Introduction :

L’eau est l’un des enjeux majeurs du 21e siècle. En effet, bien que les

réserves mondiales d’eau soient théoriquement suffisantes pour les besoins de

toute la planète, elles sont très inégalement réparties. Les précipitations sont

également très déséquilibrées en fonction des saisons dans certaines régions

du monde. De plus, le réchauffement climatique augmente encore ces

inégalités.

Il est important de savoir que l’agriculture est de loin le plus grand

consommateur d'eau (devant l’industrie et les services), puisque 69% des

prélèvements mondiaux lui sont imputables. Dans ce contexte assez particulier,

les systèmes d’irrigation en milieux aride et leurs améliorations récentes sont

cruciaux afin de permettre la production de nourriture dans ces zones, de réaliser

des économies d’eau ou encore de lutter contre la désertification.

Module: Machines Hydrauliques et Stations de Pompage

MHSP - S2 AHA 2018-

Pour la concrétisation et la clarté de ce cours nous avons proposé deux sortie

pédagogiques pour voir les différentes techniques sur le terrain dont l’objectif est de

soulever les avantages, les inconvénients, le mode d’installation, la gestion d’une

Station de pompage et la conduite de l’irrigation en utilisant de machines pour les

grande culture.

- La première sortie sera effectuée dans la station de pompage dans la wilaya de

Sétif, réalisation de schémas du réseau d’irrigation avec les sources d’eau.

- La deuxième sortie est réservée à la visite d’une exploitation agricole privée pour

diagnostiquer un pivot en plein fonctionnement.

Nous avons donc choisi de détailler dans un premier temps les différentes

types de pompes utiliser pour le transfert de l’eau et dans un deuxième temps de

décrire les différentes techniques de pompage d’irrigations utilisés dans les

zones arides et semi-arides tel que station de pompage pour l’irrigation localisée

(le goutte à goutte) et les machines d’irrigation (Enrouleur, Rampe pivotante et

frontales) et leurs récentes innovations vis-à-vis de l’économie d’eau.

Un rapport de Sortie doit être rédigé par chaque sous-groupe d’étudiant

(bi, tri ou quadri nome et le remettre après 20 jours de la date de la sortie.

3

Source : MINISTÈRE DES RESSOURCES EN EAU

DIRECTION DE L’HYDRAULIQUE AGRICOLE

Chapitre 1. Ressources en eau et demande en

énergie en Algérie

4

Introduction

L’eau, est le siège d’une vie riche, tant animale que végétale, elle joue un rôle primordial dans leur fonctionnement.

La rareté de cet élément entrave tous développement Agricole , urbaine et industriel.

- Le Domaine de l’agriculture est le plus grands consommateurs d’eau.

- pour produire notre nourriture les quantité sont 1000 fois celle que nous buvons et cent fois pour nos besoins personnels fondamentaux.

Ces besoins moyenne par personne et par jour nécessite environ 1000m3 par an.

Ainsi une population mondiale de 6 milliards d’habitants, il lui faut 6000 milliards de m3 d’eau par an pour produire la nourriture nécessaire.

1 - 1. Ressources en eau en Algérie

5

Potentialités en eau en l’Algérie

6

Potentialités en eau :

Estimées globalement à 19 milliards de

m3/an, correspondant à environ

600 m3/ hab/ an en 2005.

De ce fait, l’Algérie se situe dans la

catégorie des pays pauvres en ressources

hydriques au regard du seuil de rareté fixé

par la Banque Mondiale à 1000 m3/ hab/

an.

7

Ces ressources se répartissent ainsi:

14 Milliards de m3 dans les régions Nord :

- 12 Milliards de m3 (écoulements superficiels),

- 02 Milliards de m3 (ressources souterraines),

En tenant compte de la sécheresse des 25 dernières

années, les estimations des potentialités ont été

revues à la baisse, et seraient plutôt de : 17 Milliards

de m3/an.

5.2 Milliards dans les régions sahariennes :

- 0.2 Milliards m3 (superficiels),

- 05 Milliards m3 (souterraines),

8

Les ressources des régions sahariennes, sont localisées essentiellement au

niveau de 2 grands systèmes aquifères :

- Continental intercalaire (CI), (profondeur 1000 à 3 000 m)

- Complexe terminal (CT) (profondeur 350 à 500 m)

constituant des réserves importantes, non renouvelables dont les potentialités

exploitables sont actuellement estimées à 5 milliards de m3/an avec une

capacité de 30 000 – 40 000 milliards de m3.

Les régions sahariennes

Cependant :

Le caractère non renouvelable de

cette ressource et les contraintes

physiques et géologiques qui

caractérisent ces systèmes, en font

un patrimoine fragile, qui nécessite

une gestion rationnelle pour sa

durabilité .

9

Forages et puits

Un effort considérable a été mené pour la réalisation de forages et puits pour

l’agriculture ; le parc actuel porte sur 75.000 forages et 158.000 puits.

Données Actualisés El Moudjahid 06 09 2017 Ressources en eau-Agriculture :

Deux ministères pour une plateforme collaborative

L’Algérie dispose actuellement de 76 barrages d’une capacité de 8,2 milliards

de mètres cubes ;

une capacité appelée à atteindre les 9 milliards de mètres cubes en 2019 à

travers 84 barrages.

En matière d’épuration des eaux usées:

actuellement de 176 stations d’épuration des eaux usées (STEP) d’une

capacité de 400 millions de m3 permettant l’irrigation de 80.000 ha.

Celle-ci atteindra 1,2 milliard de m3 en 2019 à travers 265 stations. l

stations de dessalement

La réalisation de onze stations de dessalement d’une capacité de production

de 2,2 millions de m3/j a permis de réaffecter les eaux des barrages

initialement utilisées en AEP au profit de l’agriculture.

Situation actuelle en matière de mobilisation :

10

LE PROGRAMME DE

DEVELOPPEMENT

2006 2025

11

12

MOBILISATION DE LA RESSOURCE

Les projets structurants :

Aménagement de Béni Haroun

Transfert Beni Haroun-Oued - El Athmania,

Couloir Oued El Athmania - Constantine,

Couloir Oued El Athmania-Chelghoum Laid-

Tadjenant,

Couloir Ain Tine-Mila,

Transfert Oued El Athmania-Orkis-Koudiet Mdaouer ;

Couloir Kt.Mdaouer-Khenchela,

Couloir Kt.Mdaouer-Batna-Barika,

Couloir Kt.Mdaouer-Arris,

Périmètres d’irrigation de Teleghma, Chemora,

Batna AinTouta et Remila Ouled Fadhel (40 000 ha),

13

MOBILISATION DE LA RESSOURCE

Barrage de Douéra et transfert Harrach – Douéra,

Grand transfert et aménagement des Hautes Plaines Sétifiennes,

Transfert de l’Albien, In Salah-Tamanrasset ,

Transfert de l’Albien, Sud- Hauts Plateaux,

Transfert Chott El Gharbi.

Les projets structurants (suite):

- Transfert Taksebt – Tizi Ouzou – Alger,

- Système Mostaganem – Arzew – Oran,

- Système Koudiat Acerdoune:

Couloir Koudiet Acerdoune- Kadiria-Draa El Mizan-Ouadhias (Sud W. Tizi Ouzou),

Couloir Koudiet Acerdoune-Aomar-Kadiria-Lakhdaria,

Couloir Koudiet Acerdoune- Sour El Ghozlane-Ain Lahdjel,

Couloir Koudiet Acerdoune-–Boughzoul,

14

Tableau: Barrages et Transferts en cours de mobilisation

Projets Wilaya Capacité

(Hm3)

Bougous El Tarf 74

Saf Saf Tebessa 19.5

O.Athmania Constantine 31.5

Ourkis O.E.Bouaghi 65.4

Boussiaba Mila 120

Kissir Jijel 68

K.Acerdoune Bouira 640

Tichi Haf Béjaia 80

15

Tableau (suite):: Barrages & Transferts en cours

Projets Wilaya Capacité

(Hm3)

Tr.Taksebt Inter wilayas 180

Douera Alger 110

Kef Eddir Tipaza 125

Dériv. Chiffa Médéa 52

Prise Chelif Mostaganem 50

Kerrada Mostaganem 70

Tr. MAO Inter wilayas 155

Tr. B.Haroun Inter wilayas 430

16

AMENAGEMENT HAUTES PLAINES SETIFIENNES

24

17

RETENUES COLLINAIRES

Situation actuelle :

Ouvrages Nombre Capacité (Hm3)

Réalisés dans les années 80 900 118

Hors d’usage 514 68

En exploitation 386 50

18

le coût de mobilisation d’un mètre cube d’eau: - Conventionnelle est compris entre 0,1 et 0,3 €/m3 (15 à 45 DA) - Pour la réutilisation des eaux usées entre 0,3 et 0,5 €/m3 (45 à 75 DA).

A capacité identique (même volume) , le recyclage des eaux usées est nettement moins cher que le dessalement d’eau de mer (l’énergie dépensée est réduite au moins de moitié).

- L’eau dessalée (35 g/l en Méditerranée) pour de grandes unités coute donc environ 2 fois plus que l’eau conventionnelle (55 à 70 DA en Algérie) et 1,5 fois plus que l’eau réutilisée, mais avec des grandes différences selon les situations de terrain.

En Algérie Si on prend le barrage de Taksebt, à titre d’exemple, le coût de l’eau mobilisée, transférée et traitée revient à 0,51 dollar par m3 …..

les réseaux de distribution qui représentent 80 % du prix de l’eau, dont les techniques de pose par tranchée et d’entretien manuel sont les plus coûteuses

19

Les pompages et transferts d’eau consomment beaucoup d’énergie. Le dessalement de l’eau de la mer du point de vue énergétique nécessite 2,5 à 3 kWh/m3.

Remarque: En théorie, la quantité d’énergie minimale requise pour produire 1m3 d’eau douce est de 0,62 Kw.h.

- En Algérie …..

- En France, la consommation d’électricité pour la mobilisation et le traitement de l’eau était de 15 TWh en 2003, soit 3,4% de la consommation nationale d’électricité.

- en Espagne, 66 m3 /s, prélevés au barrage d'Altomira consomme une puissance de 202 MWh.

Par exemple: - en Tunisie, la SONEDE a comptabilisé environ 200 GWh en 2004 pour la gestion de l’eau,

20

Selon le Ministre de l’Eau: « L’eau dessalée, du fait de son coût relativement élevé, ne peut être utilisée que pour la consommation domestique. L’idée est d’approvisionner les grands centres urbains, comme Alger, Oran ou Skikda et autres wilayas, en eau dessalée et de réserver les eaux traitées et les eaux de barrage à l’agriculture et l’industrie » - l’eau d’irrigation qui reste souvent gratuite ou bien facturée à un coût bien inférieur à son prix de revient. Les agriculteurs sont appelés à utiliser les systèmes économiseurs d’eau pour l'irrigation comme: - le goutte-à-goutte, l’aspersion et les machine d’irrigation pour les grandes surface

comme l’enrouleur , le Pivot et rampe frontales - Plusieurs unités d'épuration des eaux usées sont en cours de réalisation pour

couvrir les besoins de l'agriculture.

Le dessalement associées aux énergies renouvelables (Solaire/Eolien) ont été construites ces 20 dernières années. La plupart sont des petites installations expérimentales ou de démonstration (0,5 à 200 m3 /j) localisées en (Egypte, Algérie, Tunisie). Ces installations doivent être les plus simples et les plus fiables possibles pour éviter des difficultés de fonctionnement

21

Problème de pollution de Barrages: Cette pollution est tellement importante qu’elle a nécessité l’extraction de la vase polluée. Ces opérations fort coûteuses (Energie et matériels) sont devenues obligatoires pour sauvegarder la retenue. Le ministère des ressources en eau avait décroché, en 2003, un prêt de 7 milliards de DA pour le financement du traitement des eaux du barrage.

Tableau: barrages affectés par la pollution

- l’agriculture a largement recours aux eaux brutes, non traitées pour l’irrigation. Une eau de mauvaise qualité ne sera donc pas sans conséquence sur la production agricole

22

Il faut noter que la gratuité de l’eau donne l’impression que cette ressource ne vaut rien et ne coûte rien. Il faut, donc, faire le parallèle (comparaison) entre le coût de l’essence ou d’une boisson gazeuse, dont on peut se passer, et qui est largement supérieur à celui de l’eau, dont on ne peut se passer, pour sensibiliser le consommateur sur l’importance de l’économie de cette denrée.

Chapitre 2. Paramètres de

fonctionnement des machines

hydrauliques

1-1 La foggara : La foggara est une altération du mot fedjara, qui signifie donner une issue à l'eau

pour la faire couler.

Certaines régions du Sahara (Adrar, Ouargla, Insalah…) sont riches en eau

souterraine et vers le premier siècle le percement d'un extraordinaire réseau

compliqué de canalisation appelé foggara a été réalisé.

- Cette canalisation de 5 à 10 mètres sous la surface du sol,

- avec un diamètre variant de 1 à 1,20 mètre suit une pente légère de quelques

mm/m. Elle est destinée à l'alimentation des jardins des palmeraies après un

parcours dépassant 10 km de longueur.

Sur les 900 foggara recensé dans la wilaya d’Adrar, plus des 2/3 ne sont plus en

activité à travers toute la wilaya.

1 - l’historique de l’élévation de l’eau dans le temps

Depuis les anciens temps les hommes ont cherché le produit naturel rare d’échange Le choix a voulu que se soit l’Or. Cependant, Aux zones aride ou semi aride

Le produit rare sur laquelle est liée l’existence de différentes civilisations est l’eau.

Figure : Schéma synoptique d’une oasis à foggara de Touat et Gourara (Schéma exécuté par Remini, 2015)

La foggara

Figure.. Réseau ramifié des foggaras autour de la ville d’Adrar sur image Satellite.

1-2 le chadouf : En d’autres endroits, moins favorisés par la nature, apparaître les premiers

appareils élévateurs d'eau et les puits.

Le plus ancien de ces appareils le chadouf (en technologie, appareil de pompage

de l'eau en Égypte et dans les pays arabes) constitué d’un contrepoids attaché au

bout d'une perche, aidait à la montée du récipient plein d'eau.

Figure : Schéma synoptique d’un puits à balancier utilisé dans l’oasis (Schéma exécuté par Remini, 2015)

1-3 La poulie et le treuil : Ces systèmes ont facilité la manœuvre qui devient moins pénible.

La nécessité d'un approvisionnement continu et de plus en plus important en

eau a poussé l'homme de continuer à créer et innover des machines

actionnées à la main, par traction animales par le vent au par l'eau elle-même.

Figure : Schéma synoptique d’un puits de puisage à traction animale utilisé dans l’oasis de Tiout (Schéma exécuté par Remini, 2015)

1 - 4 la Noria ou sakieh :

C’est une machine qui sert à puiser l'eau, composée d'une chaîne sans fin sur

laquelle sont accrochés des godets . A la remontée, le contenu de godets est

déversé dans une auge en bois qui l'achemine vers l'utilisation soit un canal

d'irrigation ou un bassin .

Godets

Auge

1-5 La vis d'Archimède :

Se compose d'une vis tournant dans un cylindre creux. Le mouvement est

assuré à l'aide d'une manivelle. qui est une application pratique de, fut utilisé

pour élever les eaux de surface (rivières lacs, etc...) .

En 1680 c’est l'apparition de la première

types pompe centrifuge.