1 Principes de base en irrigation de l`ON

Transcription

République du Mali
Office du Niger
DGEMRH
Gestion Eau et Maintenance du Réseau Hydraulique
Module de formation : 1
Principes de base en irrigation de l’ON
Financement Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW)
Assistance Technique AHT/Betico
2011 - 2012
DGEMRH
Table des matières
1. Introduction : Principes de base en irrigation ....................................................... 1
1.1 Réseau hydraulique primaire de l’ON ............................................................ 2 1.2 Périmètre irrigué à l’ON ................................................................................. 3 1.3 Aménagement standard (nouvelle conception d’irrigation à l’ON) ................. 4 1.4 Régulation : Commande à l’aval .................................................................... 6 1.5 Régulation : Commande à l’amont ................................................................. 7 1.6 Collecte des données climatiques.................................................................. 8 1.7 Besoin net en eau d’irrigation ........................................................................ 9 1.8 Relation agronomie - hydraulique ................................................................ 10 1.9 Efficience d’un réseau gravitaire d’irrigation ................................................ 11 1.10 Besoin brut en eau d’irrigation .................................................................. 12 1.11 Installation d’une échelle limnométrique ................................................... 13 1.12 Lecture des échelles limnométriques ....................................................... 14 1.13 Calcul de perte de charge dans une vanne plate ..................................... 15 1.14 Calcul de perte de charge sur un déversoir à seuil fixe ............................ 16 1.15 Points de mesure de débit dans un réseau d’irrigation ............................. 17 1.16 Installation des vannes plates .................................................................. 18 1.17 Description des vannes automatiques ...................................................... 19 1.18 Description des modules à masques ........................................................ 20 1.19 Mesure de débit de la vanne plate............................................................ 21 1.20 Mesure de débit de la vanne automatique ................................................ 22 1.21 Mesure de débit du module à masques.................................................... 23 1.22 Enregistrement des débits et volumes...................................................... 24 1.23 Installation des ouvrages sur un canal d’irrigation .................................... 25 i
1.
DGEMRH
Introduction : Principes de base en irrigation
Ce manuel a été établi dans le cadre du programme de formation pour servir aux ingénieurs,
techniciens et agents du service de Gestion Eau dans les zones de l’Office du Niger (ON).
Le manuel trait en bref une vingtaine de sujets de base sur la gestion de l’eau d’irrigation
dans les périmètres irrigués de l’Office du Niger.
Une connaissance de base de l’infrastructure hydraulique est primordiale pour tous les
agents du service Gestion Eau pour pouvoir manipuler et gérer les ouvrages d’art et les
canaux afin de pouvoir réguler et enregistrer les débits et volumes d’eau d’irrigation.
Tous les sujets dans ce manuel seront expliqués profondément dans les manuels
spécifiques qui traitent les sujets en détail.
Le manuel fournit de tous les sujets une brève description ensemble avec un tableau
explicative.
Tous les plans et tableaux ont été établis avec les logiciels EXCEL, VISIO 32 et AUTOCAD
2008 et des tableurs ont été inclus pour faciliter les calculs.
Les photos ci-jointes illustrent et donnent un aperçu plus instructif des ouvrages.
Le manuel a été établi dans le cadre du programme d’Assistance Technique (AT) des
bureaux d’études AHT International et BETICO, en étroite collaboration avec la Direction de
la Gestion Eau et Maintenance du Réseau Hydraulique à Ségou et les Divisions Gestion Eau
dans des zones.
Le projet a été financé par le bailleur de fonds la Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW,
Allemagne).
1
1.1
DGEMRH
Réseau hydraulique primaire de l’ON
Le réseau hydraulique primaire de l’ON est entièrement gravitaire, et son infrastructure
principale de l’amont vers l’aval est constitué du barrage de Markala ; des ouvrages du point
A, B et C ; des canaux adducteur (primaire) et drains collecteur.
Le réseau d’irrigation (le réseau adducteur)
Barrage de Markala
Barrage de dérivation sur le fleuve Niger, il permet en toute saison, mais dans la limite des
débits disponibles, de relever suffisamment le niveau d’eau jusqu'à la cote 300,54 m (5,5 m
de hauteur) en amont pour permettre l’irrigation gravitaire de l’ensemble des terres
aménagées de l’ON.
Canal adducteur
C’est par ce canal d’une longueur de 9 km que transite l’ensemble du débit dévié pour l’ON.
Il se termine au point A, et permet de débiter jusqu'à 200 m3/s. A partir de ce point partent
trois grands canaux d’irrigation (systèmes hydrauliques) à savoir :
Canal de Macina
Le canal du Macina et le Fala de Boky-Wèrè, qui alimente la zone du Macina. en bordure du
fleuve Niger.
Canal de Sahel
Le canal du Sahel et le Fala de Molodo, qui alimente les terres situées au nord, dont
dépendent les zones de Molodo, Niono, N’Débougou et Kouroumari.
Canal Costes-Ongoïba
Le canal Costes-Ongoïba qui irrigue les terres du bassin sucrier et la zone de M’Béwani.
Le réseau de drainage (le réseau collecteur)
Le drainage est défini comme l’ensemble de tous les procédés d’évacuations des excès
d’eau à tous les points d’une parcelle et à l’échelle d’une exploitation agricole. Le réseau de
drainage est parallèle à celui de l’irrigation.
Pour l'ensemble de la zone aménagée de l’Office du Niger, trois grands axes de drainage
existent :
•
Les réseaux collecteurs du Kala inférieur et du Kouroumari ;
•
Le réseau collecteur du Macina ;
•
Le réseau collecteur du Kala supérieur
Le Tableau 1.1 montre le plan schématique du réseau primaire de l’Office du Niger (ON).
2
Réseau primaire ON (avec PE consignes à maintenir)
DGEMRH
PE consigne Fala (m+)
Maximum
PE consigne prise (m+)
Fala de
Molodo
3e Bief
Minimum
Déversoir F. Molodo
Falla
Point
293,80
Maximum
Minimum
Axe
Vanne
Automat.
(m+)
293,22
MCA Alatona
C
LONHRO
E
294,00
Zone de Kouroumari RD
294,00
293,50
Tab. 1.1
CAMEX
Baux Alatona
Zone de Kouroumari RG
294,00
293,80
Casier Sokolo
Axe VA. 293,53
Casier Kogoni A + B
Remarque
Les PE dans les biefs du Fala
Zone de N'Débougou
296,70
296,10
295,68
296,07
Casier Siengo + extension
Casier Boloni + N'Débougou
Fala
de
Molodo
2e
Bief
Zone de Niono
297,40
297,00
296,69
296,90
Casier Grüber
doivent être maintenus
Casier Retail
impérativement
Casier Kouia/Kolodougou
pour garantir les PE
des canaux primaires
Projet SUKALA (canne)
296,30
296,10
E
Point
297,30
VP
8 000 ha
Actuel : 8.000
Extension : 20.000 ha
B
Zone de M'Bèwani
299,86
300,36
E
297,10
299,80
299,81
Casier Siribala
Casier Bloc C et D
Zone de Molodo (VP)
297,40
297,00
Casier Sud
Casier Centre
Casier Nord
Casier Koumouna
Fala
de
Molodo
1e
Bief
Zone de Macina
298,30
298,00
297,14
Projet Malibya
Casier Niaro
Réseau de drainage
Canal du Sahel
Qmax = 100 m3/s
Point
300,40
300,20
E
Canal Adducteur
Qmax = 200 m3/s
300,50
E
A
Casier Kokry / Kémacina
Projet SOSUMAR (canne)
Aspersion
Actuel : 140 ha
Canal du
Macina
Qmax = 50 m3/s
Fala de
Boky Wéré
E
PE consigne Fala (m+)
Min
Max
298,30
297,90
Déversoir de Kolongo
Niger
E. Kirango
300,30
Ecluse de Tio
Niger
E. Markala (Tio)
Canal de Tio
E. Koulikoro
Drain
Brétel
Extension : 14.000 ha
E
E
297,19
297,61
Casier Boky Were
Qmax = 50 m3/s
Canal Costes Ongoiba
Réseau d'irrigation
Barrage de Markala sur le Niger
1.2
DGEMRH
Périmètre irrigué à l’ON
Un périmètre irrigué consiste d’un grand nombre de parcelles des paysans-exploitants :
•
irriguées par un réseau d’irrigation,
•
drainées par un réseau de drainage (plus ou moins parallèle et symétrique au réseau
d’irrigation) et
•
liées par un réseau de circulation avec des pistes d’accès tout au long des canaux et
drains et avec des pistes de liaison entre les villages.
En général dans un périmètre d’irrigation quatre classes des canaux d’irrigation et des drains
sont à distinguer :
•
Canaux et drains primaires (distributeur et drain principal) ;
•
Canaux et drains secondaires (partiteurs et drain partiteurs) ;
•
Canaux et drains tertiaires (arroseurs et drain arroseurs) ;
•
Canaux et drains quaternaires (rigoles et drain rigoles).
En général dans un périmètre d’irrigation quatre types d’ouvrages sont à distinguer :
Ouvrage de mesure de débit
A l’entrée d’un canal d’irrigation se trouvent des prises (ouvrages d’art de mesure) pour
régler et mesurer les volumes d’eau qui entrent dans le canal.
Ouvrage de régulation de débit
Sur un canal d’irrigation se trouvent également des régulateurs (ouvrages de régulation)
pour maintenir le niveau d’eau dans le canal.
Ouvrage de sécurité
Sur un canal d’irrigation se trouvent également des déversoirs (ouvrages de sécurité) pour
évacuer les surplus d’eau et donc pour protéger le canal contre les inondations.
Ouvrage d’évacuation d’eau et de franchissement
Au bouchon d’un drain se trouvent des débouchés drains (souvent en combinaison avec des
passages busés) pour évacuer les surplus d’eau d’irrigation et de l’eau de la pluie vers un
drain d’une classe supérieur et enfin pour l’évacuer dehors du périmètre.
Le Tableau 1.2 montre un plan schématique d’un périmètre irrigué de l’ON.
3
Plan schématique d'un périmètre d'irrigué
DGEMRH
V.A. en tête du canal (admission)
Dév. Lat.
V.A. en tête du bief (régulation)
Superficies à irriguer (ha)
2
Piste d'accès au périmètre
Légende
A
d
d
u
c
t
e
u
r
Vanne de garde
(vanne plate)
Vanne Avio/Avis
Module à Masques
2
VA MM/VP
Co. à.l'amont
Distributeur
VA
Village (avec piste de liaison)
Com. à l'amont
4
M
3 M
2
P
a
Parcelle
r
+/2 ha
t
i
t
Ab
i
e Abreuvoir
u
r
Déversoir
5
latéral vers drain
Prise de Rigole (ToR)
avec tour d'eau
Régulateur à seuil fixe
Rivière
ToR
1
Falla
Barrage
Accès aux parcelles
Via piste drain arroseur
A pied via cavalier arroseur
Com. à l'aval
Distributeur/C.P.
2.500 - 5.000
Partiteur/C.S.
250 - 500
Arroseur/C.T.
10 - 50
Rigole/C.Q.
1,5 - 2,5
Lavoir
Régulateur
1
Tab. 1.2
Passage/Franchissement
Tuyau PVC / Dalots en béton
Arroseur
Déversoir au
bouchon
vers drain
Longueur (Km)
Accès à pied (sur crête du cavalier)
3
4
5
6
7
Rigoles
(tour d'eau sur les prises)
Distributeur/Drain Prin.
5 - 15
Partiteur/Drain Part.
5
Rigole (irrigation)
D
r.
Arroseur/Drain Arr.
0,5 - 1,5
Rigole+Drain Rigole
0,2
Rigole (drainage)
P
a
r
t
i 6
t
e
u
r
Accès par charette
Dr. Arroseur
Canal d'irrigation
Drain
Déversoir latéral de sécurité
Inventaire (m/ ha)
Distributeur/Drain Prin.
2
Partiteur/Drain Part.
10
Arroseur/Drain Arr.
50
Rigole+Drain Rigole
100
Delta
Piste latérité / piste d'accès
Évacuation
d'eau
Piste banco
Débouché Drain
Piste piétons
sur cavalier
Irrigation et drainage
2
7
Drain Principal
Chiffre de Référence (p.r. au manuel)
Remarque : Si possible/nécessaire construire toujours un ouvrage d'irrigation en combinaison avec un ouvrage de franchissement
8
dehors du
Périmètre
AB
1.3
DGEMRH
Aménagement standard (nouvelle conception d’irrigation à l’ON)
Avec le commencement des réhabilitations dans les années 80, la conception d’irrigation a
changé d’un régime par inondation (par partiteur ou bief de partiteur) à un régime continu
(24h/24h) sur les canaux primaires/secondaires/tertiaires et une rotation (tour d’eau) sur les
prises des parcelles, situées tout au long d’un arroseur.
La nouvelle conception des projets de réhabilitations est nouveaux aménagements est
basée sur deux critères:
•
Le critère de rotation et ;
•
Le critère des besoins en eau d’irrigation.
Le débit de “main-d’eau” (un débit maniable par un paysan irrigateur) joue le rôle de contrôle
dans le calcul des superficies des parcelles et des unités tertiaires (arroseurs).
La main-d’eau est fixée entre 20 et 30 l/s durant une journée (24h24h) pour un débit
spécifique de 2l/s/ha, une parcelle d’une superficie d’environ de 2 hectares et un tour d’eau
de 7 jours (2 l/s/ha durant 1 journée (24 h) x 2 ha x 7 jours (1 jour tous les 7 jours = 28 l/s).
Le critère de rotation
• Le débit est continu sur le réseau principal, secondaire et tertiaire (distributeur, partiteurs
et arroseurs) et discontinu (par rotation) sur le réseau quaternaire (rotation de la main
d’eau au niveau des prises de rigoles) ;
•
Le débit entier d’un arroseur est dévié dans la prise de parcelle (prise de rigole) de telle
manière que toutes les parcelles reçoivent ce débit durant une certaine période dans
l’intervalle d’irrigation ;
•
Le débit prélevé au niveau de la prise de rigole est maitrisable par le paysan irrigant et
les pertes d’eau d’irrigation peuvent être réduites au minimum.
Principe : Il y a suffisamment d’eau d’irrigation pour tout le monde, mais pas pour tout
le monde à la fois, à chaque paysan irrigant a son tour.
Un débit continu implique obligatoirement l’installation de régulateurs (à seuil fixe) pour
maintenir le PE nécessaire.
Le critère de besoins en eau
• Le débit dévié dans la parcelle doit correspondre aux besoins en eau des plantes (riz)
pour la période prévue durant les différents stades de croissance ;
•
Un contrôle sur ces deux critères est la capacité de manipulation du débit par le paysan,
irrigant (exprimée en “main d’eau”, qui varie entre 20 et 30 l/s).
Pour toutes les réhabilitations et nouveaux aménagements des périmètres rizicoles ces deux
critères sont appliqués.
Le Tableau 1.3 montre les principes de la conception standard de l’ON
4
DGEMRH
Tableau 1.3 : Les principes de la conception standard de l’ON
La distribution d’eau est prévue pour un régime d’eau de 24h/24h
• Le dimensionnent du réseau est basé sur des besoins en eau de 2,0 l/s/ha au maximum
(au niveau de la prise de distributeur) ;
• Les besoins en eau varient durant la campagne entre 0,5 et 2,0 l/s/ha.
La régulation du débit est continue sur le distributeur, partiteur et arroseur
• Distributeur : commande (automatique) à l’aval par des vannes AVIO/AVIS;
• Partiteur : commande (manuel) à l’amont par des modules à masques ou vannes plates;
• Arroseur : commande (manuel) à l’amont par des modules à masques.
Une rotation est installée sur des prises de rigoles
• Comme intervalle de rotation une période de 7 jours a été adoptée ;
• La superficie des parcelles sur l’ensemble du périmètre est autour de 2 ha en moyenne ;
• Le nombre de rigoles par 1 “main d’eau” est 7 où moins que 7, mais ne dépasse jamais
7.
La mesure des débits aux points de répartition est effectuée par :
• En tête de distributeur aux moyens de vannes AVIO/AVIS;
• En tête des partiteurs aux moyens de modules à masques (Type L/C), ou vannes plates
(VP);
• En tête des arroseurs aux moyens de modules à masques (Type X / XX);
• En tête des parcelles par des prises de rigole avec vannette (Type ToR, Tout ou Rien).
Le maintien du PE (PE) est assuré :
• Dans le distributeur par des vannes AVIO/AVIS ;
• Dans les partiteurs par des régulateurs à seuil fixe (Type Giraudet ou bec de canard);
• Dans les arroseurs par des régulateurs à seuil fixe (dans le cas où la pente d’arroseur est
supérieure à 40 cm/Km).
Le débit d’arroseur est de « 1 Main d’eau » ou le multiple de 1 Main d’eau
• Dans le cas d’un arroseur irriguant une petite superficie (< 15-16 ha), le débit d’arroseur
est le débit d’une rigole (1 Main d’eau = le débit minimum dans l’arroseur) ;
• Dans le cas d’un arroseur irriguant une large superficie (> 15-16 ha), le débit d’arroseur
est le multiple du débit d’une rigole (2, 3, 4 Main d’eau) ;
• Un débit de 4 Main d’eau (irriguant une superficie entre 50 et 60 ha) est le débit maximum
dans l’arroseur.
1 Main d’eau a été établie entre 20 et 30 l/s
•
1 Main d’eau est basée sur la capacité de manipulation d’un seul paysan irrigateur.
5
1.4
DGEMRH
Régulation : Commande à l’aval
Deux régulations des régimes d’eau dans les canaux sont appliquées à l’ON, à savoir :
1. La commande par l’aval ; le régime d’eau (débit et niveau d’eau) est commandé par celui
situé à l’aval : le consommateur commande ;
Un canal est dit régulé en commande par l’aval lorsque l’admission de débit en tête du canal
s’effectue automatiquement ou manuellement sous l’effet des appels de débit opérés par les
consommateurs situés sur son parcours. En tête de canal et de biefs sont situés des
ouvrages de régulation qui ont pour rôle le maintien du plan d’eau situé à l’aval immédiat de
l’ouvrage à une cote sensiblement constante.
Le réglage en tête du canal et des biefs est obtenu soit par une vanne automatique (type
AVIO ou AVIS) soit par une vanne plate (régulation manuelle). En fait, le plan d’eau juste en
aval, détermine la position d’ouverture de la vanne en tête de chaque bief. Ce plan d’eau
reste compris entre deux niveaux limites, à savoir :
•
Une ligne d’eau PEmax lorsque le débit appelé est nul (Q0) et que la vanne se ferme ;
•
Une ligne PEmin d’eau à Qmax correspondant à la plus grande ouverture de la vanne.
La différence de niveau des deux lignes ∆PE décrites ci-dessus en tête de bief est
dénommée décrément et est de l’ordre de 5 à 15 cm suivant l’importance de la vanne.
Il faut remarquer et retenir pour la régulation à commande par aval, le plan d’eau à débit nul
est au-dessus du plan d’eau à débit max. Ce dernier est presque parallèle à la pente du fond
du canal.. Les vannes automatiques (AVIS/AVIO) sont les régulateurs les plus fréquemment
utilisés en régime de commande par l’aval.
En cas de débit zéro (Q0), la ligne d’eau dans le bief est horizontale. Au fur et à mesure que
le débit appelé augmente, la pente de la ligne d’eau devient plus forte jusqu’à son débit
maximum (Qmax). Il y a donc un volume de marnage dans le bief du canal qui permet une
transition souple des régimes d’eau.
•
En cas d’augmentation du débit appelé, la réserve d’eau dans le volume de marnage
répond instantanément à la demande ; la pente plus forte de la ligne d’eau permet de
transiter un débit plus important ; le niveau d’eau en tête du bief s’abaisse et commande
une ouverture plus grande de la vanne.
•
En cas de diminution du débit appelé, une situation inverse se produit : le débit refusé est
stocké dans le volume de marnage; la pente de la ligne d’eau et le débit diminuent ; le
niveau d’eau en tête du bief augmente, ce qui commande une fermeture progressive de
Le fonctionnement d’une telle commande est dans son principe très simple.
Le Tableau 1.4 montre le principe de la commande par l’aval.
6
Régulation : Commande à l'aval
DGEMRH
Tab. 1.4
Sur le réseau primaire
Prise avec Vanne Avio/Avis
en tête du canal
P1 Q1
P2 Q2
P3 Q3
P i avec Vanne
Prise
V
Avio/Avis
A i /A i
en tête du bief
Axe
V.A.
PEmax Ligne d'eau à Qo
Décrément (5 à 15 cm)
Adducteur
Falla
PEmin
Marnage
Ligne d'eau à Qmax
PEmax
Décrément
Qd
e
Distributeur 1 bief
PEmin
2e bief
Fond du canal
Qb
Prises du réseau secondaire : Modules à Masques (Type L ou C)
P1 Q1
P2 Q2
Vanne Avio/Avis
Vanne Avio/Avis
2e bief
Qd
e
Distributeur : 1 bief
Qb
Qd = Q1 + Q2 + Q3 + Qb + ∆Q
P3 Q3
Normalement un canal d'Irrigation (commandé à l'aval/ l'amont) est divisé en plusieurs biefs.
Commande à l'aval : L'admission de débit en tête du canal s'effectue automatiquement
Le débit qui entre dans le canal n'est affecté que par les appels des débits des consommateurs.
Les ouvrages de régulation :
Les mêmes ouvrages de régulation (Vanne Avio / Avis) sont situés en tête de canal et en tête de biefs,
pour maintenir le plan d'eau à l'aval de l'ouvrage à une cote sensiblement constante.
Le plan d'eau (PE) juste à l'aval de l'ouvrage reste compris entre deux cotes limitées :
● La cote PEmax s'établit lorsque le débit appelé est zéro, Q = 0 (la vanne se ferme)
● La cote PEmin s'établit lorsque le débit appelé est maximum, Qmax.(la vanne s'ouvre au max.)
● La différence de cote ∆PE = PEmax - PEmin, dénommée Décrément, est de l'ordre de 5 à 15 cm.
En cas d'un débit zéro (Qo), la ligne d'eau dans le bief est horizontal. Au fur et à mesure que le débit
appelé augmente, la pente de la ligne d'eau devient plus forte jusqu'à son débit maximum (Qmax).
Il y a donc un volume d'eau dans chaque bief du canal qui permet une transition souple
des régimes d'eau.
d'eau
Installation des ouvrages de prise sur les canaux secondaires (Chapitre 3)
Suivant le marnage et le type d'ouvrage de prise
● Toutes les prises des canaux dérivés sont installées juste à l'aval de la vanne AVIO/AVIS
● Toutes les prises des canaux dérivés sont installées tout au long d'un bief
1.5
DGEMRH
Régulation : Commande à l’amont
Deux régulations des régimes d’eau dans les canaux sont appliquées à l’ON, à savoir :
2. La commande par l’amont ; le régime d’eau est commandé par un opérateur situé à
l’amont du bief : la source commande.
Un canal est dit régulé par l’amont lorsque l’admission du débit en tête du canal est
uniquement réglée par l’ouvrage de prise. Elle n’est pas affectée par des appels de débit sur
le canal. Un canal régulé en commande par l’amont est, en général, divisé en plusieurs biefs.
Les ouvrages de régulation des niveaux sont situés en aval de chaque bief.
En tête du canal est situé un ouvrage de prise (équipé de module à masques ou de vanne
plate) qui est conçu pour le contrôle d’un débit à une valeur spécifique. Entre chaque bief
sont situés les ouvrages régulateurs (seuils), qui ont pour rôle le maintien du plan d’eau
amont dans une fourchette bien définie.
Généralement en aval du canal, sur le dernier bief, est placé un déversoir de sécurité, qui a
pour but d’évacuer vers le réseau de drainage les excès d’eau liés aux éventuelles fausses
manœuvres, ainsi que les surplus normaux provoqués par les régimes transitoires.
Le niveau d’eau dans un bief dépend du débit :
•
A débit nul (ouvrage de prise fermé) il s’établit dans chaque bief un plan d’eau
horizontale dont le niveau correspond à la cote du seuil du déversoir situé à l‘aval du bief.
Ici, il est sous-entendu qu’il n’y a pas de prises ouvertes en aval ;
•
A débit maximum (ouvrage de prise du canal ouvert), le niveau à l’extrémité aval du bief
correspond à la cote du seuil du déversoir majorée de la lame d’eau déversant (fonction
du débit supplémentaire). En allant de l’extrémité aval vers l’amont, la ligne d’eau monte
selon une pente conditionnée par les pertes de charge dans le canal ;
•
La commande par l’amont permet donc de maintenir la ligne d’eau dans une fourchette
réduite en fonction du débit installé en tête du canal.
•
En cas de déficit d’eau dans le réseau (le débit en tête du canal est inférieur à la
demande), les prises à l’amont sont privilégiées. Pour éviter déconnecter le bief aval il
est recommandé de répartir le déficit proportionnellement entre les différents biefs. Ceci
limitera les actes de vandalisme sur les Giraudets Comment peut-on répartir ce déficit
entre les différents biefs ??. Dans le cas contraire (le débit en tête du canal est supérieur
à la demande), le surplus est évacué dans les drains jusqu’au moment que l’on ajuste le
débit en tête du canal.
Il faut remarquer et retenir que le plan d’eau à débit nul est cette fois-ci en-dessous du plan
d’eau à débit max. Le type de régulateur utilisé en général est celui à seuil fixe.
Le Tableau 1.5 montre un plan schématique de la régulation : Commande à l’amont.
7
Régulation : Commande à l'Amont
DGEMRH
Tab. 1.5
Sur le réseau secondaire
Module à Masques
en tête du canal
A1 Q1
A2 Q2
Qp
Régulateur à Seuil fixe
A3
Q3
de niveau amont
Ligne d'eau à Qmax
Distributeur
PEmax
Marnage
Ligne d'eau à Qo
Crête Régulateur
Qr
Décrément
PEmin
Partiteur : 1e bief
Partiteur : 2e bief
Fond du canal
Prises du réseau secondaire : Modules à Masques (Type X ou XX)
A1
MàM (L/C)
Distributeur
Q1
A2
Q2
Régulateur à Seuil fixe
MàM
Qp
Partiteur : 1e bief
Qp = Q1 + Q2 + Q3 + Qr + ∆Q
Qr
A3
2e bief
Q3
Normalement un canal d'Irrigation (commandé à l'aval/ l'amont) est divisé en plusieurs biefs.
uniquement
Commande à l'amont : L'admission de débit en tête du canal est réglé
V
par l'ouvrage de la prise
Le débit qui entre dans le canal n'est pas affecté par les appels des débits des consommateurs.
Les ouvrages de régulation :
● L'ouvrage en tête du canal (en amont) peut être une vanne Avio/Avis ou un module à masques.
● Les ouvrages de régulation (régulateurs à seuil fix) sont situés en aval de chaque bief, pour maintenir
le plan d'eau en amont à une cote sensiblement constante.
Le plan d'eau dans le bief juste à l'amont de l'ouvrage reste compris entre deux cotes limitées :
● La cote PEmin s'établit lorsque le débit appelé est zéro, Qo (vanne fermée)
● La cote PEmax s'établit lorsque le débit appelé est maximum, Qmax. (vanne ouverte au max.)
● La différence de cote ∆PE = PEmax - PEmin, dénommée Décrément, est de l'ordre de 5 à 15 cm.
La commande par l'amont permet donc de maintenir la ligne d'eau dans une plage réduite en
fonction du débit en tête du canal. Ce débit reste constant.
Installation des ouvrages de prise sur les canaux tertiaires (Chapitre 3)
Suivant le marnage et le type d'ouvrage de prise
Toutes les prises des canaux dérivés sont installés juste à l'amont du régulateur
Toutes les prises des canaux dérivés sont installés tout au long d'un bief
1.6
DGEMRH
Collecte des données climatiques
Les facteurs climatiques, qui influencent le besoin en eau des cultures sont :
•
La température moyenne durant la journée ;
•
L’ensoleillement (insolation, nombre d’heures de soleil par jour) ;
•
La vitesse moyenne du vent ;
•
L’humidité relative.
Ces 4 facteurs, qui sont mesurés quotidiennement dans une Station Météo, sont les
paramètres dans le calcul de l’évapotranspiration.
Il y a plusieurs formules pour le calcul de l’évapotranspiration. La formule, la plus utilisée, est
basée sur la théorie de MM. Penman et Monteith.
Pour les zones de l’ON les facteurs climatiques de la Station Météo du Sahel à Niono sont
utilisés pour le calcul de l’évapotranspiration (Evapotranspiration de référence suivant
Penman et Monteith).
Le Tableau 1.6 montre la collecte des données climatiques (4 facteurs climatiques, une
moyenne mensuelle sur 40 années) et l’évapotranspiration de référence.
On remarque bien dans le tableau que l’évapotranspiration varie durant l’année de 316
mm/mois (3.160 m3/mois/ha) dans le mois de Mars au 158 mm/mois (1.580 m3/mois/ha)
dans le mois d’Août.
Pluviométrie
La conception du réseau d’irrigation de N’Débougou se base également sur la pluviométrie
(Station Météo du Centre du Sahel à Niono). Dans le calcul de la conception une pluie
décennale est prise en compte.
En plus un coefficient d’efficience de la pluie de 0,8 a été introduit (voir Publication 29 de
FAO). Ce qui veut dire que 80 % de la pluie décennale est utilisée par les cultures Tout cela
réduit la pluviométrie moyenne annuelle de 447 mm à 273 mm une fois tous les 5 ans.
Cela veut dire que durant quatre ans sur cinq l’apport de la pluie est plus grand que 273 mm
ou 2.730 m3/ha.
Le Tableau 1.6 montre également la pluviométrie moyenne de 40 années de la Station
Météo du Sahel, la pluviométrie quinquennale et décennale.
8
Collecte des données climatiques (Station Météo du Sahel-Niono)
DGEMRH
Déscription climatologique
Données climatologique
Temperature moyenne
Unité/ Mois
Saisons
D
J
F
M
Contre-saison froide
A
M
J
J
Contre-saison chaude
A
S
O
Tab. 1.6
N
Saison hivernale
°C
22,2
20,8
25,2
28,3
32,1
32,7
31,4
28,8
28
28,8
28,7
26,6
heure/jour
7,6
8,1
8,1
7,5
7,3
8,1
7,1
6,7
7,5
8,1
8,4
8,3
m/s
1,3
1,8
1,7
1,7
1,6
1,3
1,5
1,6
1,2
1,5
1
1,1
%
40
38
34
34
38
50
58
67
73
68
58
45
Evapotranspiration de Ref. =
mm/mois
217
233
249
316
285
267
216
158
149
150
180
201
(ET0 suivant Penman/Monteith)
mm/jour
7
7,5
8,9
10,2
9,5
8,6
7,2
5,1
4,8
5,0
5,8
6,7
Evaporation Bac de Colorado
mm/jour
7,3
8
9,4
11,4
11,4
8,9
8,7
6,8
6,2
6,5
6,7
7,9
Insolation moyenne
Vitesse de vent moyenne
Humidité rélative moyenne
Total
Evaporation
Pluviométrie
2 621
0
Pluviométrie 2010
mm/mois
0
0
0
0
0
0
19
96
118
120
4
0
357
Pluviométrie moyenne (1970 - 2010)
mm/mois
0
0
0
0
4
21
51
126
165
66
7
1
441
Pluviométrie quinquenale
Pluviométrie décenale
Coefficient d'efficacité de pluie (FAO)
Apport de pluie
0
mm/mois
0
0
0
0
0
0
18
74
114
38
0
0
%
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
80
mm/mois
0
0
0
0
0
0
14
59
91
30
0
0
Remarques :
1. La Station Meteo de Sahel à Niono dispose des données climatologiques sur 40 ans
2. Basées sur données climatologiques, l'évapotranspiration suivant Penman/Monteith peut être calculée. Le base pour le calcul du besoin en eau d'irrigation
3. Le coefficient d'efficacité de pluie suivant le FAO est autour de 80 %
244
194
1.7
DGEMRH
Besoin net en eau d’irrigation
Les plantes ne peuvent pas se développer sans eau. La source d’eau la plus connue pour la
croissance de la plante est l’eau de la pluie. S’il y a insuffisance de pluie, l’eau doit être
fournie d’une autre manière ; il faut l’irrigation. Le besoin en eau d’irrigation est la différence
entre le besoin en eau des cultures moins l’eau de la pluie disponible.
Donc les deux facteurs qui déterminent le besoin d’eau net d’irrigation nécessaire sont :
•
le besoin en eau des différentes cultures et ;
•
la quantité d’eau de pluie disponible.
Le besoin net en eau d’irrigation
L’eau dans le sol a entre autres la fonction de transport des nutriments et le maintien de la
température. L’eau d’un plan d’eau à ciel ouvert s’évapore en vapeur dans l’atmosphère
durant la journée. Le même processus s’applique à l’eau se trouvant à la surface du sol et
sur les feuilles et tiges de la plante. Ce processus s’appelle évaporation.
Les plantes ont besoin d’eau pour la transpiration et pour l’évaporation. Les racines des
plantes absorbent ou extraient l’eau du sol pour vivre et se développer. La plus grande partie
de cette eau (90%) ne reste pas dans les plantes, mais se dissipe en vapeur d’eau dans
l’atmosphère par les feuilles et les tiges. Ce processus s’appelle transpiration ; il a lieu
essentiellement au cours de la journée.
Les deux processus ensemble s’appellent évapotranspiration.
Le Tableau 1.7 montre le besoin net en eau d’irrigation (schéma du processus de
l’évapotranspiration).
9
DGEMRH
Besoin net en eau
ea d'irrigation (Evapotranspiration
E
t
i ti )
Tab.
T b 1.7
17
L'évapotranspiration
dépend
facteurs
climatiques:
'é p
pi i
dé
p d de
d quatre
q
f
li
iq
- Température moyenne durant la journée (oC)
- Insolation moyenne (nombre d'heures
d heures de soleil durant la journée)
- Vitesse
de
Vit
d ventt moyenne ((m/s)
/ )
- Humidité rélative de l'air moyenne durant la journée (%)
Evaporation
Graduation en mm
60
Mesure du niveau d'eau
d eau dans la bouteille
53 Lundi matin
50
46 Mardi matin
Evapotranspiration (24h)
Evapotranspiration
(24h)
= 53 ‐ 46 = 7 mm/jour = 7 x 7 7 x 7 = 49 mm/semaine
49 mm/semaine
= 7 x 30 = 210 mm/mois
= 7 x 30 = 210 mm/mois
40
Bouteille d'eau
Bouteille d
eau
30
Niveau d'eau
Niveau d
eau dans la bouteille baisse
dans la bouteille baisse :
d 3
de 53 mm à 46 mm
à 6
j
(
)
durant 1 journée (24h)
Evapotranspiration des cultures
Evapotranspiration des cultures
20
10
Champs de riz
de riz
0
La formule de Penman fournit :
La rélation entre les quatre facteurs climatiques et l'évapotranspiration
l évapotranspiration
Penman : f(température, insolation, humidité rélative, vitesse de vent)
Durant ll'année
année les facteurs climatiques changent, donc
également les évapotranspirations changent
changent.
Durant le mois de Mars l'évapotranspiration
l évapotranspiration = :
Durant le mois de Septembre ll'évapotranspiration
évapotranspiration = :
10,2
50
5,0
mm/j =
mm/j =
71,4
35 0
35,0
mm/sem.
mm/sem
mm/sem.
1.8
DGEMRH
Relation agronomie - hydraulique
Le besoin en eau d’une culture est ordinairement exprimé en mm/jour, mm/mois ou
mm/saison. Egalement le besoin en eau peut être exprimé en m3/jour/ha, ou en m3/mois/ha.
1 mm/ jour = 10 m3/ jour/ ha,
donc,
1 m3/jour/ha = 0,1 mm/ jour
Pour transformer une quantité d’eau d’évapotranspiration en mm/jour dans un débit en l/s/ha
(litres/seconde/hectare) la relation suivante est utilisée.
1 l/s/ha (durant 24 heures) = 8,64 mm/jour,
donc,
1 mm/jour = 0,12 l/s/ha (durant 24 heures)
Supposons que le besoin en eau d’une culture est de 10 mm/jour (100 m3/jour/ha). Ceci
signifie que, chaque jour, la culture a besoin une tranche d’eau de 10 mm ou un volume
d’eau par hectare de 100 m3.
Cela ne signifie pas que ces 10 mm doivent nécessairement apportés chaque jour par la
pluie ou par irrigation. Il est évidemment possible d’apporter, par exemple, 70 mm d’eau
d’irrigation tous les 7 jours (le mode d’irrigation dans les nouveaux périmètres de l’ON). Cette
eau sera alors stockée sur la surface (p. e. culture de riz) ou dans la zone radiculaire (autres
cultures) et progressivement utilisée par les plantes à raison de 10 mm par jour.
Le Tableau 1.8 montre la relation agronomie – hydraulique (la transformation entre le besoin
en eau d’irrigation exprimée en mm/jour (agronomie) et le besoin en eau d’irrigation
exprimée en litres/seconde (hydraulique)).
10
DGEMRH
Rélation : Agronomie - Hydraulique
Tab. 1.8
Superficie de un (1) ha : 100 m x 100 m = 10.000 m2
1 ha = 10.000 m2
Volume de 1 mm d'eau = 10 m3
100 m
1 mm = 0,001m
100 m
Superficie de 1 ha = 100 m x 100 m = 10.000 m2
Hauteur d'eau de 1mm (= 0,001 m) sur une superficie de 1ha représente un volume d'eau de :
Volume d'eau = 0,001 m x 100 m x 100 m = 10 m3
Débit de 1 l/s, durant 24 heures (1 journée) sur une superficie de 1 ha
q = 1 l/s durant 24 heures
Débit
1 ha = 10.000 m2
Volume = 86,4 m3
h = 8,64 mm
100 m
100 m
Un débit (q) de 1 l/s durant 24 heures (1 jour) donne un volume d'eau de :
Volume d'eau = l l/s x 60 sec/min x 60 min/heure x 24 heures/jour = 86.400 l/j = 86,4 m3/j
Ce volume reparti sur 1 (un) hectare donne une couche d'eau de :
Couche d'eau (h) = 86,4 m3 / 10.000 m2 = 0,00864 m = 8,64 mm
Exemples de calcul :
q (l/s/24h)
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
h (mm)
4,32
8,64
12,96
17,28
21,60
25,92
V (m3/ha)
43
86
130
173
216
259
h (mm)
5
10
15
20
25
30
Exercise :
Calculez la hauteur de la couche d'eau (h) sur une superficie de 2 ha,
irriguée avec un débit (q) de 1,5 l/s durant 16 heures
Solution :
h = 8,64 x 1,5/1 x 16/24 x 1/2 = 4,32 mm
q (l/s/24h)
0,58
1,16
1,74
2,31
2,89
3,47
1.9
DGEMRH
Efficience d’un réseau gravitaire d’irrigation
L’eau d’irrigation est apportée de sa source jusqu’au champ des cultures par un réseau des
canaux et ouvrages. Durant ce trajet il y a des pertes d’eau par évaporation, percolation vers
le sous-sol, et pertes à cause d’une mauvaise manipulation ou fonctionnement des ouvrages
du réseau. Pour un réseau d’irrigation à ciel ouvert on accepte en général une efficience qui
peut varier entre 50 et 75 %, ce qui veut dire que seulement 50 à 75 % de l’eau, disponible à
la source, est utilisée pour l’évapotranspiration des cultures. Ce qui veut dire également que
25 à 50 % de l’eau n’est pas disponible pour les cultures et se perde quelque part dans le
réseau.
Pertes dans le distributeur
Les pertes de gestion sur le distributeur avec une commande par l’aval et des vannes
automatiques sont minimes (1 à 5 %, edi. = 0,97).
Pertes dans les partiteurs
La transition de la commande par l’aval vers la commande par l’amont est située au niveau
de la prise de partiteur. Toute eau qui est lâchée par l’aiguadier et qui n’est pas utilisée par
les exploitants est une perte. Tous les déversements d’eau sur les déversoirs de sécurité
signifient une mauvaise gestion d’eau de l’aiguadier sur son partiteur (1 à 5 %, epa. = 0,97).
Pertes dans les arroseurs
Les pertes de gestion sont essentiellement liées à l’insuffisance de l’entretien (brèches dans
les cavaliers,......) sous la responsabilité des exploitants et le non-respect du tour d’eau sur
l’arroseur (10 à 20 %, ear. = 0,85).
Pertes dans les rigoles et parcelles
Les pertes de gestion sont surtout liées à l’état des rigoles et de parcelles. Important est le
compartimentage et le planage correct qui permettent une lame d’eau adéquat sur toute la
parcelle. En plus les pertes pour les pré-irrigations (?) et le drainage nécessaire (?) et par
percolation (surtout sur les sols sableux) peuvent jouer un rôle important dans l’efficience du
système d’irrigation (20 à 30 %, eri. = 0,75).
L’efficience totale (ep.) d’un réseau se calcule comme suit :
= 0,97 (distributeur) x 0,97 (partiteur) x 0,85 (arroseur) x 0,75 (parcelle) = 0,60
Une efficience de 0,60 se traduit comme suit :
Sur 3 m3 d’eau d’irrigation environ 1 m3 d’eau est perdu. Donc sur 15.000 m3 par ha, il y a
une perte de 6.000 m3 hectare (réutilisation pour les hors casiers ou rechargement vers
nappes souterraines).
Le Tableau 1.9 montre schématiquement l’efficience d’un réseau gravitaire d’irrigation )les
différentes pertes sur les réseaux d’un périmètre irrigué).
11
Efficience d'un réseau gravitaire d'irrigation
DGEMRH
Tab. 1.9
Périmètre irrigué de l'Office du Niger
La "main d'eau" est basée sur la capacité de manipulation d'un seul Paysan-Irrigateur
Fala
Main d'eau =
30
Efficience du réseau
Données par expérience
l/s
Prise
Distributeur
Efficience sur distributeur (manipulation)
=
0,97
à vérifier
Efficacité sur partiteurs (manipulation)
=
0,97
à vérifier
Efficience sur arroseurs (mauvais entretien)
=
0,85
à vérifier
Efficience sur rigoles et parcelles (mauvaise maîtrise)
=
0,75
à vérifier
(Type V. Avis)
Régulateur
Main d'eau =
Distrinuteur
Efficience totale du réseau
= 0,97 x 0,97 x 0,85 x 0,75 = 0,60
Donc : 40 % de l'eau d'irrigation est perdu, surtout au niveau arroseur et parcelle
(Type rectangulaire /Giraudet)
Prise (Type V. plate)
Main d'eau =
Partiteur
29
l/s
28
Partiteur
l/s
Prise
Arroseur
1
(Type MàM)
Régulateur
Distributeur
Tenin
2
Tarata
3
Araba
6
7
AlamissaJumba Sibiri
4
5
Kari
d'eau
Le tour d
eau sur les rigoles
(T
V Avis)
A i )
(Type
V.
1 jour (24h/24h) par semaine
1
12,0
=
Pluie efficace
Besoin net en eau durant le mois de Mars
=
Superficie unité d'irrigation
Tour d'eau (rotation) =
Facteur de conversion :
jour
sur
1 l/s,ha
=
1
mm/j
1,0
mm/j
11,0
mm/j
2,0
ha
7
jour
8,64
mm/j
l/s
Main d'eau =
=
Evapotranspiration + infiltration
Arroseur
24
Rigole
Prise rigole (Type ToR)
Besoin en eau =
11,0 mm/j
100 m
2
Main d'eau =
200 m
3
4
5
6
18
l/s
Vers drain
L'eau qui arrive à la parcelle
est utilisée pour l'évapotranspiration
Unité d'irrigation =
2,0
ha
Parcelle L. Keita =
2,0
ha
8,64
=
18
l/s
100 m
7
Vers drain
200 m
La main d'eau (l/s) à l'entrée de (pour 2 ha):
Vers drain
- La parcelle de M. Lassine Keita :
=
(pour l'évapotranspiration + infiltration)
11,0
mm/j
x
2
ha
x
7
(j)
/
- Débit à la prise du rigole (PR) :
=
18
l/s
/
0,75
(coeff. Ef.)
=
Débit PR
=
24
l/s
- Débit à la prise de l'arroseur (PA) :
=
24
l/s
/
0,85
(coeff. Eff.)
=
Débit PA
=
28
l/s
- Débit à la prise du partiteur (PP) :
=
28
l/s
/
0,97
(coeff. Eff.)
=
Débit PP
=
29
l/s
- Débit à la prise du distributeur (PD):
=
29
l/s
/
0,97
(coeff. Eff.)
=
Débit PD
=
30
l/s
1j /sem.
1.10
DGEMRH
Besoin brut en eau d’irrigation
Le besoin brut en eau d’irrigation se calcule par la division du besoin net en eau d’irrigation
et l’efficience total (ep) des réseaux : Besoin brut = Besoin net / efficience total (ep).
Le besoin brut en eau d’irrigation comprend :
•
Le besoin net en eau d’irrigation ;
•
Les pré-irrigations ;
•
Les pertes par percolation et infiltration ;
•
Les drainages nécessaires ? ;
•
Les pertes par un mauvais entretien des réseaux.
Le Tableau 1.10 montre successivement les calculs pour le besoin brut en d’irrigation pour
la culture du riz durant la saison hivernale à partir de l’évapotranspiration de référence (ETo).
Suivant les calculs dans le tableau la consommation s’élève à 14.000 m3/ha.
En général le besoin brut en eau d’irrigation peut varier actuellement entre 1.200 et 1.500
mm (12.000 et 15.000 m3/ha, mais ne doit pas dépasser le 15.000 m3/ha.
Dans l’avenir avec un meilleur efficience total (ep) sur les réseaux, surtout sur les réseaux
tertiaire et quaternaire (rigole et parcelle), le besoin brut en eau d’irrigation ne doit pas
dépasser le 12.000 m3/ha.
Sur un zone de l’ON avec une superficie moyenne d’environ 15.000 ha, le besoin brut en
eau d’irrigation s’élèvent à environ 210.000.000 m3 durant la saison hivernale. Avec un (ep)
de 0,6, les pertes dans les réseaux s’élèvent à 90.000.000 m3 d’eau d’irrigation.
Cette quantité d’eau n’est pas perdue dans la nature, mais une partie est réutilisée par des
exploitants hors casier tout le long les drains principaux. Le conséquence de ces pertes
d’eau d’irrigation sont de réseaux de drainage complètement engorgés d’eau d’irrigation
durant toutes les saisons.
Pertes dans les Falas
Les zones de l’ON sont bien éloignées de la source d’eau, le Point A (Barrage de Markala).
Pour arriver à partir de Point A aux prises des distributeurs des zones, l’eau d’irrigation doit
passer par les canaux adducteurs et ensuite par les Falas (anciens bas-fonds et méandres
du fleuve de Niger). Surtout dans les Falas les pertes par percolation vers le sous-sol et par
évaporation sont considérables. Actuellement peu est connu sur les pertes d’eau par
percolation, certainement la plus grande partie des pertes.
Le riz est un grand consommateur d’eau. Par rapport aux autres cultures cultivées dans la
zone de l’ON sa consommation est 2 à 3 fois plus grande.
•
Mais :
5.000 – 8.000 m3/ha avec un rendement de 3 – 4 tonnes/ha ;
•
Pommes de terre :
6.000 – 10.000 m3/ha avec un rendement de 15.- 25 tonnes/ha ;
•
Oignon :
4.000 – 6.000 m3/ha avec un rendement de 5 – 10 tonne/ha.
12
DGE
Office de Niger : Périmètres six zones ON
MRH
Consommation en eau d'irrigation du Riz durant la Saison Hivernale
No Description (suivant standardisation FAO)
1
2
Evapotranspiration de Référence (ET 0)
Saison Hivernale Riz
Formule
(1)=Projet (Station Sahèl)
RH
Juin
Juillet
Août
Sept.
Oct.
Nov.
Déc.
Total
mm
216
158
149
150
180
201
217
1 271
ha
x
x
x
x
x
x
x
80 000
% / Max
25
75
100
100
100
50
10
100
-
0,8
0,9
1,0
1,1
1,1
0,9
0,7
Unité
(2)=Superficie totale zones
D J F MAM
Tab.1.10
3
Pourcentage de la superficie totale sous irrigation
(3)=Projet
4
Coefficient cultural (K c)
(4)=Projet, Pub. FAO 29
5
Besoin en Eau (ET cult. = K c x ET 0)
(5)=(1)x(3)
mm
173
142
149
165
198
181
152
1 160
6
Pré irrigation (S), pour la préparation du sol
(6)=Projet
mm
120
120
0
0
0
0
0
200
7
Infiltration (In) = 2mm/jour
(7)=Projet
mm
36
36
36
36
36
36
36
60
8
Besoin en Eau total (ET cult. + S + In)
(8)=(5)+(6)+(7)
mm
329
298
185
201
234
217
188
1 652
9
Pluie de fréquence quinquennale (P)
(9)=Projet (Station Sahel)
mm
33
100
138
55
5
0
0
331
10
Coefficient d'efficience de pluie (e r)
(10)=Projet, Pub. FAO 29
-
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
0,80
11
Pluie efficace (P e=P x e r)
(11)=(9)x(10)
mm
26
80
110
44
4
0
0
265
12
Besoin Net en Eau d'Irrigation (I net=ET cult. + S + In - P e)
(12)=(8)-(11)
mm
302
218
75
157
230
217
188
1 387
13
Efficience du Système d'Irrigation (e p)
(13)=Projet, ILRI Pub. 19
-
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
14
Besoin Brut en Eau d'Irrigation (I brut = I net / e p)
(14)=(12)/(13)
mm
504
364
124
262
383
362
313
2 312
15
Besoin Brut en Eau d'Irrigation en mm/jour (Ibrut / 30)
(15)=(14)/30
mm/j
17
12
4
9
13
12
10
16
Débit spécifique continu pour 24h/24h
(16)=(15)/8,64
l/s/ha
1,9
1,4
0,5
1,0
1,5
1,4
1,2
24h/24h
17
Superficie sous irrigation / Maximum
(17)=($2$)x(3)/100
ha
8 000
80 000
18
Débit à la prise du Distributeur / Partiteur
(18)=(16)x(17)/1000
m3/s
38,9
84,2
38,4
80,8
118,3
55,8
9,7
19
Volumes à la prise du Distributeur en 10
(19)=30x0,0864x(18)
6
10 m3
100,8
218,2
99,5
209,3
306,7
144,6
25,1
20
Consommation en eau d'irrigation 10
(20)=1000x(19)/(17)
3
10 m3/ha
6
m3/mois
3
m3/ha
No Description (suivant standardisation FAO)
Formule
Unité
Remarque : Les chiffres en gras sont les données du projet ou/et basées sur l'expérience du terrain
20 000 60 000 80 000 80 000 80 000 40 000
1 104
14
D J F MAM
Juin
Juillet
Août
Sept.
Oct.
Nov.
Déc.
Total
1.11
DGEMRH
Installation d’une échelle limnométrique
Dans les périmètres d’irrigation de l’ON, un nombre de plus que 700 échelles limnométriques
ont été installées.
Réseau d’irrigation
Dans les réseaux d’irrigation tous les ouvrages de prise et de régulation ont été équipés des
échelles limnométriques.
Les prises de vannes plates sont équipées de deux (2) échelles, une échelle à l’amont dans
le distributeur et une autre échelle à l’aval dans le partiteur.
Les prises du type de Module à masques sont équipés d’une seule échelle à l’amont de la
prise.
Les régulateurs à seuil fixe (déversoir à seuil fixe) sont équipés d’une seul (1) échelle à
l’amont du régulateur.
Réseau de drainage
Dans les réseaux de drainage seulement les grand drains collecteurs ont été équipés des
échelles aux endroits. ?
Les échelles ont été fixés sur les parois de l’ouvrage ou sur un profile IPN fondé dans le
plafond du canal.
La cote Zéro (Cote IGN-ON) de l’échelle doit correspondre à un chiffre rond :
par exemple : 293.00 m+.
La cote de l’échelle est une élévation avec une unité (m+).
Sur toutes les échelles la cote PEmax et la cote PEmin doivent être marquées, ainsi que
l’aiguadier puisse réagir et prendre des mesures (ouvrir ou fermer les vannes) si la lecture
d’échelle dépasse les deux limites.
La lecture d’échelle est faite une (1) fois par jour, normalement à 08.00h le matin.
L’aiguadier fait une lecture de p. ex. 78 cm à l’échelle et il note dans son cahier une cote de
293.78 m+.
Le Tableau 1.11 montre l’installation d’une échelle limnométrique.
13
DGEMRH
Installation d
d'une
une échelle limnométrique
Tab 1
Tab.
1.11
11
294.00 m+
294 00 m+
90
PEmax à Q0 = 293.84 m+
Q
L
Lecture échelle = 78 cm
é h ll
78
PEmin à Qmax = 293.68 m+
à Qmax 293 68 m+
Cote PEmax à marquer sur l'échelle
Cote PEmax à marquer sur l
échelle
PE
80
70
PE
C
293 00 0 8 293 8
Cote PE = 293.00 + 0.78 = 293.78 m+
PE variable entre les 2 limites
PE variable entre les 2 limites
Cote PEmin à marquer sur l'échelle
60
50
40
30
20
10
Cote Zéro (Cote IGN‐ON) =
C
Zé (C
IGN ON)
293.00 m+
La cote Zéro de l'échelle doit être connue
doit être connue
00
293.00 m+
293.00 m
1.12
DGEMRH
Lecture des échelles limnométriques
Les échelles limnométriques ont été installées pour pouvoir d’enregistrer les plans eau (PE)
dans les canaux et drains et de calculer les débits qui passent par les prises des ouvrages et
sur les régulateurs.
De toutes les échelles installées et à installer la cote zéro de l’échelle (cote IGN-ON) doit
correspondre à une cote IGN-ON d’un chiffre rond.
Donc une lecture d’un PE à l’échelle correspond immédiatement à une lecture d’une cote
IGN-ON.
La lecture d’échelle est faite une (1) fois par jour, normalement à 08.00h le matin et
enregistrée dans le cahier d’enregistrement de l’aiguadier responsable.
Prise
Les échelles installées à l’amont et à l’aval de la prise les cotes zéro à l’échelle doivent avoir
la même cote IGN-ON.
Dans le cas où les échelles manquent, deux repères à l’amont et à l’aval de la prise doivent
être peintes en rouge à la même cote.
Régulateur
La cote zéro de l’échelle doit correspondre à la cote de la crête du seuil de déversoir.
L’aiguadier est responsable pour les lectures et les enregistrements des échelles. En plus il
est responsable pour la propreté et lisibilité des échelles.
Le Tableau 1.12 montre la lecture des échelles limnométriques
14
Lecture des échelles
DGEMRH
Tab. 1.12
Prise équipée d'une vanne plate
Coupe en travers
Nombre
dents mortes
(à peindre en rouge)
Amont
Aval
hauteur
1 dent
Distributeur
E. aval
E. Amont
Repère
R1
Repère
0,51
Piste (latérite)
Lecture
1,84
L1
0,66
R2
Δh
Cote IGN (m+)
Cote zéro E.
Cote zéro E.
h = ouverture
Q
L2
1,69
Cote IGN (m+)
Q
Section de la prise
Section (S) = L * h (m2)
h
L
Lectures :
Dans le cas des échelles
Dans le cas des repères
(Cote Zéro E amont = cote Zéro E aval)
(Cote repère amont = cote repère aval)
Exemple :
1,84 m
L1 =
1,69 m
L2 =
0,15 m
Δh =
Exemple :
0,66 m
R2 =
0,51 m
R1 =
0,15 m
Δh =
Formule :
Q
µ
L
h
g
Δh
=
=
=
=
=
=
Q = µ*L*h*√2g*Δh
débit de la prise
coefficient de contraction
largeur de la prise
hauteur de l'ouverture
accélération pésanteur = 9,81
perte de charge
Remarque :
La cote IGN-ON (m+)
de toutes les échelles
doit être connue
dont,
(m3/s)
(-)
(m)
(m)
(m/s^2)
(m)
Pour les vannes plates : µ = 0.65
1.13
DGEMRH
Calcul de perte de charge dans une vanne plate
La perte de charge (∆h) nécessaire, pour faire passer un certain débit par une ouverture
d’une prise, est la différence en niveau d’énergie totale (énergie potentielle + énergie
cinétique) à l’amont et à l’aval de la prise.
Vu que l’énergie cinétique est minime par rapport à l’énergie potentielle, l’énergie cinétique
est à négliger.
Donc la perte de charge (∆h) nécessaire, pour faire passer un certain débit par une
ouverture, est la différence en niveau d’énergie potentielle à l’amont à l’aval de la prise.
Le niveau d’énergie potentielle correspond au plan d’eau (PE).
Donc la perte de charge (∆h) nécessaire, pour faire passer un certain débit par une
ouverture, est la différence des PE à l’amont à l’aval de la prise.
Perte de charge (∆h) = PEamont - PEaval
Pour faire passer un certain débit par l’ouverture d’une prise, une partie de l’énergie
potentielle est transformée en énergie cinétique. Après le passage par l’ouverture de la prise,
toute l’énergie cinétique créée est dissipé par les tourbillons après la prise.
Donc toute l’énergie cinétique créée est perdue et non récupérable.
Si l’ouverture de la prise (L*h) est grande pour un certain débit, la perte de charge (∆h) est
petite.
Par contre si l’ouverture (L*h) est petite, la perte de charge (∆h) est grande.
Normalement dans une prise équipée d’une vanne plate, la perte de charge (∆h) ne doit pas
dépasser 10 cm = 0,1 m.
•
Formule de la Vanne plate :
Q = μ*L*h*√2g∆h, (μ = 0,65)
Appliquant le ∆h = 0,1 m dans la formule de la vanne plate donne :
Q = μ*L*h*√2g∆h = 0,65*L*h*√2*9,81*0,1 = 0,91 L*h ~=~1 L*h,
donc pour h = 0,1 :Q (m3/s) = L*h(m2) = ouverture de la vanne
Le Tableau 1.13 montre le calcul de perte de charge dans une prise équipée d’une vanne
plate.
15
Calcul de perte de charge (Vanne)
DGEMRH
Tab. 1.13
Vue en travers d'une prise
Nombre
dents mortes
(à peindre en rouge)
PdCh = Δ h
Distributeur
hauteur
1 dent
Partiteur
v1^2/2g
Hauteur d'énergie (H)
v2^2/2g
H1
Δh
h1
Tourbillons
H1 = h1 + v1^2/2g
v3^2/2g
h3
H3 = h3 + v3^2/2g
h2
h
Q
H2
v2
Cote de référence
1
2
Remarque:
Perte de charge (Δh) :
Causée par les tourbillons
Δh = ~2v2^2/2g
L
Section = L * h (m2)
=
=
=
=
Cote de référence
3
Section de la prise (S)
H
H1
H2
H3
H3
h
Hauteur d'eau (h) + hauteur de vitesse d'eau (v^2/2g) (m) = Hauteur d'énergie
Hauteur d'énergie à l'amont de la prise (m), point 1
Hauteur d'énergie dans la prise (m), point 2
Hauteur d'énergie à l'aval de la prise (m), point 3
H1 = h1
v1^2/2g , très petit p.r. à h1, donc à négliger
h2 : une partie d'énergie de position (h2) est transformée en énergie de vitesse (v2^2/2g)
v2 = vitesse d'eau dans la prise (m/s), v2^2/2g = hauteur de vitesse (m)
v3^2/2g , très petit p.r. à h3, donc à négliger
H3 = h3
H1
h1
= H3 +Δh
= h3 + Δh
H2
= Hauteur d'eau (h2) + hauteur de vitesse (v2^2/2g) dans l'ouverture
Δh
v2^2
v2
v2
=
=
=
=
=
Δh = H1 - H3 = Perte d'énergie = perte de charge
Δh = h1 - h3 = Perte d'énergie = perte de charge
f(onction) (v2^2/2g) = (1/µ^2)*(v2^2/2g)
(µ^2)*2gΔh
Q/S = µ*√2gΔh
µ√2gΔh
Q/S
µ = coefficient de contraction = 0.65
Q = S*µ*√2gΔh
Q = µ*L*h*√2gΔh
Remarque 1 :
Q = µ*L*h*√2gΔh
Q
µ
L
h
g
Δh
=
=
=
=
=
=
dont,
débit de la prise
coefficient de contraction = 0.65
largeur de la prise
hauteur de l'ouverture
accélération pesanteur = 9,81
perte de charge
(m3/s)
(-)
(m)
(m)
(m2/s)
(m)
Pour µ = 0,65
Δh ~ =2v^2/2g
Remarque 2 :
Vitesse d'eau (v) dans la section (S)
v(max) = +/- 1 m/s
Donc pour v = 1 m/s
Q/S = 1
S (m2) = Q (m3/s)
Exemple :
Q = 0,8 m3/s
S=0
0,8
8 m2
1.14
DGEMRH
Calcul de perte de charge sur un déversoir à seuil fixe
L’énergie totale nécessaire (H = énergie potentielle et cinétique) pour faire passe un
certain débit sur un seuil fixe d’un déversoir correspond au niveau d’énergie mesurée par
rapport au niveau de la crête du seuil.
Le niveau d’énergie est mesuré à au moins 3 mètres à l’amont du seuil.
Vu que l’énergie cinétique est minime par rapport à l’énergie potentielle, l’énergie cinétique
est à négliger.
Le niveau d’énergie potentielle (h) correspond au plan d’eau (PE) mesuré par rapport au
niveau de la crête du seuil.
Donc le (PE = h) nécessaire par rapport au niveau de la crête du seuil correspond au débit
qui passe sur le seuil.
Pour faire passer un certain débit (Q) sur le seuil d’une régulateur, une partie de l’énergie
potentielle est transformée en énergie cinétique. Après le passage sur le seuil, toute
l’énergie (potentielle et cinétique) est dissipée par la chute après le seuil.
Donc toute l’énergie (potentielle cinétique) est perdue et n’est pas récupérable.
Le débit (Q) qui passe sur le seuil du déversoir correspond au largeur du seuil (L) et le PE(h)
par rapport à la crête du seuil suivant la formule :
•
Formule du déversoir à seuil fixe :
Q = C*L*h^(3/2), (C = 1,8)
Si la largeur du seuil (L) est grande pour un certain débit (Q), le PE (h) est petit.
Par contre si la largeur du seuil (L) est petite, le (h) est grand.
Normalement sur une déversoir à seuil fixe dans les projet d’irrigation de l’ON, le PE (h) ne
doit pas dépasser les 10 cm = 0,1 m.
Cela veut dire les déversoirs à seuil fixe sont assez longues.
Appliquant le PE (h) = 0,1 m dans la formule du déversoir à seuil fixe donne :
Q = C*L*h^(3/2) = 1,8*L*(0,1)^(3/2) = 0,06*L.
donc p.ex. pour Q = 800 l/s = 0,8 m3/s -Æ L (m) = 0,8/0,06 = 14 m
Le Tableau 1.14 montre le calcul de perte de charge sur un déversoir à seuil fixe.
16
Calcul de perte de charge (déversoir à seuil fixe)
DGEMRH
Tab 1
Tab.
1.14
14
Vue en Plan
Diistrribute
eurr
caanaal p
prin
ncipal
Vanne p
plate
MàM
M à M
Partiteur
C
l
d i
Canal secondaire
L
Régulateur
Echelle
E
E
Coupe traversale
Lecture
Echelle
PEmax à Qmax
à Qmax
v^2/2g
/
H
1/2hc = v
= vc^2/2g
h
Cote Zéro Echelle
C
t Zé E h ll
PEmin à Q0
i à Q0
=
Cote Crête Seuil
C t C êt S il
hc
PEmax
avall
Q
Seuil
D >= 20 h
Perte PE
Q
Ré l t
à seuil
il fi
Régulateur
fixe
Formule
Tourbillons
Q = C*L*h^3/2
C L h 3/2
Régime sémi module
Débit sur le régulateur (m3/s)
Coeff.
Coeff de contraction
Largeur du seuil (m)
Lame d'ea
d'eau s
surr le se
seuil,
l'échelle,
il ((mésurée
é
é à l'é
h ll m)
Coeff. de contraction (C) dépend de la forme de la crête du seuil du régulateur
C (type crête seuil régulateur ON)
yp
g
= 1.8
C (type crête seuil module à masques) = 1.4
( yp
q )
R
Réggulaate
eurr
dont,
Q =
C =
L =
h =
PdCh = Δh = h
PE aval du régulateur
n
influence pas le débit
n'influence
(ne dépasser la crête du seuil)
Section (Sc) sur seuil
hc
L
Q
Sc = L*hc Vc = √hc*g
Q = Sc*V
Vc = C*L*h
C L hc^3/2
3/2
Plafond partiteur
Formule de Bernouilli
H = h + v^2/2g
v 2/2g = h + Q^2/h^2*L^2*2g
Q 2/h 2 L 2 2g
(1)
v = Q/L
h
Q/L*h
Dérivation de la formule de déversoir (sémi module)
dH/dh = 1 -(2Q^2/L^2*2g)*h^-3
(2Q^2/L^2*2 )*h^ 3 = 0
hc^3 = Q
Q^2/L^2*g
g
1/2hc = Q
Q^2/hc^2*L^2*2g
g (2)
( )
(2) Remplir dans (1)
Calculer la largeur du seuil (L)
Introduction Cc
Coefficient de contraction
(v^2/2g négligable p
p.r.
r à h)
Q = Cc*L*√g*hc^3/2
H ~ h = hc + 1/2hc
Q = Cc*L*√g*(2/3h)^3/2
h = 3/2 hc
√g*(2/3)^3/2*(h)^3/2
Q = Cc*L*√
g( )
√g*(2/3)^3/2
= 1.7
Débit spécifique (q) = 2l/s/ha
Superficie aval du régulateur (S) = 200 ha
Débit (Q) = 2 l/s/ha x 200 ha = 0.4 m3/s
Lame d'eau sur le seuil (h) = 7 cm = 0,07 m
Coefficient de contraction ((C)) = 1.8
Q = Cc*1.7*L*
1.7 L h
h^3/2
3/2
(Cc = Coeff. de contraction)
L = 0.4/(1.8*0,07^3/2)
0.4/(1.8 0,07 3/2) = 12 m
L = Q/(C*h^3/2)
Q/(C h 3/2)
E
l
Exemple:
C = 1.7*Cc
0.8 < Cc < 1.2 ((forme crête))
Q = C*L*h^3/2
hc = 2/3h
1.4 < C < 2.0
Form le po
ler le débit s
se il d
late r
Formule
pourr calc
calculer
surr le seuil
du rég
régulateur
1.15
DGEMRH
Points de mesure de débit dans un réseau d’irrigation
Dans un réseau d’irrigation, les points de mesure de débit sont :
•
Les ouvrages de prise (de distributeur, de partiteur et d’arroseur) ;
•
Les régulateurs.
Dans les réseaux de l’ON, les prises et les régulateurs ont été équipées de différents types
d’ouvrage de mesure de débit.
Pour chaque type d’ouvrage de mesure de débit, une formule spécifique doit être appliquée
pour pouvoir calculer le débit.
•
Vanne plate :
Q = μ*L*h*√2g∆h, (μ = 0,65)
•
Vanne AVIS :
Q = μ*L*h*√2g∆h, (μ = 1,13)
•
Vanne AVIO :
Q = μ*L*h*√2g∆h, (μ = 0,88)
•
Seuil mobile :
Q = C*L*h^(3/2), (C = 1,8)
•
Seuil fixe :
Q = C*L*h^(3/2), (C = 1,8)
•
Module à masques :
Q = C*L*h^(3/2), (C = 1,4)
Dont,
Q = débit en (m3/s)
µ = coefficient de contraction pour les vannes en (-)
C = coefficient de contraction pour les seuils en (-)
L = largeur de l’ouverture / largeur du seuil en (m)
h = hauteur d’ouverture / lame d’eau sur le seuil en (m)
g = accélération de pesanteur = 9, 81 en (m/s2)
∆h = perte de charge sur la prise en (m)
Le Tableau 1.15 montre les points de mesure de débit dans un réseau d’irrigation
17
Points de mesure de débit dans un réseau d'irrigation
DGEMRH
Ouvrage / Prise
Prise
Régime
Régulateur
Dis. Part. Arr. Dis. Part. Arr.
Formule à
appliquer
Tab. 1.15
Coupe à travers
de l'ouvrage
Coefficient
Contraction
Remarques
1. Mesurer PE amont et aval
PE amont
Δh
Vanne plate
Non module
X
X
X
X
Q = μL*h*√2gΔh
X
(Débit dépendant du PE amont et aval)
Vanne AVIS
Non module
X
Non module
Q = μL*h*√2gΔh
X
X
Q = μL*h*√2gΔh
X
Sémi module
X
μ = 1.13
PE
amont
μ = 0.88
X
Q = C*L*h^3/2
X
C = 1.8
X
X
Q = C*L*h^3/2
E
Q
Δh
Axe
Q
2. Mesurer la position flotteur,
(correspond à l'ouverture (h))
PE
aval
Flotteur
3. PE amont - PE aval =Δ h
E
Vanne devant pertuis
E PE
Contre poids
amont
E
Pelle
Δh PE Axe
aval
Pertuis
h
Q
Flotteur
PE amont
h
PE amont
h
Q
PE aval
Q
X
X
(Débit indépendant du PE amont et aval)
Observations :
Q = C*L*h^3/2
L = largeur seuil
C = 1.4
E
(PE aval max <= PE amont -h)
1. Mesurer PE amont (h)
PE aval max
Q
PE aval
h
2. PE aval: ne pas
dépasser crête seuil
3. Vannettes pour régler Q
Q
2. PE aval: ne doit pas
dépasser crête seuil
(PE aval max <= PE amont - h)
Tourbillons
PE amont
Module
3. PE amont - PE aval = Δh
Tourbillons
PE aval max
Module à
masques
2. Mesurer la position flotteur,
(correspond à l'ouverture (h))
PE aval max E
Seuil fixe
Régulateur
Vannette
E
L = largeur seuil
(Débit dépendant du PE amont)
glissante
Pelle
Seuil fixe
Régulateur
C = 1.8
2. PE amont - PE aval = Δh
E
L = largeur seuil
Sémi module
PE aval
Contre poids
h
L = largeur ouverture
(Débit dépendant du PE amont)
Seuil fixe
Vanne
h
Seuil mobile
Echelle
Vanne AVIO
μ = 0.65
Q
PE aval
1/2h
Seuil module
Q
2. PE aval: ne doit pas
dépasser 1/2h sur le seuil
(PE aval max <= PE amont - 1/2h)
3. Débit (Q) indépendant
du PE amont et aval
1.16
DGEMRH
Installation des vannes plates
Une vanne plate est un dispositif mécanique pour pouvoir réguler l’ouverture et la fermeture
des orifices des passages busés. Donc les vannes plates régulent les débits dans les biefs
des canaux et dans les ouvrages de prise. Elles sont installées dans un cadre métallique et
sont à manipuler (ouvrir et fermer) par moyen d’une crémaillère.
Les débits fournis par des vannes plates dépendent des PE à l’amont et à l’aval des prises et
des ouvertures des orifices
Les vannes plates peuvent être appliquées sur tous les canaux à commande par l’amont
comme à commande par l’aval. Elles se trouvent partout dans les périmètres réhabilités et
non-réhabilités.
Avec le démarrage des projets d’irrigation à l’ON, toutes les prises des canaux (distributeur,
partiteur et arroseur) ont été équipées des vannes plates. Depuis environ une vingtaine
d’années les vannes plates sur des prises de distributeur ont été remplacées par des vannes
automatiques (AVIO et AVIS) et sur des prises d’arroseur par des modules à masques du
type X1. La plupart des vannes plates sur les prises de partiteur ne sont pas (encore)
replacées par des modules à masques pour la simple raison que la perte de charge (∆h)
pour faire passer un certain débit (Q) est plus élevée pour un module à masques par rapport
à une vanne plate .
L’avantage de leur utilisation est la perte de charge minime (par rapport aux modules
à masques) pour transiter un débit.
Un désavantage des vannes plates est que le débit qui est difficilement contrôlable. Par
exemple une prise équipée d’une buse Ø 50 cm peut avec seulement une perte de charge
∆h = 10 cm faire passer un débit de 200 l/s, donc difficilement contrôlable. Egalement un
désavantage est leur compréhensibilité difficile par les paysans-exploitants. Pour calculer les
débits, les PE à l’amont et à l’aval et la hauteur de l’orifice doivent être connues.
Dimensionnement
Normalement les vannes plates sont dimensionnées avec une vitesse d’eau de passage par
l’ouverture de l’orifice de 1 à 1.5 m/s. Pour une vitesse de d’environ 1 m/s la perte de charge
est environ 10 cm = 0,1 m. Une vitesse de 1 m/s signifie également que pour :
Débit (Q) en m3/s = Section de l’orifice (S) en m2.
Entretien
Comme pour les mécanismes métalliques la vanne plate avec sa crémaillère nécessitent un
entretien régulier (nettoyage autour de la prise hebdomadairement, graissage au moins 2 x
par an et couche de peinture tous les 5 ans). L’aiguadier est responsable pour le nettoyage
autour de l’ouvrage de la prise.
Le Tableau 1.16 montre les éléments d’une prise équipée d’un vanne plate.
18
DGEMRH
Piste
Vanne plate sur Prise de Partiteur
Tab. 1.16
Vue en Plan
Q1
ep=>20
Distributeur
Angles variables
entre 90° et 180°
Q2
bprise
Partiteur
Piste
Q2
Laile=variable>=100
Q0
Q0 = Q1 + Q2
Piste
Echelle 1 : 25
Dimensions en cm
Crémaillère
Coupe en Travers
Côte Vanne (fermée) >= PE + 0,10m
PEamont
10
Latérite 20 cm
Batard d'eau
100,00 m+
25
0,25m
Côte Vanne (fermée)
r = 50
>= 0,10
h=v2/g=0,1m
Terre Compactée
> 0,25m
Partiteur
Distributeur
Amont
Aval
hmax
h
Côte Béton
Propreté
houverture
ef =>Béton armé 15 cm
98,70 m+
Béton de propreté de 10 cm
Piquet
BP
Partiteur (exemple)
> 50
Passage en dalots
(nombre variable suivant largeur de piste)
20
variable
400 - 800
Prise (dimensions suivant le débit)
variable
20
Q = 0,8 m3/s
i = 6 cm/Km
Km = 30
n = 1,5
h = 1,20 m
b = 1,80 m
Qmax (projet), vmax (projet) : Qmax/vmax = S(ection)min = bprise x hmax
Exemple : Qmax (0,8m3/s), vmax (1m/s) :
Qmax/vmax = S(0,8m2)min = 1m( = bprise) x 0,8m( = hmax)
Côte BP = PEamont - h - 0,25 - hmax - ef = 100,00 m+ - 0,10 - 0,25 - 0,80(exemple) - 0,15 = 98,70 m+
(contrôler avec autres conditions et adapter si nécessaire)
1.17
DGEMRH
Description des vannes automatiques
Les vannes AVIS et AVIO sont des vannes automatiques, qui ont pour rôle de maintenir le
niveau d’eau constant à l’aval dans le canal et cela quel que soit la charge en amont de la
vanne. Elles sont caractérisées par deux dimensions :
•
Vannes AVIS : le rayon r (cm) du flotteur et la largeur b (cm) du tablier au radier du
pertuis, soit les grandeurs (r/b) ;
•
Vannes AVIO : le rayon r (cm) du flotteur et la section s (dm2) du pertuis, soit les
grandeurs (r/s).
Les vannes automatiques sont constituées par :
•
Un
tablier
cylindrique
amont,
de
section
trapézoïdale
(vanne
AVIS)
ou
trapézoïdale/rectangulaire (vanne AVIO), qui obstrue plus ou moins le canal ;
•
Un flotteur situé du côté aval dans un bac tranquillisant (devant recevoir les poids P) ;
•
Un bac tranquillisant (bac flotteur) qui protège le flotteur contre l’effet de remous ;
•
Un contrepoids de réglage placé entre le tablier et le flotteur ;
•
Une charpente métallique maintient ces pièces et oscille autour d’un axe de rotation
horizontal.
Selon la charge amont, les vannes AVIS/AVIO peuvent être de type haute chute (HC) et de
type basse chute (BC). La vanne basse chute diffère du type haute chute de même flotteur
par son tablier plus large et de hauteur réduite.
Par leur conception générale elles jouent le même rôle, mais diffèrent en certains points :
VANNE AVIS : (r/b)
Caractéristique hydraulique : la vanne AVIS est caractérisée par deux dimensions : un rayon
« r » (rayon du flotteur en cm) et la largeur « b » du tablier au radier du pertuis en cm.
•
Généralement placée à l’amont des canaux dérivés ;
•
Placée sur un pertuis ouvert (vanne AVIS), pertuis ou orifice en charge (vanne AVIO) ;
•
Supporte une charge réduite (AVIS) comparativement à la vanne AVIO ;
•
La vanne AVIS peut être munie d’un dispositif d’asservissement temporaire disposé sur
la face convexe du tablier ;
•
Possède un bassin d’amortissement de longueur (L).
Le Tableau 1.17 montre les composantes d’une vanne automatique.
19
Composantes d'une vanne automatique
Tab. 1.17
Contre Poids
Amont
PEmax à
Q0 (1)
PEmin à
Qmax (2)
Aval
Tablier cylindrique
Pont
R
Charpente métallique
Flotteur
PEmax à Q0 (3)
r
Axe Vanne (3)
D
PEmin à Qmax (4)
Poids
Bac flotteur
Q
Orifice
avec bride
Q
Bassin d'amortissement
L
Composantes de la Vanne
Charpente métallique de support avec un axe de rotation
horizontal
Tablier cylindrique amont
Contre poids de réglage
Flotteur
Bac flotteur = Bac tranquillisant
Plans Eau (PE)
(1) PEmax amont à Q0 = Plan Eau amont à débit nul
(2) PEmin amont à Qmax = Plan Eau amont à débit maximal
(3) PEmax aval à Q0 = Plan Eau aval à débit nul = Axe Vanne (3)
(4) PEmin aval à Qmax = Plan Eau aval à débit maximal
1.18
DGEMRH
Description des modules à masques
Les modules à masques NEYRTEC sont des appareils de prise d’eau, utilisés pour effectuer
sur des écoulements d’eau à surface libre, des prélèvements selon des débits constants,
ajustables à volonté. Ils se présentent sous la forme d’ensembles métalliques monoblocs
qu’il suffit de sceller à bonne cote dans des maçonneries en attente.
Le réglage du débit s’effectue en ouvrant ou en fermant complètement des vannettes de
largeur différentes, échelonnées selon le principe des boîtes de poids. Une fois l’appareil
verrouillé, le débit prélevé reste sensiblement constant, même si les plans d’eau amont et
aval présentent quelques variations.
Ils se fabriquent dans 4 types de dimensions en profil différentes, caractérisés par le débit
nominal passant par unité de largeur :
•
Serie X :
10 l/s/dm = 1 l/s/cm
•
Serie XX :
•
Serie L :
•
Serie C :
100 l/s/dm = 10 l/s/cm
La désignation X, XX, L ou C est assortie d’un indice 1 ou 2 selon que les appareils soient
équipés d’un ou deux masques.
Par ailleurs, le débit est fractionnable :
•
Par tranche de 5 l/s dans la série X (vannettes de 5,10, 15, et 30 l/s) ;
•
Par tranche de 10 l/s dans la série XX (vannettes de 10, 20, 30, 60 et 90 l/s) ;
•
Par tranche de 50 l/s dans la série L (vannettes de 50,100, 200 et 400 l/s) ;
•
Par tranche de 100 l/s dans la série C (vannettes de 100, 200,400, 600 et 1000 l/s).
Le Tableaux 1.18 récapitule les principales caractéristiques des modules à masques, à
savoir dimensions, fractionnements standardisés et pertes de charges.
20
Tableau 1.18
Module à masques du type X1
Installé dans la zone de N’Débougou, casier Boloni
1.19
DGEMRH
Mesure de débit de la vanne plate
A l’ON la plupart des prises partiteur ont été équipées des vannes plates.
Pour mesurer le débit qui passe par l’ouverture d’une vanne plate, la formule suivante est
appliquée :
•
Formule de la Vanne plate :
Q = μ*L*h*√2g∆h, (μ = 0,65)
Pour pouvoir calculer le débit (Q) les données suivantes doivent être connues :
•
La perte de charge (∆h), la différence en PE à l’amont et à l’aval de la prise en m ;
•
La largeur de l’ouverture de la vanne (L) en m ;
•
La hauteur de l’ouverture (h) de la vanne, qui correspond à un nombre de dents (à lire
sur la crémaillère) ;
•
Le coefficient de contraction (μ = 0,65) pour les vannes plates.
Pour toutes les prises partiteur équipées des vannes plates, une abaque a été préparée, qui
fournit la relation entre perte de charge (∆h) et nombre de dents ouverts = ouverture de la
vanne (h) avec le débit de passage (Q).
Réglage et enregistrement
Suivant les besoins en eau d’irrigation l’aiguadier responsable règle l’ouverture de la vanne
une fois par semaine (le lundi matin à 08.00h) pour faire passer le débit demandé pour cette
semaine.
Pour cette réglage de l’ouverture de la vanne, il doit connaître :
•
Le besoin en eau d’irrigation de l’ensemble de tous les arroseurs (et par arroseur le
besoin en eau d’irrigation de toutes les parcelles) ;
•
La perte de charge (∆h)sur la prise (la différence des PE à l’amont et à l’aval de la prise).
A l’aide de l’abaque de la prise, il peut déterminer l’ouverture de la vanne, ce qui correspond
à un nombre de dents.
Une fois installée il vérifie, tous les jours à la même heure, les PE à l’amont et l’aval. Si
nécessaire il applique des petites corrections et enregistre les PE et le nombre de dents
dans son cahier d’enregistrement.
Le Tableau 1.19 montre le mesure de débit de la vanne plate.
21
DGEMRH
Mesure de débit de la vanne plate
Tab.1.19
Vanne de prise
Partiteur XX ( Sup. = 487 ha )
Coefficient
Section rectangulaire
Débit de partiteur : Qp = µ*h*L*√2g∆h ( m3/s )
Perte de charge (∆h en cm)
Contract.
Largeur (m) =
1,2
1 dent (cm) =
Crém.
2,5
Haut. Section
N°
h
S=hxL
Dents
cm
m2
5
0
0
2
4
6
8
12
10
16
14
µ=
0,65
18
20
25
30
35
40
50
0
6
3
0,03
0,01
0,02
0,02
0,02
0,03
0,03
0,03
0,03
0,04
0,04
0,04
0,05
0,05
0,06
0,06
7
5
0,06
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,06
0,07
0,07
0,07
0,08
0,09
0,10
0,10
0,11
0,12
8
8
0,09
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,17
0,18
9
10
0,12
0,05
0,07
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
0,14
0,15
0,16
0,17
0,19
0,21
0,22
0,25
10
13
0,15
0,06
0,09
0,11
0,12
0,14
0,15
0,16
0,17
0,18
0,19
0,22
0,24
0,26
0,28
0,31
11
15
0,18
0,07
0,10
0,13
0,15
0,17
0,18
0,20
0,21
0,22
0,23
0,26
0,29
0,31
0,33
0,37
12
18
0,21
0,09
0,12
0,15
0,17
0,19
0,21
0,23
0,24
0,26
0,27
0,31
0,33
0,36
0,39
0,43
13
20
0,24
0,10
0,14
0,17
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,31
0,35
0,38
0,41
0,44
0,49
14
23
0,27
0,11
0,16
0,19
0,22
0,25
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0,39
0,43
0,46
0,50
0,55
15
25
0,30
0,12
0,17
0,21
0,25
0,28
0,30
0,33
0,35
0,37
0,39
0,44
0,48
0,52
0,55
0,62
16
18
28
33
0,33
0,39
0,14
0,16
0,19
0,23
0,23
0,28
0,27
0,32
0,30
0,36
0,33
0,39
0,36
0,42
0,38
0,45
0,41
0,48
0,43
0,51
0,48
0,57
0,53
0,62
0,57
0,67
0,61
0,72
0,68
0,80
20
38
0,45
0,18
0,26
0,32
0,37
0,41
0,45
0,49
0,52
0,55
0,58
0,65
0,72
0,77
0,83
0,92
22
43
0,51
0,21
0,30
0,36
0,42
0,47
0,51
0,55
0,59
0,63
0,66
0,74
0,81
0,88
0,94
1,05
24
48
0,57
0,23
0,33
0,41
0,47
0,52
0,57
0,62
0,66
0,70
0,74
0,83
0,91
0,98
1,05
1,17
25
50
0,60
0,25
0,35
0,43
0,49
0,55
0,60
0,65
0,70
0,74
0,78
0,87
0,95
1,03
1,10
1,23
30
63
0,75
0,31
0,44
0,53
0,62
0,69
0,75
0,82
0,87
0,92
0,97
1,09
1,19
1,29
1,38
1,54
35
75
0,90
0,37
0,52
0,64
0,74
0,83
0,91
0,98
1,05
1,11
1,17
1,31
1,43
1,55
1,65
1,85
40
45
88
1,05
1,20
0,43
0,49
0,61
0,70
0,75
0,85
0,86
0,99
0,96
1,10
1,06
1,21
1,14
1,30
1,22
1,39
1,29
1,48
1,36
1,56
1,53
1,74
1,67
1,91
1,80
2,06
1,93
2,21
2,16
2,47
0,41
0,58
0,71
0,82
0,92
1,01
1,09
1,16
1,23
1,30
1,45
1,59
1,72
1,84
2,05
100
Vitesse d'eau (m/s)
Plan schématique d'une vanne plate (section rectangulaire)
Cote zéro échelle amont :
Dents mortes
Nombre de dents
Amont
Hauteur
1 dent
(Crémaillère)
293,00
294,53
293,00
294,28
Cote nominal échelle amont :
Cote zéro échelle aval :
Cote nominal échelle aval :
h
h(max)
L
m+
m+
m+
Aval
Section ouverture
S = L * h (m2)
Distributeur
(Canal principal)
m+
Partiteur
(Canal secondair)
PE amont (m+)
PE aval (m+)
Lecture
Piste en laterite
∆h
h(max) =
Qd
Qp
100 cm
Lecture
Qp
h (ouverture)
Cote zéro
échelle
293,00
Cote zéro
échelle
PdCh = ∆h = PE amont - PE aval (m)
Exemple :
Débit nécessaire 0,49 m3/s
∆h mesurée =
14 cm
Nombre de
dents =
20
293,00
1.20
DGEMRH
Mesure de débit de la vanne automatique
Pour les vannes automatiques, vannes AVIO et vannes AVIS, la même formule que pour les
vannes plates est utilisée. Le PE à l’amont et le PE à l’aval doivent être connus, ainsi que
l’ouverture sous la pelle de la vanne.
Le débit (Q) qui passe par la section (S) sous la pelle de la vanne avec une perte de charge
(∆h) est donnée par la formule suivante :
Le PE à l’amont et le PE à l’aval doivent être connus, ainsi que l’ouverture sous la pelle de la
vanne.
•
Formule de la Vanne automatique :
Q = μ*L*h*√2g∆h
Avec :
•
Q = débit en (m3/s) ;
•
S = section de l’ouverture sous la pelle de la vanne (m2) ;
•
g = 9,81 (m/s2) ;
•
∆h = perte de charge (m) ;
•
µ = coefficient de contraction (-) :
¾ µ (vanne AVIS Alsthom) = 1,13 ;
¾ µ (vanne AVIO Alsthom) = 0,88.
La différence dans les coefficients de contraction (µ) d’une vanne AVIS et d’une vanne AVIO
s’explique par le libre (non obturé) passage de l’eau dans un pertuis ouvert d’une vanne
AVIS.
Le Tableau 1.20 montre la mesure du débit des vannes AVIS/AVIO. Le tableau Excel
calcule automatiquement le débit de la vanne (caractéristiques de la vanne à remplir dans
le tableau) pour les dix (10) positions de la vanne et la perte de charge (∆h) entre le PE
amont et le PE aval de la vanne.
Les 10 positions sont marquées sur le flotteur de la vanne et correspondent à une ouverture
proportionnelle de la vanne :
•
Position No 0 : la vanne est complètement fermée ;
•
Position No 10 : la vanne est complètement ouverte.
22
ON/GE
Mesure du débit de la vanne AVIO
T b 1.20
1 20
Tab.
Zone :
Distributeur XX (Sup. = 6.598ha)
Coeff.
N'D
N
D
µ*S*√
Formule : Qd = µ
S √ 2g ∆h ( m3/s )
Contract
Contract.
C i :
Casier
Données
R0
r
S
L
h
hmax
Boloni
Vanne
AVIO
cm
dm2
cm
cm
No
Amont
Sup (ha) :
Sup.
AVIO
220/800 HC
220
800
400
200
10
298 00 298,00
298 00
298,00
µ
C t zéro
é E.
E (m+)
( +)
Cote
P
Pos.
=
Aval
0 88
0,88
Position (No) sur flotteur et ouverture pertuis (h) de la Vanne AVIO
6 598
No Pos
Pos.
h ((cm))
S ((m2)
2)
∆h (cm)
1
2
3
4
5
6
8
0
10
12
15
16
18
20
22
24
26
28
30
0
0
0,00
0 00
1
20
0,80
0 80
2
40
1,60
1 60
3
60
2,40
2 40
4
80
3,20
3 20
5
100
4,00
4 00
6
120
4,80
4 80
7
140
5,60
5 60
8
160
6,40
6 40
9
180
7,20
7 20
10
200
8,00
8 00
2,49
,
3 53
3,53
4,32
4 99
4,99
5,58
5 58
6,11
6,11
7,06
7 06
,89
7,89
8 64
8,64
9 66
9,66
9,98
9 98
10 58
10,58
11,16
,
11,70
11 70
12,22
12,72
12 72
13 20
13,20
13 66
13,66
2,81
,
3 97
3,97
4,86
5 61
5,61
6,28
6 28
6,8
6,87
7,94
7 94
8,8
8,87
9 72
9,72
10 87
10,87
11,23
11 23
11 91
11,91
12,55
,
13,16
13 16
13,75
14,31
14 31
14 85
14,85
15 37
15,37
3,12
,
4 41
4,41
5,40
6 24
6,24
6,97
6 97
7,64
,64
8,82
8 82
9,86
10 80
10,80
12 08
12,08
12,47
12 47
13 23
13,23
13,95
,
14,63
14 63
15,28
15,90
15 90
16 50
16,50
17 08
17,08
Débit de la Vanne (m3/s)
0,00
,
0 00
0,00
0,00
0 00
0,00
0,00
0 00
0,00
0,00
0,00
0 00
0,00
0 00
0,00
0 00
0,00
0 00
0,00
0 00
0,00
0,00
,
0,00
0 00
0,00
0,00
0 00
0 00
0,00
0 00
0,00
0,31
,
0 44
0,44
0,54
0 62
0,62
0,70
0 70
0, 6
0,76
0,88
0 88
0,99
1 08
1,08
1 21
1,21
1 25
1,25
1 32
1,32
1,39
,
1,46
1 46
1,53
1,59
1 59
1 65
1,65
1 71
1,71
0,62
,
0 88
0,88
1,08
1 25
1,25
1,39
1 39
1, 3
1,53
1,76
1 76
,9
1,97
2 16
2,16
2 42
2,42
2 49
2,49
2 65
2,65
2,79
,
2,93
2 93
3,06
3,18
3 18
3 30
3,30
3 42
3,42
0,94
,
1 32
1,32
1,62
1 87
1,87
2,09
2 09
2,29
2,29
2,65
2 65
,96
2,96
3 24
3,24
3 62
3,62
3 74
3,74
3 97
3,97
4,18
,
4,39
4 39
4,58
4,77
4 77
4 95
4,95
5 12
5,12
1,25
,
1 76
1,76
2,16
2 49
2,49
2,79
2 79
3,06
3,06
3,53
3 53
3,9
3,94
4 32
4,32
4 83
4,83
4,99
4 99
5 29
5,29
5,58
,
5,85
5 85
6,11
6,36
6 36
6 60
6,60
6 83
6,83
1,56
,
2 20
2,20
2,70
3 12
3,12
3,49
3 49
3,82
3,82
4,41
4 41
,93
4,93
5 40
5,40
6 04
6,04
6,24
6 24
6 61
6,61
6,97
,
7,31
7 31
7,64
7,95
7 95
8 25
8,25
8 54
8,54
1,87
,
2 65
2,65
3,24
3 74
3,74
4,18
4 18
4, 8
4,58
5,29
5 29
5,9
5,92
6 48
6,48
7 25
7,25
7,48
7 48
7 94
7,94
8,37
,
8,78
8 78
9,17
9,54
9 54
9 90
9,90
10 25
10,25
2,18
,
3 09
3,09
3,78
4 37
4,37
4,88
4 88
5,35
,3
6,17
6 17
6,90
7 56
7,56
8 45
8,45
8,73
8 73
9 26
9,26
9,76
,
10,24
10 24
10,69
11,13
11 13
11 55
11,55
11 96
11,96
(1) = PEmax amont à Q0
293,00
m
m+
(5) = Cote zéro à E. amont =
298,00
m
m+
((2)) = PEmin amont à Qmax
293,00
,
m+
((6)) = Cote zéro à E. aval =
298,00
,
m+
PEmax avall à Q0 = Axe
A vanne
((3)) = PE
293,00
293 00
m+
du
C
d seuil
il =
((7)) = Cote
293,00
293 00
m+
((4)) = PEmin aval à Qmax
293,00
,
m+
((8)) = Décrément = D = (3)
( ) - (4)
( )
0,00
,
m
Cotes PE
E
Amont
E
(1)
PE
((2))
P iti
(0 10)
Positions (0 ‐
10
5
Δh
Axe (3)
( )
0
Vanne
V
hmax
Aval
(5)
298,00
298 00
(4)
Coupe à ttravers
a e s du pe
tu s
pertuis
Δh = PE amont ‐ PE aval Δh = PE amont ‐ PE aval (Echelles)
Sect o ut
e du pe
tu s
S = Section
utile
pertuis
Smax = L x hmax
hh
PE=D
PE D
hmax
h
Smax
S
L
298,00
(6)
hmax (ouverture max du pertuis)
hmax (ouverture max du pertuis)
293,00
(7)
( )
PE = Plan Eau amont et aval (variable)
(3)
S L
L
S= Lxh
1.21
DGEMRH
Mesure de débit du module à masques
Le quasi constance du débit de ces appareils est obtenu par des moyens entièrement
statiques. L’association d’un seuil profilé de forme spéciale et d’un masque fixe placé audessus du seuil corrige l’effet d’une élévation du niveau amont sur le débit.
Lorsque le plan d’eau amont est bas, l’écoulement se fait à surface libre sur le seuil. Le
niveau montant, la lame d’eau croît ; elle accroche le masque, l’écoulement se fait en charge
avec un coefficient de débit brusquement diminué, et le jet sort en présentant une
contraction. La charge augmente encore, la contraction tend à s’accentuer, ce qui réduit
d’autant la variation correspondante du débit.
L’adjonction d’un deuxième masque situé à l’aval du premier permet d’accroître d’une façon
sensible le marnage toléré par le module. Grâce à la contraction de la lame d’eau produite
par le premier masque, le deuxième peut être davantage rapproché du seuil et forme un
orifice de section diminuée. Lorsque le niveau amont dépasse une certaine cote, le premier
masque est noyé, le deuxième entre en action et la tendance à augmenter du débit subit un
nouveau "coup de frein". Les formes et dispositions relatives des divers éléments constitutifs
de l’appareil sont déterminées de façon à avoir la correction optimale.
Il est ainsi possible de maintenir, pour toute une gamme de niveaux amont, le débit de
l’appareil à une valeur sensiblement constante.
Le débit délivré n’est pas soumis non plus aux variations du niveau aval : la pente aval du
seuil est en effet étudiée pour provoquer un écoulement torrentiel qui établit une coupure
hydraulique ; la formation d’un ressaut permet néanmoins de récupérer l’énergie potentielle
de la lame d’eau et la perte de charge présentée par l’appareil est faible.
Le tableau suivant indique les caractéristiques d’un module à masques des types X1 et X2,
des types L1 et L2 et des types C1 et C2. On remarque bien l’augmentation du marnage
d’un module à deux masques par rapport un module avec un seul masque.
Les Hs et les marnages correspondent aux PE mesurés sur les seuils des modules.
Dans les limites des marnages des modules, la tolérance des débits reste toujours entre +
10 % et – 10%.
Type
X1
X2
L1
L2
C1
C2
Débit (l/s)
30 - 150
30 - 150
500 - 1500
500 - 1500
1000 - 3000
1000 - 3000
Section
1 l/s/cm
1 l/s/cm
5 l/s/cm
5 l/s/cm
10 l/s/cm
10 l/s/cm
Fraction (cm)
5-10-15-30
5-10-15-30
50-100-200-400
50-100-200-400
100-200-400-600-1000
100-200-400-600-1000
Hs
17
17
50
50
79
81
Marnage
20-17-13
31-17-13
58-50-37
89-50-37
92-79-59
142-81-59
Tolérance (l/s)
+10%, 0, -10%
+10%, 0, -10%
+10%, 0, -10%
+10%, 0, -10%
+10%, 0, -10%
+10%, 0, -10%
Le Tableau 1.21 montre les courbes de fonctionnement des modules à masques.
23
Courbes de fonctionnement des modules à masques
Tab. 1.21
Module à 1 masque
*Note: l'échelle de l'axe des ordonnées diffère selon
le type de module à masques
Hauteur au-dessus du seuil du module (cm)*
20
31
58
92
PEmax
Hs+3
17
27
Hs+8
50
Hs+13
PEnom
79
(B): PE audessus du
masque
Marnage
Hs
Hs+4
Hs-4
13
Hs-7
20
Hs-13
37
Hs-20
(A): PE sous
le masque
PEmin
59
Débit
0
Seuil du
module
X1
XX1
L1
C1
0 9 x Qnom
0,9
Type de modules à masques
Qnom
1 1 x Qnom
1,1
Qnom ± 10%
PEnom = PEmin + 0,6 marnage = PEmax - 0,4 marnage
A: Premiere partie de la courbe de fonctionnement: écoulement a surface libre sur seuil
Masque
Loi d'écoulement: Q = C x L x h3/2
C: coefficient de débit ; L: longueur de la crête ; h:
hauteur sur déversoir
h
Soit: H1 et H2 = 1,2 x H1
=>
Q2/Q1 = (H2/H1)3/2 = 1,23/2 = 1,3
Seuil
Un relèvement du plan d'eau de 20% entraîne une augmentation du débit de 30%
B: Seconde partie de la courbe de fonctionnement: écoulement contraint en orifice
Masque
Loi d'écoulement: Q = C x S x h1/2
C: coefficient de débit; S: section de l'orifice ;
hauteur sur déversoir
h:
h
Soit: H1 et H2 = 1,2 x H1
=>
Q2/Q1 = (H2/H1)1/2 = 1,21/2 = 1,1
Seuil
Un relèvement du plan d'eau de 20% entraîne une augmentation du débit de 10%
Conclusion: les modules à masques permettent une régulation par "pas de débit" dans un intervalle de variation du
plan d'eau [PEmin - PEmax]; l'écoulement contraint en orifice assure un contrôle "accru" (plus efficace) du débit délivré
aux exploitants
1.22
DGEMRH
Enregistrement des débits et volumes
Dans un périmètre d’irrigation les débits sont normalement mesurés et enregistrés à tous les
points de distribution d’eau ; les prises des adducteurs, les prises des distributeurs, les
prises des partiteurs.
Pour les vannes plates, les PE à l’amont et à l’aval de la prise et l’ouverture de la prise (à
l’aide des dents actives sur la crémaillère) sont à enregistrer pour pouvoir calculer le débit.
Pour les prises équipées des modules à masques, les ouvertures des vannes correspondent
aux débits (voir module de formation sur les modules à masques).
Les mesures et les enregistrements des débits et volumes ont les objectifs suivants :
•
Ils fournissent au gestionnaire du périmètre d’irrigation de suivre et d’évaluer les
consommations des cultures durant les saisons en comparaison aux consommations
prévues ;
•
Ils fournissent également une vue dans l’efficience d’eau d’irrigation des différents
canaux, ouvrages et parcelles des exploitants;
•
Ils fournissent la base pour une introduction d’une redevance d’eau d’irrigation basée sur
une tarification volumétrique.
Les lieux de mesure de débits
Dans le cas des périmètres d’irrigation de l’ON, les débits sont mesurés et enregistrés aux
endroits suivants :
Réseau primaire :
• Barrage de Markala (canal de Tio) ;
•
Station de jaugeage de Kirango ;
•
Point A ; (canal de Sahel, canal de Macina et le canal Costes-Ongoïba).
Pour les mesures et enregistrement du réseau primaire le SERP à Markala est responsable.
Réseau secondaire :
•
Prise du distributeur ;
•
Prise du partiteur ;
•
Prise de l’arroseur (si c’est nécessaire) ;
•
Prise de rigole (si c’est nécessaire).
Pour les mesures et enregistrement du réseau secondaire le Service de Gestion Eau de la
zone est responsable. Normalement une (1) lecture par jour suffit. Les changements aux PE
sont petits et donc également les variations des débits. Pour cela une (1) mesure et
enregistrement par 24h (à 08.00 h) fournit assez de exactitude sur les débits et volumes.
Le Tableau 1.22 montre l’enregistrement des débits et volumes
24
Enregistrement des débits et volumes
DGEMRH
Formule vanne plate : Q = µ*L*h*√2gΔh
Tab. 1.22
Section rectangulaire
Description
Données
Zone :
Kouroumari
Dents mortes :
5
No
Casier :
Sokolo
Hauteur 1 dent :
2
cm
Sup. Casier(ha) :
5 234
Largeur ouverture (L) :
1,20
m
Canal secondaire :
K5
Coeff. de contraction (µ) :
0,65
-
Sup. CS (ha) :
500
Cote zéro E. amont :
293,00
m+
Code échelle :
K5-1
Cote zéro E. aval :
293,00
m+
Lectures : 1 x par jour à 08.00h
Dates
Année Mois
Données (à remplir jounalièrement)
Jour
Lect. échelles
PE échelles
Amont
Aval
Amont
Aval
Nom.
Calculs
Heures
Dents Ouvert.
Débit
Volume
Vol. Cum.
Q
V/jour.
Vcum.
A
M
J
m
m
PE(m+)
PE(m+)
No
H/jour
m3/s
1000*m3/j
1000*m3
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
11
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1,52
1,52
1,52
1,52
1,52
1,52
1,52
1,55
1,55
1,55
1,55
1,55
1,55
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,58
1,48
1,48
1,48
1,48
1,48
1,48
1,38
1,38
1,38
1,38
1,38
1,38
1,38
1,42
1,42
1,42
1,42
1,42
1,42
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
1,4
1,40
1,40
1,40
1,40
1,40
294,52
294,52
294,52
294,52
294,52
294,52
294,52
294,55
294,55
294,55
294,55
294,55
294,55
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,58
294,48
294,48
294,48
294,48
294,48
294,48
294,38
294,38
294,38
294,38
294,38
294,38
294,38
294,42
294,42
294,42
294,42
294,42
294,42
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,45
294,40
294,40
294,40
294,40
294,40
294,40
25
25
25
25
25
25
25
30
30
30
30
30
30
30
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
32
38
38
38
38
38
38
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
24
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,52
0,62
0,62
0,62
0,62
0,62
0,62
0,62
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,67
0,64
0,64
0,64
0,64
0,64
0,64
45
45
45
45
45
45
45
54
54
54
54
54
54
54
58
58
58
58
58
58
58
58
58
58
58
56
56
56
56
56
56
45
89
134
179
223
268
313
367
420
474
528
582
636
689
748
806
864
922
980
1 038
1 096
1 154
1 213
1 271
1 329
1 384
1 440
1 496
1 552
1 607
1 663
1.23
DGEMRH
Installation des ouvrages sur un canal d’irrigation
Sur un canal d’irrigation il y a un nombre de différents types d’ouvrages installés :
•
Les prises en tête des canaux de dérivation ;
•
Les régulateurs pour maintenir le PE nominal dans un bief et ;
•
Les déversoirs de sécurité pour la protection du canal.
Tous ces ouvrages doivent être installés à la cote exacte du projet. Cet installation est
primordiale pour le bon fonctionnement du réseau et de la répartition d’eau d’irrigation.
Distributeurs
Les prises de distributeurs à l’ON ont été équipées des vannes automatiques, ainsi que les
régulateurs. Les entrées de débits et sa régulation sur les distributeurs passent
automatiquement.
Primordial est l’installation des axes des vannes qui doivent correspondre à la variation de
PE à l’amont de la prise.
Dans le cas que le PE à l’amont dépasse sous la cote de l’axe de la vanne, la vanne est hors
fonction et le débit incontrôlable.
Les prises de partiteur sur le distributeur ont été équipées des vannes plates. Elles sont
manipulées manuellement et sont moins sensibles aux variations des PE à l’amont et à l’aval
(∆h^0,5). Pourtant l’installation exacte est primordial.
Partiteurs
Les prises d’arroseur sur un partiteur ont été équipées des modules à masques, pour a
plupart du type X1. Les PE sur un partiteur sont maintenues par des régulateurs à seuil fixe.
La combinaison d’un régulateur à seuil fixe et un module à masques du type X1 exige une
lame d’eau sur le seuil au maximum de 7 cm. Le 7 cm est le marnage pour les modules à
masques pour rester dans les limites de débit de + 10% et – 10%.
Manipuler les vannettes des modules à masques est uniquement le boulot journalier de
l’aiguadier. Les paysans-exploitants peuvent demander d’ouvrir et de fermer quelques
vannettes mais ils ne doivent pas manipuler l’ouvrage.
Les déversoirs de sécurité ont été installés sur tous les biefs du partiteur. Ils sont installés à
une cote de 5 cm plus élevée que le PE max sur le seuil.
Exemple de réglage du débit des modules à masques
Si les besoins en eau sur le périmètre diminuent durant la saison avec 50% par rapport aux
besoins maximum, la lame d’eau sur le seuil du régulateur baisse de 7 cm à 4 cm.
Les débits qui passent par les vannettes des modules diminuent seulement avec 10%. Donc
pour diminuer également les débits des modules, il faut fermer la moitié des vannettes.
Tableau 1.23 montre l’installation des ouvrages sur un canal secondaire (partiteur).
25
Installation des ouvrages sur un canal secondair (partiteur)
DGEMRH
Tab. 1.23
(Voir manuel sur modules à masques)
Marnage au droit de prise = 9 cm (100,00 - 100,09 m+)
100 12 m+
100,12
PEmax. Part. ( q = 2 l/s,ha )
Module Type X1 à installer
100,07 m+
5 cm
PEnom Axe
7 cm
100,00 m+
Béton
100,05 m+
+4 cm
PEmax (17+ 4=21cm)
Q + 10%
-5 cm
9 cm
Q -10%
Hmin (17- 5=12cm)
Béton
Hs = 17 cm
99,88 m+
Crête Seuil Module
Régulateur
Ré l t
à seuil
il fixe
fi
Déversoir
Dé
i llatéral
té l
Modules
M d l à Masques
M
Installées au même niveau dans le bief,
si pente d'eau du partiteur est faible
Vue en Plan du Partiteur
Dans un périmètre installer un seul type M.àM.
Courant d'eau
Déversoir
M. à M. X1
Bief partiteur : Faible pente < 3 cm/Km
Prises d'arroseur tout au long partiteur
Drain Arroseur
Arroseurs
Bief partiteur : avec pente > 10 cm/Km
Prises d'arroseur juste à l'amont régulateur
Régulateur
Remarque :
Q(h=0,07m)/Q(h=0,04 m)=0,0185/0,08=2,3
Si niveau sur seuil baisse de 7cm à 4 cm, le débit sur régulateur diminue avec un facteur 2,3 (de 100 à 43 l/s)
Si les besoins en eau diminuent durant la saison avec 50%
%p
p.r. aux besoins maximum,, le niveau sur le seuil baisse de 7cm à 4 cm,, mais les débits
qui passent par les modules diminuent seulement avec 10 %. Donc pour diminuer également les débits des modules, il faut fermer environ la moité des masques.

1 Principes de base en irrigation de l`ON

Transcription

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