Matériel d’irrigation: Choix, utilisation et entretien

L’irrigation goutte à goutte

Dans l’irrigation goutte à goutte, l’eau est livrée à la plante à faible dose entraînant ainsi l’humidification d’une fraction du sol. Ceci permet de limiter les pertes par évaporation et percolation. Elle permet aussi de réduire le développement des mauvaises herbes (Tableau 1, voir fichier PDF). Elle met également en œuvre des équipements fixes et légers, et permet la fertigation. Dans la plupart des cas, elle exige une automatisation à travers des contrôleurs associés à des vannes volumétriques et/ou hydrauliques et des électrovannes.

Equipements du système goutte à goutte

L’installation est composée d’une source d’eau, d’une station de pompage, d’une unité de tête, des canalisations principales et secondaires, de porte rampes et rampes, et enfin de distributeurs.

Unité de tête

L’unité de tête comporte les éléments nécessaires au conditionnement et à la sécurité de fonctionnement (Tableau 2, voir fichier PDF).

Les distributeurs

Les distributeurs peuvent être classés selon leur débit de fonctionnement. On distingue alors les goutteurs, les diffuseurs et les micro-asperseurs (Tableau 3, voir fichier PDF).

Les goutteurs ont un faible débit (entre 1 et 16 l/h) et fonctionnent sous une pression relativement faible (environ 1 bar). Dans la pratique, on utilise souvent des goutteurs de 2 l/h pour les cultures maraîchères et de 4 l/h pour les cultures pérennes (arbres fruitiers et vignes). Selon le type de goutteur, le mode de fixation sur la rampe peut être soit en dérivation, en ligne ou intégré. Actuellement, on tend de plus en plus vers le mode intégré vu son faible coût de fabrication ainsi que sa facilité d’installation sur le terrain. En effet, il suffit de dérouler la rampe alors que pour les autres modes, les goutteurs sont à installer un par un, suivant les espacements désirés. Dans la fixation en dérivée, on peut trouver des circuits courts ou des circuits longs. Ces derniers ont l’avantage de couvrir une grande surface et peuvent être disposés en formant un cercle, pour couvrir une surface plus grande.

Dans certains projets d’irrigation goutte à goutte pour des cultures pérennes, on peut volontairement employer une rampe de faible diamètre lorsque les plants sont petits pour ensuite rajouter une deuxième rampe lorsque les besoins en eau sont plus importants.

Le débit Q d’un distributeur donné peut s’exprimer en fonction de sa pression par la formule suivante:

Q = K Hx

où: Q est le débit en l/h; K est une constante de forme et de dimension; H est la pression en mètre et x est le coefficient qui caractérise le type d’écoulement.

Lorsqu’on dispose de plusieurs valeurs de débits des goutteurs, avec les valeurs respectives des pressions, on peut alors à l’aide de l’équation ci-dessus calculer les valeurs de K et de x. Généralement, les constructeurs donnent les caractéristiques des distributeurs sous forme detableaux ou de graphes, ce qui permet d’établir leur équation, ou simplement connaître leur débit.

Les goutteurs auto-régulants ont une valeur de x voisine de 0 et donc la variation de leur débit est insensible aux variations de la pression; ces variations sont limitées dans une plage de pression. Les goutteurs non auto-régulants ont une valeur de x variant entre 0,5 pour le régime turbulent et 1 pour le régime laminaire.

Il est important de connaître cette équation pour effectuer correctement le dimensionnement d’un système d’irrigation goutte à goutte, notamment la longueur des rampes et leurs débits. Actuellement, les constructeurs donnent assez souvent la longueur maximale de leur rampe en fonction des diamètres et des goutteurs utilisés.

Les variations de débit d’un distributeur peuvent être également dues à l’usure de l’orifice car les sections de passage sont généralement faibles (diamètre variant entre 1 à 2 mm). Les sections des distributeurs doivent être fabriquées avec une grande précision puisque de petites variations de diamètre occasionnent de grandes variations de débit, sous une même charge.

Les rampes

La plupart des conduites en plastique utilisées en irrigation localisée sont fabriquées à partir de:

– Chlorure de polyvinyle, PVC
– Polyéthylène, PE (basse ou haute densité, BD ou HD)
– Polypropylène, PP

Les PE sont les plus utilisés pour les petits diamètres, alors que les PVC sont plus utilisés pour les gros diamètres, en raison de leur résistance à la pression. Le classement des conduites se fait suivant le coefficient normalisé de dimension, qui traduit la pression maximale de service ainsi que la classe de pression.

Pompes doseuses et injecteurs

Le choix d’un appareil d’injection doit tenir compte de la concentration requise en engrais et de la précision souhaitée. Les autres critères sont la mobilité, le coût et le mode de fonctionnement.

On distingue:

– Les dilueurs
– Les pompes doseuses hydrauliques (placées en lignes ou en dérivation)
– Les pompes doseuses électriques

Les dilueurs sont constitués d’une cuve étanche dans laquelle on introduit l’engrais sous forme solide mais soluble. La cuve est montée en dérivation sur la conduite principale de l’irrigation, à l’amont du filtre à tamis. Le temps de dissolution des fertilisants n’est pas toujours bien connu des opérateurs et la concentration de l’engrais varie fortement entre le début et la fin de l’irrigation. La cuve doit être vidée à la fin de chaque irrigation. Le volume de la cuve varie entre 50 et 300 litres, ce qui limite la surface à irriguer à ½ hectare en culture légumière et 1 hectare en arboriculture.

Les pompes doseuses hydrauliques fonctionnent d’une manière régulière en aspirant et en refoulant une quantité constante et connue de solution fertilisante dans la conduite d’irrigation. Le démarrage et l’arrêt peuvent être commandés par une vanne volumétrique ou par une électrovanne. Leur fonctionnement est précis.

Les pompes doseuses électriques sont constituées d’un moteur électrique qui entraîne une pompe à membrane ou un piston. Elles sont précises et permettent de disposer d’une gamme étendue de débits d’injection. Plusieurs pompes peuvent être montées en parallèle pour injecter simultanément plusieurs solutions. L’énergie électrique est nécessaire.

Filtration

L’irrigation goutte à goutte nécessite une filtration adéquate des impuretés contenues dans l’eau d’irrigation ainsi que celles qui peuvent se former en cours d’utilisation. Pour cela, il existe plusieurs types de filtres.

Les filtres à sables sont remplis de couches de gravier calibré pour arrêter les particules solides et organiques. Ils sont généralement munis d’un montage de contre-lavage qui permet leur nettoyage, réalisé lorsque la perte de charge est comprise entre 5 et 10 m. Un filtre à sable est suffisant pour un débit allant de 10 à 15 m3/h. Pour les débits supérieurs, on utilise une batterie de filtres. Pour plus d’assurance, le filtre à sable est suivi d’un filtre à tamis ou d’un filtre à disques. Le séparateur centrifuge, ou l’hydrocyclone, est placé avant le filtre à sable, quand l’eau est chargée de sable.

Assez souvent, on recommande de retenir les particules de granulométrie supérieure au 1/10 de la plus petite dimension de passage de l’eau dans les distributeurs. L’arrêt des particules plus petites ne fait qu’accélérer le colmatage des filtres. Une filtration de 150 microns (100 mesh) est souvent utilisée pour l’irrigation localisée ou par aspersion. Dans ce dernier cas, on pense aussi à l’usure des buses des asperseurs.