L'irrigation est l'approvisionnement en eau pour l'agriculture . L’irrigation peut provoquer une (re)consolidation du sol. Lorsque cela se produit, le travail du sol est à nouveau nécessaire.
La mise en place d’un système d’irrigation doit se faire en respectant certaines directives. Une série d'éléments doivent être pris en compte, depuis le processus de conception du projet jusqu'à la gestion à long terme des installations. Cette page a pour objectif de décrire les différentes étapes à suivre, en ne mentionnant que l'essentiel, et n'a pas pour vocation de répondre de manière approfondie à toutes les questions qui pourraient se poser. Si des informations plus précises sont nécessaires, vous devriez consulter les références .
Lors de la mise en place d’un système d’irrigation, les étapes logiques à suivre sont :
- Évaluer les besoins en eau des cultures à cultiver ;
- Détermination du dosage et de la fréquence des arrosages ;
- Sélection, dimensionnement et budget du système d'irrigation.
Un programme informatique destiné à faciliter la gestion de l'irrigation a été développé par la FAO. Ce logiciel permet le calcul des besoins en eau et des quantités d'eau d'irrigation nécessaires aux cultures. Il offre également la possibilité d'élaborer un programme d'irrigation selon diverses pratiques agricoles, d'évaluer les effets d'un arrosage trop faible des cultures et l'efficacité des différentes pratiques d'irrigation. Le logiciel CROPWAT est disponible gratuitement sur le site Web de la FAO ici . Deux versions existent. Le premier, très compact, fonctionne sous un environnement DOS et ne prend que la taille d'une seule disquette de 3,5 pouces. Le second, plus convivial, fonctionne sous le système d’exploitation Windows. Cette dernière version demande néanmoins plus de mémoire. Les deux versions s'appellent respectivement CROPWAT 7.0 et CROPWAT pour Windows. Les deux versions utilisent les mêmes méthodes de calcul et sont simples à utiliser. Leur principal avantage pour l’utilisateur est d’éviter la manipulation de formules, souvent difficiles à utiliser.
Contenu
- 1 Évaluation des besoins en eau des cultures à cultiver
- 2 Dosage et fréquence d’irrigation estimés par parcelle
- 3 Méthodes d'irrigation
- 4 Systèmes d'irrigation
- 5 Entretien et maintenance des systèmes d'irrigation
- 6 Structure de gestion
- 7 Éviter le besoin d’irrigation
- 8 Obtenir la pression de l'eau
- 9 Références
- 10 Bibliographie
- 11 Voir aussi
- 12 Liens externes
Évaluation des besoins en eau des cultures à cultiver
Premièrement, déterminer les besoins en eau d’une culture nécessite la connaissance de différents paramètres tant sur la plante elle-même que sur le climat ou le sol de la région.
- Les données climatiques fournissent les informations nécessaires concernant les besoins en eau de la culture ;
- Les paramètres pédologiques permettront d'estimer la réserve d'eau utilisable disponible dans le sol ;
- La culture des données précisera la réserve d'eau du sol, utilisable par la culture.
A l’aide des résultats obtenus, il sera relativement aisé de déterminer les quantités d’eau d’irrigation nécessaires au bon développement de la culture. Ceux-ci seront calculés à l'aide du logiciel informatique CROPWAT.
Calcul de l'évapotranspiration
Le déficit hydrique, que l'on peut appeler besoins en eau (W), est défini comme la différence entre l'évapotranspiration réelle (AET) de la culture et les précipitations effectives (EP).
L'évapotranspiration réelle est calculée en multipliant l'évapotranspiration standard par un coefficient culturel.
UNET=ETo*Cc{ displaystyle AET = ETo * Cc}
ETo représente l'évapotranspiration standard, définie par Penman (1956) comme la quantité d'eau transpirée par unité de temps par une végétation courte et verte, qui recouvre complètement le sol, est d'une hauteur uniforme et n'a jamais trop peu d'eau. Il est calculé par la formule de Penman-Monteith et à partir de données climatiques régionales.
Cc est le coefficient culturel, fonction du type de culture et de son état végétatif.
Les données climatiques (en moyennes mensuelles) permettant de déterminer l'évapotranspiration sont listées ci-dessous :
- Ta : températures moyennes, exprimées en degrés C.
- Ha : humidité moyenne de l'air, exprimée en %.
- Vm : vitesses moyennes du vent, exprimées en m/s.
- Pa : pression atmosphérique, exprimée en kPa.
- P : Précipitations exprimées en mm.
- N : nombre de jours de précipitations par mois
- Expos. Durée d'exposition solaire, en heures.
- Eto : évapotranspiration calculée par la méthode de référence Penmann-Monteih exprimée en mm/jour.
La pluie effective, Reff, représente la fraction des précipitations qui est effectivement utilisée par la culture après déduction des pertes par ruissellement superficiel et percolation profonde. Le choix de la méthode la plus appropriée pour calculer les précipitations effectives nécessite une réflexion approfondie. Plusieurs méthodes différentes ont également été développées, chacune prenant en compte le climat de la région où les mesures doivent être effectuées. CROPWAT propose 4 méthodes :
- La première option propose un pourcentage fixe : Peff = A * Pave dans lequel A est une fraction donnée par l'utilisateur. Généralement, il se situe entre 0,7 et 0,9.
- La deuxième formule a été développée à partir de données provenant de zones arides et semi-arides :
P.eff=0,6*P.unve−10perP.unve<70mm/month{ displaystyle Peff = 0,6 * Pave-10perPave <70 mm/mois}
- La troisième est une formule empirique développée localement. Les coefficients utilisés sont déterminés par l'analyse des données climatiques locales
P.eff=UN*P.unve+BforP.unve<xmm/month{\displaystyle Peff=A*Pave+BforPave<xmm/mois}
La quatrième option a été développée par le Département américain de l'Agriculture (USDA) :P.eff=P.unve=*(1−0,2*P.unve/125){\displaystyle Peff=Pave=*(1-0.2*Pave/125)}
Les besoins en eau (B) seront calculés pour chaque culture à l'aide du logiciel CROPWAT en introduisant les données climatiques et les spécificités des cultures. Les besoins en eau sont exprimés en m³/ha.
Données de culture
Le logiciel CROPWAT contient un fichier contenant les caractéristiques spécifiques de nombreuses cultures. Ces données sont :
- Le coefficient de culture, Cc, est utilisé pour calculer l’évapotranspiration réelle de la culture. Cela dépend de la culture elle-même et de son état végétatif ;
- La déshydratation autorisée représente le niveau critique d'humidité du sol sur lequel le stress dû au manque d'eau est ressenti par la culture, affectant l'évapotranspiration et la production végétale. Les valeurs sont exprimées en fraction de l’humidité totale disponible dans le sol ;
- Le coefficient de réponse d'efficacité, Ke, pour estimer les réductions de performances dues au stress causé par le déséquilibre de l'eau.
Estimation des réserves d’eau utilisables disponibles
UW=(θFC−θWP.){\displaystyle UW=(\theta FC-\theta WP)}
EU*UK=Zr=(θFC−θWP.)*Zr{\displaystyle EU*UK=Zr=(\theta FC-\theta WP)*Zr}
R.FU=UK*f{ displaystyle RFU = Royaume-Uni * f}
- UW est la hauteur de l'eau utilisable disponible dans le sol (mm/m). UW est la différence entre la teneur en eau par rapport à la capacité au champ (θFC) et la teneur en eau au point de flétrissement (θWPW).
- Zr (m), la profondeur d'enracinement maximale, déterminée pour les cultures matures et cultivées dans un sol profond.
- RU (mm) est l’eau disponible pour les cultures dans le volume de sol accessible par leurs racines.
- La réserve facilement disponible (RRA) est la quantité d'eau qu'une plante peut extraire du sol sans que sa production en soit sensiblement affectée. Il est défini par l'introduction d'un coefficient empirique, f. Ce coefficient représente le risque potentiel de soumettre une culture à un stress hydrique et est une caractéristique de la culture. Il est généralement admis de fournir une valeur de 2 ou 3.
Dosage et fréquence d’irrigation estimés par parcelle
Lorsque les besoins en eau des cultures tout au long de leur phase de croissance sont connus, il convient de déterminer le dosage d'irrigation par parcelle. Pour ce faire, il est nécessaire de connaître leurs données pédologiques. Ceux-ci détermineront la capacité de stockage de l'eau dans le sol et détermineront ainsi la quantité d'irrigation qui doit être appliquée à une fréquence définie par l'agriculteur afin de couvrir les besoins en eau des cultures.
Les paramètres nécessaires sont :
- Type de sol ;
- La teneur en eau utilisable (UW) ;
- La profondeur d'enracinement (Zr) ;
- La vitesse maximale d'infiltration de l'eau dans le sol (KSAT) ;
- Le sol sec initial (q initial).
Qté Totale (m³) = B (m³/ha) * Surface de parcelle irriguée (ha) L'irrigation d'appoint se distingue de l'irrigation continue par le fait qu'elle consiste à apporter une petite quantité d'eau aux cultures pour faire face à des précipitations insuffisantes afin de pour stabiliser les rendements. Elle ne peut pas à elle seule permettre la maturation des cultures, mais elle complète les précipitations et l'irrigation classique. L’effet de l’irrigation d’appoint est plus important lorsqu’elle est pratiquée à un stade critique du développement de la culture (floraison, maturation, etc.).
Méthodes d'irrigation
L'agriculture étant responsable de la plus grande consommation d'eau aux États-Unis et les barrages d'irrigation étant le type de barrage d'approvisionnement en eau le plus courant, il est important d'examiner la manière dont cette industrie utilise l'eau et comment les méthodes de conservation peuvent être utilisées pour accroître l'efficacité et ainsi éventuellement diminuer le besoin de barrages. En plus de certaines des techniques alternatives de détournement (décrites ci-dessus) pour fournir de l'eau pour l'irrigation, l'EPA des États-Unis a regroupé les pratiques d'irrigation économes en eau en trois catégories : [1]
- Pratiques sur le terrain
- Stratégies de gestion
- Modifications du système
Lorsque ces pratiques sont combinées avec les stratégies de dérivation alternatives ci-dessus, le besoin d'un barrage de dérivation pour l'irrigation pourrait être éliminé dans certaines circonstances.
Systèmes d'irrigation
Les systèmes d'irrigation sont divisés en 2 catégories : les systèmes alimentés par gravité et les systèmes sous pression :
Systèmes gravitaires
- Bassin d'irrigation (le plus connu) : L'eau est fournie sous forme de nappe dans un bassin (cloisonnable) construit sur un terrain nivelé (pente de 0,1 à 1 %) ;
- Patin d'irrigation : l'eau est produite par ruissellement dans des chemins séparés à une distance de 0,6 m à 1,25 m ; le sol est nivelé (pente de 0,2 à 3 %) ;
- Siphon d'irrigation ou rampes bordées : l'eau est déversée par des siphons ou des rampes à rails pour permettre une réduction de l'érosion de la chute, un meilleur contrôle du débit et une régularité de la distribution de l'eau.
Systèmes sous pression
- Irrigation par aspersion : distribution de l'eau sous forme de pluie avec régulation et uniformité du dosage administré ; possible uniquement à condition que la zone ne souffre pas de vents de vitesses supérieures à 4 m/s ; les systèmes d'irrigation par aspersion sont soit fixes, soit mobiles ;
- Irrigation localisée : l'eau circule dans des conduites flexibles de petit diamètre, disposées en surface et équipées de dispositifs émetteurs fournissant l'eau au pied de la plante ; les systèmes d'irrigation localisés les plus répandus sont l'irrigation goutte à goutte (destiné au public domestique) et le micro-jet (destiné au marché sylvicole).
Les systèmes d'irrigation sous pression génèrent en moyenne une économie d'eau de 30 à 60 % par rapport aux systèmes alimentés par gravité. Les systèmes d'irrigation localisés, quant à eux, peuvent conduire à des économies d'eau jusqu'à 50 % par rapport aux systèmes d'arrosage (limiter l'évaporation et la percolation maximales car l'eau est délivrée sous un faible dosage non humidifié sur une fraction du sol). Les systèmes d’irrigation localisés présentent également les avantages suivants :
- Prévenir le développement des mauvaises herbes et la possibilité de fertilisation. Ils sont cependant inadaptés si les cultures sont enracinées profondément et si l'eau est trop riche (en sable, limon, matières organiques, fer,... qui peuvent boucher les canalisations) ou trop salée (pas de lessivage).
- L'irrigation par pulvérisation est recommandée en cas de faible profondeur de sol, de sol léger et perméable, lorsque le terrain est trop irrégulier et lorsque de l'eau salée est utilisée.
Entretien et maintenance des systèmes d'irrigation
Un bon entretien des systèmes d’irrigation est essentiel si nous voulons maintenir le potentiel d’économie d’eau et éviter le gaspillage. Parmi les principaux problèmes concernant l’entretien du système d’irrigation, on retient :
- Régulateurs de pression ou limiteurs de débit défectueux ;
- Fuites dans les conduites d’eau ;
- Canaux et frontières défectueux.
Ces éléments entraînent une réduction de la durée de vie des équipements, une dérégulation de l'uniformité de la répartition spatiale de l'eau, une surconsommation d'eau, des problèmes d'approvisionnement en eau (pouvant pénaliser les opérateurs situés en bout de réseau) et des conflits d'usagers. Pour éviter ces problèmes, il faut :
- Entretenir le système d'irrigation : remplacer les joints; béton endommagé et/ou scellement de fissures ; remplacement et/ou nettoyage des filtres et des grilles ; nettoyer et débloquer ou rincer ;
- Maintenir les élévations/bordures ;
- Entretenir les ouvertures de stockage (nettoyage et rinçage);
- Surveillance de la qualité de l'eau ;
- Observer en permanence l'état des infrastructures et des équipements;
- Planifier les opérations;
- Budgétiser le coût des opérations ;
Le coût de l’absence de budgétisation et de planification de l’infrastructure et des systèmes de maintenance de routine entrave généralement le développement de ces techniques.
Structure de gestion
Enfin, la mise en place d'une infrastructure d'irrigation est essentielle à la mise en place d'une structure de gestion, un organe représentatif de tous les opérateurs qui gèrent le fonctionnement quotidien du périmètre d'irrigation.
La mise en place d'une telle structure avec des tâches bien définies permet de régler les conflits d'usagers, la lutte entre les intérêts individuels et les caractéristiques collectives de certaines infrastructures, les stratégies de surveillance et l'entretien des équipements.
Éviter le besoin d’irrigation
Un champ agricole bien conçu est conçu de telle manière qu’aucune irrigation n’est nécessaire, sauf pendant les périodes sèches. Pour vous en assurer, utilisez des cultures adaptées à la disponibilité en eau (eau du sol). De plus, utilisez une densité de plantation correcte (espace entre les cultures). Car avoir trop de plantes dans un champ agricole draine trop d’eau. Enfin, le schéma de plantation peut également être optimisé. Il est donc conseillé de répartir les plants le mieux possible sur le champ (c'est-à-dire en utilisant un motif en damier plutôt que de simples rangées avec des espaces [2] des rangées).
Obtenir la pression de l'eau
Pour transporter l’eau, nous avons 2 options :
- Faites couler l'eau vers un point plus bas (appelé système contrôlé par gravité) [3] Il s'agit généralement d'un réservoir d'eau non pressurisé situé à une altitude supérieure au point d'utilisation. La pression au point d'utilisation est le résultat de la pression hydrostatique provoquée par la différence d'altitude.
- Augmentez la pression de l'eau. Cela se fait généralement à l’aide d’un récipient sous pression. [4] Alternativement, un contrôleur de pompe en ligne ou une pompe sensible à la pression peut être utilisé. [5]
Références
- ^ Agence de protection de l'environnement, Cleaner Water Through Conservation, avril 1995, http://www.epa.gov/water/you/chap3.html (2 juillet 2003).
- ↑ Concentrez-vous sur la façon dont les rangées sont alignées, plutôt que sur les espaces entre les plantes d'une même rangée.
- ^ Pushard, Doug (2005). "Les systèmes de collecte d'eau domestique peuvent aussi parfois fonctionner par gravité" . Harvesth2o.com . Récupéré le 17/04/2009 . Modèle : Vérifier la source
- ↑ Schémas des appareils sous pression
- ^ Pushard, Doug. "Alternatives aux appareils sous pression dans les systèmes d'eau domestique" . Harvesth2o.com . Récupéré le 17/04/2009 .
Bibliographie
Nous remercions toutes les personnes sans qui ce document n'aurait pu voir le jour ; notamment Jérôme Bindels et Emmanuel Grosjean
- Pierre-Emile Van Laere, Manuel des systèmes d'irrigation , Collection "Manuels techniques". Manuel réalisé par l'ISF avec le soutien de la Direction Générale de la Coopération Internationale (DCIG)
- Allen RG, Luis S. Pereira LS, Raes D., M. Smith (1998). Évapotranspiration des cultures
- Lignes directrices pour le calcul des besoins en eau des cultures. Rome, Italie, FAO. Disponible sur Internet, consulté le 5 mai 2002 : http://www.fao.org/docrep/X0490E/x0490e00.htm
- CIRAD (2002), Mémento de l'agronome. Montpellier, France : CIRAD
- Grosjean E. (2002). Manuel de bonnes pratiques agricoles pour la région de Meknès-Tafilalet (Maroc).
- Ecole Nationale d'Agriculture de Meknès – FUSAGx.
- Coopération Wallonie-Bruxelles/Maroc. Brouillon.
- Lignes directrices pour la conception et l’évaluation des systèmes d’irrigation de surface. Rome, Italie, FAO. Disponible sur Internet, consulté le 5 mai 2002 : http://www.fao.org/docrep/T0231E/t0231e00.htm
Voir aussi
- Qualité du sol#Eau dans le sol
- Méthodes d'irrigation
- Placement de la ligne goutte à goutte
- Irrigation goutte à goutte
- Irrigation par mèche
- Recharge des eaux souterraines
Liens externes
- Wikipédia : Irrigation
- http://en.wikiversity.org/wiki/Appropriate_technology_designs#Water_supply
- Dans l'équipe CAO#Projets d'approvisionnement et de distribution d'eau Pompes éoliennes et autres appareils
- Petit système d'irrigation commercial 1
- Petit système d'irrigation commercial 2
- Petit système d'irrigation commercial 3
- Petit système d'irrigation commercial 4
- Quelques exemples de systèmes d'irrigation automatisés sur instructables
