Etude du projet d’irrigation localisée goutte à goutte
Réalisé par :
Encadré par :
Année universitaire : 2008/2009
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I-INTRODUCTION II-Composantes d’un réseau d’irrigation goutte à goutte III-Etapes suivies dans le dimensionnement d’un projet d’irrigation IV-Données du projet V-Dimensionnement du réseau 1)-Dimensionnement des rampes et portes rampes 2)-Dimensionnement des canalisations primaires et secondaires 3)-Dimensionnement de la pompe 4)-Dimensionnement des postes d’arrosages et ou des secteurs d’irrigation
VI-Simulation par l’utilisation du logiciel EPANET VII-Calcul économique du projet VIII -Conclusion
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Au terme de ce travail nous tenons à remercier tout particulièrement : Notre Professeur Monsieur ABDELLAOUI Rachid pour l’encadrement, l’attention et la documentation qu’il nous a fournis. Notre gratitude va aussi à toutes les personnes qui ont contribué à la réalisation de ce modeste travail.
I- INTRODUCTION : 3
Au Maroc, le système d’irrigation qui a été le plus utilisé est l’irrigation gravitaire. Ce système entraine beaucoup de pertes d’eau surtout dans les sols sableux. Durant les dernières décennies le climat du Maroc a été caractérisé par des années de sècheresse, les faibles précipitations enregistrés durant cette période ont entrainé une réduction d’eau dans es barrages (retenue).Ainsi l’eau d’irrigation devient de plus en plus rare et son pompage devient plus cher.
Pour mieux produire dans des sols surtout les sableux et assurer une meilleure efficience de l’utilisation de l’eau les agriculteurs ont opté pour un nouveau système d’irrigation appelé irrigation localisée. Ce système permet des apports d’eau localisés, fréquents et continus et utilisant des faibles débits à des faibles pressions. Ce système permet une économie d’eau de l’ordre de 50% par rapport au gravitaire, et une économie aussi des quantités d’engrais utilisées ce qui implique une réduction du risque de pollution de la nappe phréatique.
Le but de l’étude de dimensionnement est de concevoir un réseau d’irrigation localisée où la pression au niveau de chaque distributeur dans la rampe est suffisante pour lui permettre d’assurer le débit nécessaire. Ceci pour assurer une meilleure uniformité d’application de l’eau sur les parcelles de cultures. Le réseau établi doit être en mesure de cultures. Le réseau établi doit être en mesure de répondre aux besoins de pointe en eau des cultures.
Pour réaliser ce dimensionnement, il est nécessaire de connaitre les données de base liées à la ferme (source d’eau, sol, topographie et configuration du terrain, et le programme de cultures à réaliser).Ainsi que le matériel d’irrigation disponible sur le marché.
II- Composantes d’un réseau d’irrigation goutte à goutte: Une installation ou réseau d’irrigation localisée comprend de l’amont vers l’aval les éléments suivants : Source d’eau. Unité de tête : permet de régulariser la pression et le débit. Cette unité comprend une station de filtration, un système d’injection de produits chimiques et un certain nombre d’accessoires : 4
Vanne volumétrique : sert à régler le débit et la pression de l’eau. Cette vanne sert à créer un différentiel de pression qui permet à l’injecteur de produire un vide et d’aspirer la solution mère. Régulateur de pression : contrôle les variations brusques de pression. Il est indispensable lorsque la pression existante au niveau de la source d’eau est supérieure à la pression demandée par le système. Compteur volumétrique : indique la consommation cumulée de l’eau par la culture. Il doit résister à une pression de 10 bars. Manomètres : placés à l’entrée et à la sortie de la station de tête et des filtres. Ils indiquent la pression de l’eau. Station de filtration : le rôle de cette station est l’obtention d’une eau propre en vue d’éviter le colmatage des distributeurs. Le choix du filtre dépend de : l’origine et la qualité de l’eau, du niveau de filtration exigé par les goutteurs utilisés, de la taille de la plus petite particule à empêcher d’entrer dans le système, et du débit de la source qui déterminera le choix du nombre de filtres. La station de filtration est composée d’un ou plusieurs filtres suivants :
Hydro cyclone : il sépare le sable en suspension dans l’eau, par centrifugation.
Filtre à sable : efficace lorsque l’eau contient des quantités importantes de particules. Sa perte de charge est de l’ordre de 2m.
Filtre à tamis : est une cuve à pression contenant une cartouche couverte d’un tamis dont les mailles varient de 80 à 150 microns. La perte de charge est de l’ordre de 5 à 6m.
Filtres à disque : sont les plus utilisés vus leur finesse de filtration. Leur perte de charge est de l’ordre de 5m à 6m.
Ventouse ou purge d’air : placé dans les points les plus élevés du réseau : elle sert à éliminer l’air emprisonné dans la canalisation pour éviter son éclatement. Clapet anti-retour : placé après la station de filtration et juste avant le matériel d’injection en vue de protéger la source de contre le flux de la solution nutritive. Système d’injection : Le matériel d’injection d’engrais est indispensable à la réalisation de la fertigation.il sert également à l’injection dans l’eau d’irrigation des produits de traitement de l’eau, des pesticides ou d’autres produits chimiques. Parmi les injecteurs utilisés, on peut citer : le réservoir d’engrais, la pompe doseuse, le venturi et le système d’aspiration. La station de tête est choisi se tel sorte à répondre au bon fonctionnement et la sécurité du réseau. En plus de son rôle de filtration et de fertigation la station doit assurer le fonctionnement hydraulique de l’eau de point de vue débit que pression. Ainsi pour dimensionner le groupe de pompage on prend l faut prendre en compte les pertes de charge au niveau au niveau de la station et dans le reste des réseaux. Les 5
pertes de charge au niveau de la station sont essentiellement causées par les filtres. Elles varient selon les types des filtres.
Réseaux de canalisation : de transport depuis la station en tête jusqu’aux secteurs d’irrigation. Canalisation d’alimentation (rampes et portes-rampes).
III- Etapes suivies dans le dimensionnement d’un projet d’irrigation : Après avoir un plan côté du terrain à équiper, on a suivi l’ordonnancement suivant lors de la réalisation de ce projet. Numéroter les parcelles. Relever les dimensions des parcelles. Création du tableau de données des parcelles. Implantation des rampes et des portes rampes et leurs points d’alimentation.
Dimensionnement des rampes et des portes rampes. Implantation des vannes. Réalisation du tracé des tuyaux PVC. Calcul des paramètres d’irrigation. Choix des parcelles de chaque secteur. Calcul du débit de chaque secteur. Conception de la station tête. Simulation du réseau sur EPANET (caractéristiques de la pompe, des tronçons, des nœuds.
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IV- Données du projet : Ce projet consiste à équiper des parcelles dont il y a deux cultures différentes : agrumes et tomate.
1) Agrumes : Les grands blocs sont destinés pour les agrumes avec les données suivantes: consommation de pointe est de 6 mm/j. Ecartement entre arbres: 4 m Ecartement entre rangées : 6 m 2 rampes par rangée d'arbres équipées de goutteur tous les 1,3 m
Goutteurs de 4 l/h à 10 mCE avec x=0,5 et CV = 4% Topographie de terrain est nulle.
2) Tomate : Les petits blocs sont destinés pour la culture de tomate avec les données suivantes : consommation de pointe est de 6 mm/j. Ecartement entre plants: 0,4 m Ecartement entre rangées de tomate: 1,2 m 1 gaine par rangée de culture avec émitteurs tous les 40 cm Emitteurs de 1 l/h à 8 mCE avec x=0,52 et CV = 5% Pente du terrain est nulle.
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Le schéma suivant montre le découpage des parcelles avec ses numéros.
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PAi: parcelle d’agrume PTi: parcelle de tomate
Le tableau suivant présente les dimensions et le débit appelé par chaque parcelle.
3) Méthode de calcul :
Pour les parcelles de forme rectangulaire :
Surface longueur l arg eur
Pour les parcelles de forme trapézoïdale on a :
Surface
(base inf base sup) hauteur 2 9
débit pluviométrie surface
pluviométrie parcelle
culture
PT1 PT2 PT3 PT4 PT5 PT6 PT7 PT8 PT9 PT10 PT11 PT12 PT13 PT14 PT15 PT16 PT17 PT18 PT19 PT20 PT21 PT22 PT23 PT24 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PA8 PA9 PA10 PA11 PA12
tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate tomate agrume agrume agrume agrume agrume agrume agrume agrume agrume agrume agrume agrume
qnom er eg
base sup ou longueur(m)
largueur(m) base inf 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 102,00 135,20 135,20 135,20 126,60 135,20 135,20 135,20 115,88 135,20 135,20 163,08
55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 55,80 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30 92,30
103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 103,00 125,02 135,20 135,20 135,20 150,21 135,20 135,20 135,20 152,35 135,20 135,20 107,29
surface (m2) 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 5747,40 10476,97 12478,96 12478,96 12478,96 12774,78 12478,96 12478,96 12478,96 12378,81 12478,96 12478,96 12477,58
débit (l/h) 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 11973,73 10745,60 12798,92 12798,92 12798,92 13102,33 12798,92 12798,92 12798,92 12696,21 12798,92 12798,92 12797,50
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V- Dimensionnement du réseau : Le dimensionnement est fait de telle sorte à concevoir un réseau d’irrigation localisée où la pression au niveau de chaque distributeur dans la rampe est suffisante pour lui permettre d’assurer le débit nécessaire.
Choix du type de distributeur : Le choix du goutteur est basé sur ses performances techniques, en évaluant la tolérance aux variations de pression. Cette tolérance est estimée par la valeur de l’exposant X de la loi débit-pression du goutteur (Q=K.HX). Plus la valeur de X tend vers 1, plus le distributeur est sensible aux variations de pression. Pour les goutteurs non autorégulant: -X compris entre 0,2 et 0,5 : goutteurs très tolérants aux variations de pression. -X compris entre 0,5 et 0,6:goutteurs tolérants aux variations de pression. -X compris entre 0,6 et 0,8:goutteurs peu tolérants aux variations de pression. -X supérieurs à 0,8:goutteurs très peu tolérants aux variations de pression. Pour les goutteurs autorégulant: -X compris entre 0 et 0,05 : très bonne tolérance aux variations de pression. -X compris entre 0,05 et 0,1: bonne tolérance aux variations de pression. -X compris entre 0,1 et 0,15 : médiocre tolérance aux variations de pression. -X compris entre 0,15 et 0,2 : mauvaise tolérance aux variations de pression. -X supérieure à 0,2 : valeur hors norme. Source: EL ATTIR, Manuel Pratique du Goutte à Goutte. Dans ce projet on a : Pour les agrumes : X=0,5 : on est dans le cas de distributeur non autorégulent tolérants aux variations de pression. Pour les tomates: X=0,52 : on est dans le cas de distributeur non autorégulent tolérants aux variations de pression.
1) Dimensionnement des rampes et portes rampes: 11
On a procédé au dimensionnement des rampes après implantation des rampes et des portes rampes, comme le montre le schéma suivant : On doit d’abord vérifier les pertes de charges tolérés ou admissible tout en respectant la règle de Christiansen. Si on limite la variation du débit à 10%, on aura : x
D’après la courbe caractéristique Q = K.H
∆Q/Q = 10 %
∆Q/Q = x.∆H / H = 10 %
Dans le cas des agrumes on a : x = 0,5 c.à.d ∆H/H = 20 %. Pour H = 10 mCE ∆H = 2 mCE. Donc la plage de variation du débit de 10% correspond à une variation de pression de 22%. On peut ensuite calculer les pertes de charge tolérées, sachant que 55% des pertes de charge de la parcelle ont lieu dans la rampe et 45% dans la porte rampe : Lors du dimensionnement on a utilisé les relations suivantes : I n
F
I
1.852
I 1
n 2.852
F : coefficient de réduction de perte de charges. (F≈0.36), avec n =nombre de goutteur.
Formule empirique de Hazan-Williams :
Q h 1.21 1010 CHW
1.852
4.87 Dint LF
Avec : Q : Débit de service (l/s)
C HW
: Coefficient de Hazan-Williams dépendant de la nature de la conduite : Conduite en PVC = 150 Gaine en PE = 140
Dint
: Diamètre intérieur de la conduite (mm) L : Longueur de la conduite (m).
Coefficient d’uniformité :
EU 100 (1,27 Avec :
CV Q ) min qn Ng
EU : coefficient d’uniformité, qui doit être supérieure à 90%. CV : coefficient de variation du goutteur. 12
Ng : nombre de goutteur par arbre. Qmin : débit minimum du goutteur le plus défavorisé. qn : débit nominal du goutteur. Comme on a différents types de parcelles, on va traiter chaque cas séparément. Cas des parcelles d’agrumes de formes rectangulaires : Le schéma suivant montre la disposition de la porte rampe au sein de la parcelle.
Rampe : Coefficient de variation du goutteur
CV %
0,040
Exposant de débit du goutteur Coefficient du débit du goutteur Pression nominale au niveau du goutteur (m)
x k hn
0,500 1,265 10,000
Débit nominal du goutteur (l/h)
qn
4,00000
Ecartement entre goutteurs (m)
eg
1,300
Ecartement entre rampes (m)
er
3,000
Nombre de goutteurs par arbre Longueur de la rampe (m)
Ng lr
6,000 46,140
Nombre de goutteurs sur la rampe Coefficient F de réduction des pertes de charge Diamètre intérieur de la rampe (m) Débit de la rampe (l/h) Coefficient de Hazen Williams Vitesse de l'eau en tête de rampe (m/s)
N F Dr Qr CHW Vr
35,00000 0,36000 0,0136 140,00000 140,000 0,26784 13
Perte de charge totale dans la rampe (m) Débit minimum du goutteur le plus défavorisé (l/h) Pression à l'entrée de la rampe (m)
PDC totr Qmin
0,15724 3,98616
he
10,12107
Pression minimum dans la rampe (m)
hmin
9,96384
Coefficient d'uniformité au niveau de la rampe (%)
EU %
97,58735
Le diamètre intérieur adopté pour les rampes est de : 0,0136 m soit un diamètre extérieur de 16mm.
Porte Rampe : Vitesse Besoin Largeur du bloc irriguée
V(m/s)
1,613
B(mm/j) l(m)
6,000 92,300
Longueur Surface
L(m) S(m2)
67,400 6221,02000
pluviométrie
mm/h
1,02564
débit parcelle par cette rampe
l/h
6380,53333
Pression nominale à la porte rampe (m)
hn
10,121
Ecartement entre rampe(m)
eg
3,000
Longueur de la porte rampe (m)
lr
67,400
Nombre de rampe sur la porte rampe Coefficient F de réduction des pertes de charge Diamètre intérieur de la porte rampe(m)
N F
22,00000 0,37368
Dr
0,0374
Débit de la porte rampe (l/h)
Qr
6380,53333
Coefficient de Hazen Williams
CHW
150,000
Perte de charge totale dans la porte rampe (m) Débit minimum du goutteur le plus défavorisé (l/h) Pression à l'entrée de la porte rampe (m) Pression minimum dans la rampe (m)
PDC
1,73167
Qmin
6140,36309
he hmin
11,45446 9,72279
Lors du dimensionnement de la porte rampe on a trouvé : PDC=1,73 proche de 1,85pour un diamètre intérieur de 0,0374m.
Cas des parcelles d’agrumes de formes trapézoïdales :
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Pour la forme trapézoïdale on a posé le point d’alimentation de telle sorte que la surface de part et d’autre de la conduite secondaire est divisée par 2. La partie droite de la parcelle 12 :
Rampe : Coefficient de variation du goutteur
CV %
0,040
Exposant de débit du goutteur Coefficient du débit du goutteur Pression nominale au niveau du goutteur (m)
x k hn
0,500 1,265 10,000
Débit nominal du goutteur (l/h)
qn
4,00000
Ecartement entre goutteurs (m)
eg
1,300
Ecartement entre rampes (m)
er
3,000
Nombre de goutteurs par arbre Longueur de la rampe (m)
Ng lr
6,000 46,140
Nombre de goutteurs sur la rampe Coefficient F de réduction des pertes de charge Diamètre intérieur de la rampe (m) Débit de la rampe (l/h) Coefficient de Hazen Williams Vitesse de l'eau en tête de rampe (m/s) Perte de charge totale dans la rampe (m)
N F Dr Qr CHW Vr PDC totr
35,00000 0,36000 0,0136 140,00000 140,000 0,26784 0,15724
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Débit minimum du goutteur le plus défavorisé (l/h) Pression à l'entrée de la rampe (m)
Qmin
3,98616
he
10,12107
Pression minimum dans la rampe (m)
hmin
9,96384
EU %
97,58735
Coefficient d'uniformité au niveau de la rampe (%)
Porte rampe : Vitesse
V(m/s)
1,618
Besoin Largeur du bloc irriguée Longueur
B(mm/j) l(m) L(m)
Surface pluviométrie débit parcelle par cette rampe Pression nominale à la porte rampe (m) Ecartement entre rampe(m)
S(m2) mm/h l/h hn eg
Longueur de la porte rampe (m) Nombre de rampe sur la porte rampe Diamètre intérieur de la porte rampe(m)
lr N Dr
Débit de la porte rampe (l/h) Coefficient de Hazan Williams Perte de charge totale dans la porte rampe (m) Débit minimum du goutteur le plus défavorisé (l/h)
Qr CHW PDC Qmin
6398,52000 150,000 1,74563 6155,73131
Pression à l'entrée de la porte rampe (m) Pression minimum dans la rampe (m)
he hmin
11,46521 9,71958
6,000 92,300 67,590 6238,55700 1,02564 6398,52000 10,121 3,000 67,590 22,00000 0,0374
Partie gauche : La partie gauche de la rampe est similaire de la partie droite. Le dimensionnement de la porte rampe avec un diamètre intérieur de 0,0468 m a donné une perte de charge de 1,03 m inférieur à 1,85 m , et avec le diamètre immédiatement inférieur la perte de charge est de 3,08 m, donc on procède à une porte rampe téléscopique : une combinaison entre deux diamètres : N sorties
39
14
25
F Ltpr (m)
0,3600 119,340
N sorties F L1pr (m)
0,3644 42,000
N sorties F L2pr (m)
0,3580 77,340
Dpr (m)
0,0468
D1pr (m)
0,0468
D2pr (m)
0,0374
Qpr (l/h)
6398,520
Q1pr (l/h)
2251,867
Q2pr (l/h)
4146,653
CHW Vpr (m/s)
150,000 1,033
CHW V1pr (m/s)
150,000 0,364
CHW V2pr (m/s)
150,000 1,048
PDC totpr (m)
1,03406
PDC 1pr (m)
0,053
PDC 2pr (m)
0,890
PDC tot pr
1,870
(m)
16
he (m)
11,561
hmin (m)
9,691
Avec la même méthode on a dimensionné les autres formes trapézoïdales Parcelle A 1 (partie gauche) N sorties F L1pr (m) D1pr (m) Q1pr (l/h) CHW V1pr (m/s) PDC 1pr (m)
6 0,3872 18,000 0,0468 935,856 150,000 0,151 0,005
N sorties F L2pr (m) D2pr (m) Q2pr (l/h) CHW V2pr (m/s) PDC 2pr (m) PDC tot pr
28 0,3572 85,330 0,0374 4436,477 150,000 1,122 1,110 1,753
(m)
he (m) hmin (m)
11,471 9,718
Parcelle A 5 (partie gauche) : N sorties
14
N sorties
23
F L1pr (m)
0,3644 42,000
F L2pr (m)
0,3587 70,800
D1pr (m)
0,0468
D2pr (m)
0,0374
Q1pr (l/h)
2439,177
Q2pr (l/h)
4111,756
CHW V1pr (m/s)
150,000 0,394
CHW V2pr (m/s)
150,000 1,040
PDC 1pr (m)
0,062
PDC 2pr (m)
0,803
PDC tot pr
1,762
(m)
he (m)
11,478
hmin (m)
9,716
Parcelle A 9 (partie gauche) : N sorties
14
N sorties
23
F L1pr (m)
0,3644 42,000
F L2pr (m)
0,3587 71,990
D1pr (m)
0,0468
D2pr (m)
0,0374
Q1pr (l/h)
2395,227
Q2pr (l/h)
4105,533
CHW V1pr (m/s)
150,000 0,387
CHW V2pr (m/s)
150,000 1,038
PDC 1pr (m)
0,060
PDC 2pr (m)
0,815
14
N sorties
8
Parcelle A 12 (partie droite) : N sorties F L1pr (m)
0,3644 42,000
F L2pr (m)
0,3766 25,590
D1pr (m)
0,0468
D2pr (m)
0,0374
Q1pr (l/h)
3976,000
Q2pr (l/h)
2422,520 17
CHW V1pr (m/s) PDC 1pr (m)
CHW V2pr (m/s)
150,000 0,642 0,153
150,000 0,613
PDC 2pr (m)
0,114
Cas des parcelles de tomate : La méthode de calcul des rampes est détaillée dans ce tableau : Coefficient de variation du goutteur Exposant de débit du goutteur Coefficient du débit du goutteur Pression nominale au niveau du goutteur (m)
CV % x k hn
0,050 0,520 0,339 8,000
Débit nominal du goutteur (l/h)
qn
1,00000
Ecartement entre goutteurs (m)
eg
0,400
Ecartement entre rampes (m)
er
1,200
Nombre de goutteurs par arbre Longueur de la rampe (m) Nombre de goutteurs sur la rampe Coefficient F de réduction des pertes de charge Diamètre intérieur de la rampe (m) Débit de la rampe (l/h) Coefficient de Hazen Williams Vitesse de l'eau en tête de rampe (m/s) Perte de charge totale dans la rampe (m) Débit minimum du goutteur le plus défavorisé (l/h) Pression à l'entrée de la rampe (m)
Ng lr N F Dr Qr CHW Vr PDC totr Qmin
Pression minimum dans la rampe (m) Coefficient d'uniformité au niveau de la rampe (%)
1,000 55,600 139,00000 0,35424 0,0136 139,00000 140,000 0,26593 0,18398 0,99494
he
8,14167
hmin
7,95768
EU %
93,17617
Calcul des portes rampes : Vitesse
V(m/s)
1,514
Besoin
B(mm/j)
6,000
Largeur du bloc irriguée
l(m)
55,800
Longueur
L(m)
51,500
Surface
S(m2)
2873,70000
pluviométrie
mm/h
2,08333
débit parcelle par cette rampe
l/h
5986,87500
Pression nominale au porte rampe (m)
hn
8,142
Ecartement entre rampe(m)
eg
1,200
18
Longueur de la porte rampe (m)
lr
51,500
Nombre de rampe sur la porte rampe
N
42,00000
Coefficient F de réduction des pertes de charge
F
0,36262
Diamètre intérieur de la porte rampe(m)
Dr
0,0374
Débit de la porte rampe (l/h)
Qr
5986,87500
Coefficient de Hazen Williams
CHW
150,000
Perte de charge totale dans la porte rampe (m)
PDC
1,17596
Débit minimum du goutteur le plus défavorisé (l/h)
Qmin
5796,63469
Pression à l'entrée de la porte rampe (m)
he
9,04716
Pression minimum dans la rampe (m)
hmin
7,87120
2)-Dimensionnement des canalisations primaires et secondaires : Pour déterminer la vitesse d’écoulement dans la canalisation Secondaire ou la canalisation primaire, on utilise la relation :
Q = V * Π * D2 / 4 D : Diamètre de la conduite. Q : débit dans la conduite secondaire. V : vitesse d’écoulement. Il faut que
la
vitesse d’écoulement soit entre 0.5m/s et 1,5m/s pour assurer le bon
fonctionnement des conduites. Sachant que :
- Hmin de la canalisation secondaire =Hi.Max du porte rampe - Hmax de la canalisation secondaire = Hmin de la canalisation secondaire +HC.S H est calculé par la relation : ∆H = 1,21.1010 * (Q/Chw) 1.852 * Di- 4,87 * L
19
Le calcul se fait en tenant compte des débits demandés dans chaque secteur pour les parcelles qui sont arrosées simultanément. Les pertes de charge singulières sont estimées à 10% des pertes de charge linéaire. Les résultats sont détaillés dans les tableaux obtenus par le calcul effectué par EPANET.#
3)-Dimensionnement de la pompe :
Le calcul de la HMT de la pompe se fait : H.M.T = Ha + Hr + Pc + Pr • Ha : hauteur entre le niveau d’eau et l’aspiration de la pompe. (On suppose que le niveau d’eau ne nécessite pas une tuyauterie d’aspiration). • Hr : hauteur entre le refoulement et le point d’utilisation Hr=0(puisque la pente est nulle). • Pc : pertes de charges moyennes, dans les tuyaux (asp. + ref) calculées par la relation de HAZENWILLIAMS à la base d’un diamètre des conduites qui réalise une vitesse de 1,5m/s. • Pr : pertes de charge singulière tout au long du réseau. (Pr=12m dans la station de filtration, et dans les accessoires).
Pour la pompe des agrumes : H.M.T=20m avec un débit d’exploitation de 40m3/h.
Pour la pompe des tomates : H.M.T=19,1m avec un débit d’exploitation de 48m3/h.
Puissance de la pompe : P
* g * Q * HMT
Avec : -ρ : Poids volumique de l’eau ; -η : Rendement de la pompe ; on prend 70% ; -Q : Débit de la conduite n°1 ; -g : Force de la pesanteur. Energie annuelle de consommation : W=P*t Avec : 20
-P : Puissance consommée ; -t : Durée totale d’irrigation pendant un an.
Le tableau suivant résume les résultats de dimensionnement des deux pompes. caractéristique Débit de la pompe (m3/h) Rendement HMT (mCE) Puissance de la pompe (kW) Durée totale d'irrigation (h) Durée de fonctionnement annuel (h) Energie annuelle de consommation (kJ)
Pompe de tomate 48 0,7 19,1 3,56 18 6570 23389
Pompe des agrumes 40 0,7 20 3,11 18 6570 20440
La réalisation de l’étude passe d’abord par la détermination de la taille, du nombre et de la disposition des secteurs d’irrigation et des postes d’arrosages. Ensuite, on dimensionne les différentes conduites et en calculant leur diamètre et les pertes de charge dans le système.
4)-Dimensionnement des postes d’arrosages et ou des secteurs d’irrigation : Le choix de la taille et du nombre ainsi que la disposition des postes d’arrosage est capitale pour le bon fonctionnement d’irrigation. La disposition des postes d’arrosages se fait selon plusieurs critères : La topographie : placer les postes d’arrosage selon les types de pente. La configuration des parcelles : isoler les parcelles de à forme irrégulières. Le type de sol. Rotation culturelle. Le débit maximum. Détermination du nombre et de la taille de secteur d’irrigation et ou poste d’arrosage :
1ère étape : calcul de la durée maximale de l’arrosage :
T
Bbp Pf
Bbp : besoin brut de pointe en eau de l’irrigation. Pf : pluviométrie horaire.
Pour les agrumes :
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Bbp=6mm/j. Pf= 1,026. T=5,84 ≈6heures.
Pour les tomates: Bbp=6mm/j. Pf= 2,08. T=2,88h ≈3heures.
2ème étape : calcul du nombre minimum de secteurs :
NS
df T
Ns : nombre minimum de secteurs d’irrigation. df : durée maximale du fonctionnement de la source d’eau.
Pour les agrumes : NS=18/6=3 secteurs (4 parcelles par secteur).
Pour les tomates : NS=18/3=6 secteurs (4 parcelles par secteurs)
Le schéma suivant montre la disposition des secteurs :
numéro de secteur
parcelles contenus
tomate1 tomate2 tomate3 tomate4 tomate5 tomate6 agrume1 agrume2 agrume3
PT1,PT2,PT3,PT4 PT5,PT6,PT8,PT9 PT7,PT10,PT13,PT14 PT17,PT18,PT21,PT24 PT11,PT12,PT15,PT16 PT19,PT20,PT22,PT23 PA1,PA2,PA5,PA9 PA6,PA7,PA10,PA11 PA3,PA4,PA8,PA12
superficie(m2) 22989,60 22989,60 22989,60 22989,60 22989,60 22989,60 48109,53 49915,84 49914,46
Débit appelé(m3/h) 47,89 47,89 47,89 47,89 47,89 47,89 49,34 51,20 51,19
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VI- Simulation par l’utilisation du logiciel EPANET 1) Introduction :
EPANET est un logiciel développé pour la simulation du comportement des systèmes de distribution d'eau d’un point de vue hydraulique et également d’un point de vue qualité de L’eau.
23
C’est un logiciel de simulation du comportement hydraulique et qualitatif de l'eau sur de longues durées dans les réseaux sous pression. Un réseau est un ensemble de tuyaux, nœuds (jonctions de tuyau), pompes, vannes, bâches et réservoirs. Il calcule le débit dans chaque tuyau, la pression à chaque nœud, le niveau de l'eau dans les réservoirs, et la concentration en substances chimiques dans les différentes parties du réseau, au cours d'une durée de simulation divisée en plusieurs étapes. Le logiciel est également capable de calculer les temps de séjour et de suivre l’origine de l’eau. Il a pour objectif une meilleure compréhension de l'écoulement et de L’usage de l'eau dans les systèmes de distribution. Il peut être utilisé pour différents types d'application dans l'analyse des systèmes de distribution. 2) Les Étapes de l'Utilisation d'EPANET :
Tout d’abord j’ai procédé à dessiner mon réseau représentant le système de distribution tout en me servant de la souris et des boutons de la Barre d'Outils.
24
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VII- Calcul économique du projet : Le tableau ci-dessous résume le calcul économique qu’on a fait :
26
27
Portes gaines en PVC Conduites principales en PVC
Equipement
Quantités
Prix unitaire (DH)
Prix total (DH)
Gaines en PE
164682
0,5
82341
DN 110
697
39
27183
DN90
779
32
24928
DN75
494
26
12844
DN63
403
22
8866
DN160
66
67
4422 5900
DN140
100
59
DN125
119
49
5831
Netafim
65284
0,9
58757
Vannes
31
500
15500
Pompe
2
7590
15180
Filtre à sable OMP
1
6500
6500
Filtre disque
1
2450
2450
1
4000
4000
Compteur d'eau
1
3500
3500
Manométres a glycérine 0-2,5 bars
10
80
800
Goutteurs non auto-régulants :
Programmateur
Prix total (DH)
279002 28
VIII-Conclusion
En effet la réussite de ce type d’irrigation nécessite une bonne conception du projet, une installation bien faite, une bonne conduite et pilotage des arrosages et de la fertigation, et un bon entretien du réseau.
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