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Sommaire / Proposition de séquences / Cycle 3 / La matière : l'eau, l'air, les mélanges, les déchets







L'EAU
L'alimentation des rivières en CM

jeudi 8 juillet 2004


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Cycle naturel de l'eau

CM

A. Motivations :

Proposer un travail interdisciplinaire mettant l'accent sur :

-  La maîtrise de la langue (documentation, compte-rendu),
-  La représentation dans l'espace (circulation souterraine de l'eau),
-  L'expérimentation et l'utilisation de modèles, pour faciliter cette représentation.

B. Objectifs :

Sciences :

-  Connaître et savoir exploiter quelques propriétés de l'eau liquide : infiltration à travers les substances perméables, horizontalité de la surface libre.
-  Acquérir une 1ère représentation du sous-sol : couches perméables et imperméables.

Afin de :

-  Comprendre le mécanisme d'alimentation de la nappe souterraine.
-  Savoir qu'en plaine la rivière n'est que la partie émergente de cette nappe.

Autres :

-  Connaître nos besoins en eau, domestiques et à l'échelle d'une société.
-  Connaître les ressources principales de sa commune, son département ou sa région.
-  Savoir trouver des informations dans un document scientifique.

C. Plan de séquence :

Durée estimée : 5 séance de 45mns hors situation de départ.

Situation de départ Documentation sur notre utilisation quotidienne de l'eau et de nos sources d'approvisionnement : dans les rivières et en sous-sol.
Problème scientifique Représentations
-  D'où vient l'eau des rivières ?
-  D'où vient l'eau située dans le sous-sol ?
-  Représentations.
Recherche documentaire Informations sur :
-  l'alimentation des rivières : ruissellement et infiltrations,
-  la formation de la nappe souterraine
Démonstration par le maître Reproduction en modèle réduit du mécanisme de formation d'une rivière
Recherche expérimentale A travers quelles substances l'eau peut-elle s'infiltrer ?
Synthèse et prolongement
-  Structuration.
-  Extension (alimentation des lacs…)

D. Mise en œuvre :

I. Situation de départ :

Une étude documentaire sur notre utilisation quotidienne de l'eau permet de sensibiliser les enfants à l'importance de cette ressource naturelle, tant sur le plan domestique qu'à l'échelle de nos sociétés.

L'objectif minimal est de faire prendre conscience aux élèves que des quantités considérables d'eau sont captées chaque jour, dans les rivières et en sous-sol (nappe souterraine), pour satisfaire nos besoins.

Un travail plus ou moins approfondi, en relation avec la géographie et les mathématiques, peut porter sur les questions suivantes (voir annexe) :


-  Quels sont nos pricipaux besoins en eau ?
-  Où capte-on l'eau ?
-  Cas de la région parisienne.
-  Situation à l'échelle de la Terre.
L'eau : une ressource vitale - 31 ko
L'eau : une ressource vitale
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L'eau : une ressource vitale


II. Problème, représentations :

Problème :

Les lieux de captage étant maintenant identifiés, le maître interroge les élèves :

-  D'où vient l'eau des rivières ?

-  D'où viennent les eaux souterraines ?

Les élèves répondent individuellement, par écrit.

Représentations :

Pour les rivières, l'existence d'une source, à partir de laquelle coule la rivière est généralement mentionnée. Mais son origine pose problème… La pluie, et le ruissellement, c'est à dire la partie visible sont souvent le seul moyen d'alimentation proposé. L'alimentation par les eaux souterraines est rarement évoquée. Concernant l'eau souterraine, les enfants imaginent surtout des grottes et des rivières souterraines. L'infiltration du sol peut être proposée, sans vision plus précise.

Mise en commun :

La discussion de ces idées fait apparaître des différences, et des questions restées sans réponse : d'où vient l'eau souterraine ? Le besoin d'informations supplémentaires rend nécessaire la lecture de documents.


III. Recherche documentaire :

Le document proposé ci-dessous peut être lu par les élèves. Il fait apparaître deux mécanismes :

-  Le ruissellement des eaux de pluie et de glaciers.
-  L'infiltration dans la nappe souterraine qui alimente à son tour la rivière.

Document proposé :
Lorsqu'il pleut, l'eau qui arrive au sol s'écoule le long des pentes (ruissellement) ou bien s'infiltre dans le sol lorsque celui-ci est perméable. Le ruissellement est important en montagne, car les pentes sont très fortes : l'eau ruisselle jusqu'au fond des vallées, et se déverse dans les cours d'eau qui y circulent. Ces cours d'eau sont aussi alimentés par la fonte des glaciers situés au sommet des montagnes, qui se produit entre le printemps et l'automne. L'infiltration se produit plus facilement dans les plaines : comme les pentes sont moins fortes, l'eau de pluie a le temps de s'enfoncer en profondeur. L'eau traverse d'abord des couches perméables : sable et gravier, roches calcaires, roches fissurées. Puis, elle est stoppée par une couche imperméable qui l'empêche de descendre plus bas. Cette eau forme ainsi une nappe souterraine. Lorsque cette nappe rejoint la surface du sol (voir schéma), elle forme une rivière. La rivière n'est donc que la partie visible des eaux souterraines !

Questions :
- Donne la signification des mots en italique.
-  Comment sont alimentés les cours d'eau de montagne ?
-  Où va l'eau qui s'infiltre dans le sol ?
-  Sur le schéma (le même sans la légende "nappe souterraine"), dessine son trajet par des flèches, et colorie en bleu les partie remplies d'eau.

Cces questions sont de difficulté croissante. Pour le vocabulaire, la lecture du texte est suffisante. La nappe souterraine est l'eau stockée dans le sous - sol, au dessus de la roche imperméable. Les questions 3 et 4 sont plus complexes. Les élèves sont plus ou moins capables de remplir précisément le schéma, en faisant apparaître la nappe souterraine, et sa position par rapport à la rivière (voir aussi les compléments d'explication ci-dessous). Une représentation plus concrète est donc nécessaire. Le maître va l'apporter.


IV. Démonstration par le maître :

Démonstration :

Le maître présente en modèle réduit la formation des eaux souterraines (voir schéma). Les élèves sont observateurs.

Le maître, lors de sa démonstration insiste sur les points essentiels :

-  L'infiltration de l'eau à travers les substances perméables (sable et gravier), qu'on observe en faisant couler un peu d'eau, par exemple avec un arrosoir (pluie) : c'est ainsi que se forment les eaux souterraines.
-  Le rôle de la partie imperméable, qui arrète l'eau au fond, et permet son accumulation.
-  Le niveau de l'eau dans la couche perméable, qui est le même que le niveau de la rivière : pour qu'on observe une rivière, il faut que l'eau s'accumule dans la nappe jusqu'à une hauteur suffisante pour ressortir au fond de la vallée.
-  l'horizontalité de l'eau dans la couche perméable (sable et gravier), à condition d'attendre un temps suffisant pour que l'eau ait bien fini de s'écoluler.
-  La variation du niveau de l'eau à mesure que l'on pompe (avec un seringue), ou que l'on arrose (pluie) : assèchement, ou "gonflement" de la rivère.

Appropriation :

Les élèves essaient de restituer par écrit le mécanisme en dégageant les éléments fondamentaux ci-dessus. Des questions peuvent le guider, ainsi qu'un schéma moins détaillé que précédemment : bac en plastique, sable et gravier uniquement.


V. Recherche expérimentale :

Question :

L'activité précédente a montré que certaines substances (terre, sable) sont perméables, d'autres pas (plastique). Le maître peut interroger les élèves :

-  Quels objets ou quelles « substances » perméables [ou imperméables] connaissez-vous ?

Exemples de réponses (avec la contribution éventuelle du maître) : papier, plastique, tissus (toile cirée, feutre…), terre de différentes sortes (légères, compactes), sable, pierre, bois…

Expérimentation :

On teste sur les matériaux proposés. Ces expériences permettent de :


-  Classer ces substances : perméables ou imperméables,
-  Constater que pour les substances perméables, les temps d'écoulement peuvent être très différents (ex : sable et terre légère/terre compacte),
-  Relier dans certains cas ces résultats à la structure de la substance (existence de trous, plus ou moins grands).

En complément, le maître peut indiquer quelles substances forment couramment les couches souterraines (ex : argile). Suivant ces substances, les temps d'approvisionnement de la nappe souterraine peuvent être plus ou moins long.


Synthèse et prolongement :

Synthèse :

La structuration peut se faire par la reprise du questionnement de départ et la reconstitution progressive des différents points. En complément de l'oral, des questions écrites permettent un travail plus personnel.

Prolongement :

Le mécanisme d'alimentation des lacs est similaire… réinvestissement des acquis.