Généralités sur le coefficient d’uniformité
Le coefficient d’uniformité (CU) des systèmes d’irrigation représente l’homogénéité de la distribution d’eau d’irrigation par le système sur la superficie d’une parcelle donnée, ce coefficient peut s’affecter par plusieurs causes qui dépendent de type de système utilisé.
Le coefficient d’uniformité peut être mesuré pour deux types de système d’irrigation à savoir : le système d’irrigation localisé et le système d’irrigation aérien.
La fréquence de la vérification de coefficient d’uniformité des systèmes d’irrigation dépend de type de système d’irrigation, de la qualité d’eau d’irrigation, la période d’irrigation prévue (la campagne) ainsi que la qualité de l’installation de système d’irrigation essentiellement la filtration.
La vérification d’uniformité des systèmes d’irrigation est une opération qui doit d’être faite au moins deux fois par an : au démarrage de la campagne d’irrigation (après les opérations d’entretien de réseau) et au milieu de la campagne.
Plus le coefficient d’uniformité est proche de 100 % plus l’irrigation est parfaite et le système est en bon état, sinon un coefficient d’uniformité inférieur à 90 % requiert une intervention d’entretien en fonction de problème.
Dans cet article nous allons présenter en détails la technique de la vérification de l’uniformité d’irrigation à la parcelle.
Sommaire :
Causes d’un coefficient d’uniformité trop bas
L’altération des caractéristiques techniques des systèmes d’irrigation peut avoir plusieurs causes tels que :
Problème de la pression en amont : les émetteurs des systèmes d’irrigation ont une pression minimale de fonctionnement pour assurer le débit mentionné pour chaque type.
Cette pression varie d’un système à l’autre, elle est de 1 bar pour les goutteurs (de goutte à goutte) et 2 à 3 bars pour les asperseurs (en fonction des modèles), cette pression est fournie par les motopompes en amont de système d’irrigation (en stations de têtes).
Alors une sous pression dans les systèmes se reflète automatiquement sur les débits des émetteurs ainsi que sur l’homogénéité de la distribution d’eau.
Le défaut de la pression peut être du aux systèmes de filtration colmatés, aux problèmes de la motopompe, problèmes des vannes d’ouvertures et de fermetures…etc.
Bouchage des émetteurs : les orifices des émetteurs ont un certain diamètre fixe, l’accumulation ou le dépôt des substances solides d’un diamètre supérieur ou égal à celui des orifices peut colmaté les émetteurs ou réduire considérablement leur diamètre et par conséquent le débit fourni.
Fuites au niveau des conduits : Les fuites au niveau des conduites des systèmes d’irrigation affectent automatiquement la quantité et la pression d’eau d’irrigation et par conséquent auront un effet direct sur les débits des émetteurs et l’homogénéité de la distribution d’eau.
Vent : Le vent à également un effet sur le coefficient d’uniformité des systèmes d’irrigation surtout ceux aériens.
Il est recommandé d’éviter l’irrigation en temps venteux avec les systèmes d’irrigation aériens, cette cause ne nécessite pas un calcul de CU.
Causes de colmatage des orifices des émetteurs
Le colmatage des orifices des émetteurs peut-être à cause de :
**/ Colmatage chimique (Dépôts des minéraux) :
Ce type de colmatage est essentiellement à cause de la cristallisation d’engrais solubiliser dans l’eau d’irrigation surtout à la fin d’irrigation ou bien si les caractéristiques chimiques d’eau changent ainsi que si la dose des engrais n’est pas correcte.
Nous pouvons ajouter également comme cause des dépôts, un mauvais système de filtration qui permet le passage des fines particules d’argile ou autres particules de très petite taille et ces dernières s’accumulent aux orifices des émetteurs et peuvent causer leur bouchage.
L’accumulation des dépôts finira par colmater les émetteurs ou diminuer les débits de ces derniers, la vitesse et l’importance des dépôts est différente d’un émetteur à l’autre et par conséquent les débits se trouvent réduites et hétérogènes.
**/ Colmatage physique :
Les problèmes de système de filtration peuvent causer un autre type de colmatage dite colmatage physique, les systèmes de filtration défaillants permettent le passage des grains de sable ou autres particules d’une taille similaire ou plus qui causent directement le colmatage des orifices des émetteurs, ces particules se déposent directement sur l’orifice et sont maintenues grâce à la pression d’eau et par conséquent causent le bouchage des orifices des émetteurs.
Ce type de colmatage est rapide ainsi car il n’a pas besoin de temps de dépôt et de sédimentation.
**/ Colmatage biologique :
Ce dernier type de colmatage dit biologique est causé essentiellement par les algues qui peuvent se trouver dans les bassins d’irrigation ou dans quelques sources d’eau superficielles.
Un système de filtration moins efficace peut permettre le passage les algues transportées par l’eau et qui vont directement s’installer sur les orifices des émetteurs et par conséquent fermer ces orifices et altérer les performances des systèmes d’irrigation.
Chaque type de colmatage exige une intervention particulière pour le résoudre, nous allons présenter ces solutions dans un article prochainement.
Outils nécessaires pour le calcul de coefficient d’uniformité
Afin de procéder correctement au calcul de coefficient d’uniformité d’un système d’irrigation, il faut avoir les outils suivants :
Chronomètre :
Il sert pour la détermination de temps exact de déroulement de l’opération.
Récipients de récupérations d’eau :
Ce sont des récipients qui ont des formes et capacités qui varient en fonction des paramètres d’opération tels que le temps et le type de système d’irrigation.
La forme de récipients en cas des systèmes d’irrigation localisés n’a pas d’importance, sinon pour les systèmes d’irrigation aériens, il est préférable de choisir un récipient de la forme de la parcelle (rectangulaire généralement).
En ce qui concerne la capacité de récipient, elle doit être suffisante pour recueillir la quantité d’eau de chaque point de collecte.
Éprouvettes :
Elles servent pour mesurer la quantité d’eau récupérée par chaque récipient.
Procédure de calcul de coefficient d’uniformité
1—Détermination des points de collecte :
Avant de poser les récipients de récupération d’eau d’irrigation à partir des émetteurs, il faut déterminer le nombre d’endroits de collecte, la forme de récipients, le temps de la manipulation et la position de chaque point.
En ce qui concerne le nombre de points de collecte, il est recommandé de prendre un minimum de 16 points par parcelle ou vanne d’irrigation, ce nombre peut être réduit si la parcelle est de petite taille (inférieur à 2-3 ha) sinon il faut l’augmenter si la parcelle est d’une superficie très importante.
NB. Plus le nombre de points est important plus le coefficient d’uniformité est représentatif de la parcelle.
Sinon pour la forme des récipients, elle est importante seulement en cas de système d’irrigation aérien, il est préférable de choisir un récipient d’une forme rectangulaire afin de faciliter la généralisation de données sur la totalité de la superficie de la parcelle.
Et finalement pour la position des points de collecte, il existe plusieurs techniques tels que : l’échantillonnage aléatoire, en zigzag, diagonal, linéaire…etc.
NB. Qu’il faut mettre obligatoirement quelques points de collectes dans les endroits les plus éloignés de l’arrivée d’eau à la parcelle, car ces points sont les plus défavorables et sont ceux qui manifestent les symptômes de bouchage en premier.
2—Détermination de temps de l’opération :
Plus le temps de déroulement de l’opération de collette d’eau est important mieux sont les résultats, ce temps peut s’étendre sur le temps de l’irrigation de la parcelle en entier ou bien moins en fonction de débits et la capacité des récipients.
Pour un temps court, il est recommandé d’éviter la collecte d’eau au début de l’irrigation (démarrage) et à la fin de l’irrigation, le moment idéal est le juste milieu.
3– Mesure des quantités d’eau récupérées par les récipients :
L’avant dernière étape est la récupération d’eau de chaque récipient et la mesure de ces quantités d’eau avec l’éprouvette, il faut être très vigilant en cette étape pour ne pas renverser cette eau et perdre les échantillons d’eau.
4– Interprétation des résultats :
Après la réception des données de chaque point de collecte, il faut traiter ces données dans un tableur de traitement afin de tirer les informations nécessaires surtout le coefficient d’uniformité de système d’irrigation et les endroits ou les zones à problème.
Tous les calculs nécessaires sont dans les tableaux suivants :
- Pour l’irrigation localisée :
- M : la moyenne générale des quantités d’eau récupérées dans l’opération.
- Qn : la quantité d’irrigation récupérée par le récipient N° n.
- Dt : le débit théorique des émetteurs (individuel).
- n : le nombre de points de collecte dans l’opération.
- En : l’écart de débit entre la valeur mesurée et la valeur théorique de l’émetteur n.
Le calcul de coefficient d’uniformité de système d’irrigation est : CU = M/Dt*100.
- Pour l’irrigation aérienne :
- n : le nombre de points de collecte dans l’opération.
- ECn : l’espace couvert par le récipient N° n.
- Qn : la quantité d’irrigation récupérée par le récipient N° n.
- M : la moyenne générale des quantités d’eau récupérées dans l’opération.
- Qn/ha : la quantité d’eau d’irrigation par hectare en fonction de débit réel dans la zone de collecte N° n.
- Qt/ha : la quantité théorique d’eau par hectare.
- En : l’écart de la quantité d’eau entre la valeur mesurée et la valeur théorique par hectare en fonction des données de points de collecte N° n.
- NE/ha : nombre d’émetteurs par hectare.
- dt/émetteur : débit théorique par émetteur.
- MQ : la moyenne des quantités par hectare.
- MQt/ha : la moyenne des quantités théoriques par hectare.
Le calcul de coefficient d’uniformité de système d’irrigation est : CU = MQ/MQt*100.
Les valeurs de l’écart donnent une idée sur l’endroit ou la zone exacte qui a le problème, afin de concentrer les opérations d’entretien sur la zone concernée.
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