IntroductionIntroduction

Cours : L3, Sol & Eau « Eau et Environnement »

Module : Techniques modernes d’irrigation et de fertigation

L’irrigation traditionnelleL’irrigation traditionnelle

BRADAÏ AbdelhamidBRADAÏ Abdelhamid

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

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.

Irrigation à la planche au Maroc

Planche d’irrigation au nord des USA

Méthode naturelle:

1)-Arrosage par planches et par calant:

- lala plancheplanche d'arrosaged'arrosage estest rectangulairerectangulaire lala plusplus grandegrandedimensiondimension dansdans lele senssens dede lala pentepente.. LesLes petitspetits cotéscotés sontsontoccupésoccupés l'unel'une parpar lala rigolerigole d'amenéed'amenée l'autrel'autre parpar lala rigolerigole dedeoccupésoccupés l'unel'une parpar lala rigolerigole d'amenéed'amenée l'autrel'autre parpar lala rigolerigole dedecolaturecolature s'ils'il enen existeexiste sinonsinon parpar lala rigolerigole d'amenéed'amenée dede lalarangéerangée inférieureinférieure..

Figure 1:arrosage par calant provençaux.

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.

Figure 2:répartition par rigoles de niveau.

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 courbesde niveau; leur construction est possible avec lesinstruments ordinaires de culture.-Une pente générale supérieure à 1% et les solsplus tourmentés et accidentés.

-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

3) arrosage par rases :

La méthode d'irrigation par rases secaractérise essentiellement par la dispositiondes rigoles de déversement ou "rases " qui,au lieu de se détacher

Des rigoles de répartitionperpendiculairement en suivant sensiblementune courbe de niveau, s'en détachentobliquement.

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 ".

-Cette méthode est moins parfaite que laprécédente ; elle donne une distribution d'eaumoins uniforme et conduit à dépenser davantaged'eau .

- employée également par les petits cultivateursqui ne disposent pas d'appareils pour faire lesnivellements soignés nécessaires à la confectionnivellements soignés nécessaires à la confectiondes planches

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.

Figure 4:irrigation par plans inclines ordinaires.

Le système par plants inclinés ordinaires est, au contraire, unsystème artificiel car le relief naturel du sol est complètementremanié et remplacé par une surface plane ayant une pente plusconsidérable que la pente naturelle et à peu prés régulière

2) Plans inclinés en étages:

Dans la méthode précédente on a, du haut enbas de la surface à irriguer, un seul planincliné divisé par les rigoles parallèles dedéversement en un certain nombre deplanches. dans le présent système , on aura uneplanches. dans le présent système , on aura unesérie de plans enclines situés au-dessous lesuns des autres , ayant tous la même pente ,mais disposés de telle sort que les planchessuccessives

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.

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

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

Bassin

Irrigation par Bassin

Robta

Petits bassins d’irrigation près d’irrigation près de Rabat (Maroc).

Exemple d’un système d’irrigation par submersion (Oasis en Tunisie)

Schéma de la submersion d’une parcelle d’oliviers (vue d’en haut).

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 lavanne.

Submersion du premier casier d’irrigation.

Lente submersion de la première rangée d’oliviers.

Infiltration de l’eau après inondation de toutes les planches d’irrigation.

Bassin de riz en chine

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

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.

Dispositif des Dispositif des raies (sillions)

Mécanisation de l’arrosage à la raieA. 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 dechaque raie à alimenter. Chacune de ces dérivations est constituéed’un tuyau souple de petit diamètre, de courte longueur, et sa sectionde sortie peut être plus ou moins obturée pour limiter le débit admisde sortie peut être plus ou moins obturée pour limiter le débit admisdans la raie.

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.

Débit de pointe avec deux siphons

Débit d’entretien (faible)

Exécution d’une irrigation par les siphons

Avantages

b- irrigation par rampe à vannettes

Principe :ce matériel, déjà largement développé aux USA, estmaintenant 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 enlibérant un orifice plus ou moins important. Le réglage de l’ouverturelibérant un orifice plus ou moins important. Le réglage de l’ouvertureest donc facile et indéréglable, conduisant à un arrosage d’excellentequalité.

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.

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 dechaque raie à alimenter. Chacune de ces dérivations est constituéed’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 sectionde sortie peut être plus ou moins obturée pour limiter le débit admisdans la raie.

• 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.

Transirrigation

Le système le plus récent est appelé système de transirrigation. Un tube en PVCest disposé en tête de parcelle. Ce tuyau est percé de trous équidistants. C’est ledéplacement d’un piston à l’intérieur de ce cylindre qui met en mouvement lamasse d’eau contenue dans le tuyau et permettant l’alimentation des raies. Du faitdu système, le débit s’annule de lui-même au dernier trou, ce qui permet uncontrôle très précis des doses. Le système peut être enterré ou à ciel ouvert. Ilpeut être complètement automatisé. Cependant, sa pose nécessite une étudehydraulique sérieuse et beaucoup de soin.

L’irrigation à la raie avec gaine souple de distribution est particulièrementbien adaptée aux parcelles de taille moyenne avec des cultures quinécessitent des interventions mécanisées (traitement et récolte) au cours dela saison d’arrosage, comme par exemple les cultures légumières. Lorsquel’installation n’est pas en service, la gaine est aplatie au ras du sol et ne gènepas le passage des engins agricoles. Le coût d’investissement restemodeste (de l’ordre de 400 Euro /ha).

Les rampes à vannettes sont bien adaptées sur toutes cultures nenécessitant que peu de passages pendant la saison d’irrigation. Ellespermettent un réglage très précis des arrosages. Elles sont particulièrementbien adaptées aux grandes cultures irriguées à la raie, comme le maïs ou letournesol, avec des coûts d’investissement de l’ordre de 550 F/ha.

Le système Transirrigation avec rampe de surface permet d’automatiserl’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’ordrede 850 à 1100 F /ha). Ce même système d’irrigation automatisée avecrampe enterrée a été développé pour l’irrigation des vergers à la raie ou à laplanche, autorisant ainsi l’intervention des engins agricoles pendant la saisond’irrigation.

IRRIGATION PAR ASPERSION

Techniques moderne d’irrigation et fertigation

Chapitre I

Niveau : L3, Sol-Eau

IRRIGATION PAR ASPERSION

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 surfaceet 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

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.

gravitaire

submersion

Sous pression

Mode d’irrigation

Les Systèmes d’irrigation

submersion

ruissellement

raie

aspersion

Goutte - goutte

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

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

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.

La technique d'irrigation par aspersion est la meilleure pour les sols sableux àtaux d'infiltration assezfort, sans pour autant ignorer qu'elle s'adapte parfaitement à la plupart destypes du sol.La pluviométrie moyenne des asperseurs (en mm/h) doit être inférieure au tauxd'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 àencroûtement rapide.

3. Type de sol appropriés

encroûtement rapide.Au cas où on ne peut pas recourir à d'autres techniques d'irrigation, lesasperseurs doivent être choisis de sorte que la distribution de l'eau soit en pluiefine. On doit éviter l'emploi des asperseurs à fortes pressions délivrant une fortepluie (grosses gouttes).

Pu<K

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.

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 (ousecondaires) servent à transporter l'eau de la pompe jusqu'aux rampesd'arrosage. Ces canalisations sont généralement fixes et posées à la surface dusol ou enterrées.

Les rampes sont des tuyaux qui transportent l'eau à partir descanalisations principales ou secondaires (canalisations d'approche) jusqu'auxasperseurs. Elles sont dans la plupart des cas mobiles et pour cela elles sontfaites en alliage léger d'aluminium ou en plastique pour en faciliter le transport.

III-1/ Les éléments de réseau d’irrigation par aspersiona/ Le porte-rampes et les rampes

Tuyaux en PVC rigide.

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

c/ L’asperseurcaractérisé 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

c-1/ Disposition des asperseursLa 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).

VI/ Mode d’installationa/ 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

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.

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

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.

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 =

2R

3R

R : Portée de l’arroseur

Implantation des arroseurs

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)

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.

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 :

DVN p /

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.

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)( TtttsSN mrip

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 interventionsur 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.

A : Équipement classique avec couverture totale

les caractéristiques de l’irrigation pratiquée sont liées par les relations suivantes :

Pluviométrie de l’arrosage:

sqPu 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 posteDurée d’un poste

ui P

Dt10

ti (h) : durée du poste, D (m3/ha) dose d’arrosage à la période de pointe, Pu(mm/h) pluviométrie de l’arrosage ;

nombre d’asperseurs par poste : chaque poste d’arrosage mettra en jeu un nombre d’asperseurs :

EsN

410

s (ha) : superficie du posteE (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.

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 tropviolents, 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 pourcause de vent trop violent (3 j pour les grands écartements, zéro pourles petits écartements).

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 :

PTsSNP '/

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 PT

sNP '/ 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.

'/TsSNP : Doit être arrondi en nombre entier

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))('/( mriP tttTsSN

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))('/( mriP tttTsSN

C11 Une contrainte d’ordre économique

peut être enfin envisagée pour fixer un plafond aux investissements (ou annuitésde 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)

Chapitre IIChapitre II

Cours : L3, Sol & Eau « Eau et Environnement »

Module : Techniques modernes d’irrigation et de fertigation

L’irrigation localiséeL’irrigation localisée

BRADAÏ AbdelhamidBRADAÏ Abdelhamid

Irrigation Goutte à goutte

Préparé par : Bradai Abdelhamid

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.

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.

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)

Il faut signaler que : La forme de la bulbe varie en fonction de la texture du sol (voir figure)

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.

- 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,

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.

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

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

qUC

)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.

A. Homogénéisation

B. Loi débit-pression

xKHq 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

xKHq

HdHx

qdq

x : exposant fixe dont la valeur exacte z une très grande importance

K : constante caractéristique du goutteur

En dérivant logarithmiquement la relation précédente :

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 cheminement0,52 à 0, 57 Goutteurs labyrinthes0,48 Goutteurs à circuit court0,48 Goutteurs à circuit court0,40 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

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

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.

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.

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

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.

2. Dose d’irrigation

La dose pratique d’irrigation est donnée par l’équation

hHHd pFccp ).(32

hH cc *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

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 :

réellepl

ccppl

dPd

HPdPd

.3

..

Il faut noter que la portion P n’est pas uniforme :

moyu d

dC 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

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

RCdd urn ..

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

aDal )90,01,0(

D : la fraction du sol couverte par le feuillage de la culture

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 »

ndreçuenetteDoseT __ En jours

l

n

asjournalierbesoinsT

_

RCddTa urnl ...

En jours

c.a.d

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 solpar 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)

Autrement :

eE.

dq ..

E : écartements des rampes

e : espacement des goutteurs sur la rampe

Θ : la durée d’arrosage

En général : Le volume déversé = volume reçu

qddq

r

r

...

Si N est le nombre de sous parcelle, c.a.d le nombre de goutteurs, le débit « Q » d’installation est :

Q = N.q

MERCI