1 Qu’est ce qu’un Pivot et une Rampe Frontale ?
Les pivots et les rampes frontales sont des appareils d’irrigation automoteurs qui généralement arrosent les prairies et les autres cultures au dessus de la canopée.
Les pivots, fixés à l’une de leurs extrémités, se déplacent en cercle autour de ce point central. Par contre les deux extrémités des rampes frontales sont libres et la machine se déplace à vitesse constante d’un coté à l’autre de la parcelle.
1 Qu’est ce qu’un Pivot et une Rampe Frontale ?
Les pivots et les rampes frontales sont des appareils d’irrigation automoteurs qui généralement arrosent les prairies et les autres cultures au dessus de la canopée.
Les pivots, fixés à l’une de leurs extrémités, se déplacent en cercle autour de ce point central. Par contre les deux extrémités des rampes frontales sont libres et la machine se déplace à vitesse constante d’un coté à l’autre de la parcelle.
Les pivots et les rampes frontales nécessitent de l’énergie pour transporter l’eau de la source à la plante et pour se déplacer sur la parcelle.
2 Quels sont les principaux composants des Pivots et des Rampes Frontales
Un pivot ou une rampe frontale comportent les éléments suivants :
- Une travée, constituée par la canalisation et la structure et qui relie deux tours.
- Une tour qui supporte les travées et qui comporte les mécanismes d’entrainement et les roues.
- Les sorties qui sont les points où l’eau sort de la canalisation principale.
- Les distributeurs qui sont fixés directement sur les sorties ou sur des cannes de descente rigides ou flexibles. L’eau est apportée aux plantes grâce aux distributeurs.
- Les cannes de descente qui sont des canalisations de faible diamètre, rigides ou flexibles et qui permettent de placer les distributeurs plus prés du sol.
Les rampes frontales utilisent la même technologie que les pivots et sont bien adaptées pour les surfaces rectangulaires de grande dimension – supérieures à 200 ha.
3 Quels sont les avantages et les inconvénients des Pivots et des Rampes Frontales.
Les avantages sont :
Précision des apports :
Ces systèmes permettent d’apporter un volume déterminé d’eau correspondant aux besoins de la culture. Si leur dimensionnement est correct, en fonction de la perméabilité du sol, les risques de ruissellement en surface ou de percolation en profondeur sont réduits
Réduction de l’hétérogénéité d’arrosage :
On estime que l’efficience de la pluviométrie pour les nouvelles machines, pour une installation bien conçue, se situe entre 80 et 95%, alors qu’elle est de 50 à 90% pour les irrigations de surface.
Exigences en travail plus faibles :
Les exigences en travail sont généralement plus faibles que pour l’irrigation de surface mais elles dépendent de l’installation et /ou du degré d’automatisation de la machine.
Possibilités d’irrigation fertilisante :
L’irrigation fertilisante permet des apports ciblés de petites quantités d’engrais avec une uniformité satisfaisante et moins de risques de perte de ces éléments. Le système d’irrigation peut également être utilisé pour appliquer les herbicides et les pesticides.
Moins de travaux de terrassement :
Ces machines peuvent travailler sur des reliefs vallonnés. Mais parfois un terrassement est nécessaire pour drainer ou pour évacuer les eaux de ruissellement consécutives à des précipitations.
Les inconvénients sont :
Le coût :
Ces machines représentent un investissement élevé comparé aux systèmes d’irrigation de surface, même si parfois un terrassement important est nécessaire pour en optimiser les performances. Les coûts de fonctionnement peuvent également être importants et doivent être évalués lors de la conception de l’installation.
Besoins en énergie :
Pour fonctionner, ces installations nécessitent la présence d’énergie (électrique ou diesel).
Qualité de l’eau :
Avant d’utiliser l’eau, il est parfois nécessaire de la filtrer pour éviter un colmatage de l’installation par des sédiments. Les eaux de mauvaise qualité peuvent avoir une incidence sur la longévité de l’installation.
Compétences requises :
Le fonctionnement et la maintenance de ces systèmes demandent des compétences différentes de celles qui sont requises pour les irrigations de surface.
4 Quels sont mes objectifs en investissant dans un pivot ou dans une rampe frontale ?
Avant de prendre la décision d’investir dans un pivot ou dans une rampe frontale, vous devez déterminer quels sont vos objectifs. Pour prendre une bonne décision, vous devez les définir clairement. Ceux-ci peuvent être économiques, environnementaux ou d’ordre social ou une combinaison de ces facteurs. Ils peuvent dépendre de plusieurs choses comme des conditions familiales, de l’âge, de la situation financière et de la durée pendant laquelle vous envisagez de poursuivre votre activité agricole. Vous pouvez vous informer auprès des conseillers agricoles ou participer à des séminaires, à des ateliers ou à des stages de formation traitant de ces questions pour vous aider à mieux définir vos objectifs à long terme et vous permettre ainsi de réaliser vos souhaits.
Les principaux éléments à prendre en considération sont les suivants:
- Passez-vous d’une irrigation gravitaire ou d’une friche à une irrigation par pivot ou par rampe frontale? Ceci peut avoir des incidences sur les coûts et sur ce que vous espérez obtenir de votre investissement.
- Est-ce que votre principal objectif en envisageant un pivot ou une rampe frontale est d’économiser de l’eau ? Sur des sols sableux vous faites des économies d’eau substantiels mais pas sur des sols argileux.
- Votre objectif principal porte-il sur des économies de main-d’œuvre?
- Avec les pivots et les rampes frontales, les coûts de fonctionnement sont importants. Vous devez être conscient de cela.
- La gestion des pivots et des rampes frontales est différente de celle de l’irrigation gravitaire. Êtes-vous prêts pour cela ?
5 Quels sont les éléments à considérer pour le projet ?
On doit prendre en compte les éléments suivants lors de l’étape de conception du projet :
- Caractéristiques physiques (surface, forme, topographie, type de sol)
- Approvisionnement en eau (débit, localisation, qualité et quantité),
- Surface irrigable (zone à développer, capacité de l’installation)
Surface des parcelles : Un pivot caractéristique de la région irriguée de Shepparton (SRI) a une longueur de 300 à 400 m et irrigue 28 à 50 ha. Cependant, les pivots peuvent aussi être constitués par une seule travée de 35 m ou avoir une longueur de 800 m, comporter 18 à 20 tours et arroser 200 ha. Cependant, à la périphérie du cercle, la pluviométrie moyenne des machines de grande taille est élevée et dépassant la capacité d’infiltration de l’eau dans le sol peut créer un ruissellement.
Forme de la parcelle : Les pivots arrosent selon un cercle qui couvre 78% du carré. Ceci peut être un problème pour les exploitations agricoles dont la surface disponible est limitée. Les canons d’extrémité, utilisables sur les pivots pour arroser les surfaces carrées, ne sont pas recommandés (voir ci-dessous). Pour arroser les surfaces rectangulaires, on peut choisir les rampes frontales.
Pente du terrain : Les pivots peuvent arroser des parcelles assez vallonnées. Quelques petits terrassements peuvent être nécessaires pour relier entre elles les parties basses et mettre en place un système de drainage pour évacuer les excès d’eau consécutifs à des événements pluvieux. Dans certain cas, lorsque la mise en place d’un système d’irrigation gravitaire nécessite des terrassements importants, le coût par hectare pour installer un pivot peut être plus faible.
Types de sol : Les pivots peuvent irriguer n’importe quels types de sol. Cependant, les asperseurs doivent être choisis selon les caractéristiques d’infiltration du sol car une pluviométrie excessive peut entraîner un ruissellement. Il est souhaitable qu’un pivot arrose un seul type de sol ou des sols ayant des caractéristiques d’infiltration similaires.
Permis d’urbanisme : Pour installer une machine, un permis d’urbanisme n’est pas nécessaire. Cependant, une autorisation est nécessaire en cas de terrassement ou de défrichage.
Approvisionnement en eau : Le débit, la fréquence et la durée pour alimenter en eau un pivot ou une rampe frontale peuvent être très différents par rapport à une irrigation gravitaire.
Ces systèmes nécessitent souvent plus fréquemment des débits plus faibles sur une plus longue période. Par exemple lorsque des parcelles enherbées pourraient être irriguées une fois par semaine en 48 heures avec un système gravitaire, avec un pivot ou une rampe frontale elles pourraient l’être deux fois par semaine en 96 heures.
Il est essentiel de bien connaître l’approvisionnement en eau disponible avant de concevoir un système d’irrigation. Il faut se poser la question- l’eau disponible sera-t-elle suffisante – débit, durée, fréquence ? Par exemple deux fois par semaine pendant deux jours consécutifs.
Il est important de prendre en compte la distance entre la ressource en eau et le pivot car ceci peut avoir une incidence sur les investissements et sur les frais de fonctionnement.
Qualité de l’eau : Les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques de l’eau peuvent affecter les performances des machines. Une filtration peut être nécessaire pour éviter le colmatage des buses.
6 Eléments à prendre en compte lors de la conception d’un projet
La capacité du système est le critère le plus important à prendre en compte lors de la conception d’un pivot ou d’une rampe frontale. Par le passé, pour minimiser les coûts, de nombreuses installations ont été sous-dimensionnées et sont incapables de satisfaire les besoins en eau de la culture en période de pointe. Ceci a comme conséquences de faibles rendements et dans les cas extrêmes la mort de la culture.
La capacité d’un pivot est la quantité d’eau qui peut être apportée à la zone irriguée et exprimée en millimètres par jour (mm/jour). Généralement cette valeur est comprise entre 8 et 20 mm/jour. C’est le principal critère sur lequel sont basés les dimensionnements des pompes, des canalisations et des asperseurs et qui pour un pivot donné peut être calculé de la façon suivante.
Capacité du système = (ML/jour x100)/ (Surface irriguée en ha)
Par exemple, une installation pompant 6 Ml/jour et irriguant 50 ha aura une capacité de 12mm/jour.
Une installation sous dimensionnée ne sera pas capable d’apporter suffisamment d’eau lors d’une période chaude. Par contre bien calculée elle répondra aisément aux besoins en irrigation même lors de conditions climatiques extrêmes. Mais ceci augmente les coûts d’investissement (canalisations, pompes et/ou pressions plus grandes).
Pour une installation, la capacité nécessaire dépend des besoins en eau de la culture, de l’efficience de la pluviométrie et de la durée de fonctionnement. (Pour plus de détails concernant la détermination de la capacité nécessaire d’une installation voir la note d’information- Centre Pivot System Capacity).
7 Quels sont les compromis entre coûts d’investissement et coûts de fonctionnement ?
Le choix du diamètre de la canalisation d’un pivot et de la canalisation principale d’alimentation implique un compromis entre les coûts d’investissement et la pression de fonctionnement qui détermine les coûts permanents de fonctionnement.
Par exemple pour pomper 1 Ml d’eau à 60 psi un appareil consomme 46 litres de gas-oil tandis que pour pomper la même quantité d’eau à une pression de 25 psi mais avec des canalisations de plus gros diamètre, donc plus chères, la consommation en gas-oil n’est que de 27 litres. Ceci correspond à un surplus annuel de $9000 en coûts de fonctionnement qui auraient pu être évités dés le départ en augmentant les investissements. (Voir la note d’information - Centre Pivots- Capital and Operating Trade-off pour plus de détails concernant les compromis entre coûts d’investissement et coûts de fonctionnement).
Ainsi la question à se poser est : quelle valeur de pression minimale peut-on utiliser lors de la conception d’un pivot ?
7a. Que choisir – fonctionnement diesel ou électrique ?
On préfère généralement l’énergie électrique car elle offre plus de commodités, de facilités de mise en œuvre et les coûts de fonctionnement sont moindres si on peut bénéficier des tarifs heures creuses.
Un autre élément essentiel à prendre en compte dans le choix d’un mode d’énergie est le coût des investissements nécessaires pour alimenter la station de pompage en électricité.
7b. Quels asperseurs choisir ?
Il existe énormément d’asperseurs et de buses disponibles. Les asperseurs ne représentent que 7% du coût total mais sont responsables à 70% des performances de l’irrigation.
Les asperseurs avec plateau fixe sont les plus simples et les moins chers. Avec une portée assez faible, ils sont utilisables sur des prairies à condition d’être suffisamment resserrés le long de la canalisation du pivot et que la pluviométrie ne soit pas trop élevée.
Les asperseurs avec plateau tournant ont une portée plus grande, donnent des gouttes de taille plus uniforme et une pluviométrie plus régulière.
Renseignez vous auprès de vos fournisseurs pour satisfaire au mieux vos exigences. Ne lésinez pas sur les asperseurs lors de la conception et de l’achat.
Le remplacement d’asperseurs anciens, peu performants améliore les performances de façon simple et rentable.
7c. Avez-vous réellement besoin d’un canon d’extrémité pour votre pivot ?
Les canons d’extrémité ne sont généralement pas recommandés car la zone humide ainsi créée est souvent hétérogène, particulièrement en conditions ventées (même avec un vent léger). De plus, ils demandent une pression de fonctionnement plus importante que celle qui est nécessaire pour la plupart des asperseurs moderne basse pression, d’où une augmentation considérable des coûts de fonctionnement. Par exemple la pression de fonctionnement d’un canon d’extrémité est de 45 psi (30 m) alors que celle des asperseurs n’est que de 20 psi (14 m).
Lorsqu’un canon d’extrémité est installé, il doit être mis en pression par un surpresseur placé à la fin du pivot.
7d. Un pivot déplaçable est-il intéressant ?
La plupart des fabricants proposent des pivots déplaçables ce qui permet d’utiliser un seul pivot pour arroser deux ou plusieurs parcelles. Mais en été, lorsque la demande en eau est forte, il n’est pas possible d’arroser plus d’une parcelle. Un pivot déplaçable peut être utilisé pour arroser deux ou plusieurs parcelles en hiver mais une seule en été.
7e. Pivot ou rampes frontale ?
- Généralement, les coûts d’investissement pour une rampe frontale sont plus faibles que ceux d’un pivot car elles sont mieux adaptées pour irriguer de grandes surfaces.
- En revenant à leur position initiale, les rampes frontales irriguent à nouveau la zone qui vient d’être arrosée. Ceci pose des problèmes car sur la parcelle les intervalles entre deux arrosages ne sont pas uniformes avec comme conséquences un engorgement temporaire des sols et une aggravation des problèmes liés à la formation d’ornières par les roues. La gestion d’une rampe frontale est plus difficile que celle d’un pivot où le sol le plus sec est situé en avant du pivot.
- Sur toutes la longueur d’une rampe frontale le débit des asperseurs est le même et chaque tour avance à la même vitesse. De ce fait, la forte pluviométrie que l’on trouve à la périphérie des pivots de grande taille n’est plus un problème.
- Pour la plupart des rampes frontales l’énergie de fonctionnement provient d’un moteur diesel qui placé sur la machine pompe l’eau à partir d’un canal. Pour les machines ainsi équipées, qui n’utilisent pas l’énergie électrique, il n’y a pas de coûts de fonctionnement élevés en période de pointe.
- Lorsqu’une rampe frontale pompe directement dans un canal les pertes de charge sont limitées car la canalisation d’alimentation n’est pas nécessaire.
- Les rampes frontales demandent plus de travail car il est nécessaire de surveiller le fonctionnement du moteur diésel, d’assurer la maintenance du canal et de vérifier régulièrement le système de guidage de la tour. Le fonctionnement d’un pivot est généralement plus simple.
8 Comment gérer un pivot.
C’est par une bonne gestion que l’on obtient le maximum de productivité d’un système d’irrigation. Les éléments clés de cette gestion sont :
Gestion de l’irrigation : L’installation doit être capable de satisfaire les besoins en eau de la culture. Les pivots et les rampes frontales ne sont pas aussi tolérants que les systèmes d’irrigation de surface.
Gestion des prairies : Lorsque l’on prévoit de faire pâturer les animaux, les asperseurs doivent être placés hors de leur atteinte pour éviter tout contact. Il faut également prendre en compte les accès et les barrières qui peuvent être radiales ou circulaires.
a) Ornières crées par les roues & b) Aménagement pour éviter les ornières
Les risques d’embourbement et les ornières créées par les roues causent parfois des problèmes importants. Au niveau des passages de roues, pour les maintenir secs, les nouvelles installations doivent être équipées d’un "pack roues sèches" (asperseurs à secteur placés sur tubes de descente ou mise en place de boombacks). Pour éviter la formation d’ornières, les passages de roues peuvent être aménagés et compactés lors de l’installation du pivot afin que l’eau ne d’accumule pas à ces endroits et pour les maintenir en l’état on recommande de les entretenir régulièrement.
