Dispositif de drainage et de collecte des eaux

Système de drainage :

La parcelle bénéficie d’un système de drainage spécifique présentant un dispositif à 80 cm de profondeur (Figure 2.8).

Figure 2.8 : Dispositif de drainage de la parcelle

Autoroute Isolation hydrique Isolation hydrique de la parcelle de la parcelle D

Déésherbage totalsherbage total

D

Déésherbage + travail du solsherbage + travail du sol

conservatoire conservatoire Isolation Isolation hydrique / bloc hydrique / bloc Drains Drains collecteurs collecteurs

Sortie des drains

Sortie des drains

Drainage Drainage du bloc

du bloc _{DDéésherbage + enherbementsherbage + enherbement}

D

Déésherbage + enherbementsherbage + enherbement

Route départementale Autoroute Isolation hydrique Isolation hydrique de la parcelle de la parcelle D

Déésherbage totalsherbage total

D

Déésherbage + travail du solsherbage + travail du sol

conservatoire conservatoire Isolation Isolation hydrique / bloc hydrique / bloc Drains Drains collecteurs collecteurs

Sortie des drains

Sortie des drains

Drainage Drainage du bloc

du bloc _{DDéésherbage + enherbementsherbage + enherbement}

D

Déésherbage + enherbementsherbage + enherbement

Route départementale

23 m Nord

La parcelle est isolée sur le plan hydrique par 3 drains qui empêchent ainsi la communication par infiltration des eaux en provenance des routes ou parcelles voisines. Trois autres drains permettent l’isolation de chaque modalité. L’ensemble de ces drains rejette les eaux récupérées en aval du système de collecte de la parcelle, au niveau du ruisseau.

A l’intérieur de chaque bloc, un réseau de drainage constitué de drains espacés de 10 m est en place. Chaque drain se déverse dans un drain collecteur qui achemine les eaux d’infiltration vers le dispositif de prélèvement situé dans le local de collecte des eaux et d’enregistrement des données.

Equipement métrologique :

Le suivi de la qualité des eaux de drainage a nécessité la mise en place d’un équipement métrologique spécifique permettant le prélèvement automatique d’échantillons d’eau asservi au débit.

En sortie de chaque drain collecteur, 4 augets basculeurs collectent l’eau s’écoulant des drains (Figure 2.9). Le volume moyen par basculement des augets est de 9,99 ± 0,92 L pour l’auget de la modalité désherbée, 10,34 ± 0,36 L pour l’auget de la modalité travaillée, 10,71 ± 0,17 L pour l’auget de la modalité enherbée sur boulbènes et 14,73 ± 0,23 L pour l’auget de la modalité enherbée sur graves. A chaque basculement de l’auget, une quantité d’eau connue (30 mL) est récupérée dans une bonbonne de 20L afin de constituer un échantillon représentatif de l’épisode de drainage (qui pourra par la suite être analysé chimiquement). Les échantillons d’eau sont collectés régulièrement par un opérateur après chaque épisode de fortes pluies et plus régulièrement tout au long de la saison de drainage qui s’étend globalement d’octobre à juin.

Depuis le début de l’année 2008, chaque auget est relié à une centrale d’acquisition des données assurant ainsi l’enregistrement de la fréquence des basculements d’augets et de ce fait, des variations de débits.

Un local souterrain étanche protège l’installation et le matériel de mesure. L’alimentation électrique de la centrale d’acquisition des données est permise par panneaux solaires. Une station météorologique est implantée à proximité du site afin de suivre l’intensité et la durée des pluies en relation avec les épisodes de drainage.

Figure 2.9 : Dispositif de prélèvement des eaux de drainage et de mesure des débits affiliés

Les augets basculeurs ont été étalonnés afin de pouvoir connaître avec précision la quantité d’eau évacuée par l’auget à chaque basculement. Il sera alors possible de relier le nombre de basculements enregistrés par unité de temps à une quantité d’eau d’infiltration, et de ce fait calculer le débit d’écoulement des drains et les flux d’eau (volumes écoulés) à l’échelle des modalités et de la parcelle.

Les premiers tests réalisés sur la parcelle ont consisté tout d’abord en une étude du bon fonctionnement de l’auget. Les dysfonctionnements éventuels ont été repérés et un rééquilibrage entre les 2 versoirs a été opéré.

Chacun des versoirs des augets a été rempli d’eau tour à tour afin de déterminer la quantité (± erreur commise) qui entraîne son basculement. Nous avons alors constaté après ces premiers tests de basculement des augets, l’existence d’un déséquilibre entre les volumes contenus et basculés par les 2 différents versoirs d’un même auget : les 2 « côtés » ne basculent pas pour la même quantité d’eau. Ceci provient certainement des caractéristiques intrinsèques de l’appareillage.

Augets basculeurs

Arrivée du drain collecteur dans l’auget

Buse d’évacuation des collecteurs

Collecte affiliée au débit dans une bonbonne de 20L

Local de collecte des eaux Centrale d’acquisition

et son panneau solaire

Augets basculeurs

Arrivée du drain collecteur dans l’auget

Buse d’évacuation des collecteurs

Collecte affiliée au débit dans une bonbonne de 20L

Local de collecte des eaux Centrale d’acquisition

Toutefois, le volume d’eau pour un versoir entraînant le basculement de l’appareillage est tout à fait répétable sur nos 3 mesures.

Lorsque l’écart de volume entre les 2 versoirs est trop important, il est parfois possible de rehausser un des versoirs afin de limiter le volume d’eau accepté et de réduire ainsi l’écart entre les 2 « côtés » (Figure 2.10).

Figure 2.10 : Mécanisme du basculement de l’auget et conséquences de la modification de la hauteur des points d’arrêt

Bien que la différence de volume entre les 2 versoirs de l’auget ait été corrigée, une erreur de 100 mL par basculement persiste malgré les améliorations de l’appareillage (soit 0,3 mL sur le volume récupéré). Nous avons donc choisi de prendre une valeur moyenne entre les 2 côtés pour le volume de basculement de l’auget. Ainsi, comme le montrent les données expérimentales, seul un nombre de basculements impair induit une erreur dans le calcul des flux d’eau (volumes basculés). Par ailleurs, comme le souligne Colombani (1988), iI est possible de faire la somme des basculements d’ordre pair et impair séparément et de comparer les sommes ainsi obtenues. S’il s’agit d’une averse suffisamment intense et de durée suffisante, un déséquilibre entre les augets ne traduira pas une différence sensible des quantités d’eau drainées et « basculées » par unité de temps.

La plus grande erreur sur le volume écoulé est commise pour un seul basculement : on ne sait pas quel est le côté de l’auget qui a basculé. Cette erreur s’amoindrit mais reste élevée pour 3 basculements. Ensuite, plus le nombre de basculement augmente, plus l’erreur est négligeable face à des volumes d’eau très importants.

Basculement

Remplissage

Eau drainage En jouant sur la hauteur

du point d’arrêt, on peut diminuer le volume d’eau entraînant le basculement de l’autre versoir

Arrivée du drain collecteur

Aimant pour enregistrement fréquence de basculement

Point d’arrêt Basculement

Remplissage

Eau drainage En jouant sur la hauteur

du point d’arrêt, on peut diminuer le volume d’eau entraînant le basculement de l’autre versoir

Arrivée du drain collecteur

Aimant pour enregistrement fréquence de basculement

Point d’arrêt Basculement

Remplissage

Eau drainage En jouant sur la hauteur

du point d’arrêt, on peut diminuer le volume d’eau entraînant le basculement de l’autre versoir

Arrivée du drain collecteur

Aimant pour enregistrement fréquence de basculement

Point d’arrêt Basculement

Remplissage

Eau drainage En jouant sur la hauteur

du point d’arrêt, on peut diminuer le volume d’eau entraînant le basculement de l’autre versoir

Arrivée du drain collecteur

Aimant pour enregistrement fréquence de basculement

Enfin, d’après « Pameseb » (Pomotion de l'Agrométéorologie dans le Sud-Est de la Belgique), même sans incident technique, la durée du basculement de l’auget introduit une erreur sur le remplissage. En effet, quand l'eau de l'auget a atteint le poids nominal, l'auget quitte sa position en butée pour pivoter autour de ses deux vis d'axe, mais ce mouvement n'est pas instantané et la ligne de partage des eaux entre les deux augets ne passe sous le jet d’arrivée d’eau des drains collecteurs qu'au bout de quelques dixièmes de seconde. Pendant ce temps l'auget continue à se remplir et évacue finalement une dose d'eau supérieure à la nominale. Ce supplément est d'autant plus élevé que le débit est fort.

La connaissance des courbes d'étalonnage (traduisant la quantité d’eau basculée affiliée au débit) permet cependant de rectifier les erreurs. Ainsi, les erreurs commises sont corrigées par référence à l’étalon.