Dans la moyenne vallée du fleuve Sénégal, les pépinières d’oignon de contre-saison froide se sèment entre le 15 octobre et le 15 novembre, pour un repiquage du 1er décembre au 1er janvier. Le matériel de pompage, lui, se décide en octobre, pas en décembre. Deux nombres suffisent pour choisir : le débit que votre pointe de besoin impose, et la hauteur manométrique totale contre laquelle la pompe doit refouler. Pour un hectare d’oignon, le Centre de Gestion et d’Économie Rurale de la Vallée retient 428 mm sur le cycle, soit 5 000 à 7 000 mètres cubes par hectare en quatre mois. Tout le dimensionnement part de là.
Ce que consomme un hectare d’oignon de contre-saison
Le besoin total ne suffit pas : c’est la pointe qui dimensionne une pompe. Les repères d’irrigation publiés pour l’oignon par la Direction générale de l’agriculture et le RECA au Niger donnent le détail par phase :
- De la reprise au grossissement, jours 0 à 75 : une irrigation par semaine d’environ 32 mm, soit 320 m³ par hectare.
- Jours 75 à 115 : environ 30 mm tous les cinq jours, soit 300 m³ par hectare.
- Phase de maturation : 25 mm par semaine, soit 250 m³ par hectare.
La phase la plus exigeante est donc celle des jours 75 à 115 : 30 mm tous les cinq jours représentent 6 mm par jour. C’est ce chiffre, et non la moyenne du cycle, qui fixe le débit de la pompe. Les mêmes sources situent le cycle entre 100 et 150 jours selon la variété, avec 90 à 100 jours d’occupation en contre-saison. Les densités de contre-saison vont de 444 000 à 500 000 plants par hectare pour des écartements de 15 à 20 cm entre lignes sur 10 à 15 cm entre plants. Le CGER-Vallée retient pour la vallée du fleuve Sénégal des densités de 200 000 à 250 000 pieds par hectare, avec 4 à 5 kg de semences par hectare repiqué et une pépinière de 30 à 45 jours.
Dernier repère de conduite qui compte pour le pompage : l’irrigation s’arrête 10 jours avant la récolte. Votre installation travaille donc une centaine de jours, pas la saison entière.
Du besoin en eau au débit à installer
Le calcul se refait en trois lignes sur n’importe quelle parcelle.
- Besoin net de pointe. 6 mm par jour sur 1 hectare font 60 mètres cubes par jour.
- Besoin brut. À l’échelle d’un réseau gravitaire ou d’une aspersion, comptez une efficience d’application nettement inférieure à 100 %. À 80 %, le besoin brut passe à 75 mètres cubes par jour. En irrigation localisée, l’efficience est meilleure et le volume brut descend.
- Débit horaire. Divisez le volume brut par les heures d’utilisation réelle. Sur 8 heures, 75 m³ donnent 9,4 m³/h. Sur 6 heures, 12,5 m³/h.
Ce dernier point est la vraie différence entre une pompe thermique et une pompe solaire. Une motopompe tourne quand vous décidez, donc vous pouvez allonger la plage horaire et réduire le débit installé. Une pompe solaire au fil du soleil ne débite qu’en journée, et son débit suit l’ensoleillement du moment. Le guide GIZ consacré aux systèmes d’irrigation solaires, publié en 2020, note que la fenêtre d’exploitation d’une pompe photovoltaïque est jusqu’à 60 % plus étroite que celle d’une pompe conventionnelle, et qu’une pompe photovoltaïque est de ce fait toujours dimensionnée plus large que son équivalent thermique.
La hauteur manométrique totale, poste par poste
Le module 5 du manuel d’irrigation de la FAO, publié en 2001, définit la hauteur manométrique totale comme la hauteur que la pompe doit communiquer au fluide pour satisfaire l’ensemble du système. Elle s’additionne poste par poste :
- Hauteur d’aspiration statique : distance verticale entre le plan d’eau et l’axe de la roue de la pompe.
- Hauteur de refoulement statique : dénivelé entre la pompe et le point de sortie, bassin tampon ou tête de réseau.
- Pertes de charge : frottements dans les conduites d’aspiration et de refoulement, et dans les accessoires.
- Pression de service : la pression exigée par le matériel d’arrosage en bout de chaîne, par exemple un arroseur ou un réseau de goutte à goutte.
- Hauteur dynamique : terme faible, calculé par V²/2g, avec V la vitesse de l’eau en m/s et g égal à 9,81 m/s².
La FAO précise le signe du terme statique : si le plan d’eau est sous la pompe, la hauteur statique totale est la somme du refoulement et de l’aspiration. Si le plan d’eau est au-dessus de la pompe, c’est une différence. Sur un forage ou un puits de berge en saison sèche, le plan d’eau baisse au fil de la campagne : retenez la situation la plus défavorable de la saison, pas celle du jour de la visite.
Calculer la puissance avec la formule de la FAO
Le même module donne la relation à utiliser pour la puissance à l’arbre :
BP = (Q × HMT) / (C × Epompe)
avec Q le débit, HMT la hauteur manométrique totale en mètres, E le rendement de la pompe, et C une constante : C vaut 102 si Q est en litres par seconde, et 360 si Q est en mètres cubes par heure.
Un exemple chiffré sur une parcelle d’oignon d’un hectare, avec les postes de hauteur suivants : 8 m d’aspiration depuis un puits de berge, 4 m de refoulement vers un bassin surélevé, 3 m de pertes de charge, et 10 m de pression de service en tête de réseau, soit une HMT de 25 m. Avec un débit de 12,5 m³/h et un rendement de pompe de 0,65 :
BP = (12,5 × 25) / (360 × 0,65) = 1,34 kW
Le manuel de la FAO applique dans son propre exemple de dimensionnement un facteur de majoration de 20 % sur cette valeur, pour couvrir le vieillissement et les écarts de point de fonctionnement. Cela porte le besoin à environ 1,6 kW à l’arbre. Côté moteur, la FAO indique des rendements de 0,88 à 0,92, les moteurs de 7,5 kW et moins restant généralement sous 0,88. Ces deux corrections expliquent pourquoi une installation calculée au plus juste déçoit dès la deuxième campagne.
Pompe solaire ou motopompe : ce qui décide
| Critère | Ce qui penche pour le solaire | Ce qui penche pour le thermique |
|---|---|---|
| Plage horaire | Besoin couvrable en journée, avec un bassin tampon | Besoin d’arroser tôt le matin, la nuit, ou en plusieurs passages libres |
| Hauteur manométrique | HMT modérée et stable sur la saison | HMT élevée ou plan d’eau qui descend fortement en saison sèche |
| Surface | Parcelle que l’on peut arroser entièrement au moins une fois par jour | Grandes surfaces à desservir par rotation de secteurs serrée |
| Logistique | Site éloigné, approvisionnement en carburant difficile | Accès facile au carburant et à la maintenance mécanique |
| Entretien | Peu de pièces d’usure, nettoyage des modules à prévoir | Entretien mécanique régulier, vidanges, filtres |
Le guide GIZ ajoute une règle de conception utile aux petites exploitations : un réseau de goutte à goutte alimenté en injection directe par une pompe solaire ne doit être envisagé que si la totalité de la surface peut être irriguée au moins une fois par jour. Si ce n’est pas le cas, il faut un bassin tampon entre la pompe et le réseau, et c’est ce bassin qui redonne de la liberté horaire.
Le choix du mode d’irrigation influence aussi la facture énergétique. Le tableau comparatif du module 5 de la FAO, établi pour une hauteur d’élévation de 20 m, chiffre le besoin énergétique annuel à 2 741 kWh par hectare en irrigation localisée, contre 3 743 kWh en irrigation de surface et 4 485 kWh en aspersion. L’écart vient de la meilleure efficience d’application et de la pression de service plus basse du goutte à goutte. Autrement dit, le choix du réseau d’arrosage détermine la taille de la pompe autant que la surface. Si votre réseau est en aspersion, l’écartement des asperseurs et la pression utile se règlent avec les repères réunis dans notre article sur l’écartement des asperseurs sur une planche maraîchère.
Aspiration, cavitation et bassin tampon
Une pompe de surface mal placée en hauteur cavite, fait du bruit, et détruit sa roue en quelques semaines. La FAO donne la vérification à faire avant d’installer : la charge nette d’aspiration disponible se calcule en retranchant à la pression barométrique la hauteur d’aspiration, les pertes de charge à l’aspiration et la tension de vapeur de l’eau. La pression barométrique suit l’altitude selon Pb = 10,33 − 0,00108 Z, avec Z l’altitude en mètres. Dans l’exemple du manuel, à 2 000 m d’altitude et 35 °C, avec 2 m d’aspiration et 0,7 m de pertes, la charge disponible tombe à 4,89 m. En plaine, comme dans la vallée du fleuve, la marge est plus confortable, mais la règle reste : plus l’eau est chaude et la hauteur d’aspiration grande, plus le risque monte.
Le bassin tampon se dimensionne à partir du volume journalier de pointe. Pour un hectare d’oignon à 60 m³ de besoin net par jour, un bassin de 60 à 80 m³ offre une journée d’autonomie, ce qui suffit à absorber une matinée couverte. Il permet aussi de décanter l’eau avant filtration, ce qui prolonge la durée de vie des goutteurs.
Entretien d’une installation de pompage
- Protection contre la marche à sec. Sur un puits de berge ou un forage dont le niveau baisse en saison sèche, c’est la première sécurité à installer, avant tout accessoire de confort.
- Filtration en tête. Pour une eau de forage dont le problème est le sable, un filtre à tamis de 200 mesh convient selon la Virginia Cooperative Extension. Contre-lavage dès 3 à 5 psi de perte de charge sur un tamis, environ 10 psi sur un filtre à sable.
- Rinçage des conduites. Vanne de purge en bout de chaque antenne, rinçage jusqu’à ce que l’eau sorte claire pendant deux minutes.
- Nettoyage des modules photovoltaïques. En saison sèche sahélienne, la poussière déposée réduit la production bien avant que l’installation ne tombe en panne. Un nettoyage programmé vaut mieux qu’un diagnostic tardif.
- Suivi du point de fonctionnement. Un manomètre en sortie de pompe et un compteur volumétrique suffisent à voir venir une usure. Si la vitesse de rotation change, la FAO rappelle que le débit varie comme la vitesse, la hauteur comme son carré, et la puissance comme son cube.
Le calendrier de décision, d’octobre à janvier
| Période | Travaux de culture | Décision d’équipement |
|---|---|---|
| 15 octobre au 15 novembre | Semis de pépinière, contre-saison froide | Mesurer la hauteur d’aspiration et le niveau d’eau, faire analyser l’eau, arrêter le débit et la HMT |
| Novembre | Conduite de la pépinière, 30 à 45 jours | Commander la pompe et le poste de filtration, préparer le bassin tampon |
| 1er décembre au 1er janvier | Repiquage à 10 à 20 cm, apport de fond | Mise en eau, contrôle de pression en tête et en bout de réseau |
| Décembre à mars | Fertilisation en 4 apports, au repiquage puis à 20, 40 et 60 jours | Relevés de compteur, contre-lavages, nettoyage des modules |
| Mi-mars à fin avril | Récolte, arrêt de l’irrigation 10 jours avant | Vidange, hivernage du matériel, bilan de consommation |
La fumure recommandée par la SAED et reprise par le CGER-Vallée est de 1 kg de matière organique par mètre carré, plus une formule 100 N, 100 P, 200 K épandue en quatre apports : au repiquage, puis à 20, 40 et 60 jours après repiquage. Nos repères de dosage des formules NPK sont détaillés dans notre article sur l’engrais NPK 15 15 15.
Ce que montrent les rendements enregistrés
Le CGER-Vallée relève 32 tonnes par hectare sur la campagne 2011/2012 et 24,36 t/ha sur 2012/2013, pour une référence de calcul des exportations minérales fixée à 30 t/ha. Les repères nigériens situent la fourchette plus large, de 30 à 70 t/ha selon la variété et la conduite, avec 50 à 55 t/ha pour le violet de Galmi. L’écart entre deux campagnes successives sur un même périmètre ne tient pas à la variété : il tient à la régularité des apports d’eau pendant les jours 75 à 115, au moment où le bulbe se forme. Une installation sous-dimensionnée se lit directement dans ce creux.
Pour le contexte de la filière horticole nationale, voyez notre panorama de l’agriculture au Sénégal. Pour la place de l’oignon parmi les cultures de vente, notre dossier sur la culture maraîchère en Afrique donne les comparaisons utiles, et les composants d’un réseau localisé sont détaillés dans notre article sur le système d’irrigation goutte à goutte.
Faire dimensionner votre pompage
JOGOO Agriculture dimensionne, fournit et installe les stations de pompage solaires et thermiques, les forages, les bassins et les réseaux qu’elles alimentent. Le dimensionnement part de quatre mesures sur site : la surface, la hauteur d’aspiration au plus bas de la saison, le dénivelé de refoulement et l’analyse de l’eau. Voyez notre page Irrigation & Pompage, ou notre page Projets Agricoles Clé en Main si l’installation fait partie d’un aménagement complet. Écrivez-nous depuis la page Contact pour recevoir un devis établi sur vos relevés.
Sources
- FAO, Irrigation Manual, Module 5 : Irrigation Pumping Plant, A. P. Savva et K. Frenken, 2001
- CGER-Vallée, Analyse économique sur la filière oignon au Sénégal
- Direction générale de l’agriculture, RECA, CRA Zinder et CRA Tahoua, Culture de l’oignon (Allium cepa), Niger
- GIZ, Solar Powered Irrigation Systems : Technology, Economy, Impacts, 2020
- Virginia Cooperative Extension, Filtration, Treatment and Maintenance Considerations for Micro-Irrigation Systems, publication 442-757
Questions fréquentes
Quel débit faut-il pour irriguer un hectare d’oignon ?
Partez de la pointe, pas de la moyenne. Les repères nigériens donnent 30 mm tous les cinq jours en phase de grossissement du bulbe, soit 6 mm par jour, donc 60 m³ par jour sur un hectare. En majorant pour l’efficience d’application et en divisant par les heures d’utilisation réelle, on obtient environ 9 à 13 m³/h selon la plage horaire disponible.
Comment calculer la puissance de la pompe ?
Le module 5 du manuel d’irrigation de la FAO donne BP = (Q × HMT) / (C × rendement de la pompe), avec C égal à 360 quand Q est en m³/h et 102 quand Q est en l/s. Pour 12,5 m³/h, 25 m de hauteur manométrique et un rendement de 0,65, le calcul donne 1,34 kW à l’arbre, à majorer d’environ 20 % comme le fait la FAO dans son propre exemple.
Faut-il un bassin tampon avec une pompe solaire ?
Le guide GIZ de 2020 indique qu’une alimentation directe d’un réseau localisé par pompe solaire ne convient que si la totalité de la surface peut être irriguée au moins une fois par jour. Dans les autres cas, un bassin tampon est nécessaire, dimensionné sur le volume journalier de pointe, soit 60 à 80 m³ pour un hectare d’oignon.
Quand prend-on la décision d’équipement pour une campagne de contre-saison ?
En octobre, pendant les semis de pépinière. Le CGER-Vallée situe les semis de contre-saison froide du 15 octobre au 15 novembre et le repiquage du 1er décembre au 1er janvier. Les mesures d’aspiration, de dénivelé et l’analyse d’eau doivent être faites avant la commande du matériel.
Combien de temps l’installation travaille-t-elle sur une campagne d’oignon ?
Une centaine de jours. Le cycle va de 100 à 150 jours selon la variété, avec 90 à 100 jours d’occupation du terrain en contre-saison, et l’irrigation s’arrête 10 jours avant la récolte.
Une fois la station installée, l’entretien courant fait l’objet d’un article à part : entretien du pompage solaire, semaine par semaine, avec les fréquences de nettoyage des modules, le contrôle de la crépine et du filtre, et le suivi du débit.
