Cours l3, sol & eau «eau et environnement» module techniques modernes d irrigation et de fertigation
1. Introduction
Introduction
Cours : L3, Sol & Eau « Eau et Environnement »
Module : Techniques modernes d’irrigation et de
fertigation
L’irrigation traditionnelle
L’irrigation traditionnelle
BRADAÏ Abdelhamid
BRADAÏ Abdelhamid
2. Les Systèmes d’irrigation
Les systèmes d’irrigation peuvent être classés en
deux grandes catégories :
- L’irrigation gravitaire
- L’irrigation sous pressions
Dans la pratique on distingue :
1- L’irrigation gravitaire
2- L’irrigation au goutte à goutte
3- L’irrigation par asperseur
3.
4. 1- Irrigation Gravitaire
A- Irrigation par planche « par Ruissellement »
• Consiste à faire couler une mince couche d’eau sur un sol incliné de 0,2 à
3%.
• Le débit à déverser est fonction de la pente, de la largeur et la longueur
de la planche.
de la planche.
• Elle s’avère la plus difficile car il faut ajuster le débit d’irrigation avec toutes
les autres variables.
• La formule pratique est celle de CREVAT : consiste à déterminer la
longueur de la planche qui dépend de l‘infiltration du sol (ce qui correspond
au temps de ruissellement).
• D’une façon pratique : l’aiguadier ouvre la vanne et attend que l’eau arrive
à la fin de la planche pour la fermée.
7. Méthode naturelle:
1)-Arrosage par planches et par calant:
- la
la planche
planche d'arrosage
d'arrosage est
est rectangulaire
rectangulaire la
la plus
plus grande
grande
dimension
dimension dans
dans le
le sens
sens de
de la
la pente
pente.
. Les
Les petits
petits cotés
cotés sont
sont
occupés
occupés l'une
l'une par
par la
la rigole
rigole d'amenée
d'amenée l'autre
l'autre par
par la
la rigole
rigole de
de
occupés
occupés l'une
l'une par
par la
la rigole
rigole d'amenée
d'amenée l'autre
l'autre par
par la
la rigole
rigole de
de
colature
colature s'il
s'il en
en existe
existe sinon
sinon par
par la
la rigole
rigole d'amenée
d'amenée de
de la
la
rangée
rangée inférieure
inférieure.
.
9. 2) arrosage par rigole de niveau :
Ce système est une autre application mais ici
sans déterminations rigoureuses et avec de
larges approximations du ruissellement
théorique qui a été exposé.
théorique qui a été exposé.
Il s'applique surtout aux prairies naturelles
plus rarement aux prairies artificielles.
11. Avantages et inconvénients de l'arrosage
par rigoles de niveau.
-L'aménagement du sol ne comporte aucun
terrassement important, on comble simplement
quelques dépressions avec les déblais de
l'écrêtement pratiqués.
l'écrêtement pratiqués.
-Le tracé des rigoles est facile; on file les courbes
de niveau; leur construction est possible avec les
instruments ordinaires de culture.
-Une pente générale supérieure à 1% et les sols
plus tourmentés et accidentés.
12. -On peut employer de faibles débits.
-La conduite de l'arrosage ne présente
aucune difficulté.
-le seul inconvénient est de ne pas donner
de bons résultats sur les sols plats et de se
limiter aux seules prairies naturelles.
limiter aux seules prairies naturelles.
- fertilisantes à grands volumes
13. 3) arrosage par rases :
La méthode d'irrigation par rases se
caractérise essentiellement par la disposition
des rigoles de déversement ou "rases " qui,
au lieu de se détacher
Des rigoles de répartition
perpendiculairement en suivant sensiblement
une courbe de niveau, s'en détachent
obliquement.
14. Figure 3:irrigation par rases en épi.
- La figure ainsi obtenue rappelle grossièrement un épi
de blé, d'où le nom de cette méthode : arrosage
par"rases en épi ".
15. -Cette méthode est moins parfaite que la
précédente ; elle donne une distribution d'eau
moins uniforme et conduit à dépenser davantage
d'eau .
- employée également par les petits cultivateurs
qui ne disposent pas d'appareils pour faire les
nivellements soignés nécessaires à la confection
nivellements soignés nécessaires à la confection
des planches
16. 2) Méthodes artificielles:
2-1) Irrigation par plans inclinés:
Les méthodes précédentes sont des systèmes
naturels car pour leur établissement on doit se
conformer le plus possible à la configuration
naturelle du terrain en évitant tout mouvement
naturelle du terrain en évitant tout mouvement
ou transport de la terre si ce n'est pour
l'ouverture des rigoles.
17. Figure 4:irrigation par plans inclines ordinaires.
Le système par plants inclinés ordinaires est, au contraire, un
système artificiel car le relief naturel du sol est complètement
remanié et remplacé par une surface plane ayant une pente plus
considérable que la pente naturelle et à peu prés régulière
18. 2) Plans inclinés en étages:
Dans la méthode précédente on a, du haut en
bas de la surface à irriguer, un seul plan
incliné divisé par les rigoles parallèles de
déversement en un certain nombre de
planches. dans le présent système , on aura une
planches. dans le présent système , on aura une
série de plans enclines situés au-dessous les
uns des autres , ayant tous la même pente ,
mais disposés de telle sort que les planches
successives
19. 2-2) Système d'arrosage par ados:
2-2-1) Ados ordinaires artificiels:
-Cette méthode d'arrosage par déversement a été
encore imaginée pour augmenter la pente du sol et
permettre une bonne irrigation par rigoles de niveau
d'un sol de pente inférieure à 2 %.
d'un sol de pente inférieure à 2 %.
L'irrigation par ados est très analogue à celle par
plans inclinés.
20. L’avantage et l’inconvénient :
-C’est une technique difficile a réalisé il faux la
géométrie de train
-il faux assuré la pente
-très chère a réalisée
-demande beaucoup de main d’ouvre et
-demande beaucoup de main d’ouvre et
machines
- technique appliquée en culture spécifique
-nécessite beaucoup d’eau
-risque d’érosion du sol
21. B – Irrigation par Bassin (par Submersion)
• La plus connue et la plus simple dans l’irrigation
gravitaire.
• Sa pratique nivelé (pente 0,1 à 1%), on construit des
bassins par des digues qu’on fait remplir d’eau à une
certaine hauteur et y laisser l’eau s’infiltrer.
• Au Magrèbe (Algérie et Maroc surtout) cette technique
• Au Magrèbe (Algérie et Maroc surtout) cette technique
est connue sous le nom de « Robta ».
• Elle (technique) occasionne une perte importante de
superficie due au nombre important de cloisonnement.
• Au Maroc, la taille des bassins est de 40 à 50 m²
24. Exemple d’un système d’irrigation par
submersion (Oasis en Tunisie)
Schéma de la submersion d’une parcelle d’oliviers (vue d’en haut).
25. 1- Agriculteur de l’ancienne
oasis préparant les casiers
d’irrigation avant l’arrivée
de l’eau.
2- Arrivée par canal
de l’eau d’irrigation
dans la première
planche après
ouverture de la
vanne.
29. Avantages et inconvénients de l’irrigations par submersion
-Elle peut s’appliquer à touts type de cultures
-Les frais de la première installation et d’entretiens sont faible
-Elle réduit les pertes en eau au minimum car on peut employer
l’eau à grands volumes
-Elle nécessite peu de surveillance : soustraits les plantes aux
gelées matinales, elle réduit les animaux et les plantes nuisibles, elle
permet aux eaux chargées en nutriment de déposer.
permet aux eaux chargées en nutriment de déposer.
-Inconvénients
- Elle tasse le sol, provoque une transformation de ses propriétés
physiques dans le sens de diminuer sa porosité et sa perméabilité
-Sur les sols peu perméables, elle ne peut être pratiquée
30. C- Irrigation à la raie (Par infiltration)
• Inspirée de la technique de la planche
• La surface de la planche est divisée en sillions (raies) et
l’eau est déversée à la raie seulement.
• Les sillons sont séparés de 0,6 à 1,25 m selon le type
de sol et la culture. Les sillons sont disposés
perpendiculaire à la conduite d’amenée.
• Suivant le débit dont on dispose, on peut irriguer un ou
plusieurs raies à la fois.
plusieurs raies à la fois.
• D’une manière générale, on irrigue avec deux débits :
un premier débit important est appelé débit d’attaque
de pointe et un deuxième débit plus faible qui est appelé
débit d’entretien.
• L’irrigation à la raie se prête mieux à la mécanique par
siphon, par rampe à vannettes, par gaine souple ou par
transirrigation.
33. Mécanisation de l’arrosage à la raie
A. Gaines souples de distribution
Principe :
le débit d’irrigation est véhiculé à l’intérieur d’une gaine souple déroulée
devant les rangées de culture.
La gaine est équipée de dérivations qui dirigent l’eau au sein de
chaque raie à alimenter. Chacune de ces dérivations est constituée
d’un tuyau souple de petit diamètre, de courte longueur, et sa section
de sortie peut être plus ou moins obturée pour limiter le débit admis
de sortie peut être plus ou moins obturée pour limiter le débit admis
dans la raie.
34. a - Irrigation par siphons
•Les siphons sont des tubes en PVC souple de 1,5 mm d’épaisseur,
20 à 43 mm de diamètre et 1 à 1,5 m de long.
•Peuvent travailler avec une charge (différence de niveau) de 10 cm et
assurent un débit de 0,25 à 2 l/S.
•Procédure : on amorce le débit d’irrigation avec un débit fort
(plusieurs siphons) puis terminer avec un seule siphon en éliminant
(plusieurs siphons) puis terminer avec un seule siphon en éliminant
les autres (débit d’entretien).
•L’amorçage des siphons nécessite un certain savoir faire, il existe
aussi des pompes portable qui peuvent assurer cette tâche.
35.
36. Débit de pointe avec deux
siphons
Débit d’entretien (faible)
40. b- irrigation par rampe à vannettes
Principe :ce matériel, déjà largement développé aux USA, est
maintenant fabriqué en France.
Le tube est équipé de vannettes en face de chaque raie d’arrosage.
Ces vannettes, fixées sur la paroi du tube, peuvent coulisser en
libérant un orifice plus ou moins important. Le réglage de l’ouverture
libérant un orifice plus ou moins important. Le réglage de l’ouverture
est donc facile et indéréglable, conduisant à un arrosage d’excellente
qualité.
41.
42.
43. Le système californien est une méthode dans laquelle les sont enterrées en tête
de parcelle. Des cheminées verticales sortent en surface et emmènent l’eau dans
les raies d’irrigation. Ces cheminées peuvent être régulées par des gaines souples
ou vannette. C’est un système fixe, il n’y a donc aucune manipulation. Il ne gêne
pas le passage des engins agricoles. Néanmoins sa pose demande des travaux
d’installation ainsi qu’une étude hydraulique correcte.
44.
45. Principe :
le débit d’irrigation est véhiculé à l’intérieur d’une gaine souple déroulée
devant les rangées de culture.
La gaine est équipée de dérivations qui dirigent l’eau au sein de
chaque raie à alimenter. Chacune de ces dérivations est constituée
d’un tuyau souple de petit diamètre, de courte longueur, et sa section
c- Irrigation par gaine souple
d’un tuyau souple de petit diamètre, de courte longueur, et sa section
de sortie peut être plus ou moins obturée pour limiter le débit admis
dans la raie.
46.
47.
48. • Une gaine souple est posée dans une rigole préparée à l’avance
pour éviter les déplacements de la gaine une fois l’eau remplie.
• La perforation peut être faites sur un ou deux cotés. Elles peuvent
être standards ou selon les dispositif des cultures.
49.
50. Transirrigation
Le système le plus récent est appelé système de transirrigation. Un tube en PVC
est disposé en tête de parcelle. Ce tuyau est percé de trous équidistants. C’est le
déplacement d’un piston à l’intérieur de ce cylindre qui met en mouvement la
masse d’eau contenue dans le tuyau et permettant l’alimentation des raies. Du fait
du système, le débit s’annule de lui-même au dernier trou, ce qui permet un
contrôle très précis des doses. Le système peut être enterré ou à ciel ouvert. Il
peut être complètement automatisé. Cependant, sa pose nécessite une étude
hydraulique sérieuse et beaucoup de soin.
51.
52. L’irrigation à la raie avec gaine souple de distribution est particulièrement
bien adaptée aux parcelles de taille moyenne avec des cultures qui
nécessitent des interventions mécanisées (traitement et récolte) au cours de
la saison d’arrosage, comme par exemple les cultures légumières. Lorsque
l’installation n’est pas en service, la gaine est aplatie au ras du sol et ne gène
pas le passage des engins agricoles. Le coût d’investissement reste
modeste (de l’ordre de 400 Euro /ha).
Les rampes à vannettes sont bien adaptées sur toutes cultures ne
nécessitant que peu de passages pendant la saison d’irrigation. Elles
permettent un réglage très précis des arrosages. Elles sont particulièrement
bien adaptées aux grandes cultures irriguées à la raie, comme le maïs ou le
tournesol, avec des coûts d’investissement de l’ordre de 550 F/ha.
Le système Transirrigation avec rampe de surface permet d’automatiser
l’irrigation des grandes cultures, mais doit s’appliquer à de grandes parcelles
(au moins 6 ha) pour que l’investissement requis reste acceptable (de l’ordre
de 850 à 1100 F /ha). Ce même système d’irrigation automatisée avec
rampe enterrée a été développé pour l’irrigation des vergers à la raie ou à la
planche, autorisant ainsi l’intervention des engins agricoles pendant la saison
d’irrigation.
54. SYSTÈMES D’IRRIGATION EN CONDUITES SOUS PRESSION
Définition
Un système d’irrigation en conduites sous pression est un réseau
constitué de conduites, raccords et autres dispositifs conçus et installés
pour acheminer l'eau sous pression de la source jusqu’à la superficie à
irriguer.
Les différences fondamentales entre l’irrigation traditionnelle de surface
et les techniques d’irrigation sous pression sont:
INTRODUCTION
et les techniques d’irrigation sous pression sont:
-Le régime d’écoulement de l’eau : Système traditionnel fonctionne
avec un débit important.
-Le parcours de l’écoulement : Traditionnel ( gravitaire) l’eau est
conduite dans des canaux à ciel ouvert. Système sous pression l’eau est
conduite dans des canaux fermés.
-Les superficies irriguées simultanément
55. Dans tous les systèmes par conduites sous pression, les
principales composantes sont :
• l’ouvrage de tête (unité de contrôle de la charge);
• les conduites principales et secondaires;
• les bornes;
TRAME DU RÉSEAU
RESEAU D’IRRIGATION SOUS PRESSION
• les bornes;
• les adducteurs (conduites d’alimentation);
• les conduites latérales (tuyaux d’irrigation) avec les
distributeurs.
58. L'irrigation par aspersion
-L’eau d’irrigation est amenée aux plantes sous forme de pluie artificielle, grâce à
l’utilisation d’appareils d’aspersion alimentés en eau sous pression.
- À partir de la prise d’irrigation, l’agriculteur dispose d’une canalisation
d’approche alimentant les rampes sur lesquelles sont montés les asperseurs.
Principe de l’irrigation par aspersion
59.
60. L'irrigation par aspersion convient aux cultures en lignes, de plein champ et à
l'arboriculture.
La distribution de l'eau peut se faire sur ou sous frondaison. Cependant, les
asperseurs géants sont à éviter dans le cas des cultures délicates telles que la
Les conditions d’application
1. Les cultures recommandées
salade, car les grosses gouttes d'eau risquent de provoquer le dépérissement
des plantes.
Frondaison désigne le moment de l'année où les feuilles d'un arbre commencent
à pousser
61. 2. La pente adéquate
L'irrigation par aspersion s'adapte à toutes les pentes de terrain cultivable,
qu'elles soient uniformes ou irrégulières.
Les rampes d'arrosage portant les asperseurs doivent suivre autant que possible
les courbes de niveau. Cette disposition a l'avantage de minimiser les variations
de pression le long de la rampe et de garantir un arrosage uniforme.
de pression le long de la rampe et de garantir un arrosage uniforme.
62. La technique d'irrigation par aspersion est la meilleure pour les sols sableux à
taux d'infiltration assez
fort, sans pour autant ignorer qu'elle s'adapte parfaitement à la plupart des
types du sol.
La pluviométrie moyenne des asperseurs (en mm/h) doit être inférieure au taux
d'infiltration permanent du sol, pour éviter le ruissellement des eaux en surface.
Cette technique est à écarter pour l'irrigation des cultures sur des sols à
encroûtement rapide.
3. Type de sol appropriés
encroûtement rapide.
Au cas où on ne peut pas recourir à d'autres techniques d'irrigation, les
asperseurs doivent être choisis de sorte que la distribution de l'eau soit en pluie
fine. On doit éviter l'emploi des asperseurs à fortes pressions délivrant une forte
pluie (grosses gouttes).
Pu<K
63. 4. Qualité de l’eau d’irrigation
L'eau d'irrigation doit être propre, exempte de matières solides en suspension,
pour éviter l'obstruction des buses et le dépôt des matières solides sur
frondaison.
64. Schéma type d’un réseau d’irrigation par aspersion
Le schéma type d'un réseau d'irrigation par aspersion comporte les éléments
suivants:
a. l'unité de pompage
b. les canalisations principales et d'approche
c. les rampes
d. les asperseurs.
d. les asperseurs.
- L'unité de pompage comporte généralement une pompe centrifuge qui
puise l'eau de la source et la refoule à la pression requise dans le réseau de
canalisations.
- Les canalisations principales et les canalisations d'approche (ou
secondaires) servent à transporter l'eau de la pompe jusqu'aux rampes
d'arrosage. Ces canalisations sont généralement fixes et posées à la surface du
sol ou enterrées.
65.
66. Les rampes sont des tuyaux qui transportent l'eau à partir des
canalisations principales ou secondaires (canalisations d'approche) jusqu'aux
asperseurs. Elles sont dans la plupart des cas mobiles et pour cela elles sont
faites en alliage léger d'aluminium ou en plastique pour en faciliter le transport.
67. III-1/ Les éléments de réseau d’irrigation par aspersion
a/ Le porte-rampes et les rampes
Tuyaux en PVC rigide.
68. b/ Raccords
la liaison entre les prises et les appareils s'effectue grâce à des tuyaux
souples et reliés entre eux par des raccords rapides à baïonnette
Tuyaux et raccords en acier léger
galvanisé à raccord rapide.
Tuyaux à raccord rapide en aluminium
69. c/ L’asperseur
caractérisé par le diamètre de sa buse qui, pour une pression déterminée, définit
son débit, la portée du jet et la répartition de l’eau, en un mot la pluviométrie de
l’asperseur.
Palette : réglant la portée du jet
Buse
70. c-1/ Disposition des asperseurs
La quantité d’eau qui arrive au sol le long du jet d’asperseur diminuant lorsque l’on
s’éloigne de celui-ci, pour obtenir une répartition de l’eau homogène on doit disposer
les asperseurs de manière à avoir un recoupement suffisant des jets. Ils sont
généralement disposés en carré, rectangle ou en triangle dont les dimensions les plus
courantes sont 18 X18m, 18 X 21 m, 21x21 m, 18 X 24m.(fig.17a et 17b).
71. VI/ Mode d’installation
a/ Les installations mobiles: portatives comprennent des canalisations principales ainsi que
des rampes pouvant être déplacées à la main. De ce fait, les conduites formant l'ensemble du
système doivent être légères, facilement raccordables et détachables les unes des autres.
Irrigation par déplacement d’une ramp mobile
72. b/ Les installations permanentes (ou couverture totale)
consiste à disposer sur la parcelle en début de campagne un quadrillage de rampes
de petits diamètres, le long desquelles on déplace ensuite manuellement les asperseurs.
73. C/ Installation à couverture intégrale
Consiste à équiper les rampes fixes de l’ensemble des asperseurs. Une fois post
l’ensemble n’est plus déplacé pendant toute la saison d’irrigation. La mise en eau
successive des postes d’arrosages est réalisée par l’ouverture ou la fermeture de petites
vannes en tête de chaque rampe.
Couverture intégrale
74. Les asperseurs sont généralement disposés en carré, dont le côté est choisi
dans la série des écartements normalisés. Unérie couramment retenue est
la suivante (en mètres) : 6 × 6, 12 × 12, 18 × 18, 24 × 24,
42 × 42, 63 × 63, 81 × 81.
Il s’agit de multiples de la longueur unitaire des tubes utilisés (6 ou 9 m).
Dispositif
Chaque type d’asperseur peut être équipé de jeux de buses de
caractéristiques différentes, permettant de couvrir une certaine gamme de
caractéristiques différentes, permettant de couvrir une certaine gamme de
pluviométrie d’arrosage.
75. Les arroseurs
-Les arroseurs rotatifs constituent les appareils encore le plus souvent utilisés. Une
uniformité acceptable de l’arrosage est obtenue par recouvrement partiel des
surfaces arrosées par chaque asperseur
-Les dispositifs carrés (les plus courantes) : Distance max entre 2 arroseurs =
-Les dispositifs triangle (parfois adoptés) : Distance max entre 2 arroseurs =
2
R
3
R
R : Portée de l’arroseur
77. Choix d’une installation
A. Contraintes techniques
C1 : La pression disponible
La pression disponible limite la gamme des installations possibles sans
surpresseur. Compte tenu des arroseurs disponibles sur le marché, on peut
considérer qu’à chaque écartement correspond une pression minimale
permettant un arrosage correct (voir tableau)
78. C2 : Le vent : Le vent, s’il est important avec un rythme soutenu, peut conduire, de
même, à limiter les écartements envisagés
Exemple : un arrosage acceptable peut être obtenu pour des vents allant jusqu’à 4
m/s avec des arroseurs à basse ou moyenne pressions(1,5 à 4 bar). Mais les
arrosages à haute pression sont perturbés par des vents de 2 à 3 m/s.
C3 : Vitesse de filtration du sol
La densité d’aspersion ou pluviométrie de l’aspersion (Pu) qui est fournie
indépendamment des caractéristiques du sol,
indépendamment des caractéristiques du sol,
- Pour que l’arrosage se fait normalement, il faut : Pu ≤ K (infiltration du sol)
C4 : Les dimensions de la parcelle
Les dimensions de la parcelle peuvent conduire à rejeter des écartements importants
pour l’implantation des asperseurs, ou certains types d’équipement.
79. B. Contraintes agronomiques
C5 : La fragilité de certaines cultures ou certains sols
La fragilité de certaines cultures ou de certains sols peut imposer l’adoption de
faibles pluviométries avec une excellente uniformité de l’arrosage et un degré
optimal de pulvérisation des gouttes.
C6 : Les besoins en eau
Dans la période de pointe (volume et dose d’arrosage correspondants)
définissent le nombre d’arrosages de la période de pointe :
définissent le nombre d’arrosages de la période de pointe :
D
V
Np /
Np : : nombre d’arrosages pendant la période de pointe,
V : volume d’eau à apporter pendant cette période de
référence,
D : dose d’arrosage pendant cette même période.
Remarque : Np peut être arrondi à l’entier supérieur par une réduction
adéquate de la dose apporté.
80. Le nombre d’arrosages Np à effectuer pendant la période de pointe constitue un
paramètre fondamental dans la définition d’une installation. La relation suivante
exprime que le temps minimal nécessaire à l’apport des besoins en eau des plantes
est inférieur ou égal au temps disponible :
'
24
)
( T
t
t
t
s
S
N m
r
i
p
S (ha) : superficie de la parcelle à irriguer,
s (ha) : superficie du poste d’arrosage (notons que (S / s) représente le nombre
s (ha) : superficie du poste d’arrosage (notons que (S / s) représente le nombre
de postes pour assurer un arrosage complet de la parcelle),
ti (h) : durée de l’irrigation pour un poste, permettant l’application de la dose,
tr(h) : temps de ressuyage à respecter avant intervention
sur la partie arrosée (notons que tr est nul dès lors que l’on adopte un schéma
d’équipement adéquat : Voir figure A),
tm(h): temps de manipulation pour passer d’un poste à un autre,
T ′ (j) durée de la période de pointe de référence pendant laquelle l’irrigation est
praticable.
82. les caractéristiques de l’irrigation pratiquée sont liées par les relations suivantes :
Pluviométrie de l’arrosage:
s
q
Pu
10
Pu : (mm/h) Pluviométrie
q (m3/h) : débit de l’asperseur
s (m²) : Superficie arrosée par l’asperseur
Cette pluviométrie doit vérifié les conditions imposé par les contraintes C3 et C5
Durée d’un poste
Durée d’un poste
u
i
P
D
t
10
ti (h) : durée du poste,
D (m3/ha) dose d’arrosage à la période de
pointe,
Pu(mm/h) pluviométrie de l’arrosage ;
83. nombre d’asperseurs par poste : chaque poste d’arrosage mettra en jeu un nombre
d’asperseurs :
E
s
N
4
10
s (ha) : superficie du poste
E (m) : écartement choisi pour l’implantation des asperseurs
(supposés positionnés en carré).
Le choix de s et E doit conduire, dans certaines situations, à compléter les
rampes d’arrosage, de manière à permettre une mise en œuvre simple de
l’irrigation.
l’irrigation.
84. C. Contraintes pratiques
Les contraintes pratiques sont l’ensemble des contraintes relatives à l’intégration
de l’arrosage dans l’organisation du travail sur l’exploitation.
C7 : Nombre de jours dans la période de pointe pendant lesquels l’irrigation
peut être pratiquée
La durée T ′ de la période de pointe de référence, pendant laquelle l’irrigation est
praticable, doit prendre en considération les temps morts techniques (vents trop
violents, par exemple), d’une part, et les périodes de repos continu de l’exploitant
(jours fériés), d’autre part.
(jours fériés), d’autre part.
Exemple :
on admet couramment un mois de pointe de 30 j doivent être déduits :
• 4 j de repos ;
• 0 à 3 j pendant lesquels l’irrigation n’est pas praticable pour
cause de vent trop violent (3 j pour les grands écartements, zéro pour
les petits écartements).
85. C8 : Nombre maximal de postes par jour :
dans les exploitations à main-d’œuvre limitée (exploitation de caractère familial
avec peu ou pas de main-d’œuvre salariée) ; il est important que les travaux
entraînés par l’irrigation soient suffisamment concentrés dans la journée, afin de ne
pas désorganiser la marche de l’exploitation ; le nombre maximal de postes à
réaliser par journée d’irrigation doit être limité à une valeur plafond P . L’installation
adoptée devra donc vérifier :
P
T
s
S
NP
'
/
Np S /s : nombre de postes à mettre en œuvre
pendant la période de pointe (produit du nombre
d’arrosages par le nombre de postes à chaque
P
T
s
NP
'
/ d’arrosages par le nombre de postes à chaque
arrosage),
T ′ : nombre de jours utiles dans la période de pointe,
P : nombre maximal toléré de postes par jour.
'
/T
s
S
NP
: Doit être arrondi en nombre entier
86. C9 : Temps journalier de manipulation :
À part de l’estimation du temps tm de manipulation pour passer d’un poste à un
autre, on calculera facilement le temps journalier maximal à consacrer aux
irrigations, connaissant le nombre maximal de postes par jour à réaliser. On
vérifiera qu’il est inférieur aux disponibilités de l’exploitation.
C10 : Durée maximale de la journée d’irrigation :
elle définira la période pendant laquelle l’agriculteur aura la possibilité d’intervenir :
fixer une durée de 16 h par jour signifiera que pendant 8 h continues (repos de nuit)
fixer une durée de 16 h par jour signifiera que pendant 8 h continues (repos de nuit)
aucune opération ne peut être effectuée.
Si la durée ti d’application de la dose est inférieure à 8 h, l’ensemble des
irrigations et travaux doit ainsi être réalisé en moins de 16 h, soit
16
)
)(
'
/
(
m
r
i
P t
t
t
T
s
S
N
87. Si la durée ti d’application de la dose est supérieure à 8 h, on peut envisager de
réaliser un poste de nuit pendant le repos nocturne. Il suffit d’avoir vérifié que le
premier membre de la relation précédente est inférieur ou égal à 24 h.
24
)
)(
'
/
(
m
r
i
P t
t
t
T
s
S
N
C11 Une contrainte d’ordre économique
peut être enfin envisagée pour fixer un plafond aux investissements (ou annuités
de remboursement d’emprunts) que l’exploitant pourra consentir. Cette contrainte
pourra limiter le degré de couverture de la parcelle en matériel (ou exclure
certains types d’équipement de couverture totale)
88. Chapitre II
Chapitre II
Cours : L3, Sol & Eau « Eau et Environnement »
Module : Techniques modernes d’irrigation et de
fertigation
L’irrigation localisée
L’irrigation localisée
BRADAÏ Abdelhamid
BRADAÏ Abdelhamid
90. Historique
-Les 1er essais ont été fait en France (1927-1930) : irrigation des sous sol
avec des tuyaux de drainage en poterie perforé
-Plus tard…….. Aux USA et Israël, on essaya d’humecter le sol à 0,40 m en
profondeur par des canalisation en plastique perforés.
…. Difficulté : De contrôle, les orifices s’obstruaient avec le développement
des racines.
-La solution…. distribution en surface (plus économique) par des rampe à
rayon d’action localisé (rayon de l’orifice).
rayon d’action localisé (rayon de l’orifice).
-Problèmes : cette technique ne porte intérêt que par certain nombre de
cultures ( culture en ligne tels que les vigne et vergé arboricoles)
-En 1970 que le développement vers d’autres cultures (maraîchères)
-Actuellement, c’est la technique de pointe pour l’économie et la gestion des
eaux.
91. Définition :
La micro-irrigation (ou irrigation localisée) est une expression de techniques
nouvelles d’irrigation ( en particulier et principalement « goutte à goutte »)
Les caractéristiques communs de ces techniques :
-Une alimentation en eau à proximité immédiate du système radiculaire des
plantes.
-La distribution en faible débit instantanés.
-Limitation de la surface humectée du sol*
-Limitation de la surface humectée du sol*
•La surface doit être stricte nécessaire, exclusion de la partie du sol qui ne porte
pas la plante
c.a.d : .Limitation du volume du sol humecté humecté.
92. Quant l’eau est introduite dans le sol goutte à goutte, elle se diffuse dans toutes
les directions formant une BULBE (forme d’un oignon)
93. Il faut signaler que : La forme de la bulbe varie en fonction de la texture du
sol (voir figure)
94. Le sol reste sec en surface.
-La mesure de l’humidité du sol montre que seul la partie de la terre à une
humidité Hcc, dès qu’on s’éloigne de la zone humide, l’H diminue.
- Il faut noter, une zone à la limite de la bulbe de la zone humide,
s’accumule les sels contenues dans les eaux d’irrigation.
95. - économisent fortement l'eau,
- s'adapent bien à tous types de sols et de reliefs,
- permettent d'utiliser des eaux salées,
- permettent un raccourcissement du cycle végétatif de la culture,
- réduisent les adventices,
- sont insensibles aux vents,
- se prêtent facilement à l'automatisation,
- mettent à la disposition des utilisateurs des conditions d'arrosage
très souples,
Avantages
- autorisent une facilité de jaugeage de l'eau,
- gênent rarement les habitudes culturelles et sont constituées de
structures souples, mobiles, adaptables à tous les cas particuliers,
- présentent des rendements excellents,
- permettent d'arroser avec des débits très faibles avec contrôle précis
de la dose,
- économisent la main d'œuvre,
- réduisent les coûts d'entretien,
- sont d'utilisation assez simple,
96. Inconvénients
Les techniques de micro-irrigation :
- présentent un coût de première installation élevé,
- connaissent une sensibilité des goutteurs à l'obstruction
- nécessitent la filtration de l'eau d'irrigation,
- nécessitent une maintenance rigoureuse,
- exigent un haut niveau de compétence au moins pour les
études,
études,
- conviennent mieux à des cultures à forte valeur ajoutée,
- ne conviennent pas à toutes les cultures (kiwi par exemple)
- fonctionnent avec du matériel délicat à durée de vie
relativement faible.
97. Caractéristiques techniques et qualités des goutteurs
-L’irrigant doit faire un choix judicieux : en fonction du climat, nature du sol,
topographie, type de culture, le débit de l’eau disponible, la qualité de l’eau,
main-d’œuvre et surtout le coût de l’installation (Crédit).
Objectifs
Obtenir la plus grande
régularité de la distribution sur
toute la parcelle « une
régularité dans l’espace »
La constante de la distribution
dans le temps
Ennemie est l’obstruction du
goutteur
98. n : nombre de distributeur
qn : nombre arithmétique de leur débit
ІΔqІ : valeur absolue de l’écart de chaque débit par rapport à la moyenne
n
n
nq
q
U
C
)
1
(
100
. 1
Régularité de la distribution = calcul du Coefficient d’Uniformité « C.U »
Il existe plusieurs formules pour le calcul de C.U, la formule de
CHRISTIANSEN est la plus connue
En (%)………….(A)
ІΔqІ : valeur absolue de l’écart de chaque débit par rapport à la moyenne
Remarques :
- La formule « A » peut être utilisé dans le cas des asperseurs ;
-Un bon C.U doit être supérieur à 94 %, au moins au moment
d’établissement des projets ;
-Un bon C.U ne peut être obtenu que lorsque les goutteurs présentent une
bonne homogénéité de fabrication, la loi débit-pression est connue et pas
d’obstruction.
99. A. Homogénéisation
B. Loi débit-pression
x
KH
q
H : pression de l’eau
x : exposant fixe dont la valeur exacte z
-Les modèles constitués d’une seule pièce sont les plus précis et homogènes ;
puis ceux constitués de 2 pièces assemblés de façon fixe et indémontable.
-Les goutteurs compensateurs de pression (certaines pièces sont en
mouvements) sont moins homogènes
x
KH
q
H
dH
x
q
dq
x : exposant fixe dont la valeur exacte z
une très grande importance
K : constante caractéristique du goutteur
En dérivant logarithmiquement la relation précédente :
100. On comprend ……….
- La variation relative de la pression entraînera une variation relative du
débit d’autant plus grande que x est plus grand
En pratique :
Les valeurs numérique de x sont approximativement les suivantes
0,8 à 0,7 Goutteurs à long cheminement
0,52 à 0, 57 Goutteurs labyrinthes
0,48 Goutteurs à circuit court
0,48 Goutteurs à circuit court
0,40 Goutteurs cyclones
< 0,40 Goutteurs à compensation de pression (0,24
pour certains types)
Remarques :
-Le projecteur doit avoir une connaissance précise de la valeur de x
pour le goutteur utilisé ( Le faire expérimentalement si possible)
-Il faut savoir que le débit nominale d’un goutteur correspond à une
pression de 1 bar
101. C. Sensibilité à l’obstruction
-Inconvénient majeur du système, et très difficile à combattre……
Le problème est à double faces contradictoires:
* maintenir à faible débit
* garder une section d’écoulement suffisante pour éviter les obstruction.
L’obstruction = diminution de débit de certains goutteurs
Le résultat : insuffisance d’alimentation des plantes concernées.
En pratique : On donne des surdose de nettoyage
102. Caractéristiques techniques du réseaux
-Les arrosages obéissent à des lois : doses, fréquences, durée analogue aux
autres systèmes.
-La difficulté : humidifier une fraction du sol P.
Pour les autres systèmes : humidifier le sol à une profondeur homogène h.
…On va étudier les différents paramètres qui vont permettre à l’agronome de
calculer son réseau.
calculer son réseau.
103. 1. Fraction « P » du sol à humidifier.
-Divers expériences conduites pour le calcul de « P » sont encore très
incomplètes.
-En réalité, la fraction « P » du sol à humidifier dépend : la nature de la culture,
débit, espacement des goutteurs, la nature du sol, la pluviométrie de la région.
-Cette diversité nous ramène à une très large fourchette de P
0,2<P<1 m
La figure suivante : variation de la production rn fonction de la profondeur choisit
« P » et la pluviométrie.
104.
105. On constate :
-Avec une forte pluviométrie est une faible profondeur (P = 0,20 m) on obtient une
production semblable à une irrigation traditionnelle.
-Des rendements intéressants peuvent être atteints pour des faibles valeurs de P
-La production de références peut être atteinte pour des valeurs de P inférieures à
1 m (0,2 à 0,35 m).
Ce qu’il faut retenir : P ne peut être < 0,20 m et sa valeur max = 1 m.
En pratique P varie entre 0,60 à 0,70 m.
En pratique P varie entre 0,60 à 0,70 m.
La fraction P est donnée par le tableau extrait de l’étude américaine «
TRICKLE IRRIGATION DESIGN » de J. KELLER et D.KARMELI qui proposent
P en fonction de : écartement des rampes, le débit de goutteurs et leurs
espacement optimal déterminé par la texture du sol
G : Grossière M : Moyenne F : faible
106.
107. Remarques :
1- P est calculée d’après la surface horizontales à environ 0,3 m de la surface.
Pour des cultures largement espacées, il faut être prudent si P descend à moins de
0,33 en zone aride et 0,20 m en zone subhumide.
Pour les culture faiblement espacées : 0,80<P<1 m pour assurer l’alimentation de
chaque plante.
2. L’espacement entre les goutteurs est évalué à 80 % de la plus grande
dimension de la bulbe humide.
3. Dans le cas de rampes double, on utilise la moyenne entre les rampes (C’est
la cas des vergés conduits avec 2 rampes avec une rampe de chaque coté.
108. 2. Dose d’irrigation
La dose pratique d’irrigation est donnée par l’équation
h
H
H
d pF
cc
p ).
(
3
2
h
Hcc
*
3
D’une manière générale : C’est la quantité d’eau nécessaire de faire passer le
ou
D’une manière générale : C’est la quantité d’eau nécessaire de faire passer le
sol du « point de danger » : H = 2/3Hcc au point de rétention Hcc
Cette dose est pratiquée d’une manière uniforme et homogène sur une
profondeur h. et sur la totalité de la surface
109. Pour le goutte à goutte : La dose sera réduite à la dose traditionnelle, elle sera
réduite à la portion « P » du sol. La dose pratique dpl dans ce cas :
réelle
pl
cc
p
pl
d
P
d
H
P
d
P
d
.
3
.
.
Il faut noter que la portion P n’est pas uniforme :
moy
u
d
d
C min
Il faut noter que la portion P n’est pas uniforme :
Si dmin est la dose reçu en zone moins bien arrosée
Dmoy dose moyenne
On défint le coefficient d’uniformité de la dose d’irrigation Cu
110. D’autre part :
10 % de l’eau distribuée est perdu sous forme d’évaporation et percolation
profonde.
On considère 90 % de l’eau est utilisée par la culture.
Donc : Le rendement (efficience) de l’arrosage est égal à R = 0,90.
Est :
La dose nette dn effectivement consommée par les plantes sera
R
C
d
d u
r
n .
.
111. 3. Besoin quotidiens en eau
Le débit doit compensé la consommation quotidienne des plante (ETP)
Chaque culture à sa propre consommation quotidienne (a) on constate en zone
méditerranéenne pratiquée traditionnellement
Vigne a= 3 à 5 mm/j
Agrumes a= 4 à 6 mm/j
Cultures maraîchères a = 6 à 8 mm/j
Dans la cas du Goutte à goutte : limite la consommation à la plante
seulement
a
D
al )
90
,
0
1
,
0
(
D : la fraction du sol couverte par le feuillage de la culture
112. Remarque :
1. On fixe 0,1 est justifiée par la diffusion latérale « effet oasis » qui est importante
lorsque D est faible, et surtout lorsque les parcelles irriguées sont de petites
dimensions et entourées de parcelles restant sèches.
2. Pour certains agronomes : al=a(0,1+D)
4. Fréquences d’arrosage « T »
n
d
reçue
nette
Dose
T
_
_ En jours
l
n
a
s
journalier
besoins
T
_
R
C
d
d
T
a u
r
n
l .
.
.
En jours
c.a.d
113. Remarque
En pratique, les perte par évaporation sont très faibles, on recommande de
donner des faibles doses à une fréquences assez élevée. Ceci augmente les
rendements car l’humidité du sol reste constamment proche du point de
rétention.
Durée d’arrosage
-La perméabilité du sol est négligeable : Goutteur à faible débit facilement absorbé
par le sol
par le sol
-Le module de débit disponible pour l’irrigant détermine le nombre de rampes,
donc de goutteur, qui vont être alimenté simultanément
Si « q » est le débit d’un goutteur
: Est la surface irriguée par chaque goutteur ( surface théorique
comprenant également la zone rester sèche)
114. Autrement :
e
E.
d
q .
.
E : écartements des rampes
e : espacement des goutteurs sur
la rampe
Θ : la durée d’arrosage
En général : Le volume déversé = volume reçu
q
d
d
q
r
r
.
.
.
115. Si N est le nombre de sous parcelle, c.a.d le nombre de goutteurs, le
débit « Q » d’installation est :
Q = N.q
