LE DRAINAGE DE SURFACE - .o Analyse des profils longitudinaux o Analyse des profils transversaux

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  • LE DRAINAGE DE SURFACE

    FORMATION POUR OAQ

    par

    VICTOR SAVOIE, ingnieur

    MAPAQ - CENTRE DU QUBEC

    SESSION 2009-2010

    LE DRAINAGE DE SURFACE

  • Table des matires Problmatique

    Principes de base

    o Circulation de leau

    o Porosit des sols

    Objectifs

    o Drainage souterrain

    o Drainage de surface

    o Rseau hydraulique

    Rgles gnrales du drainage

    Diagnostic

    Relev topographique

    Conception dun projet de drainage de surface

    o Analyse des profils longitudinaux

    o Analyse des profils transversaux

    o Intgration des secteurs

    o Choix et design

    Rgles de base

    Type damnagement Normes de drainage surface

    Largeur des amnagements

    Rigole dinterception et tranche filtrante

    o coulement hypodermique et correctif

    o Localisation

    Ralisation des travaux

    Approche par tape

    o Planification et excution des travaux

    Conclusion

  • PROBLMATIQUE Au Qubec, nous recevons annuellement de faon irrgulire plus dun mtre deau. Cet apport nous provient sous forme de neige et de pluie, selon des vnements pluvieux trs variables et de plus en plus intenses. Les statistiques le prouvent, il nest plus rare maintenant de recevoir des prcipitations de plus de 20 mm en une heure, crant dans les champs mal amnags, des zones humides, du ruissellement, de lrosion des sols et mme une baisse de rendement des cultures. Pour contrer ces problmes, nous devons utiliser une combinaison judicieuse du drainage de surface et du drainage souterrain afin de bien rpondre aux exigences des plantes et de la circulation de la machinerie agricole, et ce, dans le respect dune agriculture durable. Cette fiche prsente les rgles et normes pour raliser un projet de drainage de surface. PRINCIPES DE BASE CIRCULATION DE LEAU Avant de parler de lamnagement de surface, il est important de bien connatre la circulation de leau la surface et dans le sol afin de mieux comprendre les inconvnients quelle peut occasionner.

    Lorsquil pleut, leau pntre dans le sol pour lhumidifier. Selon sa permabilit, la migration de leau viendra alimenter la nappe phratique pour crer une remonte de cette dernire. Cest ce que lon appelle linfiltration. Il arrive parfois que leau infiltre se dplace lintrieur du sol, dans la partie suprieure du profil et dans le sens des oprations culturales et des cultures. Cette migration se produit des points hauts vers les points les plus bas du champ. On parlera alors dcoulement hypodermique. Pour expliquer ce phnomne, nous croyons quil est caus par les travaux de prparation de sol (tels que le labour, chisel, semis, et le sous-solage). Des canaux prfrentiels (micro drainage) sont crs dans le sens des cultures, coupls une diffrence de permabilit entre les horizons de surface travaills et celui du dessous non remani. Ceci favoriserait lcoulement de leau dans cet horizon de sol.

  • Si le taux de prcipitation est suprieur au taux dinfiltration, il se produira du ruissellement. Lorsque la pluie sera termine, le ruissellement cessera et le sol se ressuiera. Les pores grossiers (porosit drainable) se videront et selon la saison, il se produira de lvaporation ou de lvapotranspiration Exemples de ruissellement crant de lrosion

    Connatre le mouvement de leau sur et dans le sol est essentiel pour trouver les solutions aux problmes de drainage. Par exemple, si la nappe phratique se tient haute, le drainage souterrain devrait tre une solution privilgier par contre, sil y a de lcoulement hypodermique, il faudrait utiliser des tranches filtrantes ou des rigoles dinterception pour rsoudre ce problme. Enfin, si aprs une pluie il reste de nombreuses zones humides et/ou de petites dpressions o leau stagne, il faudrait envisager du drainage de surface. POROSIT DES SOLS Un sol en sant est compos denviron de 50 % de matire solide et 50 % de vide. Ces vides ou porosit totale sont diviss en pores de tailles diffrentes. Les pores fins ou microporosit correspondent au volume occup par leau capillaire (capacit au champ). Les pores plus grossiers ou macroporosit reprsentent la porosit drainable. Ils sont utiliss pour la circulation de leau libre et de lair. Cette porosit peut changer dans le temps selon les cultures et les pratiques agricoles. Par exemple, la porosit drainable diminue dans un sol compact. Il y aura alors moins deau infiltre et plus de ruissellement. On peut aussi modifier la porosit, en amliorant la structure dun sol par lajout de matire organique et lamlioration de la vie biologique (bactrie, vers de terre, etc.). On peut aussi intgrer dans la rotation des cultures structurantes (prairie, etc.) et minimiser le travail du sol, grce de meilleures pratiques telles que le semis direct. Il est noter que plus la porosit de drainage est grande, plus le taux dinfiltration sera lev et moins il y aura de ruissellement (sauf en sol gel). Selon une tude du dpartement de Gnie Rural de lUniversit Laval, il ya une corrlation linaire significative entre la macroporosit et la conductivit hydraulique. La macroporosit se rvle donc un critre valable dans lvaluation de la conductivit dun sol.

  • OBJECTIFS DU DRAINAGE La gestion de leau est le facteur de production le plus important en agriculture. Un excs deau aura pour consquence lanoxie des plantes (manque doxygne), des maladies et la pourriture des racines. Un manque deau amnera un retard dans la croissance des plantes et mme la mort de certaines plantes. Puisque les prcipitations sont trs variables durant lanne, le drainage devra liminer les surplus deau sans causer des problmatiques drosion et permettre demmagasiner le peu deau reue dans les priodes sches, pour alimenter les plantes. Le drainage agricole comprend 3 composantes importantes: le drainage souterrain, le drainage de surface et le rseau hydraulique. Lesquels utilis? Ils sont tous important dans lamnagement dun champ. DRAINAGE SOUTERRAIN Le drainage souterrain est une technique dassainissement qui a pour but dvacuer leau gravitaire du le sol et dabaisser la nappe phratique un niveau optimal pour la croissance des plantes. Il permet :

    de travailler le sol dans de meilleures conditions, damliorer la structure du sol, de dvelopper un meilleur systme racinaire des plantes, une meilleure assimilation des engrais par les plantes, densemencer plus tt au printemps, de rcolter dans de bonnes conditions et damliorer lefficacit des machineries.

    La hauteur de la nappe phratique dun sol, varie avec la saison. Elle est gnralement prs de la surface tt au printemps et tard lautomne et descend considrablement au cours des mois dt. On observe sa profondeur en creusant un trou dans le sol et en observant la profondeur laquelle leau se stabilise. Dans les sols sableux, lquilibre est atteint rapidement alors quil faut parfois attendre plusieurs heures (parfois une journe) dans les sols argileux peu permable. Il faut toujours sassurer de la provenance de leau qui se retrouvera ventuellement dans le fond du trou. Il est en effet possible que celui-ci se remplisse partir dcoulement superficiel, notamment par lcoulement hypodermique que lon observe souvent au bas de la couche de labour. Cette eau pourrait remplir partiellement le trou sans que la nappe phratique soit en cause. Il faut donc observer le profil pendant quelques minutes afin de sassurer que leau provient bien de la base du profil et non de sa partie suprieure.

    reExemple dune nappe phratique leve (1 photo) et dune nappe perche (2e photo) due lcoulement hypodermique

  • Correctifs En pratique, on devrait raliser du drainage souterrain lorsque la nappe phratique se situe dans lanne moins de 0,7 mtre de la surface du sol. On peut utiliser du drain agricole avec ou sans filtre selon le type des sols. Une tude de sol est requise soit une analyse granulomtrique pour savoir si un filtre est ncessaire et le type choisir. Des tests de permabilit sont aussi recommands pour calculer lcartement des drains. Il faut noter que certains sols ne peuvent pas tre drains par des drains agricoles, puisquils sont peu profonds (prsence de roc, ou lors dun changement textural moins de 1 mtre de la surface) et/ou parce que leurs permabilits sont trop faibles (< 0,1 mtre par jour). Le drainage souterrain nest alors pas rentable, puisquil faudrait poser des latraux trs rapproches. Il faudra dans ces cas, planifier un rseau hydraulique, comprenant des fosss de 1 mtre entre les planches, des rigoles dinterceptions avec ou sans puits filtrants dans des endroits stratgiques et un drainage de surface permettant dgoutter les champs. DRAINAGE DE SURFACE Le drainage de surface vise plutt liminer toutes accumulations deau la surface ainsi que lcoulement hypodermique dans un dlai raisonnable pour les plantes (moins de 24 heures).

    Il a aussi comme objectifs :

    de rpartir uniformment les prcipitations et favoriser leur infiltration, pour apporter leau utile aux plantes,

    dvacuer leau de ruissellement et hypodermique, par des pentes adquates vers les structures hydroagricoles (rseau hydraulique), sans toutefois causer lrosion,

    dliminer les petites dpressions et irrgularits de la surface du sol qui crent des zones humides nfastes aux cultures, rcuprer des surfaces non productives

    causer le moins dinconvnients aux oprations culturales et la machinerie agricole, permettre lentre plus rapide et amliorer les conditions de rcoltes au champ augmenter les rendements des cultures.

    Les zones dpressionnaires sont des cuvettes qui recueillent leau des environs. Elles demeurent ainsi plus humides au printemps et lors des pluies dt et dautomne. Elles ont pour consquence, entre autres, de retarder la date dentre au champ, de diminuer