La durabilité est aujourd'hui sur toutes les lèvres, alors que nous assistons au débat sur le changement climatique et que nous nous efforçons de réduire sans cesse l'impact de notre vie quotidienne sur l'environnement.
Dans le secteur de l'irrigation, la question de l'efficacité de l'irrigation revêt un intérêt particulier, principalement pour préserver les ressources en eau. Cependant, l'approvisionnement en eau nécessite presque toujours le pompage, et l'efficacité du système de pompage est indissociable de celle du système d'irrigation. Elles sont inextricablement liées.
Mais quelle est exactement la relation entre l'efficacité du pompage et l'efficacité de l'irrigation ?
Tout d'abord, définissons ces deux notions :
L'efficacité du système d'irrigation peut être définie comme suit :
Le rapport entre l'eau utilisée de manière bénéfique par les cultures et la quantité totale d'eau détournée ou libérée pour l'irrigation.
Elle est généralement mesurée en termes d'uniformité de distribution (UD).
Pour chaque unité de déficit de DU, il faut appliquer davantage d'eau, comme le définit le coefficient de programmation (SC), défini comme l'inverse de la DU. C'est-à-dire SC = 1/DU.
Les DU et donc les SC peuvent être mesurées sur place à l'aide d'un test de récupération.
Ci-après, l'efficacité du système d'irrigation sera désignée sous le nom d'« irrigation durable ».
L'efficacité du système de pompage est définie par l'énergie spécifique de pompage :
« L'énergie spécifique de pompage est une mesure de l'énergie utilisée par une pompe pour déplacer un volume spécifique de fluide ».
Elle peut être exprimée comme suit :
kWh/mégalitre = 2,73 x TDH (mètres) / (pompe ɳ x moteur ɳ x entraînement ɳ)
où :
TDH est la hauteur totale que la pompe doit fournir pour surmonter la hauteur statique et S. Il s'agit de la variable principale dans le pompage durable, en particulier au stade de la conception.
Ci-après, l'efficacité du système de pompage sera désignée sous le nom de « pompage durable ».
Modélisation hydraulique
Pour illustrer la relation entre le pompage durable et l'irrigation durable, examinons un modèle hydraulique d'un système d'irrigation de gazon/paysage.
Il est représenté ci-dessous par une pompe de 20 m3/h, pompant via 100 mètres de tuyau PVC PN9 de 80 mm vers 6 rotors Hunter I25, buse n° 20, espacés de 17 m.
Un filtre a été omis pour plus de clarté et de cohérence de la hauteur de refoulement.
Photo 1: Une pompe de 20 m3/h alimente 6 arroseurs dans un système d'irrigation classique.
Les performances du sprinkler I25 avec une buse n° 20 sont définies par les données de distribution Hunter comme ayant les DU suivantes.
Graphique 1 : Données obtenues à partir du logiciel d'analyse de distribution Hunter Pro-file
Notez la présence de la vanne de régulation PGV de 50 mm et de la vanne de maintien de pression (PSV) 65/80NB.
Examinons la relation entre la hauteur de refoulement, la perte de charge dans les tuyaux, mesurée en valeur C, et la vitesse de l'eau dans les tuyaux.
Supposons également qu'il n'y ait pas de dénivelé, donc TDH = 53 m.
Graphique 2 : Hauteur de refoulement faible, 53 m, avec un nouveau tuyau C = 150, vitesse de l'eau 1,5 m/s.
Il s'agit d'un système d'irrigation classique conçu pour l'industrie.
Les cercles rouges indiquent le premier et le dernier des six arroseurs.
La pression résiduelle au niveau du dernier arroseur est de 403 kPa. La perte de charge à cette pression, comme le montre la ligne verticale violette sur le graphique de droite, est de 83 %. Le coefficient de programmation (SC) est de 1/0,83 = 1,20.
Ce n'est pas un SC inhabituel pour un système d'irrigation.
Perte de charge entre le premier et le dernier arroseur – Directive CID
Le cours « Certified Irrigation Designer » (Irrigation Association, États-Unis) indique que la perte de charge maximale recommandée entre le premier et le dernier arroseur est de 10 %.
Dans notre modèle, la perte de charge pour la nouvelle conception de canalisation est comprise entre 45 et 41 m, soit 10 % nominal (voir les cercles rouges dans le graphique précédent).
Ce paramètre de conception est largement accepté.
Réduction de l'efficacité des canalisations
Le graphique 3 ci-dessous indique la réduction des valeurs C de Hazen et Williams pour une nouvelle canalisation, avec une rugosité de paroi nominale de 0,003 mm, C = 150 nominal, à une rugosité de paroi de 0,2 mm, C = 120 nominal, pour un diamètre de canalisation moyen tel que 65 mm.
Pour un tuyau de 65 mm, avec k = 0,2 mm, la réduction de la valeur C de C = 150 à C = 120 correspond à une réduction de 20 %.
Cette réduction des performances du tuyau est très courante en raison de la contamination de l'eau, mais les symptômes sont souvent confondus avec ceux d'un « arroseur usé ».
Graphique 4 : Une fois que l'état du tuyau s'est détérioré jusqu'à C = 120, voici à quoi ressemble le gradient hydraulique pour C = 120, v = 1,5 m/s à une hauteur de refoulement de 53 m :
In addition, the pressure difference between first and last sprinkler is now 16%, outside CID guidelines of 10%.
De plus, la différence de pression entre le premier et le dernier sprinkler est désormais de 16 %, ce qui dépasse les directives CID de 10 %.
Améliorer le pompage durable, qu'en est-il de l'irrigation durable ?
Dans notre dernier article intitulé «Le pompage durable répond aux objectifs de la taxonomie de l'UE | Irrigazette», nous avons montré que le pompage durable était considérablement amélioré en réduisant la vitesse de l'eau, avec une vitesse optimisée pour les tuyaux de petit diamètre < 100 mm, idéalement à 1,0 m/s en moyenne.
Cela est physiquement réalisable en augmentant nominalement la taille de chaque tuyau de secteur d'une taille. Ainsi, un tuyau de 50 mm passe à 65 mm, un tuyau de 65 mm passe à 80 mm, etc.
Réduire la vitesse de l'eau dans les tuyaux à 1,0 m/s
Si la tuyauterie a été conçue avec une vitesse nominale de l'eau de 1,0 m/s, on constate une amélioration considérable de la hauteur résiduelle.
Graphique 5 : Nouveau système de tuyauterie, avec C = 150, V = 1,0 m/s
Graphique 6 : Détérioration de la tuyauterie à C = 120, v = 1,0 m/s à une hauteur de refoulement de 53 m.
Augmentation du point de consigne de la pompe à 60 m
Il ressort clairement de ce qui précède que le fait de commencer avec un point de consigne bas afin de minimiser les besoins énergétiques de la pompe a entraîné des DU défavorables, et donc un SC élevé.
Si nous avions commencé avec un point de consigne de la pompe plus élevé, par exemple 60 m de hauteur, au lieu de 53 m, les DU seraient plus proches du sommet de la courbe DU et amélioreraient donc les SC à la fois pour les nouvelles canalisations et pour les canalisations k=0,2 mm.
Graphique 7 : Considérons d'abord les nouvelles canalisations à 60 m de hauteur, V=1,0 m/s
Graphique 8 : Ensuite, considérons un tuyau c=120 à une hauteur de 60 m, V=1,0 m/
Ainsi, l'augmentation du point de consigne de la pompe de 53 m à 60 m a entraîné une hausse de 13 % de l'énergie de pompage, mais n'a réduit le SC que de 3 %.
Dans ce cas, il existe un compromis entre la hauteur de refoulement (pompage durable) et le DU (irrigation durable), mais clairement en faveur d'un point de consigne de la pompe plus bas avec une vitesse faible de 1,0 m/s.
Cependant, réduire la vitesse de l'eau à 1,0 m/s signifie que nous pouvons avoir à la fois un point de consigne de la pompe bas et un SC faible. Autrement dit, nous pouvons avoir le beurre et l'argent du beurre !
Pompage durable vs irrigation durable : quel est le lien ?
Cet exemple montre clairement que le maintien de faibles vitesses d'écoulement (environ 1,0 m/s) dans les systèmes d'irrigation paysagers ou de golf présente un avantage considérable pour le pompage durable (réduction de la hauteur de refoulement) et des avantages significatifs pour l'irrigation durable en minimisant les coefficients de programmation, ce qui réduit les besoins en eau excédentaires.
Il est également clair que la conception de systèmes de canalisations à C=150 devient rapidement défavorable, car la qualité de l'eau a inévitablement un impact négatif sur l'efficacité des canalisations.
En fin de compte, dans les cas où l'eau provient de rivières, de barrages et d'eau recyclée, et où il existe un risque de développement de biofilm, il est préférable d'utiliser C=120 comme paramètre de conception des canalisations. Bien que cela semble initialement entraîner un « système sur pressurisé », les variateurs de fréquence ajusteront la pression de refoulement pendant toute la durée de vie du système, garantissant ainsi que l'irrigation est fournie exactement à la pression nécessaire pendant toute la durée de vie du système.
Qu'en est-il de l'accumulation de sédiments ?
Certains opérateurs affirment que des vitesses d'eau faibles, telles que 1,0 m/s, entraînent une accumulation de sédiments dans les canalisations.
Les sédiments que l'on trouve généralement dans les eaux sales se déposent à une vitesse inférieure à 0,2 m/s. En fait, dans presque tous les cas, le dépôt ne se produit pas pendant l'irrigation, mais après la fin de celle-ci.
La meilleure façon de traiter l'accumulation de sédiments meubles est de rincer les tuyaux avant chaque irrigation, afin d'éliminer les sédiments qui se déposent entre les irrigations.
Le rinçage ne « nettoie » pas les tuyaux.
Il n'élimine pas le biofilm, mais uniquement les sédiments libres, à condition d'être effectué régulièrement.
Les systèmes d'irrigation utilisant de l'eau potentiellement sale doivent prévoir, dès la phase de conception, des vannes de rinçage à activation automatique, programmées pour fonctionner avant chaque irrigation.
Cependant, pour nettoyer correctement les tuyaux, il faut recourir au raclage des canalisations, mais c'est un sujet qui mérite un autre article !
Rob Welke, auteur
Agronome certifié en irrigation
Directeur général du WATER PUMPING INSTITUTE (Institut du pompage de l'eau)
Adélaïde, Australie-Méridionale
Juin 2025
Remerciements : Nous remercions chaleureusement Alan Michelsen, consultant indépendant et concepteur certifié en irrigation (paysagisme et golf), Glenelg Design, 35 ans d'expérience, Adélaïde, Australie-Méridionale, pour son aide dans la préparation de cet article.
Formations : Le modèle commercial du WATER PUMPING INSTITUTE comprend des formations destinées à permettre aux professionnels de l'irrigation d'améliorer leurs conceptions et de modifier les conceptions existantes afin d'améliorer leurs résultats en matière de pompage et d'irrigation durables.
Consultez le site web : https://www.waterpumping.institute/sustainable-pumping-for-irrigation-europe
Le WATER PUMPING INSTITUTE organisera des cours en présentiel en Europe en avril/mai 2026 pour ceux qui souhaitent se perfectionner dans ce nouveau paradigme passionnant de l'irrigation.
Le logiciel utilisé pour cet article sera disponible gratuitement lors de nos cours de formation sur le pompage durable.
