Validation/qualification d'un prototype de débitmètre ultrasonique à temps de transit, en vue de son application à la gestion des ressources en eau dans les réseaux d'irrigation agricoles en conduite fermée

Les contraintes climatiques et structurelles qui pèsent sur l'agriculture irriguée au Maroc, imposent une gestion rigoureuse et raisonnée des ressources en eau. L?aridité du climat rend les cultures aléatoires, même dans des zones potentiellement riches en sols. Les fuites et les prélèvements illégaux d'eau dans les réseaux hydrauliques d'adduction d'eau d'irrigation sont importants. Alors, connaître les flux hydrauliques sur les réseaux d'irrigation constitue une condition essentielle pour assurer une meilleure maîtrise de l'auto surveillance. Néanmoins, mesurer les débits exige une bonne connaissance de la distribution des vitesses d'écoulement dans la section de mesure. Nous proposons ici une méthode de détermination des champs de vitesses, basée uniquement sur une méthodologie expérimentale, sans avoir recours à un formalisme mathématique assez lourd (modélisation tridimensionnelle des écoulements à surface libre). La mesure, in situ, de vitesse en différents points de la section de mesure (profile), couplée à la mesure de la hauteur, permet l'obtention de la mesure de débit dans le canal. Ainsi, la métrologie revêt une importance particulière et croissante dans le domaine de l'eau et des effluents. Elle doit répondre à des attentes croissantes de précision (détection des signaux extrêmement faibles), de fiabilité, d'automatisation, de miniaturisation et de diminution des coûts. Nous présentons un débitmètre conçu en tant que capteur intelligent pour la mesure des écoulements en surface libre ou en conduite fermée en particulier en vue d'applications à l'irrigation. Ce débitmètre original utilise le principe de la mesure des délais entre les impulsions envoyées vers l'amont et vers l'aval dans le fluide. La vitesse du son dans le fluide est éliminée des calculs du fait qu'on utilise les temps de transmissions réciproques. Le calcul du débit est assuré par un microcontrôleur. L?objectif est focalisé sur l'étude et l'expérimentation d'un prototype réalisé. Ce dispositif constitue un champ d'expérimentation intéressant pour l'implantation de fonctionnalités visant à augmenter l'intelligence des capteurs. Le prototype de débitmètre est introduit dans une boucle d'essais et de mesures que nous avons construite au laboratoire. En parallèle, nous avons installé un deuxième débitmètre volumétrique précis qui utilise le principe de mesure de niveau par ultrason (premier dispositif de calibrage). Ce dernier dispositif étant indispensable à l'étalonnage du débitmètre ultrasonore réalisé, et aussi à la mesure de niveau dans les canaux à surface libre, pour la détermination de la section débitante du canal. Une seconde application est menée dans un canal ouvert de forme trapézoïdale de dimensions géométriques bien déterminées. L?approche repose sur la mesure de la différence du temps de transit des ondes acoustiques sur une ou plusieurs cordes de mesure, réparties sur un intervalle suffisant de manière à assurer la précision requise. Cette méthode permet une véritable intégration du profile des vitesses ce qui assure une meilleure précision. Les mesures sont maintenant comparées à celles fournies par un moulinet hydrométrique (second dispositif de calibrage) rendu intelligent par l'adjonction d'un microprocesseur et d'un système de comptage d'impulsions par voie optique. L?étalonnage de ce moulinet intelligent a été effectué en site, les mesures effectuées sont consignées sur une fiche de jaugeage, la loi de tarage a été parfaitement déterminée. Ce dispositif original sera qualifié de débitmètre de référence en canal peu profond et à surface libre. Cette seconde application du débitmètre a fait objet d'un article publié par la Revue des Sciences de l'Eau, volume 20, numéro 3 en 2007. Ces bancs d'essai ont permis de vérifier la précision de l'appareil et de valider les techniques et les principes mis en oeuvre dans la conception du nouveau débitmètre.