république du mali office du niger dgemrh · 1.13 calcul de perte de charge ... le manuel a été...

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

Principes de base en irrigation de l’ON DGEMRH

i

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


1

1. 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).


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1.1 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).

Déversoir F. MolodoMCA AlatonaLONHROCAMEXBaux Alatona

Casier Siengo + extensionCasier Boloni + N'Débougou

Casier Sokolo Axe VA.Casier Kogoni A + B

Casier GrüberCasier Retail Casier Kouia/Kolodougou

Actuel : 8 000 ha

297,40

VP

293,53

pour garantir les PE

297,00

296,07

296,90

Projet SUKALA (canne)

PE consigne prise (m+)

Maximum Minimum

294,00

294,00 293,80

PE consigne Fala (m+)

Maximum

Point

Axe

295,68

296,69

293,50Zone de Kouroumari RD

Zone de Niono

Automat.(m+)

294,00

Zone de N'Débougou

293,22

293,80Zone de Kouroumari RG

296,70 296,10

doivent être maintenus Les PE dans les biefs du Fala

des canaux primaires

Minimum

Falla

Remarque

Réseau primaire ON (avec PE consignes à maintenir)DGEMRH Tab. 1.1

impérativement

VanneFala de Molodo3e Bief

Fala de

Molodo2e

Bief

C

E

Actuel : 8.000 haExtension : 20.000 ha

Casier SiribalaCasier Bloc C et DCasier Koumouna

Casier SudCasier CentreCasier Nord Projet Malibya

Casier NiaroRéseau d'irrigation Casier Boky Were

Casier Kokry / KémacinaRéseau de drainage

Actuel : 140 ha AspersionExtension : 14.000 ha

PE consigne Fala (m+)

Déversoir de Kolongo

E. KirangoEcluse de Tio

299,81

VP

Niger

DrainBrétel

Projet SOSUMAR (canne)

Min

300,36

298,30 297,90Max

297,14

297,61297,19

299,80

Zone de M'Bèwani

Zone de Macina298,30 298,00

Zone de Molodo (VP)297,40 297,00

Point

299,86

300,50 300,30

Point300,40

297,10

296,30 296,10

297,30

300,20A

B

Fala de Boky Wéré

Canal du SahelQmax = 100 m3/s

Canal AdducteurQmax = 200 m3/s

Canal duMacinaQmax = 50 m3/s

Cana

l CostesOng

oiba

Qmax = 50 m3/s

E

E

E

E

E

EE

Fala de

Molodo1e

Bief

E. Markala (Tio)Canal de Tio

E. Koulikoro Barrage de Markala sur le Niger

Niger


3

1.2 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.

V.A. en tête du canal (admission) V.A. en tête du bief (régulation)Dév. Lat. Superficies à irriguer (ha)

Accès aux parcelles Distributeur/C.P. 2.500 - 5.000Via piste drain arroseurA pied via cavalier arroseur Partiteur/C.S. 250 - 500

Piste d'accès au périmètre Arroseur/C.T. 10 - 50Légende

Com. à l'amont Déversoir au Rigole/C.Q. 1,5 - 2,5 A bouchond M vers draind M Longueur (Km)u Accès à pied (sur crête du cavalier)c 1 3 4 5 6 7 Distributeur/Drain Prin. 5 - 15 t Rigolese (tour d'eau sur les prises) Partiteur/Drain Part. 5 u Pr a Rigole (irrigation) D Arroseur/Drain Arr. 0,5 - 1,5

r r.t Rigole+Drain Rigole 0,2i Rigole (drainage) Pt a

Prise de Rigole (ToR) avec tour d'eau

ToR Arroseur

Village (avec piste de liaison)

Distributeur VA Com. à l'avalMM/VP

Plan schématique d'un périmètre d'irriguéDGEMRH Tab. 1.2

2

Rég

ulat

eurVanne Avio/Avis

Vanne de garde (vanne plate)

Module à Masques

VA

Co.

à.l'

amon

t

Parcelle+/- 2 ha

2

12

34

Lavoir

Ab ie Accès par charette r Inventaire (m/ ha)u tr Dr. Arroseur i Distributeur/Drain Prin. 2

Déversoir tlatéral vers drain e Partiteur/Drain Part. 10

Passage/Franchissement uTuyau PVC / Dalots en béton Canal d'irrigation r Arroseur/Drain Arr. 50

Drain Rigole+Drain Rigole 100

Piste latérité / piste d'accès

Piste banco ÉvacuationDébouché Drain d'eau

Piste piétonssur cavalier

dehors duChiffre de Référence (p.r. au manuel) Périmètre

Remarque : Si possible/nécessaire construire toujours un ouvrage d'irrigation en combinaison avec un ouvrage de franchissement AB

Delta

Drain Principal

Déversoir latéral de sécurité

Régulateur à seuil fixeFalla

Barrage

Rivière

Irrigation et drainage

7

56

2

8

Abreuvoir


4

1.3 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


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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.


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1.4 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.

Tab. 1.4

en tête du canalP1 Q1 P2 Q2 P3 Q3 P i V A i /A i

Prise avec Vanne Avio/Avis

DGEMRH Régulation : Commande à l'aval

Sur le réseau primaire

P1 Q1 P2 Q2 P3 Q3 Prise avec Vanne Avio/AvisAxeV.A. PEmax Ligne d'eau à Qo

Décrément (5 à 15 cm)

Falla PEmin Ligne d'eau à Qmax PEmaxDécrément

Qd PEminDistributeur 1e bief

Marnage

en tête du bief

Adducteur

Fond du canal 2e biefQb

P1 Q1 P2 Q2

Prises du réseau secondaire : Modules à Masques (Type L ou C)

2e biefQd Qb

Vanne Avio/Avis Vanne Avio/Avis

Distributeur : 1e bief

Qd = Q1 + Q2 + Q3 + Qb + ∆Q P3 Q3

Commande à l'aval : L'admission de débit en tête du canal s'effectue automatiquement

Normalement un canal d'Irrigation (commandé à l'aval/ l'amont) est divisé en plusieurs biefs.

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 débitappelé 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'eaudes régimes 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


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1.5 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.

Tab. 1.5

en tête du canalA1 Q1 A2 Q2 Régulateur à Seuil fixe

DGEMRH

Module à Masques

Régulation : Commande à l'Amont

Sur le réseau secondaire

A1 Q1 A2 Q2 Régulateur à Seuil fixeQp A3 Q3

Ligne d'eau à QmaxMarnage Crête Régulateur

Ligne d'eau à Qo Décrément Qr

Partiteur : 2e bief

de niveau amont

Distributeur PEmax

PEminPartiteur : 1e bief

Fond du canal

A1 Q1 A2 Q2 Régulateur à Seuil fixe

Prises du réseau secondaire : Modules à Masques (Type X ou XX)

MàM

Qp Qr 2e bief Distributeur Partiteur : 1e bief

MàM (L/C)

Qp = Q1 + Q2 + Q3 + Qr + ∆Q A3 Q3

Commande à l'amont : L'admission de débit en tête du canal est réglé V par l'ouvrage de la prise uniquement

Normalement un canal d'Irrigation (commandé à l'aval/ l'amont) est divisé en plusieurs biefs.

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 priseToutes les prises des canaux dérivés sont installés juste à l'amont du régulateurToutes les prises des canaux dérivés sont installés tout au long d'un bief


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1.6 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.

DGEMRH Tab. 1.6

Déscription climatologique Unité/ Mois D J F M A M J J A S O N Total

Données climatologique Saisons

Temperature moyenne °C 22,2 20,8 25,2 28,3 32,1 32,7 31,4 28,8 28 28,8 28,7 26,6

Insolation moyenne 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

Vitesse de vent moyenne 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

Humidité rélative moyenne % 40 38 34 34 38 50 58 67 73 68 58 45

Evaporation

Evapotranspiration de Ref. = mm/mois 217 233 249 316 285 267 216 158 149 150 180 201 2 621

(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

Pluviométrie 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 0

Pluviométrie décenale mm/mois 0 0 0 0 0 0 18 74 114 38 0 0 244

Coefficient d'efficacité de pluie (FAO) % 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Apport de pluie mm/mois 0 0 0 0 0 0 14 59 91 30 0 0 194

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 %

Collecte des données climatiques (Station Météo du Sahel-Niono)

Contre-saison froide Contre-saison chaude Saison hivernale


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1.7 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).

DGEMRH T b 1 7Besoin net en ea d'irrigation (E t i ti )DGEMRH Tab. 1.7Besoin net en eau d'irrigation (Evapotranspiration)

'é i i dé d d f li iL'évapotranspiration dépend de quatre facteurs climatiques:p p p q q

- Température moyenne durant la journée (oC)- Température moyenne durant la journée (oC)Insolation moyenne (nombre d'heures de soleil durant la journée)- Insolation moyenne (nombre d heures de soleil durant la journée)Vit d t ( / )- Vitesse de vent moyenne (m/s)

- Humidité rélative de l'air moyenne durant la journée (%)

Evaporation

Graduation en mm

Mesure du niveau d'eau dans la bouteille60 Mesure du niveau d eau dans la bouteille60

Niveau d'eau53 Lundi matin

Niveau d eau dans la bouteille baisse :dans la bouteille baisse :d 3 à 650 de 53 mm à 46 mmdurant 1 journée (24h)

46 Mardi matinj ( )

Evapotranspiration (24h)Evapotranspiration (24h)

40= 53 ‐ 46 = 7 mm/jour

40 = 7 x 7 = 49 mm/semaine 7 x 7 49 mm/semaine= 7 x 30 = 210 mm/mois= 7 x 30 = 210 mm/mois

Bouteille d'eau Evapotranspiration des cultures30Bouteille d eau Evapotranspiration des cultures30

2020

1010

Champs de rizChamps de riz0

La formule de Penman fournit :La rélation entre les quatre facteurs climatiques et l'évapotranspirationLa rélation entre les quatre facteurs climatiques et l évapotranspiration

Penman : f(température, insolation, humidité rélative, vitesse de vent)Penman : f(température, insolation, humidité rélative, vitesse de vent)

Durant l'année les facteurs climatiques changent, doncDurant l année les facteurs climatiques changent, donc également les évapotranspirations changentégalement les évapotranspirations changent.

Durant le mois de Mars l'évapotranspiration = : 10,2 mm/j = 71,4 mm/sem.Durant le mois de Mars l évapotranspiration : 10,2 mm/j 71,4 mm/sem.Durant le mois de Septembre l'évapotranspiration = : 5 0 mm/j = 35 0 mm/semDurant le mois de Septembre l évapotranspiration = : 5,0 mm/j = 35,0 mm/sem.


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1.8 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)).

Superficie de un (1) ha : 100 m x 100 m = 10.000 m2

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 heuresDébit

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/jCe 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) h (mm) V (m3/ha) h (mm) q (l/s/24h)

0,50 4,32 43 5 0,581,00 8,64 86 10 1,161,50 12,96 130 15 1,742,00 17,28 173 20 2,312,50 21,60 216 25 2,893,00 25,92 259 30 3,47

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

DGEMRH Tab. 1.8

Volume de 1 mm d'eau = 10 m3

Rélation : Agronomie - Hydraulique

100 m

100 m1 mm = 0,001m

h = 8,64 mm 1 ha = 10.000 m2

1 ha = 10.000 m2

Volume = 86,4 m3


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1.9 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).

Données par expérienceMain d'eau = 30 l/s

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

Efficience totale du réseau = 0,97 x 0,97 x 0,85 x 0,75 = 0,60Donc : 40 % de l'eau d'irrigation est perdu, surtout au niveau arroseur et parcelle

Régulateur(Type rectangulaire /Giraudet)

29 (Type V. plate)l/s Main d'eau = 28 l/s

1 2 3 4 5 6 7Tenin Tarata Araba AlamissaJumba Sibiri Kari

La "main d'eau" est basée sur la capacité de manipulation d'un seul Paysan-Irrigateur

Dis

trin

uteu

r

Mai

n d'

eau

=

Partiteur

(Type MàM)

Périmètre irrigué de l'Office du Niger

Fala Efficience du réseau

Prise Distributeur

Régulateur Distributeur Le tour d'eau sur les rigoles

DGEMRH Tab. 1.9Efficience d'un réseau gravitaire d'irrigation

(T V A i )

(Type V. Avis)

Prise Partiteur

PriseArroseur

24 Rigolel/s Prise rigole (Type ToR)

Evapotranspiration + infiltration = 12,0 11,0

Pluie efficace = 1,0 Main d'eau = 18 l/s Vers drain200 m

Besoin net en eau durant le mois de Mars 11,0L'eau qui arrive à la parcelle

Superficie unité d'irrigation = 2,0 est utilisée pour l'évapotranspiration

Tour d'eau (rotation) = 1 sur 72,0 ha 100 m

Facteur de conversion : 1 l/s,ha = 8,642,0 ha Vers drain

200 m

- La parcelle de M. Lassine Keita : = 11,0 x 2 ha x 7 (j) / 8,64 = 18 l/s 1j /sem.(pour l'évapotranspiration + infiltration)

- Débit à la prise du rigole (PR) : = 18 / 0,75 = = 24 l/s

- Débit à la prise de l'arroseur (PA) : = 24 / 0,85 = = 28 l/s

- Débit à la prise du partiteur (PP) : = 28 / 0,97 = = 29 l/s

- Débit à la prise du distributeur (PD): = 29 / 0,97 = = 30 l/s

La main d'eau (l/s) à l'entrée de (pour 2 ha):

jour

mm/j

ha

1 jour (24h/24h) par semaine

Arr

oseu

r

mm/j

jour

Parcelle L. Keita =

Débit PA

Débit PP

mm/j

l/s

Unité d'irrigation =mm/j

(coeff. Eff.)

(coeff. Eff.)

l/s

l/s

Débit PD

Débit PR

l/s

Vers drain

Le tour d eau sur les rigoles

Besoin en eau =

(coeff. Ef.)

(coeff. Eff.)

Mai

n d'

eau

=

(Type V. Avis)

100 mmm/j

mm/j

1

2

7

3

54

6


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1.10 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.

DGE Tab.1.10

MRH RH

No Description (suivant standardisation FAO) Formule Unité D J F M A M Juin Juillet Août Sept. Oct. Nov. Déc. Total

1 Evapotranspiration de Référence (ET0) (1)=Projet (Station Sahèl) mm 216 158 149 150 180 201 217 1 271

2 Saison Hivernale Riz (2)=Superficie totale zones ha x x x x x x x 80 000

3 Pourcentage de la superficie totale sous irrigation (3)=Projet % / Max 25 75 100 100 100 50 10 100

4 Coefficient cultural (K c) (4)=Projet, Pub. FAO 29 - 0,8 0,9 1,0 1,1 1,1 0,9 0,7

5 Besoin en Eau (ET cult. = Kc x ET0) (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 (Pe=P x er) (11)=(9)x(10) mm 26 80 110 44 4 0 0 265

12 Besoin Net en Eau d'Irrigation (I net=ETcult.+ 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 = Inet / ep) (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 20 000 60 000 80 000 80 000 80 000 40 000 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 106m3/mois (19)=30x0,0864x(18) 10

6m3 100,8 218,2 99,5 209,3 306,7 144,6 25,1 1 104

20 Consommation en eau d'irrigation 103m3/ha (20)=1000x(19)/(17) 10

3m3/ha 14

No Description (suivant standardisation FAO) Formule Unité D J F M A M Juin Juillet Août Sept. Oct. Nov. Déc. Total

Remarque : Les chiffres en gras sont les données du projet ou/et basées sur l'expérience du terrain

Office de Niger : Périmètres six zones ON

Consommation en eau d'irrigation du Riz durant la Saison Hivernale


13

1.11 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.

Tab 1 11Installation d'une échelle limnométriqueDGEMRH Tab. 1.11Installation d une échelle limnométriqueDGEMRH

294 00 m+294.00 m+

9090

PEmax à Q0 = 293.84 m+ Cote PEmax à marquer sur l'échelle

80Q Cote PEmax à marquer sur l échelle

80L é h ll 78 C 293 00 0 8 293 8Lecture échelle = 78 cm Cote PE = 293.00 + 0.78 = 293.78 m+PE PE

PE variable entre les 2 limites70

PE variable entre les 2 limites70

PEmin à Qmax 293 68 m+PEmin à Qmax = 293.68 m+ Cote PEmin à marquer sur l'échelle

6060

5050

4040

3030

2020

1010

00C Zé (C IGN ON) 00Cote Zéro (Cote IGN‐ON) = 293.00 m+293.00 m+

293.00 m

La cote Zéro de l'échelle doit être connuedoit être connue


14

1.12 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

Nombre dents mortes(à peindre en rouge)

hauteur1 dent

Distributeur

E. AmontRepère Repère

LectureL1 R2

Δh L2

Cote IGN (m+) h = ouverture Cote IGN (m+)Q Q

DGEMRH

0,511,84

Tab. 1.12

Cote zéro E.

Prise équipée d'une vanne plate

Lecture des échelles

Coupe en travers

Amont Aval

Piste (latérite)R10,66

1,69

Cote zéro E.

E. aval

Section de la prise

Section (S) = L * h (m2)

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 : Exemple : Remarque :L1 = m R2 = m La cote IGN-ON (m+)L2 = m R1 = m de toutes les échelles Δh = m Δh = m doit être connue

Formule : Q = µ*L*h*√2g*Δh dont,

Q = débit de la prise (m3/s)µ = coefficient de contraction (-) Pour les vannes plates : µ = 0.65 L = largeur de la prise (m)h = hauteur de l'ouverture (m)g = accélération pésanteur = 9,81 (m/s^2)Δh = perte de charge (m)

0,660,510,15

1,841,690,15

hL


15

1.13 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.

Nombre dents mortes(à peindre en rouge)

hauteurDistributeur Partiteur 1 dent

v1^2/2gHauteur d'énergie (H)

v3^2/2g

H1 h1H1 = h1 + v1^2/2g h3 H3

H3 = h3 + v3^2/2g

QCote de référence v2 Cote de référence

1 3

Section de la prise (S) Remarque:Perte de charge (Δh) :

Section = L * h (m2) Causée par les tourbillons

2

Δh

DGEMRH Tab. 1.13Calcul de perte de charge (Vanne)Vue en travers d'une prise

Tourbillons

PdCh = Δ h

hL

hh2

H2

v2^2/2g

Δh = ~2v2^2/2g

H = Hauteur d'eau (h) + hauteur de vitesse d'eau (v^2/2g) (m) = Hauteur d'énergieH1 = Hauteur d'énergie à l'amont de la prise (m), point 1H2 = Hauteur d'énergie dans la prise (m), point 2H3 = Hauteur d'énergie à l'aval de la prise (m), point 3

v1^2/2g , très petit p.r. à h1, donc à négliger H1 = h1h2 : 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 = H3 +Δh Δh = H1 - H3 = Perte d'énergie = perte de chargeh1 = h3 + Δh = Δh = h1 - h3 = Perte d'énergie = perte de charge

H2 = Hauteur d'eau (h2) + hauteur de vitesse (v2^2/2g) dans l'ouverture

Δh = f(onction) (v2^2/2g) = (1/µ^2)*(v2^2/2g) µ = coefficient de contraction = 0.65v2^2 = (µ^2)*2gΔhv2 = µ√2gΔh Q/S = µ*√2gΔh Q = S*µ*√2gΔh Q = µ*L*h*√2gΔhv2 = Q/S

Remarque 1 :

Q = µ*L*h*√2gΔh dont, Pour µ = 0,65 Δh ~ =2v^2/2gRemarque 2 :

Q = débit de la prise (m3/s) Vitesse d'eau (v) dans la section (S)µ = coefficient de contraction = 0.65 (-) v(max) = +/- 1 m/sL = largeur de la prise (m) Donc pour v = 1 m/sh = hauteur de l'ouverture (m) Q/S = 1g = accélération pesanteur = 9,81 (m2/s) S (m2) = Q (m3/s)Δh = perte de charge (m) Exemple : Q = 0,8 m3/s

S = 0 8 m2S = 0,8 m2


16

1.14 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 - 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.

DGEMRH Tab 1 14Calcul de perte de charge (déversoir à seuil fixe)DGEMRH Tab. 1.14Calcul de perte de charge (déversoir à seuil fixe)

Vue en PlanVue en Plan

Di

ca istrana rib

al p

PartiteurVanne plateuteprin Partiteur

C l d iRégulateurL

pM à Meur

nci Canal secondaireM à M

rpa E Echellel

Coupe traversaleE Coupe traversale

LectureLectureEchelle

/PEmax à QmaxEchelle

v^2/2g1/2hc = vc^2/2g

PEmax à Qmax

H h1/2hc = vc^2/2g

H hhcC t Zé E h ll C t C êt S il PEmax

PdCh = Δh = h= hcCote Zéro Echelle

i à Q0Cote Crête Seuil Q PEmax

lPEmin à Q0Seuil

Q avalD >= 20 h Seuil

Perte PE

Ré l t à il fi QRégulateur à seuil fixe QFormule Tourbillons

Q = C*L*h^3/2Q C L h 3/2dont, Régime sémi moduledont, Régime sémi moduleQ = Débit sur le régulateur (m3/s) PE aval du régulateur

R

Q = Débit sur le régulateur (m3/s) PE aval du régulateurC = Coeff de contraction n'influence pas le débit

Rég

C = Coeff. de contraction n influence pas le débitL = Largeur du seuil (m) (ne dépasser la crête du seuil)

gulaL = Largeur du seuil (m) (ne dépasser la crête du seuil)h Lame d'ea s r le se il ( é é à l'é h ll m)

ate

h = Lame d'eau sur le seuil, (mésurée à l'échelle, m) Section (Sc) sur seuil

eur Section (Sc) sur seuilr

Coeff. de contraction (C) dépend Lhc Qde la forme de la crête du seuil du régulateur

L Q

C (type crête seuil régulateur ON) = 1.8Sc = L*hc Vc = √hc*g

yp gC (type crête seuil module à masques) = 1.4

Q = Sc*Vc = C*L*hc^3/2( yp q )

Q Sc Vc C L hc 3/2Plafond partiteurPlafond partiteur

Formule de BernouilliFormule de BernouilliH = h + v^2/2g = h + Q^2/h^2*L^2*2g (1) v = Q/L*hH = h + v 2/2g = h + Q 2/h 2 L 2 2g (1) v = Q/L h

Dérivation de la formule de déversoir (sémi module)Dérivation de la formule de déversoir (sémi module)

dH/dh 1 (2Q^2/L^2*2 )*h^ 3 0dH/dh = 1 -(2Q^2/L^2*2g)*h^-3 = 0

hc^3 = Q^2/L^2*g 1/2hc = Q^2/hc^2*L^2*2g (2) Calculer la largeur du seuil (L)Q g Q g ( ) Calculer la largeur du seuil (L)

Introduction Cc (2) Remplir dans (1) L = Q/(C*h^3/2)Introduction Cc (2) Remplir dans (1) L Q/(C h 3/2)Coefficient de contraction (v^2/2g négligable p r à h)Coefficient de contraction (v^2/2g négligable p.r. à h)

E lExemple:Q C *L*√Q = Cc*L*√g*hc^3/2 H ~ h = hc + 1/2hc Débit spécifique (q) = 2l/s/ha

Superficie aval du régulateur (S) = 200 haQ = Cc*L*√g*(2/3h)^3/2 h = 3/2 hc hc = 2/3h 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√Q = Cc*L*√g*(2/3)^3/2*(h)^3/2 √g*(2/3)^3/2 = 1.7 Coefficient de contraction (C) = 1.8g ( ) ( )

Q = Cc*1.7*L*h^3/2 (Cc = Coeff. de contraction) L = 0.4/(1.8*0,07^3/2) = 12 mQ Cc 1.7 L h 3/2 (Cc Coeff. de contraction) L 0.4/(1.8 0,07 3/2) 12 m

C = 1.7*Cc 0.8 < Cc < 1.2 (forme crête) 1.4 < C < 2.0( ) 1.4 C 2.0

Q = C*L*h^3/2 Form le po r calc ler le débit s r le se il d rég late rQ = C*L*h^3/2 Formule pour calculer le débit sur le seuil du régulateur


17

1.15 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

Dis. Part. Arr. Dis. Part. Arr.

Non module X X X X X

Non module X X

DGEMRH

Remarques

Points de mesure de débit dans un réseau d'irrigation

μ = 0.65

μ = 1.13

Tab. 1.15

Régime Coupe à travers de l'ouvrage

RégulateurPrise Coefficient Contraction

Formule à appliquer

Q = μL*h*√2gΔh

Q = μL*h*√2gΔh

Ouvrage / Prise

Vanne plate

Vanne AVIS

PE amont

PE avalΔh

hQQ

Qh

PEamont

PEaval

Δh

PEamont

Echelle

E

E

E

E

1. Mesurer PE amont et aval

2. PE amont - PE aval = Δh

1. Mesurer PE amont et aval

2. Mesurer la position flotteur,(correspond à l'ouverture (h))

3. PE amont - PE aval =Δ h

1. Mesurer PE amont et avalVanne devant pertuis

Flotteur

Axe

Pelle

L = largeur ouverture


Vanne glissante

Contre poids

Contre poids

(Débit dépendant du PE amont et aval)


Non module X X

Sémi module X X X

Sémi module X X

X X

Observations :

C = 1.8

μ = 0.88

C = 1.8

C = 1.4

Q = μL*h*√2gΔh

Q = C*L*h^3/2

Q = C*L*h^3/2

Q = C*L*h^3/2Module à masques Module

Seuil fixe

Vanne AVIO

Seuil mobile

Qh

amontPE aval

ΔhPertuis

PE amont

PE aval

h Q

PE amont

PE avalQh

PE amont

PE avalh Q

Q

Vannette

E

E

E

E

1. Mesurer PE amont (h)

2. PE aval: ne pasdépasser crête seuil

(PE aval max <= PE amont -h)

3. Vannettes pour régler Q

2. Mesurer la position flotteur,(correspond à l'ouverture (h))

3. PE amont - PE aval = Δh


2. PE aval: ne doit pasdépasser crête seuil

(PE aval max <= PE amont - h)

Tourbillons

Tourbillons


2. PE aval: ne doit pasdépasser 1/2h sur le seuil

(PE aval max <= PE amont - 1/2h)

3. Débit (Q) indépendant du PE amont et aval

Flotteur

Pelle

PE aval max

PE aval max

Seuil fixeRégulateur

Seuil fixeRégulateur


L = largeur seuil

L = largeur seuil

L = largeur seuil Seuil module

Axe


(Débit dépendant du PE amont)

(Débit dépendant du PE amont)

(Débit indépendant du PE amont et aval)

PE aval max

Q

Q

1/2h


18

1.16 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.

Vanne plate sur Prise de Partiteur

Vue en Plan

bprise

Distributeur

Partiteur

Latérite 20 cm

Terre Compactée

PartiteurDistributeur

h=v2/g=0,1m

> 0,25m

hmax

Béton de propreté de 10 cm

houverture

Piste

Piste

Piste

> 50

20 variable 400 - 800 variable 20

Amont Aval

Q1

Q0

Q2

Q0 = Q1 + Q2

Q2

Coupe en Travers

Prise (dimensions suivant le débit)

Passage en dalots(nombre variable suivant largeur de piste)

r = 50

0,25m

10

25

ef =>Béton armé 15 cm

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)

h

Echelle 1 : 25Dimensions en cm

ep=>20

Batard d'eau

Laile=variable>=100

Partiteur (exemple)

Q = 0,8 m3/si = 6 cm/KmKm = 30n = 1,5h = 1,20 mb = 1,80 m

Angles variablesentre 90° et 180°

Tab. 1.16

Côte BétonPropreté

PEamont

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)

Côte Vanne (fermée) >= PE + 0,10m

Côte Vanne (fermée)

>= 0,10100,00 m+

98,70 m+PiquetBP

DGEMRH

Crémaillère


19

1.17 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.

PEmax à Q0 (1)

Composantes d'une vanne automatique

Axe Vanne (3)

Q

Q

(1) PEmax amont à Q0 = Plan Eau amont à débit nul

(2) PEmin amont à Qmax = Plan Eau amont à débit maximal

Composantes de la Vanne

Charpente métallique de support avec un axe de rotationhorizontal

Tablier cylindrique amont

Contre poids de réglage

Flotteur

Bac flotteur = Bac tranquillisant

(4) PEmin aval à Qmax = Plan Eau aval à débit maximal

r

R

Tablier cylindrique

Contre Poids

Flotteur

Poids

Bassin d'amortissement

PEmin àQmax (2)

Orifice avec bride

(3) PEmax aval à Q0 = Plan Eau aval à débit nul = Axe Vanne (3)

Plans Eau (PE)

PEmax à Q0 (3)

PEmin à Qmax (4)

AvalAmont

Tab. 1.17

L

Bac flotteur

Charpente métalliquePont

D


20

1.18 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 : 20 l/s/dm = 2 l/s/cm

• Serie L : 50 l/s/dm = 5 l/s/cm

• 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.

Tableau 1.18

Module à masques du type X1

Installé dans la zone de N’Débougou, casier Boloni


21

1.19 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.

1,21 dent (cm) = 2,5 µ = 0,65Crém. Haut. Section

N° h S=hxLDents cm m2

5 0 06 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 0,067 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 0,128 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 0,189 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 0,2510 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 0,3111 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 0,3712 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 0,4313 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 0,4914 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 0,5515 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 0,6216 28 0,33 0,14 0,19 0,23 0,27 0,30 0,33 0,36 0,38 0,41 0,43 0,48 0,53 0,57 0,61 0,6818 33 0,39 0,16 0,23 0,28 0,32 0,36 0,39 0,42 0,45 0,48 0,51 0,57 0,62 0,67 0,72 0,8020 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 0,9222 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 1,0524 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 1,1725 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 1,2330 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 1,5435 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 1,8540 88 1,05 0,43 0,61 0,75 0,86 0,96 1,06 1,14 1,22 1,29 1,36 1,53 1,67 1,80 1,93 2,1645 100 1,20 0,49 0,70 0,85 0,99 1,10 1,21 1,30 1,39 1,48 1,56 1,74 1,91 2,06 2,21 2,47

Vitesse d'eau (m/s) 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

Cote zéro échelle amont : m+Cote nominal échelle amont : m+

Dents mortes Hauteur Cote zéro échelle aval : m+Nombre de dents 1 dent Cote nominal échelle aval : m+

Amont (Crémaillère) Section ouverture AvalS = L * h (m2)

Distributeur Partiteur(Canal principal) (Canal secondair)

PE amont (m+) PE aval (m+)

∆h

Qd h(max) = 100 cm Qp

Qp h (ouverture)

échelle

PdCh = ∆h = PE amont - PE aval (m)

Exemple :Débit nécessaire 0,49 m3/s Nombre de∆h mesurée = 14 cm dents = 20

Coefficient

Contract.

Tab.1.19

2

DGEMRH

Plan schématique d'une vanne plate (section rectangulaire)

Vanne de prise Partiteur XX ( Sup. = 487 ha )Section rectangulaireLargeur (m) =

Débit de partiteur : Qp = µ*h*L*√2g∆h ( m3/s )Perte de charge (∆h en cm)

35

Mesure de débit de la vanne plate

12

293,00

16 2018

Lecture

Cote zéro

Lecture

293,00

293,00

30

échelle Cote zéro

4

0

25 50

293,00

294,28

294,53

406 8 10 14

Piste en laterite

h L h(max)


22

1.20 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 (-) :

µ (vanne AVIS Alsthom) = 1,13 ; 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.

ON/GE T b 1 20Mesure du débit de la vanne AVIOON/GE Tab. 1.20Mesure du débit de la vanne AVIOZone : Coeff.Distributeur XX (Sup. = 6.598ha)Zone : Coeff.Distributeur XX (Sup. 6.598ha)

N'D ContractFormule : Qd = µ*S*√ 2g ∆h ( m3/s )N D Contract.Formule : Qd = µ S √ 2g ∆h ( m3/s )C i S L h PR0 C t é E ( +)Casier : Données r S L hmax Pos. µ R0 Cote zéro E. (m+)Données µBoloni Vanne cm dm2 cm cm No Amont Aval =AVIOBoloni Vanne cm dm2 cm cm No Amont AvalAVIO

Sup (ha) : AVIO 220 800 400 200 10 298 00 298 00 0 88220/800 HCSup. (ha) : AVIO 220 800 400 200 10 298,00 298,00 0,88220/800 HC

6 598 Position (No) sur flotteur et ouverture pertuis (h) de la Vanne AVIO6 598 Position (No) sur flotteur et ouverture pertuis (h) de la Vanne AVIONo Pos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10No Pos. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10h (cm) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200( )S ( 2) 0 00 0 80 1 60 2 40 3 20 4 00 4 80 5 60 6 40 7 20 8 00S (m2) 0,00 0,80 1,60 2,40 3,20 4,00 4,80 5,60 6,40 7,20 8,00∆h (cm) Débit de la Vanne (m3/s) ∆h (cm) Débit de la Vanne (m3/s)

1 0,00 0,31 0,62 0,94 1,25 1,56 1,87 2,18 2,49 2,81 3,12, , , , , , , , , , ,2 0 00 0 44 0 88 1 32 1 76 2 20 2 65 3 09 3 53 3 97 4 412 0,00 0,44 0,88 1,32 1,76 2,20 2,65 3,09 3,53 3,97 4,413 0,00 0,54 1,08 1,62 2,16 2,70 3,24 3,78 4,32 4,86 5,403 0,00 0,54 1,08 1,62 2,16 2,70 3,24 3,78 4,32 4,86 5,404 0 00 0 62 1 25 1 87 2 49 3 12 3 74 4 37 4 99 5 61 6 244 0,00 0,62 1,25 1,87 2,49 3,12 3,74 4,37 4,99 5,61 6,245 0 00 0 70 1 39 2 09 2 79 3 49 4 18 4 88 5 58 6 28 6 975 0,00 0,70 1,39 2,09 2,79 3,49 4,18 4,88 5,58 6,28 6,976 0 00 0 6 1 3 2 29 3 06 3 82 4 8 3 6 11 6 8 646 0,00 0,76 1,53 2,29 3,06 3,82 4,58 5,35 6,11 6,87 7,64, , , , , , , , , , ,8 0 00 0 88 1 76 2 65 3 53 4 41 5 29 6 17 7 06 7 94 8 828 0,00 0,88 1,76 2,65 3,53 4,41 5,29 6,17 7,06 7,94 8,8210 0,00 0,99 1,97 2,96 3,94 4,93 5,92 6,90 7,89 8,87 9,860 0,00 0,99 ,9 ,96 3,9 ,93 5,9 6,90 ,89 8,8 9,8612 0 00 1 08 2 16 3 24 4 32 5 40 6 48 7 56 8 64 9 72 10 8012 0,00 1,08 2,16 3,24 4,32 5,40 6,48 7,56 8,64 9,72 10,8015 0 00 1 21 2 42 3 62 4 83 6 04 7 25 8 45 9 66 10 87 12 0815 0,00 1,21 2,42 3,62 4,83 6,04 7,25 8,45 9,66 10,87 12,0816 0 00 1 25 2 49 3 74 4 99 6 24 7 48 8 73 9 98 11 23 12 4716 0,00 1,25 2,49 3,74 4,99 6,24 7,48 8,73 9,98 11,23 12,4718 0 00 1 32 2 65 3 97 5 29 6 61 7 94 9 26 10 58 11 91 13 2318 0,00 1,32 2,65 3,97 5,29 6,61 7,94 9,26 10,58 11,91 13,2320 0,00 1,39 2,79 4,18 5,58 6,97 8,37 9,76 11,16 12,55 13,95, , , , , , , , , , ,22 0 00 1 46 2 93 4 39 5 85 7 31 8 78 10 24 11 70 13 16 14 6322 0,00 1,46 2,93 4,39 5,85 7,31 8,78 10,24 11,70 13,16 14,6324 0,00 1,53 3,06 4,58 6,11 7,64 9,17 10,69 12,22 13,75 15,2824 0,00 1,53 3,06 4,58 6,11 7,64 9,17 10,69 12,22 13,75 15,2826 0 00 1 59 3 18 4 77 6 36 7 95 9 54 11 13 12 72 14 31 15 9026 0,00 1,59 3,18 4,77 6,36 7,95 9,54 11,13 12,72 14,31 15,9028 0 00 1 65 3 30 4 95 6 60 8 25 9 90 11 55 13 20 14 85 16 5028 0,00 1,65 3,30 4,95 6,60 8,25 9,90 11,55 13,20 14,85 16,5030 0 00 1 71 3 42 5 12 6 83 8 54 10 25 11 96 13 66 15 37 17 0830 0,00 1,71 3,42 5,12 6,83 8,54 10,25 11,96 13,66 15,37 17,08

Cotes PECotes PE(1) = PEmax amont à Q0 293,00 m+ (5) = Cote zéro à E. amont = 298,00 m+ (1) PEmax amont à Q0 293,00 m (5) Cote zéro à E. amont 298,00 m (2) = PEmin amont à Qmax 293,00 m+ (6) = Cote zéro à E. aval = 298,00 m+( ) , ( ) ,(3) PE l à Q0 A 293 00 ( ) C d il 293 00 (3) = PEmax aval à Q0 = Axe vanne 293,00 m+ (7) = Cote du seuil = 293,00 m+( ) ( )

(4) = PEmin aval à Qmax 293,00 m+ (8) = Décrément = D = (3) - (4) 0,00 m( ) , ( ) ( ) ( ) ,

EAmont AvalEEAmont AvalE(1)(1)

P iti (0 10) 10Positions (0 ‐ 10)PE 10(2) 5(2) 5( )

Δh Axe (3) (3)0 Δh ( )V

(3)0PE DVanne PE=D(4)(4)

h Shmax (ouverture max du pertuis) hmaxhmax (5) (6) Smax 298 00

hmax (ouverture max du pertuis)L

hmax (5) (6)293,00 298,00298,00 L

(7)( )

Coupe à travers du pertuis S = Section utile du pertuisCoupe à t a e s du pe tu s S Sect o ut e du pe tu s

Smax = L x hmaxPE = Plan Eau amont et aval (variable)

Smax L x hmaxSPE = Plan Eau amont et aval (variable) S = L x hLh S h L

Δh = PE amont ‐ PE aval (Echelles)S L x hLLΔh = PE amont ‐ PE aval (Echelles)


23

1.21 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 au-dessus 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 Débit (l/s) Section Fraction (cm) Hs Marnage Tolérance (l/s) X1 30 - 150 1 l/s/cm 5-10-15-30 17 20-17-13 +10%, 0, -10% X2 30 - 150 1 l/s/cm 5-10-15-30 17 31-17-13 +10%, 0, -10% L1 500 - 1500 5 l/s/cm 50-100-200-400 50 58-50-37 +10%, 0, -10% L2 500 - 1500 5 l/s/cm 50-100-200-400 50 89-50-37 +10%, 0, -10% C1 1000 - 3000 10 l/s/cm 100-200-400-600-1000 79 92-79-59 +10%, 0, -10% C2 1000 - 3000 10 l/s/cm 100-200-400-600-1000 81 142-81-59 +10%, 0, -10%

Le Tableau 1.21 montre les courbes de fonctionnement des modules à masques.

Tab. 1.21

PEmax

PEnom

0

Hauteur au-dessus du seuil du module (cm)*

Seuil du

Hs

Courbes de fonctionnement des modules à masques

Module à 1 masque

Débit

Mar

nage

PEmin(A): PE sous le masque

(B): PE au-dessus du

masque

13

17

20

20

27

31

37

50

58

59

79

92

Hs-4

Qnom 1 1 x Qnom0 9 x Qnom

Hs-13

Hs+3 Hs+4

Hs-7

Hs+8

Hs-20

Hs+13

X1 XX1 L1 C1

*Note: l'échelle de l'axe des ordonnées diffère selon le type de module à masques

A: Premiere partie de la courbe de fonctionnement: écoulement a surface libre sur seuil

Masque

SeuilUn 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

SeuilUn relèvement du plan d'eau de 20% entraîne une augmentation du débit de 10%

Seuil du module

Loi d'écoulement: Q = C x L x h3/2

Loi d'écoulement: Q = C x S x h1/2

=> Q2/Q1 = (H2/H1)3/2 = 1,23/2 = 1,3

C: coefficient de débit; S: section de l'orifice ; h: hauteur sur déversoir

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

Type de modules à masques Qnom ± 10%

=> Q2/Q1 = (H2/H1)1/2 = 1,21/2 = 1,1Soit: H1 et H2 = 1,2 x H1

h

h

PEnom = PEmin + 0,6 marnage = PEmax - 0,4 marnage

Soit: H1 et H2 = 1,2 x H1

C: coefficient de débit ; L: longueur de la crête ; h: hauteur sur déversoir

Qnom 1,1 x Qnom 0,9 x QnomX1 XX1 L1 C1


24

1.22 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

Description DonnéesZone : 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

Nom. Heures Débit Volume Vol. Cum.

Amont Aval Amont Aval Dents Ouvert. Q V/jour. Vcum.

A M J m m PE(m+) PE(m+) No H/jour m3/s 1000*m3/j 1000*m311 6 1 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 4511 6 2 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 8911 6 3 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 13411 6 4 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 17911 6 5 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 22311 6 6 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 26811 6 7 1,52 1,38 294,52 294,38 25 24 0,52 45 31311 6 8 1,55 1,42 294,55 294,42 30 24 0,62 54 36711 6 9 1,55 1,42 294,55 294,42 30 24 0,62 54 42011 6 10 1,55 1,42 294,55 294,42 30 24 0,62 54 47411 6 11 1,55 1,42 294,55 294,42 30 24 0,62 54 52811 6 12 1,55 1,42 294,55 294,42 30 24 0,62 54 58211 6 13 1,55 1,42 294,55 294,42 30 24 0,62 54 63611 6 14 1,58 1,45 294,58 294,45 30 24 0,62 54 68911 6 15 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 74811 6 16 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 80611 6 17 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 86411 6 18 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 92211 6 19 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 98011 6 20 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 1 03811 6 21 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 1 09611 6 22 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 1 15411 6 23 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 1 21311 6 24 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 1 27111 6 25 1,58 1,45 294,58 294,45 32 24 0,67 58 1 32911 6 26 1,48 1,4 294,48 294,40 38 24 0,64 56 1 38411 6 27 1,48 1,40 294,48 294,40 38 24 0,64 56 1 44011 6 28 1,48 1,40 294,48 294,40 38 24 0,64 56 1 49611 6 29 1,48 1,40 294,48 294,40 38 24 0,64 56 1 55211 6 30 1,48 1,40 294,48 294,40 38 24 0,64 56 1 60711 6 31 1,48 1,40 294,48 294,40 38 24 0,64 56 1 663

Tab. 1.22DGEMRH

Enregistrement des débits et volumes

Formule vanne plate : Q = µ*L*h*√2gΔh

Section rectangulaire

Dates CalculsDonnées (à remplir jounalièrement)

JourMois AnnéePE échellesLect. échelles


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1.23 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).

Tab. 1.23

(Voir manuel sur modules à masques)Marnage au droit de prise = 9 cm (100,00 - 100,09 m+)

100 12 m+

Installation des ouvrages sur un canal secondair (partiteur)DGEMRH

100,12 m+Module Type X1 à installer

100,07 m+ 5 cm PEmax (17+ 4=21cm)PEnom Axe Q + 10% 9 cm

100,00 m+ 100,05 m+ -5 cm Q -10%

PEmax. Part. ( q = 2 l/s,ha )

7 cm Béton

+4 cm

Hmin (17- 5=12cm)Hs = 17 cm99,88 m+

Crête Seuil Module

M d l à MDé i l té lRé l t à il fi

Béton

Installées au même niveau dans le bief,si pente d'eau du partiteur est faible

Vue en Plan du Partiteur

Modules à MasquesDéversoir latéralRégulateur à seuil fixe

Dans un périmètre installer un seul type M.àM.

Courant d'eau

Déversoir Bief partiteur : Faible pente < 3 cm/KmPrises d'arroseur tout au long partiteurRégulateur

M. à M. X1

Drain Arroseur Bief partiteur : avec pente > 10 cm/KmPrises d'arroseur juste à l'amont 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.r. aux besoins maximum, le niveau sur le seuil baisse de 7cm à 4 cm, mais les débits

Arroseurs

% p , ,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.

république du mali office du niger dgemrh · 1.13 calcul de perte de charge ... le manuel a été...

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