Bureau d'Etudes Industrielles "Energies Renouvelables et Environnement"

Déterminer la valeur des besoins en eau des végétaux permet :


La consommation d’eau des sols cultivés est appelée évapotranspiration et notée ET. Elle est composée de l’évaporation directe et des prélèvements par les plantes – eau de transpiration, eau de constitution (négligées). Cette quantité représente donc la somme des volumes enlevés pendant un temps donné et sur une surface déterminée. Elle s’exprime par exemple en mm/j ou mm/an et dépend du climat, du végétal et du sol.

Une partie des besoins en eau des cultures peut être satisfaite par les précipitations ou de l’eau initialement stockée dans le sol. Le calcul des besoins en eau d’irrigation repose sur un bilan hydrique que nous allons développé ci-après.


Estimation des prélèvements

Ce calcul est basé sur un bilan hydrique dans la zone racinaire sur une période donnée. On compare la quantité d’eau disponible naturellement et les prélèvements des végétaux placés dans des conditions optimales d’approvisionnement en eau.

Eau disponible :


Prélèvements :

- évapotranspiration maximale : ETM


Besoins nets Bn = ETM – Pe – R




Deux concepts ont été introduits pour estimer les prélèvements d’eau par les plantes et l’évaporation dans la zone radiculaire :


L’ETM caractérise l’évapotranspiration d’une culture donnée, à différents stades de croissance lorsque :

ETM = KC * ET0


Cultures

Amplitude totale

Période de pointe

Céréales

0.2 – 1.2

1.05 – 1.2

Luzerne, trèfle, fourrage

0.3 – 1.25

1.05 – 1.25

Riz

0.95 – 1.35

1.05 – 1.35

Coton

0.2 – 1.25

1.05 – 1.25


Betteraves à sucre

0.2 – 1.2

1.05 – 1.2

Carottes, céléris, pomme de terre

0.2 – 1.15

1.0 – 1.15

Melons, épinards

0.2 – 1.05

0.55 – 1.05

Oignons, crucifères

0.2 – 1.1

0.95 – 1.1

Tomates

0.2 – 1.25

1.05 – 1.25

Figure 5 : Tableau comparatif des coefficients de culture


Calcul des besoins en eau (Bn)


Bn = ETM – Pe – S



Or :

Bn = Kc*ET0α*P – S


Procédure de prédiction des besoins en eau d’irrigation


Tout d’abord, nous devons calculer les besoins en eau qui se sont manifestés par le passé en se basant sur des données historiques. Ces séries de données (échantillon statistique) sont utilisées pour prévoir les futurs besoins en eau. Ensuite, cet échantillon est rattaché à une loi statistique appropriée. Celle-ci donne des informations sur toutes les valeurs possibles de besoin en eau avec une certaine occurrence de probabilité. Grâce à une analyse fréquentielle, il est possible de déterminer les besoins en eau correspondant à une fréquence ou à un temps de retour.


L’analyse fréquentielle est une méthode statistique. Elle étudie des événements passés caractéristique du procédé pour définir la probabilité d’apparition d’un événement donné. Cette méthode est basée sur la définition et la mise en œuvre d’un modèle fréquentiel. Ce modèle consiste en une fonction qui décrit le comportement statistique du procédé étudié. Il permet de déterminer la probabilité d’apparition d’un événement donné.


Le temps de retour T est l’intervalle de temps pendant lequel la valeur de l’événement considéré est atteinte ou dépassée une fois, en moyenne, pendant une longue durée.



Choix du coefficient de culture et du modèle d'évapotranspiration

Il existe de nombreuses méthodes pour calculer l'évapotranspiration de référence, nous avons choisi d'utiliser la formule de Turc, qui utilise la température et le rayonnement global moyen :

ETo =Kc * ( t / (t+15)) * (Rg + 50)

avec Kc le coefficient de culture, t la température moyenne mensuelle, Rg la radiation globale solaire et ETo s 'exprime en mm/mois.


Pour le coefficient cultural Kc de la canne à sucre, M. CHOPART, chercheur au CIRAD, nous a fourni les valeurs suivantes :


Figure 6 : Coefficient de culture de la canne à sucre
Source : J. L. Chopart et al., OSIRI : A simple decision-making tool for monitoring irrigation of small farms in heterogeneous environments, Agricultural Water Management (2006)


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