TRAVAUX DIRIGES D'hydraulique AGRICOLE : TOME 2 :IRRIGATION GRAVITAIRE
OCTOBRE 2003 (troisième édition)
KOUAME KOU ASSI
1
SOMMAIRE LES PARAMETRES D’IRRIGATION
P22
PARAMETRES DE L’IRRIGATION : CAS DE L’IRRIGATION GRAVITAIRE (raie, californien…) P23 8 EXERCICE S
PARAMETRE DE L’IRRIGATION : CAS DE L’IRRIGATION PAR SUBMERSION P31 7 EXERCICE S
PARAMETRE D’IRRIGATION : CAS DE L’IRRIGATION PAR ASPERSIO N P42 11 EXERCICES
PARAMETRES DE L’IRRIGATION : EXERCICES DE SYNTHESES
P52
9 EXERCICE S
LE DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX D’IRRIGATION P66 17 EXERCICES
LES OUVRAGES DES RESEAUX D’ÍRRIGATION GRAVITAIRE LES OUVR AGES DE REGU LATION
P86 P87
8 EXERCICE S
LES OUVR AGES DE PRELEVEM ENT DE DEBI T
P91
16 EXERCICES
LES OUVR AGES DE CHU TE
P101
5 EXERCICE S
LES OUVR AGES DE F RANCHISSEM ENTS 2 EXERCICES
GENERALITES
P104
P106 2 EXERCICE S
2
PARAMETRE D ’IRRIGATION
3
PARAME TRES DE L’IRRIGATION : CAS DE L’IRRIGATION GRAVITAIRE (raie, californien…)
4
EXERCICE N° 1 Vous êtes char gé de gérer l’irrigation d’un verger d’agrumes de 16 ha. Vous disposez des données sui vantes
ETP en mm
Janvier Février Mars Avril Mai Juin
160 165 175 175 185 180
Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre
170 165 170 160 145 140
P en mm
Janvier Février Mars Avril Mai Juin
0 0 72 130 190 105
Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre
80 120 215 240 60 0
Climat tropical humide à 2 saisons des pluies
* Cultures Kc = ETM = 0,7 toute l’année ETP * Sol et cultures : RFU = 60 mm * Irrigation : Le verger est équipé d’un réseau d’irrigation dont l’efficience est estimé à e = 0,8 A chaque irrigation la dose apportée est 50 mm, soit une dose légèrement inférieure à la RFU. Calculer à partir du 1er novembre les besoins en eau d’irrigation mois par mois, indiquer le nombre d’irrigation à effectuer chaque mois.
EXERCICE N° 2 Soit un projet de vergers d’agrumes irrigués d’une surface totale de 10 ha. Déterminez la taille des quartiers hydraulique à partir des données et contraintes suivantes : - besoins bruts de pointe : 6 mm /jour - durée maximale d’irrigation : 15 heures/jour - main d’eau comprise entre 10l/sec et 20 l/sec - tour d’eau maximal : 8 jours
5
- surface des par celles : 1 ha Vous indiquerez également le tour d’eau retenu, le module, la dose brute et le temps d’arrosage par parcelles, la durée journalière de l’irrigation.
EXERCICE N° 3 Vous êtes chargé de définir les quartiers hydrauliques d’un périmètre irrigué. Pour ce faire vous disposez des données et contr aintes suivantes : Irrigation besoins nets = 6 mm/jour en pointe Ei = 0,6 ; Durée maximale : 12 heures/jour Modules : 2 < m < 5l/sec Taille des parcelles : 0,2 ha Sol R.U = 12 mm/d m Cultures Maraîchage, pr ofondeur d’enracinement Z = 0,50 m Déterminez les paramètres de l’irrigation et la surface des quartiers hydrauliques de façon à obteni r une gestion si mple et efficace de l’eau.
EXERCICE N°4 Vous êtes chargé d’aménager un périmètre irrigué maraîcher. Vous disposez des données et cont raintes suivantes. - Surface totale : 14,4 Ha divisé en 240 par celles de 600 m 2. * climat l’ETP du mois de pointe est de 7 mm/jour * Cultures : Kc = ETM = 1,2 ETP Profondeur utile d’enracinement = 30 cm * Sol
Perméabilité K = 6.10 -6 m/s Densité apparente : da = 1,40 Humidités pondér ales : Capacité de rétention : 28 % Point de flétrissement : 16 %
* Irrigation
6
Temps maximal : 12 heures par jour Efficience : à la parcelle Ep = 0,6 Efficience du transport E t = 0,8 Module m< 5 l/s Le module sera un nombre entier de l/s Conditions de perméabilité m>KS Il n’y aura pas de parcelle irriguée à cheval sur deux jours. 1. Choisir le module et déterminer le nombre d’arroseurs 2. Donner le calendrier d’arrosage (jours et horaires des par celles) 3. Calculer le débit fictif continu en tête du réseau
EXERCICE N° 5 Suite à la visite effectuée dans la vallée du Sourou et notamment sur le périmètre de Lanfiera, vous êtes chargé de : - vérifier les paramètres de base de l’irrigation, - établir un calendrier d’irrigation sur toute la campagne agr icole, - comparer votre programme au systè me en vigueur. Le choix de certains éléments : efficience du réseau, temps d’irrigation, etc.… est laissé à votre appréciation suite à la visite que vous avez ef fectuée.
DONNEES A) CLIMATOLOGIE Tableau ETP (source : schéma d’aménagement – vallée du Sour ou) Jan. Fév. Mars Avr.
Mai
Juin Juil.
Août Sept Oct.
Nov. Déc.
ETP
150
149
196
208
221
189
171
153
149
164
145
133
Précipitations
-
-
-
-
48
113
198
246
132
36
-
-
La pluie efficace sera pri se à : si P ³ 75 mm si P £ 75 mm
Pe = 0,8 P -25 Pe = 0,6 P -10
B) AGRONOMIE Chaque paysan cultive en cycle humide le maïs et en cycle sec le haricot vert puis l’oignon. Il dispose de 0,5 ha.
7
Maïs Cycle : Durée :
A partir du 1 er juin 110 jours environ
Phase Durée Coef.Kc
Haricot Cycle : Durée :
Initiale 20 j. 0,40
Développement Mi-saison 30 j. 50 j. 0,80 1,15
Arrière-saison 10 j. 1,00
A partir du 1 er octobre 70 jours environ
Phase Durée Coef.Kc
Initiale 15 j. 0,35
Développement Mi-saison 20 j. 25 j. 0,70 1,10
Arrière-saison 10 j. 0,90
Développement Mi-saison 40 j. 20 j. 0,70 1,00
Arrière-saison 10 j. 1,00
Oignon
Cycle : Durée :
A partir du 5 janvier 95 jours environ
Phase Durée Coef.Kc
Initiale 25 j. 0,50
C) PEDOLOGIE
Les caractéristiques du sol sont : Ha = 30 % Hf = 17 % da = 1,2 % La profondeur utile d’enracinement vaut en moyenne : 1er mois
2ème mois
3ème mois
+ 3 mois
Maïs
30 cm
60 cm
90 cm
100 cm
Haricot vert
30 cm
60 cm
90 cm
-
Oignon
20 cm
40 cm
60 cm
75 cm
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Questions
A) 1. Calculer la RU et la RFU du sol pour chaque culture et pour chaque mois du cycle cultural. 2. Calculer les besoins en eau d’irrigation pour chaque culture et pour chaque mois. On suppose qu ’au 1er juin, l’humidité initiale du sol est égale à l’humidité critique. 3. Si vous étiez à la conception de ce périmètre, quel serait le débit en tête de réseau ? 4. Comparer cette valeur à celle du projet (320 l/s).
B) 1. Indiquer le nombre d’irrigation à effectuer chaque mois (dose et fréquence). Pour combler exactement le déficit hydrique. 2. Si on désire irriguer pendant le cycle sec (octobre à avril) à dose constante : quelle dose choisirez-vous ? Justifier votre réponse. - Déterminer alors la fréquence mois par mois pour le cycle sec, étant entendu que pendant le cycle humide on fera de l’irrigation d’appoint. 3. Si on opte pour une irrigation avec fréquence constante durant le cycle sec : - quelle fréquence choi sirez-vous ? Justifiez votre réponse. - déterminer pour chaque mois la dose. C) La quantité d’eau à la disposition d’un bloc de 12 ha est de 20 l/s. Déterminer alors pour ce quartier le calendrier d’irrigation en optant pour le cas 2) ou pour le cas 3) (date, heur e, temps). Surface par paysan = 0,5 ha.
EXERCICE N°6 Sur deux terrains (A et B) pressentis pour l’implantation de cultures fruitières irriguées à la raie, des mesur es expérimentales ont été effectuées.
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A partir des résultats de ces mesur es le travail qui vous est demandé est : 1°) Calculer la surface arrosée par chaque raie sur les terrains A et B. 2°) Calculer le volume réel d’apport par raie sur les terrains A et B et en déduire les efficiences à la parcelle si la dose nécessaire aux cultures est de 40 mm. 3°) En supposant que le terrain B est retenue, déterminer le nombre de main d’eau nécessaire pour irriguer 12 ha sachant que pendant le mois de pointe : - la dose nécessaire aux cultures est 40 mm - le tour d’eau est de 5 jours - le temps maximum d’arrosages par jour est 10 heures - le module véhiculé dans les arroseurs est m = 10 l /s les résultats expérimentaux sont : Terrain A Débit en tête de raie Longueur des raies Écartement entre raies Temps d’avancement Temps d’entretien Dose en bout de raie
: : : : : :
2 l/s 200 m 1m 2 heures 30 minutes 40 mm
: : : : : :
1 l/s 200 m 1,20 m 1 heure 2 heures 50 minutes 40 mm
Terrain B Débit en tête de raie Longueur des raies Écartement entre raies Temps d’avancement Temps d’entretien Dose en bout de raie
EXERCICE N°7 En zone ar ide par 12° de latitude Nord, on veut entr eprendre une culture maraîchère sur un périmètre irrigué de 20 hectares ; La surface des par celles sera de 3 125 m². Le sol a une perméabilité de 5.10-6 m/s qui convient aux cultures envisagées et à la technique d’irrigation utilisée (par sillons courts : de 8 à 10 m). Le module sera choisi entre 2 et 4 l/s et la durée journalière de mise en eau des canaux pourra atteindre 12 heures ; l’efficience de l’irrigation sera prise égale à 70 %.
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Les données cli matiques moyennes pour les mois de cul ture sont :
température moyenne °C durée d’ensoleillem ent mensuel (heures ) h humidité relative hr % pluviométrie moyenne (mm) p Kc
Décembre 24,3
Janvier 24,2
Février 27,1
Mars 29,8
Avril 29,9
220
235
230
252
268
30
26
25
29
34
0
0
0
10
15
0,5
0,7
0,9
1,05
0,95
L’évapotranspi ration potentielle sera calculée avec la for mule de TURC. 1°) Calculez les Besoins mensuels réels et les débits fictifs continus. Donnez le débit car actéristique. 2°) Sachant que l’enracinement moyen est l= 0,5 m, que Hvr = 28 % et Hvf = 15 %, cal culez pour les mois de janvier, février, mars et avril la dose réelle et le nombre d’arrosage. Pour le mois de décembre, même calculs mais avec un enracinement de 0,25 m. 3°) La distribution de l’eau se fera par rotation entre un certain nombre de parcelles réparties autour des arroseurs qui véhiculent le module. Pour le mois le plus défavorable, établissez le calendrier d’une rotation et donner le nombre de parcelles que peut desservir un seul arroseur. 4°) Donnez le calendrier d’arrosage compl et pour toute la période culturale et toutes les parcelles.
EXERCICE N° 8 Pour irriguer un verger d’agrumes par calants, vous disposez d’un module de 20l/sec. Le verger couvre une surface de 6 ha : 300 m x 200 m que vous di viserez en calants de longueur 300 m. La pente moyenne des calants est de 0,5 %. Vous disposez en annexe de la courbe d’infiltration cumulée du sol . 1) Calculez le débit par mètre de largeur pour une dose nette apportée de 60 mm. L’efficience de la méthode est 0,7. 2) Vérifiez que le débit obtenu est compris entre les débits minimum et maximum acceptabl es 3) Calculez la largeur de chaque calant
11
PARAME TRE DE L’IRRIGATION : CAS DE L’IRRIGATION PAR SUBMERSION
12
EXERCICE N°1 Un périmètre irrigué rizicole est alimenté par une prise de rivière calculée pour un débit de 1,5 m 3/s. Le débit fictif continu du mois de pointe est : 3 l/s Ha Quelle surface maximale peut être irriguée, si le réseau fonctionne 18 heures/jour ?
EXERCICE N° 2 La baisse journalière de la lame d’eau dans une ri zière irriguée est de 10 mm/jour. 1) Calculez le débit minimal théorique nécessaire pour compenser cette baisse sur un bassin de 0,5 ha en pr enant une efficience de l’irrigation Ei = 0,7 2) Pour le même bassin, calculez : dose nette, dose brute et le temps d’arrosage pour un tour d’eau de trois jours et un modul e de 30 l/s.
EXERCICE N° 3 Vous êtes chargé(e) de dimensionner les quartiers hydrauliques d’un périmètre irrigué rizicole. Pour ce faire, vous disposez des données et contr aintes suivantes : - besoins bruts de la période de poi nte : 15 mm/jour - surface des par celles : 1 ha - module (= main d’eau) compris entre 20l/sec et 40l/sec - temps d’irrigation compris entre 12 et 15 heur es par jour - tour d’eau de 5 jours - taille des unités (ou postes) d’arrosage au plus 0,7 ha Déterminez les paramètr es suivants : Taille des quartiers hydrauliques, débit d’équipement, module, temps d’irrigation, temps d’arrosage par parcelle, nombre de parcelles arrosées par jour, taille des unités d’arrosage, nombre d’unités d’arrosage par parcelle.
EXERCICE N° 4 L’étude se propose de déterminer les paramètres de base de l’irrigation pour un projet d’irrigation de 96 ha. L’alimentation du périmètre doit être assurée par une station de pompage avec pri se sur le Mouhoun. Une doubl e culture de riz est envisagée (hivernage et contr e saison). Les données climatologiques (ETP bac, pluviométries moyennes) sont disponibles sur la station voisine de Boromo. Une station agronomique permet d’estimer les coefficients culturaux. Une étude pédologi que a donné les r ésultats suivants : 13
-
Taux de per colation voisin de 5 mm/j (sols argileux). Le volume d’eau nécessaire pour saturer le sol d’une parcelle est proche de 2000 m3/ha. La pluviométrie efficace est proche de la pluviométrie observée, en dehors des cas de débor dement des casi ers.
La saison culturale est décrite par la note « AVV » (Autorité des Vallées des Voltas) donnée pr écédemment. On demande de calculer les besoins nets et les besoins bruts par phase culturale et par saison sur le projet. Les besoins bruts seront calculés en tête de parcelle et à la station de pompage. On en dédui ra les débits caractéristiques. La durée d’irrigation est limitée à 10 heures par jour. En période de mise en boue et de submersion des rizières, le temps d’irrigation peut être étendu jusqu’à une valeur maximale de 20 heur es par jour. On discutera : -
Le choix de 2 saisons culturales de riz. Un autre assolement serait-il préférable ?
-
Le choix de la pluviométrie moyenne pour l’estimation des besoins en eau, ce choix est-il judicieux pour une ou l’autre des sai sons culturales ? Les deux ?
BESOINS EN EAU RIZICULTURE DOUBLE SAISON Riz irrigué – variété IR 1529 Date de repi quage, calage du cycl e Cycle de saison sèche (155 jours) Pépinière Repiquage Récolte 1er déc. 1er janv. 1er mai
Cycle d’hivernage (130 jours) Pépinière Repiquage Récolte 5 juin 1er juil. 15 oct.
20 déc.
25 juin
30 janv.
30 mai
20 juil.
15 nov.
Mise en place des pépinières par tiers espacés de dix jours.
14
Conduite de l’eau SS Décembre SH Juin Etat du Boue fluide sol
Janv.-Fév Juillet Boue pâteuse
Mars-Avril Mai Août-Sept. Octobre Après repiquage, maintenir la lame d’eau, sauf façons culturales
irrigation Eau en Repiquage permanence dans les 5 cm d’eau 5 cm d’eau 5 cm d’eau 10 rigoles d’eau Stade
Pépinière
Durée
SS 35 jours H 21 jours
Reprise
Tallage
cm à sec
Montaison Épiaison
Maturation
1 – PEPINIERES * Pépinière 30 fois plus petite que le casier à repiquer * NE PAS LAISSER les plants en pépi nière : - plus de 21 jours en hivernage - plus de 40 jours en saison sèche. 2 – REPIQUAGE * Bien éliminer l’excès d’eau de la parcelle pour obtenir une boue pâteuse 3 – RECOLTE A quelle date récolter ? Dès que les 2/3 supérieurs de la panicule sont jaunes (il reste alors à la base des grains verts pâteux). Mise à sec de la rizière Progressivement, après le 20ème jour de l’épiaison, la vidange des casier s : * accélère la maturation, * permet une récolte sans risque de moisissures Durée de la récolte Récolte à la main : 25 hommes/jour par hectare (coupe à la faucille).
15
RIZICULTURE – CONTRE SAISON
Durée
Pépinière 35
Reprise 30
Tallage 45
Epiaison 15
Maturation 30
Période
Décembre
Janvier
Fin mars
Avril
P, mm/j
0,1
0,1
FévrierMars 0,1
0,1
0,1
P, mm
2
1
3
2
33
ETP, mm/j 5,4 bac ETP, mm bac 189
5,8
7,4
8,3
8,5
174
333
125
255
Kc
1,05
1,05
1,1
1,15
1
Dh remplissage mm Dremplissage mm Percolation mm BN, mm
0
50
50
0
-100
200
200
-
-
-
175
150
225
75
(150)
Surface (ha)
3
92
92
92
92
ETM, mm ETM-Pe mm
BN, m3 BN, l/s BB, m3 dfc, l/s/ha DMP, l/s/ha
16
RIZICULTURE – HIVERNAGE
Durée
Pépinière 21
Reprise 25
Tallage 40
Epiaison 15
Maturation 30
Période
Juin
Juillet
Août
Septembre
Sept-oct.
P, mm/j
2,3
6,3
8,7
5,9
3,7
P, mm
48
158
348
89
111
ETP, mm/j 5,1 bac ETP, mm bac 107
3,6
3,1
3,3
3,8
90
124
50
114
Kc
1,05
1,05
1,1
1,15
1
0
50
50
0
-100
200
200
-
-
-
175
150
225
75
(150)
3
92
92
92
92
ETM, mm ETM-Pe mm Dh remplissage mm Dremplissage mm Percolation mm BN, mm Surface (ha)
-
BN, m3
-
BN, l/s
-
BB, m3
-
dfc, l/s/ha
-
DMP, l/s/ha
-
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EXERCICE N° 5 L’Etude se propose de déterminer les périmètres de base de l’irrigation pour un projet d’irrigation de 95 ha. L’alimentation du périmètre doit être assurée par une station de pompage avec prise sur le Mouhoun. Le projet envisage une doubl e culture : riz en hivernage et blé en saison sèche : - le riz est cultivé de juillet à octobre - le blé de début décembre au 15 mar s Les travaux entrepris ont permis de caractériser la pédologie du secteur. Les données climatologiques sont disponibles sur la station de Boromo (5 km). Une station agr onomique burkinabé a établ i les coefficients culturaux du blé et du riz.
Caractérisation du périmètre Une étude pédologique a montré que le secteur est formé essentiellement de sols ferrugineux tropicaux plus ou moins lessivés (82 ha sur 95 au total ). La déter mination des humidités caractéristiques sur 4 profils permet de défi nir un « profil moyen »
H er Hpf da
0 – 45 cm 32,8 16,0 1,2
45 – 90 cm 29,0 % 15,7 % 1,2
Des mesures d’infiltration effectuées sur un périmètre rizicole voisin mis en eau depuis plusieurs années ont indiqué des pertes de l’ordre de 4-5 mm/j. Les données cli matiques sont : - l’ETP mensuelle calculée par la méthode du Bac - la pluviométrie moyenne mensuell e. Remarque : faute de données sur la pluviométrie de fréquence 0,2 ou 0,1 on utilisera la pluviométrie moyenne et on discutera ce choix en fin de calcul sur le dimensionnement du r éseau. On suppose : - Pe = 0,9 P avec P : pluviométrie Pe : pluviométrie efficace - Qu’au 1er décembre, avant la 1ère irrigation de la saison culturale du blé, l’humidité initiale du sol est égale à l’humidité critique, - que le réseau d’irrigation envisagé a une efficience de 0.8. L’efficience à la parcelle est de 0.9.
18
On suppose la progression racinaire du blé linéaire pendant 3 mois puis très faible durant la maturation. La profondeur racinaire est nulle au semis, atteint 90 cm après 3 mois pour rester proche de 90 cm les 15 derniers jours de la culture. La Réserve facilement utilisable peut être consi dérée comme proche des 2/3 de la Réser ve utile. Pour la culture du riz, on fera les hypothèses suivantes : -
volume d’eau nécessair e à la saturation du sol : 1500 m3/l, évolution du plan d’eau conforme à la figure jointe, volumes d’eau nécessair es à l’irrigation des pépi nières négligeables, durée maximale de la saturation et du remplissage : 48 heures sur la parcelle, - durée séparant les premiers repiquages des derniers : 20 jours. L’irrigation est limitée à 10 heures par jour. Durant la période de mise en boue et de submersion des rizières, il est possible d’accroître le temps d’irrigation jusqu’à une valeur de 20 heures par jour. Afin de réserver du temps pour l’entretien du réseau et de la station, le périmètre est dimensionné pour un fonctionnement de 28 j ours sur 30. HAUTEUR DE LAME D’EAU OPTIMALE DANS LES CASIERS EN FONCTION DU STADE VEGETATIF
12 10 8 6
Série1
4 2 0 0
10 20 30 60 70 80 90 120
19
QUESTIONS
A) Caractérisation du sol 1. Calculez la RU et la RFU du sol pour la culture de blé : Le jour du semis, après 1 mois, 2 mois, 3 mois, ainsi qu’à la récolte (3,5 mois). 2. En déduire les valeurs moyennes de RU et RFU durant le premier mois, le second, le troisième et durant les 15 derniers jours de culture. B) Calcul des besoins en eau 1. Calculez les besoins nets mensuels pour le blé et le riz (cf. tableau joint). Pour le blé, on recherchera si possible. Un schéma d’apport d’irrigation permettant un di mensionnement optimal du réseau. 2. Calculez les besoins bruts mensuels en tête de parcelle et à la station de pompage. C) Dimensionnement du r éseau d’irrigation 1. Calculez le débit fictif continue en tête de réseau, pour chaque mois. 2. Calculez le débit minimal que doit pourvoir assurer la station de pompage. Comment appell e-t-on ce débit ?
EXERCICE N° 6 Vous êtes chargé de l’avant projet d’un aménagement de 160 ha en double culture de riz subdivisé en parcelle de 1 ha par paysan. Les données cli matiques, pédol ogiques et agronomi ques sont les suivants : - Densité apparente du sol = 1,5 - Humidités pondérales : Hcr = 34 % Hpf = 14 % - 2ème cycle du riz de janvier à avril Mois ETP Kc
Janvier 160 1
Février 180 1,1
Mars 188 1,15
Avril 200 1
- La lame d’eau doit être de : · · · ·
5 cm le 1 er mois et ne doit pas bai sser de plus de 2,5 cm 10 cm le 2 ème mois et ne doit pas bai sser de plus de 5 cm 15 cm le 3 ème mois et ne doit pas bai sser de plus de 5 cm 15 cm du 3 ème mois au 3,5 ème mois et ne doit pas baisser de plus de 5 cm
20
·
Arrêt de l’irrigation à partir de mi-avril
- La main d’eau doit être comprise entre 20 et 40 l/s - La percolation est estimée à 4 mm/jour - L’efficience totale est estimée à 0,7 On désire effectuer les divers niveaux au remplissage en deux jours au maximum. On vous demande de : 1°) Choisir une main d’eau (constante durant tout le cycle) et de donner le volume et le temps réel de remplissage pour chaque mois.
2°) Déterminez mois par mois - Le volume d’entretien - La dose réelle nette et le tour d’eau 3°) En déduire le besoin brut par hectare durant le cycle et le volume d’eau à mobiliser en tête de réseau pour la totalité du périmètre.
EXERCICE N° 7 Vous êtes chargé de proposer les paramètres de l’irrigation pour un périmètre rizicole de 60 ha si tué en aval d ’une retenue. Le volume d’eau nécessaire à la saturation est de 1.600 m3/ha et les pertes par percolation
de l’ordre de 4 mm/ jour. On donne pour le cycl e de saison sèche ( cycle le plus contraignant). Mois E.T.P. mm PLUIE mm KC
Décembre 112,9 16,3 SAT
Janvier 118,7 7,9 1,15
Février 140,1 42,8 1,2
Mars 145,7 96,1 1,2
Avril 144 131,1 1
La main d’eau doit être de 20 l/s à l’entrée du quartier hydraulique. Compte tenu de l’importance de la superficie on désire réaliser la saturation de l’ensemble du périmètre en 10 jours maximum soit du 22 au 31 décembr e. Le repiquage aura lieu à partir du 1 er janvier.
21
On admet que : · l’évaporation est de 3 mm/ j durant la période de saturation · récolte à partir du 1 er mai · la lame d’eau aura les valeurs extrêmes suivantes : · 0 cm pendant l a saturation · 5 cm < h < 7,5 cm du 1 er janvier au 31 janvier · 10 cm < h < 15 cm du 1 er février au 28 février · 15 cm < h < 20 cm du 1 er mars au 15 avril . · Arrêt de l’irrigation à partir du 15 avril. L’efficience à la parcelle vaut 0,8 et au transport 0,8. 1. En supposant que la saturation est la période de pointe d’une part et que d’autre part durant cette période le réseau fonctionne 24h/24h, quelle est la surface du quartier hydraulique ? 2. Déterminer mois par mois pour un quartier hydraulique : · les volumes de remplissage et les temps de rempl issage, · les volumes d’entretien Pour les autres périodes autre que celle de la saturation le temps maximum d’irrigations est de 12 h. 3. Déterminer mois par mois la rotation, le tour d’eau, la fréquence, la dose 4. Quel est le débit en tête de réseau et le volume à mobiliser durant la durée du cycle retenue pour toute la superficie ? 5. Proposer un programme d’irrigation du quartier hydraulique durant le cycle.
22
EXERCICE N°8 Les parties A et B sont pr atiquement indépendantes A) Au cours de l’étude du casier 2 de Lanfiera de 144 ha subdivisés en 12 quartiers hydrauliques de 12 ha chacun, un de vos collègues a proposé le tableau ci-joint des apports de l’irrigation sur la base d’une fréquence constante sur tout le cycle sec (octobre à avr il). A partir de ces hypothèses, on vous demande de : 1) Calculer le D.F.C. Le D.M.P. et le débit en tête de réseau. Le nombre de jours d’irrigation et le temps journalier sont laissés à votre appr éciation. 2) Quelle est votre mai n d’eau ? 3) Etablir le calendrier d’irrigation (jour, temps,….) pour le cycle sec.
B) Suite à la dévaluation et en accord avec les paysans, le responsable de la coopérative envisage le remplacement du maïs par le riz. (les cultures maraîchères seront maintenues avec un léger décalage dans le temps). Les valeurs de l’ETP et de la pluviométrie sont consignées dans le tableau des apports. Pour le riz, on admet que la pluviométrie efficace vaut 90 % de la pluie tombée. Le cycle cul tural s’étend du 1 er juin au 30 sept embre. Les coeff icients culturaux sont : juin = 1,1 août = 1,25 juillet = 1,1 septembre = 1 Le volume d’eau nécessai re à la saturation est estimé à 1.500 m 3/ha et les pertes par infiltration sont prises à 4 mm/j. 1) Que pensez -vous de l’égalité Pe = 0,9 P ? Justifiez votre réponse. 2) Déterminez les besoins en eau (net et brut). L’efficience vaut 0,8. 3) Est-il possible avec le réseau actuel (quartier hydraulique de 12 ha avec la main d’eau déterminée au A-2) de réaliser cette substi tution ? Si oui, donner le programme d’irrigation du mois de pointe. Si non, quelle surface peut-on irriguer ?
23
Donner alors le programme du mois de pointe sachant qu’entre deux arrosages successifs on accepte une bai sse de niveau de 45 mm. La lame d’eau aura successi vement les hauteurs suivantes : 0 cm au 1/ juin 10 cm au 1/juillet
20 cm au 1/septembr e 0 cm au 30 septemb re
24
CALCUL DES APPORTS D’IRRIGATION Mois
Juin
Juil.
Août Sept. Oct.
Nov.
Déc.
Janv. Fév.
Mars Avril Mai
ETP (mm)
189
171
153
149
164
145
133
150
149
196
208
Kc
0.53
0.92
1.15
1.07
0.53
1.04
0.90
0.50
0.70
0.89
1
ETM (mm)
100
157
176
95
87
151
35
64
104
174
69
Pmoy (mm)
113
246
132
36
-
-
-
-
-
-
-
48
133
172
41
12
-
-
-
-
-
-
19
24
4
54
75
151
35
64
104
174
69
62
94
104
31
62
94
21
42
62
78
R.E.F.U.(mm) 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
DEFICIT
24
4
54
75
151
35
64
104
174
69
10.7
21.6
5
9.1
14.9
24.9
9.9
7
7
7
7
7
7
7
75
151
35
64
104
174
69
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
Pef.
moy 65
221
(mm) ETM-Pef,moy 35 (mm) R.F.U. (mm)
31
35
HYDRIQUE (mm) DOSE NETTE (mm) NBRE IRRIG/MOIS APPORT IRRIG/MOIS REFU mois
fin après
irrig. (mm) EFFICIENCE DOSE BRUTE (mm) B.B (m3/ha)
d.f.c l/s/ha D.M.P. l/s/ha
Q
RESEAU
l/s
25
DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX D’IRRIGATION
26
EXERCICE N°1 Soit le réseau gravitaire représenté par le schéma ci-dessous destiné à irriguer une rizière dont la lame d’eau peut varier de 5 cm ( minimum) à 15 cm ( maximum).
100 m
100 m
B
C
100 m
D
100 m
100 m
E
25 m
25 m
25 m
25 m
A
100.00
100.00
100.00
99.95
100.00
99.95
99.95
100.00
100.10
100.10
100.00
99.95
100.10
100.00
99.90
99.95
CT1
CT 2
CT3
CT4
Déterminer les côtes du radier du secondai re aux points A, B, C, D, E, F. Les pentes des canaux ter tiaires et tertiaires sont identiques (0,1% ). Les côtes qui figurent sur le schéma représentent les points hauts des parcelles au droit des tertiaires. Les tirants d’eau dans les tertiaires sont les suivantes : Yct1= 25 cm Yct2= 30 cm Yct3=25 cm Yct4=25 cm
EXERCICE N° 2 Soit le réseau gravitaire représenté par le schéma ci-dessous destiné à irriguer une rizière dont la lame d’eau est de : 5 cm le 1 er mois 10 cm le 2 ème mois 15 cm le 3 ème et 4 ème mois. Déterminer les côtes du radier du secondai re aux points A, B, C, D, E, F.
27
F
150 m
300 m
B
C
300 m
D
300 m
E
300 m
50 m
50 m
50 m
50 m
A
100.00
100.05
100.00
99.95
100.00
99.95
99.95
100.00
100.10
100.10
100.00
99.95
100.10
100.00
99.90
99.95
CT3 CT CT4 2 Les pentes des canaux ter tiaires et tertiaires sont identiques (0,1% ). Les côtes qui figurent sur le schéma représentent les points hauts des parcelles au droit des tertiaires. Les tirants d’eau dans les tertiaires sont les suivantes : Yct1= 25 cm Yct2= 30 cm Yct3=25 cm Yct4=25 cm
CT1
1°) Déterminer les côtes du radier du secondai re aux points A, B, C, D, E, F . 2°) justifier l’existence ou l’absence de chutes.
EXERCICE N°3 Soit le réseau gravitaire destiné à irriguer à la raie des tomates. Pente des canaux ter tiaires 1% 0 Pente des canaux secondai res 2%0 Les côtes qui figurent sur le schéma représentent les points hauts des parcelles au droit des tertiaires. Les tirants d’eau dans les tertiaires sont identiques. Yct1 = Yct2 = Yct2 = Yct4 = 30 cm 1 ) Déterminer les côtes du radi er du canal secondaire aux points : A, B, C, D , E. 2 ) Justifier l’absence ou l’existence de chutes et leur s hauteurs éventuellement.
28
F
100 m
100 m
B
C
100 m
D
100 m
100 m
E
F
50 m
A
100.05
100.00
99.95
100.00
100.00
100.00
100.00
99 .95
99.95
99.95
99.95
CT1 99.90
CT 99.90 2
99.90
CT499.95
50 m
50 m
50 m
100.00
CT3
EXERCICE N°4 Soit le réseau gravitaire du ci-dessous destiné à irriguer un périmètre rizicole.. La lame d’eau dans la rizière est susceptible de varier entre 5 cm en début de cycle et 20 cm à l a maturité du riz. Les côtes qui figurent sur le schéma représentent les points hauts des parcelles au droit des tertiaires. Pente des canaux ter tiaires et secondai res= 0,5% 0 Hauteur d’eau dans les canaux ter tiaires :Yct1 = Yct2 = Yct2 = Yct4 = 20 cm 1) Déterminer les côtes des canaux tertiaires au départ du canal secondaire et aux points d'indice 1,2,3,4 2 ) Déterminer les côtes du radier du canal secondaire aux points : A, B, C, D On Justifiera l’absence ou l’existence de chutes et leurs hauteurs sur chacun des canaux
2
50 m
50 m
1
200 m
B
200 m
C
200 m
D D
200 m
50 m
A
50 m
3
4
100.25
100.20
100.15
100.15
100.20
100.15
100.10
100.05
100.20
100.15
100.10
100.05
100.20
CT1
100.10
CT 2
100.10 CT3
100.05
CT4 29
F
EXERCICE N° 5 Soit une parcelle de maïs irriguée à la raie. Les raies de longueur 100 m et écartées de 80 cm sont alimentées par des siphons. L’agriculteur dispose d’un module de 15l/sec qu’il répartit uniformément entre 50 raies. 1. Calculez la dose brute d’irrigation si le temps d’arrosage est de 6 heures 10 mn. 2. La charge disponible sur les siphons est de 30 cm, et leur longueur 1,5 m Déterminez le diamètre des siphons (PVC), les pertes de charges singulières sont estimées par sécurité à une longueur équivalente de 1,5 m. Bien entendu le diamètre retenu doit être disponible sur le marché.
30
LES OUVRAGES DES RESEAUX D’ÍRRIGATION GRAVITAIRE
31
LES OUVRAGES DE REGULATION
33
EXERCICE N°1 1) Expliquer pourquoi la commande en aval est particulièrement adaptée lorsque a) L’irrigation se fait à la demande b) La ressource en eau est limitée 2) Donner les avantages et les inconvénients d’une régulation par l’aval
EXERCICE N°2 Dans un bi ef du canal pri ncipal de caractéristique pente du canal =0,5/1000 Rugosité des parois =60 largeur au plafond =30 cm fruit des talus=3/2 le débit est susceptible de varier de 150 l/s à 100 l/s. On souhaite limiter la variation du plan d’eau à 8 cm entre le débit nul et le débit maximum. 1°) Dimensionner le déversoir et donner la différence de niveau entre Q=100 l/s et Q=150l/s 2°) Faire les représentations schématiques nécessaires à l’implantation de l’ouvrage
EXERCICE N°3 A l’amont immédiat d’un déversoir, le marnage est de 7 cm. Les caractéristiques du canal sont : pente du canal =0,5/1000 Rugosité des parois =60 largeur au plafond =30 cm fruit des talus =1/1 a) A quelle distance devra-t-on placer un autre déversoir si on désire que le marnage ne doi t pas excéder 14 cm b) Présenter une coupe longitudinale de ce canal avec les déver soirs
EXERCICE N°4 Un canal trapézoïdal en béton (K = 65) de fruit 3/2 ayant une largeur au plafond de 40 cm porte un débit maximal de 167 l/s sous une hauteur normale de 0,52 m. Dimensionner un déversoir de telle sorte que le niveau d’eau sur l’ouvrage ne varie pas de plus de 7 cm. Représenter schématiquement une vue de dessus du canal avec le déversoir.
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EXERCICE N°5 Un canal trapézoïdal en béton (K = 65) de pente I = 10 cm/km, de fruit 3/2 et de largeur au plafond valant 40 cm doit transporter un débit maximum de 94 l/s. On place un déversoir de telle sorte que le niveau d’eau sur l’ouvrage ne varie pas de plus de 11 cm. Calculer et dimensionner le déversoir. Que se passe-t-il si l’on souhaite limiter la variation du niveau d’eau sur le déversoir à 8 cm ? Remarque : Dans un déversoir de Giraudet la largeur de l’extrémité du bec vaut généralement 40 cm.
EXERCICE N° 6 Soit un canal en terre de largeur au radier b = 0,30 m et de fruit m = 1,5. Vous placez dans ce canal un déversoir de régulation de 3 m de longueur et de hauteur de pell e de 0,40 m. Déterminez les autres caractéri stiques du déversoir.
EXERCICE N°7 Soit un canal de pente i = 0,001 m/m, fruit m = 1, largeur au radier b = 0,30 m et rugosité Ks = 50. Le débit est susceptible de varier entre 150 l/sec et 250 l/sec. 1) montrez qu’il n’est pas nécessaire de réguler le niveau d’eau si on admet qu’il puisse varier de 14 cm. 2) Calculez le déversoir de régulation situé à l’aval immédiat d’une prise au débit fixé à 60 l/sec. La variation du plan d’eau admissible est de 4 cm. 3) Vérifiez que le déversoir est dénoyé.
35
EXERCICE N°8 A l’amont immédiat de la vanne AMIL, le marnage est de 5 cm pour des débits compris entre le débit nul et le débit maximal. Le radier du canal est large de 0,25 m, la pente est i = 0,001 m/m, le fruit m = 1, la rugosité Ks = 50. 1) Calculez Q max. 2) Calculez le marnage du plan d’eau au point A situé à 80 mètres en amont de l a vanne.
Q
AMIL
A I=1% ZO = 100 m
36
LES OUVRAGES DE PRELEVEMENT DE DEBIT
37
EXERCICE N°1 Reporter graphiquement la relation entre la charge h et le débit Q sur un déversoir oblique dont le coefficient de débit vaut 0,4 pour des longueurs dé versantes de 1,2 et 3 m. Commenter les résultats. Quelle est la différence de charge obtenue dans chaque cas pour des débits oscill ant entre 400 et 800 l/s ? Représenter graphiquement la relation h (Q) pour un écoulement à travers un orifice circulaire de coefficient C = 0,7 pour des diamètres de 0.3, 0.5 et 0.7 m . Que peuton en concl ure ?
EXERCICE N°2 Soit un canal secondaire de débit 30 l/sec de pente 0,003 m/m, de section rectangulair e, et de rugosité K = 50. Ce canal est alimenté par un pertuis de fond de diamètre : 200 mm, à par tir du canal primaire. 1) Calculez la largeur du radier et le tirant d’eau du canal secondaire si celui-ci est en section économique. 2) En supposant que la côte du radier du canal secondaire à son origine est z = 100,00 m, calculez la côte imposée de la ligne d’eau dans l e primaire au droit de la prise.
EXERCICE N°3 Un canal primaire dont le radier est à la côte 100,00 m véhicule un débit de 167 l/s sous une hauteur d’eau normale de 0,52 m. On doit dériver 25 l/s dans un canal secondaire de pente 0,2 ‰, de fruit 3/2 et de rugosité K = 40, la largeur au plafond de 20 cm, au moyen d ’un pertuis de fond de di amètre 150 mm. A quelle côte doit-on caler le canal secondaire ? Que devient le débit dérivé si on remplaçait le pertuis par un Ø125 ? Coefficient de débit C = 0,62.
38
EXERCICE N°4 En un endroit du canal principal de caractéristique: pente du canal
=0,5/1000
largeur au plafond =30 cm
Rugosité des parois=60 fruit des talus
=3/2
le débit est susceptible de varier de 100 l/s à 150 l/s On ne souhai te pas que la variation de niveau d’eau dépasse 7cm. 1) Un déver soir est-il nécessaire ? Justifiez votre réponse. 2) On désire prélever un débit de 20 l/s environ à Q max. au moyen d’un pertuis de fond. Dimensionner ce pertuis sachant que le radier du primaire est à la côte 156,85 m, que le radier du secondaire est à la côte 156,60 m. Le secondaire est de section rectangulair e, avec b=20 cm k=40 sa pente longitudi nale est de 2%. 3) Quel est le débit réellement prélevé quand le primaire véhicule 150 l/s et 100l/s
EXERCICE N° 5 En un endr oit d’un canal principal de caractéristique pente du canal =0,5/1000 Rugosité des parois =60 largeur au plafond =30 cm fruit des talus =1/1 le débit véhiculé est de 300l /s On désire prélever un débit de 20 l/s à l’aide d’un pertuis de fond. 1) Dimensionner cet ouvrage et déterminer le débit réellement prélevé, sachant que les canaux sont à la même côte. Le secondaire est de section rectangulair e, avec b=20 cm k=40 sa pente longitudi nale est de 2% 2) Que devient ce débit dérivé si le niveau d’eau dans le canal principal baisse de 14 cm ? 3) Dimensionner un déversoir de sorte que le niveau d’eau ne varie pas plus de 7 cm. dans l e canal principal. 4) Que deviennent les débits dérivés en présence du déversoir quand le principal véhicule 300 l/s et 170 l/s. On choisira les diamètres des pertuis dans la série normalisée suivante : 80mm ;100mm ;125mm ;150mm ;175mm ;200mm
39
EXERCICE N°6 Un canal alimentaire dont le débi t nominal est de 600 l /s alimente un canal dérivé de débit nominal égal à 150 l/s. L’ouvrage de répartition, situé à l’intersection des deux canaux, est un pertuis de fond qui fonctionnera comme un orifice noyé. L’ouvrage de régulation du plan d’eau est un déversoir, qui sera placé sur le canal alimentaire à environ 2 mètres en aval du pertuis. Les canaux seront de section rectangulaire économique : leur pente sera égale à 10-3 m/m et le coefficient de r ugosité des parois sera égal à 50 (coefficient de Manning-Strickler). Les radiers des deux canaux seront à la même côte à l’endroit de pertuis du fond. 1°) Calculer les dimensions de l’ouvrage pour les débits ci-dessus en tenant compte d ’une charge maximum de 15 cm sur le déversoir. 2°) Donnez la variation du débi t alimentaire lorsque le débit déri vé varie de ± 5 %.
EXERCICE N°7 Dimensionner un pertuis de fond pour dériver 30 l/s à partir d’un canal principal bétonné vers un canal secondaire (K = 70). Le débit maximal porté par le canal principal au droit de la dérivation est de 150 l/s. Sa largeur au plafond vaut 50 cm, la pente des talus 2/3 et la pente longitudinale 0.40 ‰. la revanche vaut 20 cm. Le fond du canal est à la côte 12.55 m. Le canal secondaire, en béton préfabriqué (K = 70), présente une section rectangulair e de 40 cm de haut. Sa pente longitudinale est de 0.1 % et l’origine du canal est si tuée à la côte 12.46 m. Que vaut le débit dérivé si le tirant d’eau dans le canal principal se situe 8 cm en dessous de la hauteur d’eau normale pour le débit maximal ? Dimensionner le déversoir de régulation de telle sorte que le plan d ’eau ne varie pas de pl us de 8 cm entr e le débit nul et le débit maximal ?
40
EXERCIC E N°8 Le canal principal d’un périmètre a les dimensions suivantes : Largeur au plafond Fruit Pente longi tudinale Rugosité des parois Tirant d’eau
40 cm 1,5 0,25 ‰ 65 cm 50 cm
1) Quel est le débit véhiculé par ce canal ? 2) On désire prélever un débit de l’ordre de 30 l/s pour alimenter un canal secondaire rectangulaire. a) Par quels ouvrages peut-on dériver ce débit ? Citez-en au moins trois. b) On opte pour un pertuis (coefficient = 0,60) sachant que les radiers des canaux primaire et secondaire sont à la même côte soit Z = 20,00. Dimensionner le pertuis. Les caractéristiques du canal secondaire sont : Largeur au plafond Pente longi tudinale Rugosité des parois
30 cm 1 ‰ 65
EXERCICE N°9 Soit un canal dont les caractéristiques de dimensionnement sont : Pente = 0,002 m/m, largueur au radier b = 0,25 m, fruit m = 1, rugosité Ks = 50 et débit maximal = 90 l/sec. A l’aval immédiat du déversoir de régulation le canal chute de 0,10 m . Vous implantez dans ce canal un pertuis de fond qui alimente un canal dérivé de débit = 15 l/sec, de section rectangulaire et économique, de rugosité Ks = 50, et de pente = 0,004 m/m. Le radier du canal dérivé est à la même cote que le radier du canal affluent. 1) Calculez les hauteurs normales d’eau à l’amont et à l’aval de la prise dans le canal affluent. 2) Calculez la hauteur d’eau et la largeur du canal dérivé. 3) Calculez la charge sur le pertui s et son diamètre Déterminez les caractéristiques du déversoir de régulation : type, longueur, pelle, celui-ci ne doit pas modifier la hauteur d’eau à l’amont. 41
EXERCICE N°1 0 Dans un bi ef du canal pri ncipal de caractéristique pente du canal =0,5/1000 Rugosité des parois =60 largeur au plafond =30 cm fruit des talus=1/1 le débit véhiculé est suscept ible de varier de 170 à 300 l/s On désire prélever un débit de 20l/s dans un canal secondair e. 1°) Choisissez le type de modul e à masque qui pourrait convenir sachant que le radier du primaire est à la même côte que le radier du secondai re. Celui-ci est de section rectangulaire, avec b=20 cm k=40 .Sa pente longitudinale est de 2% on indiquera la côte du plan d ’eau nominal et celle du seuil du module 2°) Si on désire que la variation de débit prélevé soit dans une fourchette de ± 5% du débi t nominal, un déversoir est-il nécessaire ? Justifiez votre réponse. Le radier est supposé à la côte 100.00m
EXERCICE N°1 1 Dans un bi ef du canal pri ncipal de caractéristique pente du canal =0,5/1000 Rugosité des parois =60 largeur au plafond =30 cm fruit des talus=3/2 le débit est susceptible de varier de 150 l/s à 100 l/s On désire prélever un débit de 20l/s 1°) Choisissez le type de modul e à masque qui pourrait convenir sachant que le radier du primaire est à la côte 156,85 m, que le radier du secondaire est à la côte 156,60 m. Le secondai re est de section rectangulaire, avec b=20 cm k=40 sa pente longitudinale est de 2% 2°) Quel est le débit réellement prélevé quand le primaire véhicule 150 l/s et 100l/s on indiquera la côte du plan d ’eau nominal et celle du seuil du module 3°) Si on désire que la variation de débit prélevé soit dans une fourchette de ± 5% du débi t nominal, un déversoir est-il nécessaire ? Justifiez votre réponse.
42
EXERCICE N°12 Pour le schéma ci-joint, on admet dans le canal principal une revanche de 20 cm. Son coeffi cient de rugosité est de 70 et la pente longitudinale de 0,5‰. 1) Quel est le débit qui transite dans ce canal 2) On veut dériver 150 l/s dans un canal secondaire au moyen d'un module à masque de type X X 2 ( 002). a) les caractéristiques du canal principal et du seuil permettent-elles l'installation d'un tel module ? Justifier votre réponse. b) Quel tirant d'eau obtient-on dans le canal secondaire sachant que sa pente est de 0,5/1000 et sa rugosité de 50 (selon strickler). c) Tracer les lignes d'eau dans le canal principal et dans le canal secondaire. A partir de ces lignes d'eau, que pouvez-vous dire sur le fonctionnement du modul e à masque. d) En
déduire
le
débit
réellement
délivré.
43
SCHEMA
A
INSERER
44
EXERCICE N°1 4 Dans le canal représenté par le schéma ci-après, on implante des modules à masques de type XX 1 ou 2 selon la valeur du marnage de la ligne d’eau. A l’amont immédiat de la vanne AMIL, le niveau de la ligne d’eau est réglé à la côte 100,00 m. Choisissez le type de modules à placer aux points A et B situés respectivement à 10 et 200 m à l’amont de l’AMIL et déterminez la côte de calage de leur seuil (variation Qn ± 5 %) .
EXERCICE N° 1 5 Un canal principal alimente trois secondaires : S1, S2 et S3. A l’entrée de chaque secondaire votre assistant projeteur a calé un module XX2 de débit 120 l/sec. Vous véri fiez ses calculs ou autrement dit le calage des modules. - Modifiez les valeurs erronées des côtes de calage du tableau ci-dessous et remplacez les modules XX2 par des modules XX1 l à où c’est possible.
Canal
S1 S2 S3
Cote du plan Cote du plan Cote d’eau à Q d’eau Q mini calage max. 100,51 m 100,39 m 100,26 m
100,30 m 100,20 m 100,22 m
de Cote du plan d’eau dans le canal dérivé 100,15 100,45 m 100,15 m 100,23 m 100,10 m 100,24 m 100,05 m
Pertes de char ge et tolérances des modul es XX1 et XX2.
Type
H min Q-5%
H maxi Q+5 %
H nom
XX1 XX2
21,5 cm 21,0 cm
29,5 cm 44,0 cm
27,0 cm 28,0 cm
dH j mini pour Q + ou - 5 H mini % 8,0 cm 8,0 cm 23,0 cm 8,0 cm
EXERCICE N°1 6 Soit un canal en terre dont les caractéri stiques sont : Pente = 0,0025 m/m, largeur au radier b = 0,30 m, rugosité Ks = 35 fruit m = 1,5 et débi t de dimensionnement 250 l/sec. Vous implantez dans ce canal un partiteur 50/50 qui alimente deux canaux en terre dont les caractéristiques sont identiques au canal affluent sauf la largeur au radier qui devient b = 0,20 m. 45
- Vérifiez que les tirants d’eau normaux sont : 0,42 m dans le canal affluent et 0,34 m dans les canaux dér ivés. - En adoptant les tirants d’eau indiqués ci-dessus, dimensionnez le seuil : longueur, épaisseur, pelle (seuil transversal). Vous adopterez les dimensions normalisées, si nécessaire indiquez la hauteur de chute à l’aval immédiat du seuil afin que le partiteur fonctionne correctement.
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LES OUVRAGES DE CHUTE
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EXERCICE N°1 Dimensionner une chute de 80 cm dans un canal rectangulaire de 50 cm de largeur et de 40 cm de hauteur d’eau, transportant un débit de 80 l/s. On prendra une profondeur du bassin de dissipation valant 10 cm.
EXERCICE N°2 Dans un canal trapézoïdal (tg a = 2/3) de largeur au plafond b = 0.7 m et de hauteur d’eau h0 = 0.5 m, portant un débit Q = 200 l/s, une chute de 0.8 m est à prévoir. Dimensionner le bassin de dissipation et le seuil .
EXERCICE N°3 Dans un canal trapézoïdal le fruit m = 1,5 avec un débit Q = 300 l/s une largeur au plafond. b = 0,70 m et une hauteur d’eau Yn = 0,50 m. Une chute de 0,80 m est à prévoir. Dimensionner le bassin de dissipation et le seuil Faites une vue de dessus et une coupe longitudinale du canal y compris le bassin. Donnez toutes les côtes nécessaires à l’implantation de l’ouvrage.
EXERCICE N°4 Dans le canal principal de caractéristique: Largeur au plafond 40 cm Fruit 1,5 Pente longi tudinale 0,25 ‰ Rugosité des parois 65 cm une chute de 70 cm est nécessai re en un endroit où le débit véhiculé est de 210 l/s pour un tirant d’eau de 0,48 m : - Dimensionner le bassin de dissipation et le seuil. Le bassin aura 10 cm de profondeur. - Faire un schéma vu de dessus de l’ensemble canal, seuil, bassin de dissipation.
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EXERCICE N°5 Vous devrez dimensionner une chute sur le canal principal dont les caractéristiques sont les suivantes : Débit =150 l/s hauteur de chute =60 cm pente du canal =0,5/1000 Rugosité des parois =60 largeur au plafond =30 cm fruit des talus=3/2 On vous demand e de : Dimensionner le bassin de dissipation et le seuil Faire les représentations schématiques nécessair es à l’implantation de l’ensemble de l’ouvrage
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LES OUVRAGES DE FRANCHISSEMENT S
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EXERCICE N°1 Calculer le diamètre à donner à un siphon inversé de longueur égale à 5 m (K = 80) devant transporter un débit de 200 l/s avec une perte de charge totale égale, au maximum, à 10 cm. On admettra que les raccordements sont brusques et que la vitesse dans le canal est faible par rapport à celle observée dans le siphon.
EXERCICE N°2 Un aqueduc à plan d’eau libre de section circulaire de 2 m de diamètre intérieur présente une pente unifor me de 0.0003. Il écoule un débi t de 1.39 m 3/s. A la traversée d’une vallée, il est remplacé par deux conduits forcés de 1.25 m de diamètre sur 2200 m de l ongueur. Les côtes de r adier de l’aqueduc au droi t des têtes du siphon sont : - tête amont : 99.47 - tête aval : 98.7 Pour le passage du débit indiqué, les côtes du plan d’eau sont les suivantes : - tête amont : 100.27 - tête aval : 99.68 Il est envisagé de faire passer dans ces ouvrages un débit pouvant atteindre 2.39 m3/s. Pour ce débit, la hauteur d’eau mesurée dans l’aqueduc en régime permanent est de 1.44 m ; l’aqueduc peut donc supporter l’augmentation de débit. En est-il de même pour le siphon si l’on admet que l’aqueduc ne doit pas se mettre en charge et que la hauteur du plan d’eau ne peut dépasser 1.7 m ? Si ce siphon ne peut transporter ce débit, une troisième conduite identique aux précédentes est -elle suffisante ?
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GENERAL ITES
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EXERCICE N°1 Le périmètre de Dakiri est situé dans la province de la Gnagna au NordEst de Kaya sur la route reliant Kaya-Dori à Bogandé. Un barrage d’une capacité initiale de 10 Mm3 assure l’alimentation de 120 ha situés exclusivement en rive gauche . 1°) Sur la tête morte est construit un déversoir transversal de 2,68 m sur lequel est placé une échelle limnimétrique dont le zéro correspond au seuil du déversoir. Que doit lire l'aiguadier chargé de l’ouverture de la vanne de prise du barrage pour obtenir dans le canal primaire 670 l/s. 2°) Un cours d’eau temporaire de 10 m de large traverse le périmètre entre les prises P9 et P10. Par quel ouvrage devra-t-on assurer le passage du débit du canal principal vers l’aval. Le débit qui arrive est de 90 l/s. Retrouvez les dimensions de cet ouvrage sachant que la différence de niveau de l’eau de part et d’autre de celui-ci est de 2,5 cm environ. 3°) Quel ouvrage faut-il prévoir en amont de celui placé au 2). Justifiez votre réponse. 4°) Pourquoi a-t-on construit une digue de protection au bord du marigot principal ? 5°) Le canal primaire, à section variable, dessert 13 canaux secondaires (S1 à S13), dont les débits varient de 30 à 90 l/s selon les surfaces dominées. On se propose de vérifier le calage du modul e à masque du secondai re 7. Le bief du canal principal a les caractéristiques suivantes : b = 0,55 m Ks = 60
I = 0,4.10-3 a = 46,5°
Le débit qui arrive au droit de S7 est susceptible de varier de 180 l/s à 330 l/s. On désire prélever 60 l/s au moyen d’un module à masque. Donner les caractéristiques des éléments nécessair es à votre vérification (type de module, variation de débit, côtes seuil, PEN, PHE, PBE, largeur, vanettes à ouvrir...) La côte du r adier au droit du secondai re est supposée à Z = 100 m Faites un schéma avec toutes les côtes utiles. 53
6) Si on veut une variation de débit inférieur à 5 %, quelle(s) disposition(s) complémentaire(s) faut-il prendre.
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EXERCICE N°2 Dans une section du bief du canal principal creusé dans le sol ayant les dimensions données à la figure ci-dessous, le débit véhiculé est de 150 l/s. Pour doubler ce débit, en cas d’extension future, on désire augmenter la section du canal existant. Déterminer la nouvelle section du canal en gardant la même profondeur d’écoulement
0,35 m
a
tga = 2/3 0,25 m
X
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