'eau
• De grandes bassines (une par équipe. On peut aussi utiliser des caisses de rangement en plastique)
• Plusieurs bassines, récipients plus petits (bols, assiettes creuses, barquettes...) ou sacs pour y placer le sable, le gravier...
• Du sable : de préférence préparer une petite bassine par équipe, contenant la même quantité de sable
• Du gravier : même chose, préparer la même quantité prévue pour chaque équipe dans un récipient
• Des pots de yaourt (2 ou 3 par équipe)
• Des cuillères à soupe (1 par équipe)
• Du papier
• De nombreux bâtons de différentes tailles et épaisseurs (ou sinon des allumettes, cure-dents, pics à brochettes...)
• Des bouchons de liège (ou autre matériau qui flotte)
• Des ciseaux
• Du carton
• De la ficelle
• Une règle (en option)

N.B. : Le matériel et le nombre d'éléments utilisés peut varier selon ce qui est disponible... et l'imagination. Il est conseillé d'utiliser en priorité des matériaux naturels, gratuits et compostables, qui pourront être réutilisés ou remis dans le milieu naturel après l'expérience, et/ou des objets et matériaux de récupération, de préférence réutilisables ou recyclables.

Étape 2 - Planter le décor !

Répartir les participants en équipes de 2 à 4, et distribuer le matériel. Les encadrant.es conservent une bassine (ou à défaut une bouteille) et la réserve d'eau.

Donner les consignes pour que chaque équipe installe son décor de départ, illustrant des constructions en zone côtière  :

- faire des boules le papier et en remplir les pots de yaourt à ras-bord,

- créer une "plage" en déposant et en tassant plusieurs poignées de sable d'un côté de la bassine, en formant une pente de quelques centimètres de haut descendant vers l'intérieur.

Pour que les équipes démarrent le défi dans des conditions identiques, la hauteur de sable et la largeur de la "plage" doivent être à peu près les mêmes dans chaque bassine. (On peut définir d'avance le nombre de cuillérées de sable à installer par chaque équipe) Mesurer si besoin la hauteur de sable à l'aide de la règle.

- retourner les pots de yaourt, ouverture vers le bas, et les "planter" légèrement sur la plage, au même niveau dans toutes les bassines.

Étape 3 - Réaliser le défi

Expliquer les consignes aux participants :

Les pots de yaourt représentent des constructions sur la côte, illustrée par le sable. A cause du réchauffement climatique, le niveau de la mer va monter d'année en année !

Le défi consiste, pour chaque équipe, à imaginer et mettre en place, à l'aide du matériel mis à disposition, une stratégie pour que les constructions ne soient ni détruites ni inondées, et pour protéger la côte (le sable) du mieux possible, car de l'eau va être ajoutée pour faire monter de plus en plus "la mer" dans les bassines.

Pour cela, les équipes disposeront d'un temps limité, 10 ou 15 minutes par exemple. Pendant ce temps, les équipes sont autorisées à ajouter des élements, à déplacer les pots si elles le souhaitent, mais pas à enlever le sable de la bassine, ni à ajouter de l'eau.

Une fois le temps de construction/modification des côtes écoulé, demander aux équipes de placer leurs bassines côté à côte (avec précautions !). Ajouter ensuite lentement de l'eau dans les bassines, du côté opposé au sable, pour faire monter le niveau. Observer et comparer l'impact de la montée de l'eau dans les bassines à 1cm de hauteur d'eau, puis ajouter de l'eau pour atteindre 2cm, observer, comparer, 3cm...

Si l'on est particulièrement joueurs, en fin d'expérience on peut également tester l'effet des tempêtes ajouté à celui de la montée des eaux, en créant des vagues à l'aide de la cuillère. Observer et comparer le résultats dans les différentes bassines.

L'équipe qui gagne le défi est celle dont les pots de yaourt restent en place et dont le papier qu'ils contiennent reste sec le plus longtemps. On peut ajouter d'autres critères d'évaluation, notamment pour départager des équipes ex aequo : la plage la mieux protégée, ou encore les constructions qui dénaturent le moins le paysage d'origine...

Remarque : Certaines équipes peuvent avoir mis en place une stratégie originale (bien qu'autorisée, selon les consignes !) en retirant les pots avant la montée de l'eau, parfois sans effectuer d'autre opération.

Si d'autres équipes effectuent des constructions/ modifications, ne pas intervenir, car c'est une stratégie comme une autre ! En revanche si toutes les équipes décident de retirer les pots, cela diminue l'intérêt de la comparaison.

Dans ce cas, proposer de dédier une seule bassine "collective" au test de cette stratégie, qui sera évaluée à la fin du défi, et de tester dans les autres des aménagements/constructions au choix de chaque équipe.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Dans les différentes bassines, selon les aménagements et modifications réalisées et selon la hauteur d'eau, le sable peut être mouillé, voire emporté, ou au contraire rester sec. La "plage" peut en partie s'écrouler ou reculer. Les constructions (pots de yaourts) peuvent progressivement présenter des infiltrations : l'eau pénètre dans les pots par le bas, l'eau mouille le papier). Les pots peuvent aussi pencher puis se renverser sous l'effet de la montée du niveau d'eau.

Certaines réalisations peuvent empêcher les pots d'être renversés ou inondés, d'autres permettent de maintenir le sable en place malgré la montée du niveau de l'eau. Combien et quelles quantités de matériaux ont nécessité ces aménagements pour être efficaces ?

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Le résultat peut être difficile à observer, ou le défi peut s'avérer compliqué à réussir si l'on réalise l'expérience dans des bassines trop petites, ou si l'eau n'est pas versée suffisamment progressivement, ou encore trop près du sable.

Ne pas hésiter à rajouter de l'eau jusqu'à observer des résultats nettement visibles.

Les pots de yaourts en verre peuvent être lourds si les participants décident de réaliser des systèmes de flotteurs.

Explications

Il existe un très grand nombre de stratégies et de constructions possibles avec le matériel proposé.

On peut globalement classer les stratégies en quatre grandes catégories :

- créer une barrière contre l'eau,

- surélever les contructions,

- créer des constructions flottantes,

- reculer les zones de construction loin du littoral ou sur les hauteurs (ici en remontant les pots en haut de la pente ou en les enlevant totalement de la bassine).

Plus d'explications

On peut par exemple installer une "barrière" pour retenir le sable et bloquer l'eau à l'aide de graviers, de plaques de carton, de barrages de bâtons...

Une autre stratégie possible consiste à surélever les constructions en les installant sur un support bâti sur pilotis (les bâtons plantés dans le sable) pour qu'elle ne touchent pas l'eau, ou sur des fondations renforcées et hautes qui résisteront ou freiineront l'infiltration de l'eau (graviers, cartons...).

Il est également possible de construire des habitations flottantes en installant les pots sur des radeaux ou des pontons (bouchons de liège attachés par de la ficelle ou autre matériaux flottants). Certaines équipes ont pu décider de retirer les pots de yaourt du sable afin qu'ils ne soient ni renversés ni mouillés par la montée des eaux. Cela permet aussi de gagner le défi !

Il est interéssant dans ce défi de comparer non seulement l'efficacité des solutions choisies, mais aussi le coût et la complexité de leur mise en place : faut-il utiliser beaucoup de matériaux, construire de nombreux équipements, modifier beaucoup le paysage d'origine ?

Applications : dans la vie de tous les jours

De nombreuses régions subissent à la fois les effets de la montée du niveau des mers et des océans et d'inondations fréquentes, dues à de fortes pluies et aux crues des rivières. Il arrive que ces phénomènes s'additionnent, par exemple lors des fortes marées et des tempêtes.

Comme dans ce défi, il existe des stratégies nombreuses pour faire face à la montée du niveau des mers et à l'augmentation des épisodes d'inondation, de submersion et d'érosion des zones côtières. Chaque stratégie possède des avantages et des inconvénients, qui ne seront pas forcément exactement les mêmes que ceux observés dans cette expérience.

Les enrochements permettent de protéger en partie les côtes de la violence des vagues lors des tempêtes. Ils sont surtout mis en place au niveau des plages de sable, mais leur efficacité reste limitée, leur coût économique et leur impact écologique ne sont pas négligeables.

L'installation de digues et de barrages permer de créer une barrière étanche contre la mer. Il existe aujourd'hui des barrages mobiles, qui se dressent ou s'abaissent en fonction des conditions environnementales et météorologiques. Un dispositif de barrage escamotable, appelé MOSE (ou "Moïse") a ainsi été installé pour protéger la lagune de Venise lors des plus grandes marées. Il complète d'autres mesures de lutte contre la montée des eaux, notamment la surélévation des rives et la consolidation des berges de la lagune.

Mais la construction et l'entretien de digues et de barrages s'avère très coûteux, et leurs conséquences environnementales sont très importantes, puisque ces aménagements modifient profondément les courants, les écosystèmes littoraux et la biodiversité qu'ils abritent.

Certaines étendues de terre , protégées par des digues fixes et permanentes, ont été gagnées sur des surfaces autrefois occupées par la mer, on les désigne sous le nom de polders. En France on trouve des polders en Picardie et dans l'estuaire de la Gironde, mais l'exemple le plus connu est celui des Pays-Bas, où ils constituent près d'un quart de la surface du pays.

Les constructions surélevées ou sur pilotis existent depuis des siècles, en particulier sur les lacs ou dans les régions côtières. Elles permettent d'augmenter les surfaces habitables en installant des constructions dans des zones jusqu'alors inhabitées. Ce type d'installations nécessite cependant des équipements parfois coûteux pour limiter leur impact environnemental tout en répondant aux besoins des habitants collecte des eaux usées et des déchets, installation de l'électricité, déplacements...).

La construction de maisons flottantes se développe à travers le monde, en particulier dans des zones où les terres présentent de faibles altitudes et sont donc souvent déjà affectées par la montée du niveau des mers (bord de fleuves, Floride, Pays-Bas...). Ce type de logement nécessite lui aussi d'adapter ses équipements et son mode de vie pour ne pas entrainer dimpacts négatifs sur l'environnement.

Face à la montée des eaux dans les zones côtières, une autre stratégie consiste à ne plus construire sur le front de mer, voire à reculer les constructions existantes pour les relocaliser dans les terres ou à des altitudes plus élevées. Cela implique parfois de déplacer d'importantes populations et de les reloger dans de nouvelles zones, plus sûres.

Plus près de nous, la ville de Quimperlé (Finistère), qui subit régulièrement des épisodes d'inondations causées par les crues, a mis en place plusieurs stratégies complémentaires. En amont de la rivière, la création et l'entretien de talus bocagers et de zones humides (marais) freine le ruissellement des eaux de pluie, en partie capturées par les sols et la végétation. Le cours d'eau est également réaménagé pour ajouter des méandres et créer des zones de débordement en campagne, afin de ralentir l'écoulement. Enfin, dans la ville, l'installation de barrières anti-inondations le long des berges de la rivière protège les habitations et les commerces en cas de crue.

Ces mesures présentent des aspects positifs pour l'environnement, en recréant ou en protégeant des zones naturelles favorables à la biodiversité (talus, méandres de rivière, zones humides).

Il est important aussi de préciser que les enjeux de la montée des eaux ne se limitent pas aux contructions, sur lesquelles se concentre ce défi. En s'infiltrant dans les sols, l'eau salée peut rendre des terres impossibles à cultiver et rendre l'eau douce impropre à la consommation pour les humains et les animaux d'élevage.

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D'autres expériences sur Wikidébrouillard

Pour mieux comprendre les mécanismes exacts qui causent la montée du niveau des mers et des océans :

- la Fonte des glaces

- la Fonte des glaces, 2e méthode

- la Fonte des glaces, 3e méthode

- la Dilatation des océans

Pour étudier l'intérêt des plantes et des zones humides dans la lutte contre les inondations et l'érosion :

- Plantes au secours du sol et des dunes

- Eponge contre inondation

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- réaliser un défi en équipe, sur un temps limité, en utilisant seulement le matériel disponible

- imaginer et tester collectivement des stratégies contre la montée des eaux

- faire le lien avec la problématique du changement global et de la montée du niveau des mers et des océans

- comprendre et pouvoir ouvrir la discussion sur les enjeux, contraintes (humaines, financières, spatiales...) et solutions possibles

Pistes pour animer l'expérience

Il est possible de jouer ce défi en plusieurs manches, les équipes pourront ainsi changer de stratégie ou améliorer leurs constructions. Nous pouvons également remplacer les pots en verre par des rouleaux en carton ou papier, le papier pouvant ainsi être humidifié plus rapidement...Il est également possible d'attribuer un coût aux différents matériaux et de faire gagner l'équipe qui aura mieux réussi le défi tout en limitant le coût de modification du paysage (voir fichier joint).

Sources et ressources

- Plus d"informations sur les mesures mises en place à Quimperlé pour lutter contre les inondations : Petit guide des inondations à Quimperlé.

- L'article de Wikipédia présentant le système MOSE installé pour protéger la lagune de Venise + une vidéo "Venise sauver la ville ou la lagune ?" (France 24 - 27 mai 2022)

- Un article du Monde comparant les stratégies mises en place dans quatre grandes villes à travers le monde pour face face à la montée des eaux et aux inondations.

Dernière modification 23/11/2022 par user:Maud M..

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