En Californie, la ressource totale en eau fluctue entre 30 et 50 milliards de m3 par an. Elle est fortement exploitée, parfois limitée pour les besoins agricoles, urbains, industriels et environnementaux. L'eau provient des eaux de surface (rivières, lacs) et pour 30 % des eaux souterraines, à la limite de la surexploitation, notamment en Central Valley. La disponibilité varie considérablement selon les régions et les saisons, avec des précipitations au Nord, et la sécheresse au Sud, qui dépend donc fortement des importations.
Face à cette pénurie récurrente, la Californie du sud a développé d'importants aménagements, notamment des aqueducs (California State Water Project et le Central Valley Project) pour transférer l'eau d'une région à l'autre, ainsi que des barrages, canaux, forages pour répondre à une demande croissante. La production d'eau dessalée et la réutilisation de l'eau sont également en développement, plus coûteuses et controversées. Le changement climatique aggrave la situation en modifiant les précipitations, réduisant le manteau neigeux de la Sierra Nevada, et augmentant la fréquence et l'intensité à la fois des sécheresses et inondations. La fonte accélérée des glaciers et la montée du niveau de la mer, possiblement de 30 cm d'ici 2050, menacent de salinisation le delta de Sacramento-San Joaquin, cœur du système d'approvisionnement de l'État. Le tout dans une région à haute activité sismique, qui pourrait endommager les digues et laisser entrer soudainement l'eau salée du Pacifique et ainsi concerner la moitié des 40 millions d'habitants de l'état.
Pour anticiper, le département des ressources en eau de Californie (DWR) et son State Water Project (SWP) prévoient un nouveau projet colossal à 20 milliards de dollars, baptisé Delta Conveyance Project (DCP). Il s'agit d'un tunnel d'une dizaine de mètres de diamètre sur 72 km de long, foré à une trentaine de m de profondeur, dans les limons souples sous le delta, entre la capitale de l'État de Sacramento et la ville de San Francisco. Le « Delta » est le confluent des rivières San Joaquin et Sacramento, cette dernière recevant deux nouvelles prises d'eau dans le cadre du projet.
Considérant que ce DCP desservira 30 millions de personnes (soit environ 70 % des habitants de la Californie), il s'agit d'un enjeu énorme pour le plus grand État des États-Unis en termes de population.
Lien : A Century of Delta Conveyance Plans – California Water Library
Eau potable et espaces verts
En Californie, le pompage et traitement de l’eau potable consomme 3% de l'énergie électrique de l'état, soit 7500 GWh par an. L'énergie nécessaire par m3 d'eau consommée est d'environ 1 KWh. Par ailleurs, le département des ressources en eau de Californie estime que 30 % de l’eau urbaine est utilisée pour l’arrosage des jardins, soit environ 2.8 milliards de m3. Les parcs consommeraient 9 % supplémentaires, soit 0.9 milliards de m3 ou 235 milliards de gallons par an. L'ensemble de l'irrigation des parcs et jardins égalerait la consommation d’eau potable domestique.
Dans le but d'augmenter l'efficacité énergétique, un programme a été lancé depuis 2012 par la California Energy Commission (CEC) qui a travaillé sur les programmateurs d’irrigation, afin de normaliser ces matériels pour les espaces verts. Un rapport d'étape de 2023, fournit des données intéressantes. Les 960 modèles de programmateurs normés, permettraient d’économiser 15 % d'eau essentiellement sur les parcs, soit par an environ 200 millions de m3 d'eau et 200 GWh d’électricité, économie estimée à 275 millions de dollars, sur l'état. Un programmateur permettrait d'économiser en moyenne 50 m3 d'eau annuellement, 900 $ sur son cycle de vie, avec un retour sur investissement en quelques mois. Entre autres, un programme WaterSense s'intéresse aux programmateurs "plus smart", possédant une entrée capteur humidité du sol ou météorologie. Les programmateurs d'irrigation pour les espaces verts automatisent la planification du jour et de l’ heure d’irrigation, ainsi que la durée, avec ouverture classique d'électrovannes vers un réseau d’asperseurs, de diffuseurs et/ou de goutteurs.
Sans programmateur, le propriétaire ouvre et ferme sa vanne d’irrigation manuellement pour arroser ses espaces verts. Les propriétaires et occupants de propriétés résidentielles et commerciales entretiennent leurs espaces paysagers avec plusieurs méthodes d’irrigation, à savoir l’arrosage manuel, encore pratiqué aujourd’hui, les systèmes d’arrosage intégrés, et l’irrigation goutte-à-goutte. Les programmateurs contrôlent les 3/4 des espaces verts, l'enjeu d'une bonne programmation est donc majeur, pour conserver ce mode de vie, avec pelouses impeccables et ciel bleu.
Sur-irrigation et efficacité de l'eau
La sur-irrigation des espaces verts est courante en Californie, comme ailleurs. L'eau en excès se perd classiquement par percolation, ruissellement et évaporation. Une étude menée en 2009 par le Metropolitan Water District estimait les apports à 150 % du nécessaire. Une autre enquête menée auprès des propriétaires de jardins individuels par le Metropolitan Water District de Californie du Sud a montré qu’environ la moitié d’entre eux arrosent trois à quatre jours par semaine, et dépassent de beaucoup la quantité nécessaire au maintien les végétaux en bonne santé. Une autre étude menée auprès des propriétaires par le Ranch Irvine Water District a trouvé plus de la moitié des programmateurs d’irrigation sont configurés pour irriguer chaque jour ou un jour sur deux. Par ailleurs, les résidents ignorent les besoins en eau de leur gazon, des arbustes et des arbres de leur jardin.
Efficacité de la planification de l’irrigation
L’irrigation des espaces verts doit s'adapter à une demande variable et compléter les apports pluviométriques. Les besoins en irrigation du secteur paysager varient en raison de nombreux facteurs, y compris le type de végétation, du type de sol, de l’emplacement géographique, l’ombrage, la période de l’année et les événements météorologiques récents.
La figure 2-4 illustre comment les besoins en irrigation du secteur paysager varient en fonction de l’emplacement et de la période de l’année.
En hiver, lorsque le climat de la Californie est frais et que les précipitations sont plus fréquentes, les besoins en irrigation sont faibles. En été, lorsque le temps est chaud et que les précipitations sont rares, l’irrigation est nécessaire. Le réglage des programmateurs permet d'adapter un calendrier d'irrigation pour répondre à cette demande.
La figure 2-5 fournit un exemple des économies d’eau réalisées grâce à un régulateur d’irrigation qui peut planifier l’irrigation en fonction des besoins des espaces verts par rapport au propriétaire typique planification, comme trouvé lors d’une étude par le Irvine Ranch Water District.
La ligne inférieure correspond à l’irrigation nécessaire pour maintenir les végétaux en bonne santé tandis que la ligne supérieure correspond à l’irrigation moyenne appliquée par les propriétaires observés dans l’étude. La zone ombragée entre les deux lignes représente le potentiel d’économie d’un pilotage de l’irrigation qui pourrait modifier les calendriers d’irrigation.
La figure 2-6 résume la variété de l'offre de programmateurs d'irrigation sur espaces verts :
Au final, cette réflexion d'ensemble a permis de préciser le cahier des charges de programmateurs, connectables à des sondes d'humidité du sol, pour se rapprocher des besoins :
- Sauvegarde des différents paramètres d'irrigation et données des capteurs, en cas de coupure d'alimentation.
- Possibilité de programmations indépendantes par zones, ou bien stockage d'un minimum de trois programmes différents pour permettre des horaires indépendants par zone ayant des besoins différents.
- Signaler un défaut d'entrée du capteur.
- Possibilité d'interdire des plages, pour faire face à des restrictions horaires ou journalières par exemple lundi – mercredi - vendredi ou mardi-jeudi-samedi; ou tous les deux jours n’importe quel jour.
- Planification des jours pairs ou impairs, ou toute planification d’intervalle entre 2 et 7 jours.
- La possibilité d'interdire des plages horaires (par exemple, entre 9h00 et 21h00).
- Coupure en cas de restriction ou interdiction.
- Inclure une fonction d’ajustement en pourcentage ou water budget, définie comme étant un moyen d’augmenter ou de diminuer le temps ou la dose pour les zones, au moyen d’un ajustement sans modifier les paramètres enregistrés.
- Être capable de revenir à une fonction d’ajustement en pourcentage (budget d’eau) si le signal capteur est perdu.
- Être capable de passer en mode manuel et revenir automatiquement au mode capteur d’humidité du sol.
Conclusion : on voit donc comment une réflexion stratégique sur les économies d'énergie et d'eau potable utilisée sur espace vert a conduit à booster l'industrie du programmateur.
