Les utilisations de l'eau sont traditionnellement réparties entre trois secteurs : domestique, agricole et industrielle en pourcentage de l’utilisation totale de l’eau. Le secteur domestique comprend généralement des utilisations domestiques et municipales ainsi que l'utilisation commerciale et gouvernementale de l'eau. Le secteur industriel comprend généralement l'eau utilisée pour le refroidissement des centrales électriques thermiques et la production industrielle. Le secteur agricole comprend l'eau pour l'irrigation et l'élevagePeter Gleick. Water Use. Annu. Rev. Environ. Resour. 2003. lire en ligne. Le secteur de l'énergie (compris la production d'électricité et la production d'énergie primaire) est souvent inclus dans le secteur industriel dans les analyses de l'utilisation de l'eau ; gros utilisateur et consommateur, il peut faire d'autre part l'objet d'un comptage séparé..
Bien que cette classification fournisse des données précieuses, il s’agit d’un moyen limité d’examiner l’utilisation de l’eau dans un monde globalisé, dans lequel les produits ne sont pas toujours consommés dans leur pays d’origine. Le commerce international des produits agricoles et industriels crée en effet un flux mondial d’eau virtuelle, ou eau incorporée (assimilable à la notion d’énergie incorporée ou énergie grise). La notion d'empreinte eau y est attachée.
Selon la FAOL’état des ressources en terres et en eau pour l’alimentation et l’agriculture dans le monde. Gérer les systèmes en danger sur le site fao.orgWater withdrawal by sector, around 2010, Prélèvements d'eau par secteur, vers 2010, Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture, l'agriculture occupe aujourd’hui 11 % de la surface des terres émergées de la planète aux fins de la production végétale et utilise autour de 70 % de toute l’eau tirée des aquifères, des cours d'eau et des lacs (eau douce). Elle est suivie par l'industrie (autour de 20 %) et le secteur domestique (autour de 10 %).
Histoire Les premières communautés agricoles dépendaient des caprices de la pluie naturelle et du ruissellement. La sédentarisation progressive apparue au Néolithique en Mésopotamie a associé développement de l'élevage et de l'agriculture, et conduit à la maîtrise des techniques hydrauliques - irrigation, terrassement, calcul de pente, gestion des crues, transports fluviaux et canalisation - et la constitution de formes d'habitat stable. Très vite va se poser la question de l'organisation des grands travaux, et singulièrement de travaux d'irrigation et de drainage, dans les vallées inondées ou inondables des pays semi-arides. Karl August Wittfogel appelle hydroagriculture et parfois agriculture lourde ce type d'activité humaine qui réclame des hommes et des conducteursVidal-Naquet Pierre. Histoire et idéologie : Karl Wittfogel et le concept de « mode de production asiatique ». In: Annales. Économies, Sociétés, Civilisations. 19 année, N. 3, 1964. p. 531-549. lire en ligne. Le lac Moéris que les Égyptiens avaient creusé pour arroser les plaines de Memphis à l'époque des sécheresses demeure un exemple remarquable de l'ingénierie hydraulique égyptienne. Autour et en fonction des problèmes hydraulique, une stratification sociale va émergé, une hiérarchie politique, un État. L'expansion des zones urbaines va éventuellement rendre nécessaire le développement de tuyauteries, canalisations et aqueducs sophistiqués, pour apporter de l'eau aux utilisateurs, et de systèmes innovants pour éliminer les déchets et eaux usées.
Les problèmes d'alimentation en eau se posent avec plus d’acuité à partir de la révolution industrielle pour devenir critique à partir du milieu du .
Au cours de la révolution industrielle et de l'explosion démographique du , la demande d’eau va considérablement augmenter. La construction sans précédent de dizaines de milliers de projets d'ingénierie monumentaux conçus pour contrôler les inondations, protéger l'approvisionnement en eau douce et fournir de l'eau à l'irrigation ou à l'industrie hydroélectrique, a apporté des avantages considérables à des centaines de millions de personnes. Grâce à l'amélioration des réseaux d'égouts, les maladies liées à l'eau telles que le choléra et la typhoïde, autrefois endémiques dans le monde, ont été largement vaincues dans les pays les plus industrialisés. Les grandes villes survivent grâce à l'eau apportée par centaines et même à des milliers de kilomètres. La production de denrées alimentaires pour répondre aux besoins de la population mondiale dépend désormais largement des systèmes d'irrigation artificiels. Près d'un cinquième de l'électricité produite dans le monde est produite par l'hydroélectricité.
De nouvelles approches de la planification et de la gestion de l'eau apparaissent alors.
Entre le début du et la fin de celui-ci, les prélèvements d'eau mondiaux ont été multipliés par six, soit plus du double du taux de croissance démographique UN Economic and Social Council, Commission on Sustainable Developpement. Assessement of the Freshwater Ressources of the World (E/CN.17/1997/9) HerHeafter Comprehensive Assessement. Dans OECD, Water Consumption and Sustainable Water Resources Management. OECD Publishing, 25 mars 1998 lire en ligne.
Aux États-Unis, les prélèvements en eau ont culminé en 1980, pour ensuite se stabiliser voire décroitre progressivement, résultat des efforts de conservation et efficacité dans l'utilisation de l'eau. Jusqu'en 2005, le secteur des fournitures publiques était le seul secteur d'utilisation d'eau qui augmentait continuellement depuis 1950, mais la consommation d'eau dans les services publics a diminué depuis 2010 Trends in Water Use in the United States, 1950 to 2010 sur le site de l'Institut d'études géologiques des États-Unis.
Aux États-Unis, la consommation d’eau pour la production électrique a augmenté de près de 400 % entre 1950 et 2005, mais elle a diminué d’environ 19 % entre 2005 et 2010. La consommation d'eau d'irrigation a augmenté d'environ 29 % entre 1950 et 2010. Elle s'est stabilisée à partir de 1980.
Disponibilité de l'eau
Le rapport de l'eau de mer à l'eau douce sur Terre est . Seulement 0,3 % de l'eau douce est sous forme liquide à la surface de la terre. Environ 30 % de cette eau liquide est souterraine et quelquefois contaminée et impropre à la consommation humaine. Sur les 0,3 %, seulement 2 % sont dans les cours d'eau. Les ressources en eau renouvelables existant dans chaque pays varient considérablement et les moyennes annuelles masquent souvent une variabilité saisonnière considérable. Plus d'un milliard de personnes vivent dans des zones de stress hydrique, chiffre qui devrait plus que tripler d'ici 2025 ( (WWAP, 2014). D'ici à 2040, près d'un pays sur cinq devrait avoir un taux d'extraction extrêmement élevé, notamment au Moyen-Orient, en Asie centrale et en IndeLuo,et al.(2015),Aqueduct Projected Water Stress Country Rankings: Technical Note,World Resources Institute,Washington,DC.
En 2008, étaient prélevés dans le monde par dessalement dans Le Dessous des cartes, Des usines de dessalement nombreuses sur arte.tv.
Indicateurs d'utilisation de l'eau Eau consommée / Eau prélevée L'eau prélevée et l'eau consommée sont deux indicateurs essentiels de l'utilisation de l'eauPhilippe Sierra. La géographie : concepts, savoirs et enseignements - éd. Armand Colin, 22 mars 2017. Lire en ligne : on parle d'« eau prélevée » lorsque l'eau est retournée après son usage; une autre définition considère que l'eau prise de son environnement devient une eau prélevée (Water withdrawals) Juliet Christian-Smith, Peter H. Gleick, Heather Cooley, Amy Vanderwarker, Lucy Allen, Kate A. Berry. A Twenty-First Century U.S. Water Policy. OUP USA, 23 août 2012. Lire en ligne. on parle d'« eau consommée » lorsque l'eau dans les cultures et l'industrie est incorporée au produit. Dans l'autre définition l'eau consommée est une eau prélevée qui n'est pas restituée aux eaux de surface (par exemple évaporation dans un aéroréfrigérant) et n'est pas disponible pour une réutilisation en aval.
Sauf aux États-Unis (USGS), souvent les prélèvements en eaux de mer ou en eau saumâtre ne sont pas considérés dans ces indicateursLes prélèvements en eau par usage et par département sur observatoire-des-territoires.gouv.fr.
Dans le refroidissement de certaines centrales électriques thermiques, l'eau prélevée est rejetée dans l'environnement après usage, mais à une température légèrement supérieure. Elle est alors disponible pour réutilisation dans le même bassin. Des données de l'Institut d'études géologiques des États-Unis pour 1995 établissent que 2 % des eaux prélevées pour le refroidissement des centrales aux États-Unis étaient consommés.
L'eau prélevée peut être rejetée après épuration dans le cas des eaux grises et des eaux vannes ou de certaines eaux usées industrielles.
L'eau consommée désigne l'eau incorporée – dans les cultures, les produits industriels, ou notre corps – ou évaporée. L'eau d'irrigation agricole est incorporée ou évaporée, donc consommée. Une partie de l'eau d’irrigation retourne toutefois au cours d'eau dans des proportions difficilement quantifiables. L'agriculture qui fait usage de l'irrigation est le secteur principal de consommation d'eau. Une partie des eaux de refroidissement des centrales thermiques est évaporée, donc consommée (2 %). Le plan d'eau d'un barrage peut évaporer de l'eau qui constitue alors une eau consommée.
Dans les statistiques de l'Organisation de coopération et de développement économiques, les prélèvements d'eau sont définis comme de l'eau douce prélevée de sources d'eau souterraine ou de surface, de manière permanente ou temporaire, et acheminée vers un lieu d'utilisation. Si l'eau retourne à une eau de surface, le prélèvement de la même eau par l'utilisateur en aval est à nouveau pris en compte dans la compilation des prélèvements totaux: cela peut conduire à un comptage double. Les données comprennent des prélèvements pour l'approvisionnement public en eau, l'irrigation, les processus industriels et le refroidissement des centrales électriques. Les eaux de mine et les eaux de drainage sont incluses, tandis que l'eau utilisée pour la production d'hydroélectricité est normalement exclueWater withdrawals sur le site de l'OECD.
Il est communément admis que l'eau consommée est un indicateur plus important que l'eau prélevée, parce qu’une grande part de l'eau prélevée est retournée à l'environnement et est potentiellement disponible pour réutilisation. Mais sous certaines conditions, le prélèvement d'eau est l'indicateur le plus important de l'utilisation de l'eau. Durant une sécheresse, ou dans des régions où l'eau est rare, il n'y aura tout simplement pas assez d'eau pour réaliser les services d'eau demandés. À cela s'ajoute que l'eau se raréfiant ou devenant trop chaude par temps de sécheresse, elle devient inadaptée pour le refroidissement des centrales.
Eau virtuelle, empreinte eau, eau bleue, eau verte
Aux États-Unis, l'agriculture et la production d'électricité représentent la grande majorité des prélèvements d'eau directs (90 %). Une majorité de la consommation d'eau (60 %) est indirecte. On parle d'eau incorporée ou d'eau virtuelle, indicateurs qui s'avèrent utiles dans analyse du cycle de vie environnementale. 96 % des secteurs consomment indirectement plus d'eau dans leurs chaînes d'approvisionnement que directement. L'industrie agroalimentaire représente 30 % des retraits indirectsMichael Blackhurst, Chris Hendrickson1 and Jordi Sels i Vidal. Environ. Sci. Technol. 44, 6, 2126-2130. Lire en ligne.