Systèmes d’irrigation

En cinquante ans, les surfaces irriguées ont plus que triplé pour atteindre plus de deux millions d’hectares. Facteur clé de la maîtrise de la production agricole, l’irrigation a un impact économique et social considérable mais ne doit pas engendrer de conséquences néfastes au plan écologique. Pour répondre à cette exigence, deux points doivent être retenus • la maîtrise des techniques d’irrigation afin d’augmenter son efficacité ; • l’optimisation des apports d’eau pour protéger la ressource en eau et éviter la dégradation des sols et les pollutions diffuses. Dans ce chapitre, le principe des différentes méthodes d’irrigation est présenté dans l’objectif de pointer les spécificités de l’irrigation localisée et les enjeux liés à son fonctionnement.

Description des différentes Méthodes d’irrigation

 Irrigation à la raie

 L’irrigation gravitaire (Figure I-1), encore appelée irrigation de surface, est la méthode d’irrigation la plus répandue dans le monde (75% des surfaces). Dans le sud de la France, l’irrigation à la raie reste pratiquée en raison de sa bonne adaptation à certains contextes locaux de basses vallées alluviales (plaine de Crau). Souvent accusée de gaspiller l’eau, l’irrigation gravitaire peut être efficiente si elle est bien maîtrisée et modernisée. Figure I-1 : Un champ irrigué à la raie 

 Irrigation par aspersion 

L’irrigation par aspersion, en France, s’est développée rapidement après la deuxième guerre mondiale. Ce mode d’irrigation est pratiqué sur environ 90% de la surface irriguée en France, au niveau mondial celle-ci représente un peu moins de 20% des surfaces irriguées. L’évolution technique des systèmes d’irrigation par aspersion a été influencée en permanence par le souci d’économiser de la main d’œuvre et de diminuer la pénibilité du travail. On peut classer les équipements d’irrigation par aspersion en deux types : les couvertures d’asperseurs et les machines à irriguer. Alors que dans le cas d’une installation d’irrigation par couverture d’asperseurs, les appareils goutteurs d’eau sont en position fixe durant leur fonctionnement, les machines à irriguer (enrouleurs, pivots, rampes frontales) ont la faculté de déplacer le ou les goutteurs d’eau durant l’arrosage. L’apparition des machines à irriguer trouve son origine dans le souci de réduire le travail de déplacement manuel des éléments d’arrosage ou de baisser l’investissement par rapport à la couverture intégrale d’aspirateurs. L’installation d’une couverture d’aspirateurs mobilise un grand nombre d’appareils goutteur d’eau si bien que l’adéquation de l’installation au parcellaire est en général bonne. De même la conduite des arrosages peut être rigoureuse sur la base de données agronomique et technique avérées.

 Couverture d’asperseur

 Les premiers réseaux d’irrigation par aspersion furent équipés d’asperseurs disposés en ligne le long d’une rampe mobile (Figure I-2), qu’on démontait et déplaçait à la main, de poste en poste, pour irriguer l’ensemble de la parcelle. Peu couteux en investissement, ce CemOA : archive ouverte d’Irstea / Cemagref 14 système est exigeant en main d’œuvre. Pour cette raison il a évolué vers la couverture intégrale, qui consiste à disposer sur la parcelle irriguée l’ensemble des asperseurs. Une fois posé, le réseau ainsi conçu reste fixe pendant toute la saison d’irrigation. Figure I-2 : Irrigation par asperseur Figure I-3: Photo d’un asperseur Cette méthode présente l’avantage de réduire le besoin de main-d’œuvre, d’obtenir une répartition homogène de l’eau sur l’ensemble de la surface irriguée, elle est adaptable à toutes les formes de parcelle (topographie du site), à toutes les natures de sol, et à toutes les cultures.

 L’enrouleur

 L’enrouleur est le matériel d’irrigation par aspersion le plus utilisé en France : 55% des surfaces irriguées sous pression. Ce succès provient de sa grande souplesse d’utilisation, des faibles contraintes de main-d’œuvre et des investissements modérés qu’il nécessite. Bien utilisé, l’enrouleur peut dispenser un arrosage de qualité tout à fait satisfaisant. Toutefois, des enquêtes ont montré que les utilisateurs d’enrouleurs manquaient souvent des informations nécessaires pour bien choisir leur équipement et effectuer les bons réglages pour un arrosage homogène. La généralisation de l’utilisation de régulations électroniques d’enroulement a considérablement amélioré les performances de ces appareils. Il est composé d’un canon d’arrosage monté sur un traîneau ou sur un chariot tracté par le tuyau d’alimentation en eau en polyéthylène, qui s’enroule sur une bobine disposée sur un châssis et entraînée par un moteur hydraulique (Figure I-4). CemOA : archive ouverte d’Irstea / Cemagref 15 Figure I-4 : les différents composants de l’enrouleur L’arrosage se fait par bandes rectangulaires successives dont la largeur dépend de la portée du canon qui équipe l’enrouleur. Le canon est un asperseur à grande portée (25 à 70m). Le canon nécessite une pression entre 5 à 8 bars, soit une pression à l’entrée de l’enrouleur de 7 à 10 bar. La pluviométrie est relativement peu intense en moyenne : 8 à 12mm/h, mais l’apport se faisant sous forme d’un jet dirigé au cours de passage très brefs (quelques secondes par minute), l’énergie cinétique apportée peut être néfaste pour certain type de sols limoneux par exemple à faible structuration. Pour fournir une bonne homogénéité d’arrosage, le canon doit fonctionner dans une plage de pression relativement étroite, avec un écartement entre passage spécifique et un angle de balayage adapté aux deux paramètres précédents. 

Le pivot (rampe pivotante) 

Le pivot également appelé rampe pivotante est un appareil d’irrigation mobile, arrosant en rotation une surface circulaire ou semi-circulaire (Figure I-5). Il est en général à poste fixe, mais il peut être conçu pour être déplacé entre parcelles voisines. Figure I-5 : irrigation par pivot La bobine Le canon Le châssis Le chariot CemOA : archive ouverte d’Irstea / Cemagref 16 L’irrigation par rampe d’arrosage inventée aux USA vers la fin des années 40, a débuté en France au cours des années 60. Convenant bien à l’irrigation des grandes surfaces, le pivot s’est d’abord développé dans des zones plates des Landes, sur des parcelles de grande taille jusqu’à 200 ha. Il se développe de plus en plus dans des zones où son utilisation semblait moins évidente, sur des parcelles plus petites, où il permet l’épandage de fertilisants et de pesticides, et s’adapte à des pentes pouvant atteindre localement 15%. La longueur « idéale » d’un pivot (investissement, charges d’entretien, risque) se situe aux alentours de 400m, soit une parcelle de 50 ha environ. L’intérêt essentiel de ce type de matériel est sa simplicité de mise en œuvre, ses possibilités de fonctionnement automatique et ses performances en terme d’uniformité et d’apport d’eau y compris en conditions ventées. 

Diffuseurs et micro-asperseurs

 Les micro-asperseurs arrosent de petites surfaces de sol par aspersion, sous forme de tache ; c’est une technique intermédiaire entre le goutte à goutte et l’aspersion. Elle permet de s’affranchir de contraintes liées aux caractéristiques hydrodynamiques du sol (forte conductivité et faible capillarité) ou à la présence de macropores dues à la fissuration ou à la faune du sol. Lorsque des contraintes de ce type ne permettent pas un fonctionnement acceptable du goutte à goutte ou nécessitent une trop forte densité du goutteur la microaspersion fournit une bonne alternative. Elle permet en outre d’avoir un développement racinaire dans un volume de sol plus important. • Les mini-diffuseurs Les mini-diffuseurs fonctionnent comme de petits asperseurs statiques ne couvrant qu’une partie de la surface du sol au voisinage des cultures. Du point de vue hydraulique, ils sont tous à cheminement court. Ils sont constitués d’une base comportant un orifice calibré au travers duquel l’eau passe sous forme de jet et d’une tête formant un déflecteur sur laquelle le jet vient éclater (Figure I-6). Figure I-6 : Schéma d’un mini-diffuseur Le débit nominal est compris entre 20 l/h et 150 l/h mais les valeurs les plus couramment utilisées sont 20, 30 et 40 l/h. Pour un même fabriquant chaque modèle est généralement repéré par une couleur différente. La portée est limitée à 1 ou 2 mètres et la forme des surfaces arrosées varie selon le type de tête utilisée (plein cercle, demi-cercle, pinceau, etc.). Les mini-diffuseurs sont toujours placés en dérivation. Ils sont fixés directement sur la rampe (rampe suspendue) ou reliés à celle-ci par un tube conducteur. Dans ce cas, ils sont attachés à la base Jet fixe tête alimentation CemOA : archive ouverte d’Irstea / Cemagref 17 un support vertical ou suspendus tête en bas, et stabilisés en position verticale par une masse d’alourdissement (Tiercelin .1998). • Les ajutages calibrés Les ajutages sont constitués d’orifices calibrés (1,2 à 2,1 mm de diamètre) fixés en dérivation sur la rampe à intervalles réguliers (2,5 à 6,5 m) et recouverts d’un manchon brise-jet. L’eau distribuée par les ajutages ne s’infiltre pas ponctuellement mais s’écoule dans une rigole cloisonnée constituant une série de petits bassins au fond de laquelle est placée la rampe. Selon le diamètre de l’ajutage, le débit varie de 35 à 100 l/h, sous une pression de 1 bar. Ces systèmes ne peuvent pas être assimilés à du goutte à goutte mais restent de l’irrigation localisée, même s’ils fonctionnent avec de forts débits.