Institut National AgronomiqueParis-Grignon

Ecole Nationale du Génie Ruralet des Eaux et Forêts

Ecole Nationale Supérieure Agronomiquede M.ontpellier

DIPLOME D'AeRONOMIE APPROFONDIESCIENCE DU SOL ET DU BIOCLIMAT

m.entionUTILISATION AGRICOLE DE L'EAU

MAITRlSE DU MILIEU ET DE LA PRODUCTION

CARACTERISATI01V HYDRODYNAMIQUE D'UiV SOLET MESURE DES TERMES DU BILAN HYDRIQUE

EN VUE DE L'ETALON1VAGE D'UN MODELE INFORMATIQUE

Cas d'une culture de rnais sur andosol au Nicaragua

Thierry FELLMANJ.7V

Jury: MM. CALVETGOENAGALUCPERRIERELDIN Novembre 1987

J'adresse tous mes remerciements à

M. Michel ELDIN, mon maître de stage qui m'a guidé tout aulong de ce travail.

- M. Jean Paul LUC, Directeur de ma spécialisation à l'EN5AM.

- MM. Philippe VAUCHEL et Christian PRAT, de l'OR5TOM.

- MM. Florent MARAUX et Bruno RAPIDEL , pour l'aide et lesconseils sur place.

Sylvie ROBIN, avec qui j'ai réalisé la plupart des expéri­mentations.

- Toute l'équipe de l'IRENA, pourplus particulièrement Marcos,département d'agroclimatologie,pour leur aide précieuse sur le

son acc~eil chaleureux, etLesbia et Blanquita, du

ainsi que Moises et Norman,terrain.

- Et pour le sprint final, Bellou, Bulle, Diego, Pag, Pit,Foireux, George et Karim.

RESUME

Cette étude a pour but de confronter les consommations eneau d'une culture de maïs, mesurées sur le terrain, à cellessimulées par un modèle informatique.

Les termes du bilan hydrique ont été déterminés par desméthodes neutroniques et tensiométriques.

Les flux en profondeur ont été mesurés à partir derésultats sur les conductivités hydrauliques du sol, obtenuespar un essai-drainage interne.

La caractérisation hydrodynamique des sols, ainsi que lesuivi de la culture de maïs ont fourni la plupart desparamètres d'entrée du modèle.

A partir de ces résultats, quelques simulations de bilanhydrique ont permis de vérifier la validité du modèle.

MOTS CLES SimulationBilan hydriqueDrainage interneMaïsNicaragua

SOMMAIRE

Page

INTRODUCTION

LE NICARAGUA

1

2

LE PROJET ORSTOM 4

PRESENTATION DE L'ETUDE

I. LE SITE EXPERIMENTAL

1.11 Localisation, caractéristiques générales..... 6

1.21 Caractéristiques climatiques................. 6

1.31 La station expérimentale du projet........... 7

1.3.1 DescriptionI.3.2 Les sols

II.PROTOCOLES DES ESSAIS

II.11 Objectifs................................... 9

II.21 Détermination de K(8) par la méthode dedrainage interne 9

II.2.1 Principe de la méthodeII.2.2 Dispositif expérimental

II.31 Mesure des termes du bilan hydrique

II.3.10bjectifsII.3.2 Dispositif expérimentalII.3.3 Déroulement de l'essai

II.41 Détermination du point de flétrissement

II.51 Mesure de l'évapotranspiration maximale

12

14

14

RESULTATS

1. ETALONNAGE DES TUBES DE SONDE....................... 15

II. CARACTERISATION HYDRODYNAMIQUE DU SOL

II.11 Traitement des données. calculs desstocks et gradients de charge 16

II.21 calcul de K 18

II.31 Interprétation des résultats et critiques 19

II.3.1 calcul de KII.3.2 Modélisation des courbes K(8)II.3.3 Quelques aspects concernant l'infiltration

II.41 Les courbes h = f(8)

III. MESURE DES TERMES DU BILAN HYDRIQUE

111.11 Méthode de traitement des données

111.21 Résultats

23

23

26

111.31 Remarques et critiques..................... 26

111.3.1 Précision111.3.2 Données manquantes111.3.3 Critiques

IV. CARACTERISATION DES RESERVES DU SOL

IV.11 La réserve utile 28

IV.1.1 La capacité de rétentionIV.1.2 Le point de flétrissementIV.1.3 La réserve utile

IV.21 Estimation de la réserve facilement utilisable 31

SIMULATION PAR LE MODELE DE BILAN HYDRIQUE

1. MODELE 34

II. SIMULATION ET AJUSTEMENT DU MODELE

II.1/ Objectifs 34

II.2/ Les paramètres d'entrée..................... 34

II.2.1 Paramètres climatiquesII.2.2 Paramètres édaphiquesII.2.3 Paramètres culturauxII.2.4 Paramètres d'initialisation

II.3/ Les indicateurs de l'ajustement 37

II.4/ Première simulation

II.4.1 RésultatsII.4.2 Interprétation

III. VALIDITE DES PARAMETRES D'ENTREE

111.1/ Modification des paramètres

38

DEUXIEME SIMULATION

40

111.2/ Résultats et interprétations 42

CONCLUSION 44

INTRODUCTION

En 1985, l'ORSTOM (Institut Français de RechercheScientifique pour le Developpement en Coopération) et l'IRENA(Instituto Nicaragüense de Recursos Naturales y deI Ambiente)ont signé un accord de coopération sur un projet deconsevation et d'utilisation des sols du bassin sud deManag~a.

Dans le cadre de ce projet, les travaux réalisés par lesagroclimatologues permettent de fournir des données objectivespour la mise en valeur agricole du bassin.

Cette étude a été réalisée au sein du départementagroclimatologique de l'IRENA. Elle a pour objet principal lamesure des termes du bilan hydrique d'une culture de maïsafin d'étalonner un modèle de simulation de ce bilan hydrique.

1

LE NICARAGUA

1. Présentation.

Le Nicaragua est situé en Amérique centrale entre les11ème et 15ème parallèles nord et les 83ème et 88ème méridiensouest.

Avec une superficie de 130 000 km 2, c'est le plus grand

pays de l'Amérique centrale.Sa population est approximativement de 3 millions

d'habitants, vivant en grande majorité sur la côte pacifique.

2. Relief et climat.

Le pays est divisé en trois ensembles géographiquesdistincts, caractérisés par leur relief et leur climat.

Pluviométrieen mètres

~ "'1111111111111111111111111111'"2

ChainecOtière

Plaine

Intérieure

alizés

""'111111111111111111111111111111\111111111111111

massifs veicamcues tertiaires

Pluviométrie

en métres

o1

2'34

5

OcéanAtlantleue

* La plaine Pacifique, traversée par une chaînevolcanique côtière, bénéficie d'un climat tropical à deuxsaisons des pluies. La pluviométrie varie de 500 à 1500 mm. Lasaison des pluies ("Hiver") dure de Mai à Octobre et estentrecoupée par une courte saison sèche ("Veranillo") plus oumoins marquée en Juillet.

* Lesvo l cani qu':'e";;;"";;-=-~";;;"";;~=-..010;...;;~~=":;;I0..,;;;.,,;~-~~~.;r::"";:;;';;;"';;;""----=-=~~';;';---";T?::--=-7

subtropicaldure de Mai

2

* La côte Atlantisue, avec 2000précipitations de Mai à Fevrier possède untropical à une saison des pluies.

à 3000climat

mm dede type

* La pointe sud-est du pays bénéficie d'unéquatorial avec des précipitations allant jusqu'à 5000

climatmm.

Les vents dominants sont les alizés nord-est de Novembreà Février et sud-est en saison sèche.

3. Production agricole.

90 % des exportations en 1983 proviennent du secteuragricole. Partent à l'exportation essentiellement: café,banane, coton, canne à sucre, viande. Pour la consommationintérieure sont produits: maïs, haricots rouges, riz, légumes,viande (bovins, porcins, volailles). Le maïs constituel'aliment de base du peuple nicaraguayen.

3

LE PROJET ORSTOM AU NICARAGUA

1. Nature et objectifs.

Il s'agit d'une étude complète d'écosystème réalisée dansle cadre de l'aménagement du bassin versant sud de Managua:"la Cuenca Sur" . La superficie du bassin est de 850 km 2.

Le projet est réalisé en collaboration avec l'InstitutNicaraguayen des Ressources Naturelles et de l'Environnement(IRENA) .

2. Activités.

Les activités sont réparties en trois disciplines:

* L'hydrologie étudie les pluies, débit et érosion auniveau de microbassins représentatifs dans le but de modéliserles transferts et érosions à partir des pluies et débits.L'objectif est d'orienter la politique d'aménagement du bassinen matière de dispositif anti-érosif, d'évaluer lesressources en eau et d'obtenir des données permettant un bondimensionnement des ouvrages d'évacuation des crues vers lelac de Managua.

* La pédologie est orientée vers la détermination despropriétés et du fonctionnement hydrodynamique des sols àl'échelle du bassin. Pour cela, les pédologues travaillent surune cartographie pédologique du bassin, ainsi que sur desessais d'infiltration avec un simulateur de pluie. L'étuded'un horizon induré d'origine volcanique (talpetate) est menéeconjointement.

* L'agroclimatologie: les agroclimatologues travaillent àla calibration d'un modèle de production du maïs à partirduquel, par simulation, sont évaluées diverses possibilitésconcernant le choix des variétés, le calage du cycle cultural,les techniques culturales, l'irrigatuion. Par ailleurs, cemodèle constitue la base d'un zonage agropedoclimatiqueprécisant les potentialités agricoles de ce bassin.

4

est de calibrer un modèle de bilan1985), qui sert de sous-modèle au

aussi ~plus directement- à définirrationnelle de l'eau dans cette

L'objet de mon travailhydrique (LHOMME - ELDIN,modèle de production, maisles termes d'une gestionrégion.

Le maïs a été choisi pour les raisons suivantes :

il est largement cultivé au Nicaraguail entre dans de nombreuses rotations (coton, soja,

haricot)le gouvernement sandiniste veut développer la culture

des grains de base autour de Managua pour pallier enpartie aux problèmes d'approvisionnement de la capitale

3. Moyens.

Pour réaliser ce suivi, une parcelle expérimentale a étéinstallée dans une pépinière de l' IRENA à proximité deManagua: le vivero Julio Canales.

Cette parcelle est équipée par:une station automatique CIMEL de saisie

climatiques (pluie, rayonnement global,net, température sous abri, température duactinométrique, humidité, vent ... )huit lysimètres drainants répartis par

description paragraphe)- un système d'irrigation mobile

de donnéesrayonnementsol, indice

paires (cf

Outre ce matériel installé, on dispose également de:- tensiomètres Nardeux- sondes solo 25 Nardeux- tubes de sonde ...

Le site a été choisi pour:- sa proximité de Managua- sa représentativité de l'ensemble de la partie basse du

bassin versant et de nombreuses zones de la partieoccidentale de l'Amerique Centrale.

- sa potentialité agricole élevéesa disponibilité en main d'oeuvre, eau et matériel

agricole- une pente des terrains presque nulle .

5

PRESENTATION DE L'ETUDE

1. LE SITE EXPERIMENTAL: Le vivero Julio Canales.

1.1 LOCALISATION. CARACTERISTIQUES GENERALES.

Le vivero Julio Canales est une pépinière appartenant àl'IRENA. Il est situé dans la partie basse de la Cuenca Sur àquelques kilomètres à l'est de Managua, près du village deCofradia.

Cette partie du bassin est très plane exception faite dequelques coulées de lave des volcans voisins.

Les agriculteurs y pratiquent la monoculture du cotonirrigué en saison sèche en rotation avec le maïs et le sorgho,cultivés en saison des pluies.

1.2 CARACTERISTIQUES CLIMATIQUES DE LA REGION.

Le bassin sud de Managua présente les caractéris~iques

climatiques suivantes: (Zonification Agroclimatologique de lazone pacifique, étude MIDINRA Avril 1987)

- Précipitations annuelles entre 1000 et 1500 mm.- Distribution relativement régulière de la pluie.- Veranillo peu marqué mais existant.- Températures élevées. Moyenne à Managua: 26,1°C

en décembre et 29,4°C en mai.

La saison 1987 a été marquée par:

Un retard des pluies ne permettant les semisqu'à la fin du mois de juin.Un mois de juillet très pluvieux (400 mm).Une saison sèche bien marquée du 5 au 25 août(19 mm).

Voir les données climatiques, en annexe 2.

6

1.3 LA STATION EXPERIMENTALE DU PROJET.

1.3.1 Description.

L'IRENA a mis à la disposition du projet une parcelleexpérimentale de 130 x 160 m. (plan en annexe 3)

La partie Est de la parcelle accueille la stationmétéorologique CIMEL ainsi que les 8 lysimitres et leurs 4anneaux de garde de 50 x 55 m.

Le reste de la parcelle est réservée aux différentsessais réalisés au cours de l'année: Bilan hydrique - Drainageinterne - Détermination du point de flétrissement - Essaisd'irrigation.

1. 3 . 2 Les sols.

a/Profils. (voir fiche descriptive,annexe 4)

Ils ont été étudiés au niveau de la station par D.DUCLARY et C.PRAT:

Le sol est d'origine volcanique, de type andosol brun. Ilprésente une grande homogénéité au niveau de la parcelle. Lesquelques variations concernent la profondeur des différentshorizons.

Nous nous limiterons ici à la description du sol telqu'il se présente à l'intérieur de la parcelle d'étude dubilan hydrique et du drainage interne.

texture structure transi:io

50

- iiffuse

_____nette

r

Lapillis

. ."sable. 'O" - diffuse

'~f~~r~~~.~ t \

-----, --nette. . ~1 Pc t e r-Le s

\Limon

_.. -----

7e

Ize

160

7

On retiendra de ce profil:

- La présence d'une croûte de battance,- L'absence de trace d'hydromorphie,

La présence à 50-70 cm d'un horizon compact quifreine la pénétration des racines. (S.ROBIN)

bl Densités.

Elles sont données dans le tableau suivant:

Profondeur (cm) 10 20 30 40 50 60 70 80 i

Densité 1,03 1,04 0,96 0,92 0,93 0,91 0,93 0,94

moyenne: 0,95

Profondeur (cm) 90 100 110 120 130 140 150 160

Densité 0,97 0,97 1,00 1,07 0,93 1,181

1,12 1,14

moyenne: 1,11

Les densités ont été mesurées par la méthode descylindres. Elles varient de 0,95 pour les horizons de surfaceà 1,1 vers 1,60 m de profondeur. Dans la suite de l'étude,nous avons retenu une densité moyenne de 0,95 sur les 80premiers centimètres et 1,1 pour les horizons inférieurs.

Enfin, précisons que la nappe phréatique se trouve à aumoins 10-15 m de profondeur. (C.PRAT)

8

II. PROTOCOLE DES ESSAIS REALISES.

Nous traitons dansdéroulement des essaisultérieurement.

II.1 OBJECTIFS.

cetteLes

partie du principe et durésultats seront développés

Les essais réalisés en 1987 poursuivent les mêmes butsque ceux menés l'année précédente par D.DU CLARY et S.ROBIN àsavoir:

- Estimer les paramètres d'entrée du modèle (Réserveutile, Réserve facilement utilisable, coefficientsculturaux, ... ).

Comparer les mesures directes d'évapotranspirationrelative et de drainage à celles fournies par lemodèle.Obtenir une caractérisation hydrodynamique des solsdu vivero.

L'accent a été mis cette année sur ce dernier point, avecla mise en place d'une manipulation de drainage interne. Eneffet, les résultats de l'année 1986 montrent l'importance quepeut prendre le drainage dans le calcul des termes du bilanhydrique. En l'absence de données sur les caractéristiqueshydrodynamiques du sol, ce drainage avait été estimé de façontrès approximative comme terme résiduel d'un bilan hydrique.

Nous ~nvisageons cette année d'estimer directement ledrainage a l'aide des courbes donnant les conductivitéshydrauliques (K), en fonction de la teneur en eau (8).

II.2 DETERMINATION DE K(8) PAR LA METHODE DUDRAINAGE INTERNE.

II.2.1 Principe de la méthode.

Cette méthode, développée par HILLEL et al. (1972),consiste à effectuer un apport d'eau suffisamment importantpour que la redistribution soit facile à suivre jusqu'auxhorizons profonds considérés. On suit cette redistributiondans le profil immédiatement après la disparition de la lamed'eau, en couvrant la surface du sol de façon à éviter touttransfert à travers cette surface. On impose ainsi que pendanttoute la cinétique de ressuyage l'on ait un flux nul à traversla surface de côte z = O. (HILLEL 1972)

9

A l'aide d'une batterie de tensiomètres et d'une sonde àneutrons, on suit l'évolution des profils de charge et desstocks d'eau, ce qui permet d'obtenir à tout moment, à la côtez considérée:

Le gradient de potentiel à partir des mesures des 2tensiomètres entourant la côte z: H2-H~

zLe flux à partir de la variation de stock entre 2instants t et t + t:

~ * f:.t = [68]:

La corrélation entre le flux et le gradient donne laconductivité hydraulique K relative à la teneur en eau mesuréeau temps moyen, (Loi de DARCY):

~z. = - K(B)dH

dzd'où K =

AH /!lz

Cette méthode exige, pourl'écoulement dans la zone étudiéevertical et que le sol soit homogène.

II.2.2 Dispositif expérimental.

êtresoit

applicable, queunidirectionnel,

L'essai-drainage interne a été installé de la façonsuivante:

tensiomètre -------

zone

ut i le

!1

ii_________

~

anneau de garde

tube d'accès de

sonde

Dispositif expérimental de L'essai drainage interne.

10

- Un anneau de garde de 3 x 3 m, délimité par des lamesmétalliques enfoncées à 50 cm de profondeur.

Au centre de l'anneau, une zone utile, circulairede 48 cm de diamètre, délimitée de la même façon.

- A l'intérieur de cette zone, un tube d'accès de sondeà neutrons installé à 2,90 m de profondeur et unebatterie de 6 tensiomètres (20-40-60-80-100-120 cm)disposés en cercle autour du tube en alternant lesprofondeurs de façon à ce que la sphère d'influencede chaque tensiomètre ne perturbe pas celle destensiomètres voisins.

L'étalonnage du tube a été réalisé par la méthodegravimétrique:

* Lors de la réalisation - à la tarière - du trou destinéà recevoir le tube, des échantillons de sol sont prélevéstous les 10 cm, puis pesés humides et après désséchement àl'étuve (105°C).

* Les humidités volumiques sont calculées à partir desmesures d'humidité pondérale, et des profils de densité.

* Elles sont ensuite corrélées aux comptages réaliséssur le terrain, immédiatement après la mise en place du tube.

L'essai a eu lieu du 7/4/87 au 20/5/87 donc en saisonsèche. Une lame d'eau d'environ 560 mm a été apportée le8/4/87 dans la zone utile. Une hauteur d'eau équivalente a étémaintenue dans l'anneau de garde pendant toute la durée del'infiltration.

La lame d'eau a disparu le 9/4/87 à 7hOO, le frontd'humectation atteignant 1,70 m.

Tout l'anneau de garde a alors été recouvert d'une bâcheplastique.

Les mesures ont commencé à 9h10:

L'évolution des teneurs en eau a été suivie par dessondages neutroniques tous les 10 cm jusqu'à 1,80 mde profondeur.Celle des potentiels hydriques par des relevés

tensiomètriques.

Remarque: En fin de saison sèche, le sol est très dur et rendimpossible l'installation des tensiomètres. Nous avons doncété contraints d'attendre la fin de la phase d'infiltrationpour les mettre en place. D'Où:

La phase d'infiltration n'a pu être suivie en ce quiconcerne l'évolution des charges hydriques. Elle anéammoins été étudiée partiellement par des mesuresd'humidité.

11

Il existe un décalage de 2 heures entre ladisparition de la lame d'eau et le début desmesures. Il est dû à l'installation des tensiomètres.

Les mesures ont d'abord été effectuées toutes les 1/2heures puis à des intervalles de temps plus grands, étantdonné la lenteur du ressuyage. A partir du 12/4/87 les mesuressont devenues journalières.

Remarque: La stabilité de la sonderégulièrement par comptage dans l'eau.

a été vérifiée

Cet essai permet dehydrauliques aux profondeurstensiomètres (30-50-70-90-110de l'humidité du sol.

calculer les conductivitésintermédiaires à celles des

cm) et pour différentes valeurs

La cinétique du ressuyage permet également d'estimer lacapacité au champ du sol, in situ, donnant ainsi la bornesupérieure de la réserve utile.

II.3 MESURE DES TERMES DU BILAN HYDRIQUE (ETR etdrainage).

II.3.1 Objectifs.

Les objectifs sont les suivants:

Déterminer l'ETR du maïs au cours du cycle à partirdes variations du stock d'eau dans le sol et del'évaluation des flux profonds. Ceux-ci sont estimésgrâce aux résultats de conductivité hydraulique. LesETR mesurées serviront par la suite au calage dumodèle de simulation.

L'étude des ETR en période sèche, permet égalementde mettre en évidence le décrochement d'ETR parrapport à ETM, lié à la régulation stomatique etd'évaluer ainsi la limite entre RFU et RDU.

•12

II.3.2 Dispositif expérimental.

L'essai-bilan hydrique a été mené de juin àsur culture de maïs. Il a été installé sur lel'essai-drainage interne.

11

'eH,o ~

octobre 1987même site que

N

r

Dispositif expérimentaL d LI .e essal biLan hydrique.

En plus du tube central et des 6 tensiomètres déjàinstallés, nous avons mis en place 4 tubes supplémentaires de1,90 m de profondeur, aux angles de l'anneau de garde.

L'écartement des lignes de maïs est de 80 cm, le rangcentral passant au niveau du tube BHO et des tensiomètres, les2 rangs latéraux au niveau des tubes BH1,BH2 et BH3,BH4.

Les tubes ont été étalonnés par la méthode gravimétrique.

II.3.3 Déroulement de l'essai.

Le maïs a été semé le 10/6/87.Le semis a été réalisé mécaniquement sur la parcelle de

garde et à la main à proximité des installations de tube ettensiomètres.

La densité de semis de 90 000 plants/ha nous a permisd'obtenir le peuplement souhaité, à savoir 45 000 plants/ha.

13

et irrigué régulièrementpartir de cette date,

avons laissé mourir letube de sonde, ce quipoint de flétrissement

Les faibles précipitations du mois de JU1n ont nécessitéplusieurs irrigations. Les doses ont été contrôlées à l'aided'un pluviomètre-association installé sur le site "bilanhydrique".

Par suite d'une panne de la sonde à neutrons, lessondages n'ont pu être effectués qu'une seule fois par semaineau cours des mois de juin et juillet, avec une sonde solo 40empruntée à B.RAPIDEL (MIDINRA).

Les relevés tensiomètriques ont été effectués, tous lesjours, à 7h du matin ainsi que les sondages neutroniques desmois d'août et septembre (sonde solo 25).

Les données climatiques (pluie et ETP) sont fournies parla station automatique CIMEL.

Enfin, signalons que tout au long du cycle de culturenous avons suivi la croissance racinaire du maïs et laproduction de matière sèche.

La profondeur racinaire a été mesurée in situ toutes lessemaines pour 3 plants de maïs en réalisant des fosses dansl'interrang.

La matière sèche aer1enne totale a été déterminée aulaboratoire à partir des 3 mêmes plants. (S.ROBIN)

II.4 DETERMINATION DU POINT DE FLETRISSEMENT.

Le profil hydrique au point de flétrissement permanent dumaïs est déterminé en saison sèche sur une parcelle irriguée(essai mené par S.ROBIN).

Le maïs a été semé en marsjusqu'au 19/4/87 (floraison). Al'irrigation a été supprimée et nousmaïs. La parcelle est équipée d'unpermet d'évaluer à partir des ETR lepermanent.

II.5 MESURE DE L'EVAPOTRANSPIRATION MAXIMALE.

Elle est réalisée par l'essai lysimètrique mené parS.ROBIN. Sur 8 lysimètres répartis par paires, 2 mesurentl'ETM-sol nu et les 6 autres celle de la culture.

Le maïs a été semé au même moment que pour l'essai-bilanhydrique, ce qui permet d'obtenir simultanément les ETM et ETRde la culture.

L'irrigation des lysimètres a été effectuée régulièrementen fonction du drainage de chaque lysimètre. Par suite du nonfonctionnement de la pompe d'irrigation nous n'avons pas puirriguer suffisamment les anneaux de garde des lysimètres, cequi a vraisemblablement perturbé les résultats en raison de laprésence probable d'échanges advectifs.

14

RESULTATS

I. ETALONNAGE DES TUBES DE SONDE.

Chaque tube a été étalonné en réalisant une corrélationlinéaire entre les comptages et les humidités volumiquesdéterminés lors de l'installation du tube, donnant lesrésultats suivants:

tube BHO a = 0,104 x Cs 6,57 r = 0,94tube BH1 a = 0,088 x Cs 2,46 r = 0,87tube BH2 a = 0,098 x Cs 5,11 r = 0,97tube BH3 a = 0,100 x Cs 6,93 r = 0,90tube BH4 a = 0,089 x Cs 3,02 r = 0,92

Les étalonnages du tube BHO et des 4 autres tubes ont étéréalisés dans des conditions différentes:

* Le 7/4/87 pour le tube BHO, sur un profil de sol defin de saison sèche avec la sonde solo 25.* Le 20/5/87 pour les tubes BH1 à BH4, sur un profilplus humide (fin de l'essai drainage interne) avec lasonde solo 40.

Malgré ces différences, les coefficients d'étalonnageobtenus fournissent des humidités relativement homogènes surl'ensemble des 5 tubes. Dans les gammes de comptages mesuréesau champ (150 à 450), les variations d'humidité entre tubes nedépassent pas 10%, ce qui est peu compte tenu de l'imprécisiondes mesures absolues (estimée à un minimum de 8% par VACHAUDet DAUDET).

15

II. CARACTERISATION HYDRODYNAMIQUE DU SOL.

11.1 TRAITEMENT DES DONNEES. CALCULS DES STOCKS ETGRADIENTS DE CHARGE.

Les mesures effectuées sur le terrain ont été traitées de lafaçon suivante:

- A partir des courbes 8z = f(t) obtenues par lissage, onse place à des temps t choisis depuis la disparition de lalame d'eau pour reconstituer les profils hydriques 8(z)correspondants. annexe 5

Ces profils hydriques permettent directement d'obtenirles stocks d'eau [S] de la superficie à la côte z considéréepour chaque valeur de t choisie. La formule de calcul du stockest la suivante:

[ S ]: = (1, 5 8~o + 82,0 + 8~ + '" + 0, 5 8z )

Pour chacune des profondeurs de tensiomètre, lescourbes H = f(t) ont été modélisées par deux droites~orrespondant à l'évolution de Hz, de t=O à 145 puis de t=145a fin (annexe 6). Ces droites fournissent les valeurs descharges hydrauliques Hz au temps t choisi.

A partir des charges hydrauliques, ongradients de charge en fonction de tauxintermédiaires à celles des tensiomètres.

16

calcule lesprofondeurs

On obtient ainsi la première série de résultats Tableau l

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Tableau 1: Stock (ST) et gradient (GR) obtenus aucours de l'essai-drainage interne.

Remarque: Les temps choisis correspondent a une variationsensible du stock.

17

II.2 CALCUL DE K.

Les données du tableau l permettent directement le calculde K entre 2 temps t1 et t2, à l'aide de la formule:

Kz (ez) =[t1sJ~/ t

Grz

où:

ez

est la variation de stock entre deux instantsconsécutifs, t1 et t2.est l'intervalle de temps t1 - t2.est la moyenne sur l'intervalle t, desgradients de charge au niveau z.

Grt1 - Grt22

est l'humidité moyenne, au niveau z, pendantl'intervalle t. ezt1 - ezt2

2

On obtient ainsi une série de valeurs de Kz en fonctionde ez pour z = 30 50 - 70 - 90 - 110 cm, qui sont donnéesdans le Tableau II (page suivante).

18

TPS KJJO HY30 KJ50 HV50 KJ70 HV70 KJ90 HV90 ~Jl:O HV110

5.00 58.90 47.30 67.36 50.30 91.30 51.60 103.19 51.90 21B.75 51.5010.00 31.42 44.20 28.99 47.70 42.92 49.70 52.91 50.10 112.48 50.0015.00 16.39 42.90 17.55 46.30 27.29 4a.40 36.90 49.00 14.81 49.0020.00 15.10 42.10 16.62 45.00 23.51 47.50 32.58 47.80 73.58 48.2025.00 11.62 41.30 12.04 44.00 18.34 46.70 25.20 46.80 56.65 47.3030.00 9.31 41.00 9.8Q 43.30 15.73 45.90 22.51 46.00 45.22 46.5035.00 8.14 40.90 9.13 42.70 13.51 45.20 21.27 45.00 41.46 45.BO40.00 7.52 40.10 a.02 42.10 13.0a 44.70 18.07 44.20 38.42 45.1050.00 5.82 39.50 6.29 41.30 10.16 43.90 15.88 43.20 31.10 44.10bO.OO 4.93 38.110 5.21 40.40 8.66 43.00 13.48 42.00 25.06 43.1070.00 3.31 38.40 3.73 39.70 6.51 42.30 10.54 41.20 IB.S4 42.2080.00 3.50 37.90 3.7Q 39.10 b.2ï 41.70 10.41 40.50 16.41 41.6090.00 3.43 37.50 3.4l 38.60 5.70 41.20 9.39 39.90 15.1B 40.90

100.00 2.17 37.10 2.3b 38.20 4.31 40.80 7.42 39.40 10.71 40.20110.00 2.36 36.70 2.31 37.90 3.7B 40.40 7.18 39.00 10.68 39.60120.00 1.B6 36.40 1.59 37.60 2.92 40.10 5.74 38.70 7.75 39.JO140.00 1.47 36.00 1.54 37.30 2.80 39.70 5.64 38.30 7.00 38.40160.00 1.43 35.50 \.45 36.80 2.76 39.10 4.70 37. 70 6.89 37.601BO.00 1.30 35.20 1.09 36.40 2.19 38.50 3.29 37.20 6.06 36.90200.00 0.93 34.90 0.78 36.10 1.45 38.20 l.50 36.60 4.44 36.30250.00 0.77 34.50 0.51 35.70 1.19 37.70 I.B6 35.90 3.48 35.40300.00 0.69 34.10 0.45 35.50 0.61 37.30 1.14 35.30 2.09 34.30350.00 0.55 33.70 0.39 35.30 0.71 37.00 1.02 34.90 1.73 33.70400.00 0.58 33.30 0.47 35.10 0.78 36.70 1.22 34.50 1.82 33.20

.450.00 0.75 32.90 0.53 34.90 0.89 36.40 1.36 34.10 1.90 32.70500.00 0.87 32.50 1 O.Sb 34.7Q 0.93 36.10 1.3i 33.70 1.88 32.30550.00 0.93 32.10

l0.60 34.40 0.92 35.90 1.48 33.30 1.77 31.90

991.00 0.75 31.10 0.b1 32.90 1 0.8b 34.40 1.01/ 3UO 0.90 30.601

Tableau II: Conductivités hydrauliques (Kj, en mm/jours)et humidités volumiques (HV) obtenus lors del'essai-drainage interne.

II.3 INTERPRETATION DES RESULTATS ET CRITIQUES.

II.3.1 Calcul de K.

Le traitement à partir des résultats de drainage internen'est pas le seul envisageable. WATSON (1966) propose uncalcul instantané de dS/dt et dH/dt à partir des pentes descourbes S = f(t) et H = f(z). Cet~e méthode présentel'avantage de ne pas utiliser d'interpolation entre profils,mais nécessite soit de modéliser les courbes soit dedéterminer graphiquement les tangentes. Dans les deux cas, onrisque de perdre en précision.

19

Quelque soit la méthode employée, le problème de laprécision sur les valeurs de K reste posé. La principale caused'erreur provient des calculs de variation de stock. Nous nedisposons pas de données statistiques suffisantes pour évaluercette erreur. Cependant, les calculs de K ont été réalisés surdes intervalles de temps pour lesquels la variation de stockest largement significative (en raison de la répétition desmesures) et ce, même pour les faibles valeurs de S donc de K.

II. 3.2 Modélisation des courbes K(S).

K croît quand S croît selon une courbe exponentielle(THONY,1970), comme le montrent les courbes K(S) encoordonnées semi-logarithmiques. annexe 8.

La modélisation envisagée pour les courbes est donc du typeK(S) = A elle

Les résultats des ajustements sont repris dans le tableausuivant:

Prof. Expression de K oefficient de détermination-(cm

30 Kj = 2,OO.10-S" eO,~1. a r 2 = 0,9650 Kj = 1,09.10-5 eO,;U.6 r 2 = 0,9570 Kj = 2,00.10-; e ",~ 9 r 2 = 0,9890 Kj = 5,39.10·-'t eC;:L~e r 2 = 0,95110 Kj -'t e (,,1.'+ e r 2 0,99= 6,24.10 =

S est exprimé en % d'humidité.

Pour une valeur de S donnée, les valeurs de K, bien quetrès faibles, sont très variables suivant la profondeur. Ceciest lié à l'hétérogénéité du sol:

* Les conductivités à 50 etcorrespondent aux valeurs lesstructure très compacte de cetprofil,annexe 4)

70 cm sont très voisines etplus faibles, du fait de lahorizon. (voir description du

* Les conductivités à 90 et 110 cm évoluent de la mêmefaçon et sont plus élevées. Bien qu'appartenant au mêmehorizon pédologique, les valeurs de Kj110 sontsystématiquement supérieures à celles de Kj30 . Ceci est àmettre en relation avec l'augmentation du taux de sable àcette profondeur.

Remarque: Nos études granulométriques à partird'échantillons prélevés sur le site sont en cours. Faute derésultats, on se réfèrera à l'étude effectuée par D.DUCLARY à quelques dizaines de mètres du site. (annexe 4)

20

II.3.3

* Enfin, les fortes valeurs de la conductivité au voisinagede la superficie (30 cm) correspondent vraisemblablement àune porosité plus importante liée à l'activité biologiqueet aux travaux du sol.

Malgré ces différences, les valeurs de K restent trèsfaibles « 3 mm/h) pour l'ensemble du sol. Elles correspondentà des conductivités hydrauliques lentes « 3,6 mm/h, BONFILS1967). Nous verrons par la suite que cela pose des problèmespour le calcul et l'interprétation de la capacité au champ(sur les 500 mm apportés, 230 mm seulement ont drainé endessous du niveau 110 cm). cependant, même s'il est faible, ledrainage est loin d'être négligeable pour l'établissement d'unbilan hydrique (lmm/j représente de 15 à 30 % de l'ETRjournalière d'une culture).

A noter également que tout au long du ressuyage, onobserve des valeurs de conductivité en fonction du temps quicroissent avec la profondeur. Ceci traduit le fait que comptetenu du profil d'humidité qui existe après la submersion, lesol draine correctement sur toute la profondeur. Il n'y aaucun phénomène d'accumulation d'eau et malgré la lenteur dudrainage, aucun problème d'hydromorphie ( profil pédologique).

Quelques aspects concernant l'infiltration.(voir annexe 7)

Pour des raisons pratiques (cf paragraphe précédent),l'infiltration n'a pu être suivie qu'au niveau des quantitésd'eau infiltrée pendant les 10 premières heures.

Les résultats sont les suivants:

Temps

o à 1,5 h1,5 à 7 h

7 à 10 h

10 à 24 h

Infiltration

35 mm/h16 mm/h

21 mm/h

21 mm/h

Inte=prétation

Remplissage de la porositéRéarrangement des agrégatsqui diminue la porositéDisparition des bulles d'aird'où augmentation de l'infil--tration

moyenne: 0 à 24 h 21 mm/h

Remarque: les interprétations sont proposées par CHRISTIANSENet BOURBIER (1962).

* La première valeur d'infiltration (35 mm/h) dépendentièrement des conditions initiales. Ici, c'est le cas d'unsol en fin de saison sèche et l'infiltration peut permettred'évaluer l'efficacité d'une forte pluie de semis.

21

* La valeur de 21 mm/h qui s'établie après 7 heuresd'infiltration correspond à la conductivité à saturation ensurface, l'humidité du sol est alors de 53%.Remarque: Les mesures de l'essai-drainage interne n'ayantdébuté que 2 heures après la fin de l'infiltration, les plusfortes conductivités qui apparaissent dans le tableau II necorrespondent pas à des conductivités à saturation. Si l'onreporte la valeur de l'humidité à saturation (53%) dans laformule K = A x e B9 (déterminée précédemment), on obtient uneconductivité à saturation de 20 mm/ho Cette valeur est enaccord avec les résultats concernant l'infiltration.

Au temps t = 24 h, c'est-à-dire à la fin de la phased'infiltration, le stock a augmenté de 515 mm dans la tranchede sol de 0 à 180 cm. Cette valeur reste ensuite constantejusqu'à l'arrivée du front d'humectation 3 heures après.

temps humidité volumique stock

24 11,5 81825 11,2 81525,5 11,6 81326 11,4 81826,5 11,6 82527 11,9 81527,5 12,3 808

à 180 cm de profondeur

début de l'exploitationdes mesures

arrivée du frontd'humectation

tableau III: Evolution du stock et de l'humidité volumique enfin de phase d'infiltration.

La stabilité de cettelatéral. Toutefois, elletrès court et un tubel'anneau de garde aurait

valeur indique l'absencen'a pu être vérifiée quelatéral de contrôle àété souhaîtable.

d'écoulementsur un tempsproximité de

La valeur de 515 mm est inférieure de 8% à la quantitéd'eau apportée initialement. Ce fait peut être expliqué de lamanière suivante (VACHAUD-DANCETTE):

- Le transfert latéral,même s'il est faible, existe.Les mesures de sonde en présence d'un front sont

souvent sous estimées du fait de l'existence d'ungradient d'humidité important dans la sphèred'influence.

Enfin signalons que le tracé des profils d'infiltration,(annexe 7), montre une progression régulière du frontd'infiltration. On n'observe pas de perturbation liée à desinfiltrations préférentielles le long du tube.

22

II.4 LES COURBES h = f(8).

Les courbes ont d'abord été tracées à l'aide des données deressuyage de drainage interne: (annexe 9)

Ces courbes correspondent théoriquement à des branchesprincipales de succion en drainage.Les allures générales des courbes sont identiques, ce quitraduit une relative homogénéité au niveau de la texture dusol de 20 à 110 cm (ces résultats ont déjà été observés sur leterrain et à partir des courbes donnant K en fonction de 8).On observe toutefois, quelques différences au niveau de laposition relative des courbes que l'on peut interpréter parl'augmentation de la fraction sableuse, en profondeur, et dela compacité au niveau de l'horizon 60 - 80 cm.

Par la suite, les courbes ont été complétées avec les pointsh = f(8) obtenus lors de l'essai bilan hydrique: (annexe 9)

Les points sont dispersés autour d'une courbe moyenne, cequi confirme l'homogénéité du sol.Seuls les niveaux 80 et 120 cm présentent des valeurssignificativement différentes.Pour une teneur en eau fixée:

La succion est plus forte à 80 cm, correspondant à unecompacité élevée.

La succion est plus faible à 120 cm à cause del'augmentation du taux de sable.

La dispersion des points peut être liée à des phénomènesd'hystéreris,en effet, pendant l'essai bilan hydrique, aprèschaque pluie importante, le sol est successivement enhumectation puis en drainage. Cependant aucune observation nepermet de conclure quant à l'importance de ce phénomène, pourles niveaux allant de 40 à 120 cm de profondeur. Seules lesdonnées de succion à 20 cm de profondeur montrent desvariations importantes de l'humidité pour un même potentielhydrique, traduisant des phénomènes d'hystéresis. (annexe 10)

III. MESURES DES TERMES DU BILAN HYDRIQUE. ETR ETDRAINAGE.

111.1 METHODE DE TRAITEMENT DES DONNEES.

Les mesures disponibles pour évaluer les termes du bilanhydrique, sont:

+ Les relevés tensiomètriques journaliers+ Les comptages Sonde des tubes BHO à BH4+ Les pluies journalières, fournies par la

station CIMEL

23

Les termes du bilan hydrique sont calculés avec laformule:

[6SJ: = P + l + Ru - Drz - ETR

avec: [.6sJ; Variation du stock d'eau entre 0 et zP + l Pluie et Irrigation entre t1 et t2Ru : Ruissellement entre t1 et t2Drz : Drainage au niveau z entre t1 et t2ETR : Evapotranspiration de la culture entre t1 et t2

* Les apports d'eau, P + I:

Les pluies ont été mesurées par le pluviomètre de la stationet régulièrement vérifiées à l'aide d'un pluvio-association.Aucune différence notable n'a été enregistrée.Les irrigations ont été déterminées sur le terrain à l'aidedu pluvio-association.

* Le ruissellement, Ru:

Ce terme devait théoriquement être nul. en effet, la hauteurde l'anneau métallique qui entoure les tubes - 40 cm - aété prévue pour retenir même les plus fortes pluies.Cependant, les observations sur le terrain lors des fortespluies (>60 mm) ont montré des écoulements préférentiels àl'intérieur de la parcelle d'étude, notamment à cause de laprésence de "trous de rats". Les jours de fortes pluiesn'ont donc pas été pris en compte, et les calculs portentsur des périodes pour lesquelles les pluies n'ont donnéqu'un ruissellement tout à fait négligeable, voir nul.

* Les variations de stocks, [~SJ~o

Elles ont été calculées à partir des mesures de sonde,communes aux 5 tubes, à l'aide d'un logiciel mis au pointpar P.VAUCHEL (les humidités sont déterminées pour chaquetube à l'aide des coefficients d'étalonnage puis les stockset variations sont moyennés). Pour conserver une précisionacceptable ( 5%), les variations de stocks ont étécalculées sur des périodes correspondant en moyenne à unevariation de 50 mm (MOUTONNET, 1979), exception faite de lapériode sèche où les variations deviennent plus faibles.

24

* Le drainage, Drz:

Deux situations sont à envisager en ce qui concerne lesmouvements d'eau:

-li

1) Plan de sous les racines.

Dans ce cas, il n'y a pas demouvements d'eau au niveau z.Drz = 0 et on prendra z égal àla côte du plan du flux nul.

dhd z - 0 - - - - - z

z

2) Drainage.

Au niveau z, on a:

avec: Kz(8)~ conductivitédh/dz,gradient hydraulique

à z

K(8) est calculé à l'aide desrésultats précédents (para­graphe rr.3.2) et des humi­dités du tube BHO.Grz est déterminé à l'aide destensiomètres.

z

z

-H Drz = - Kz(8).dh/dz

On prendra z = 110 pour plusieurs raisons:

restent faibles, doncfaible variation de lace qui permet de gagner

Le système racinaire n'atteint jamais cetteprofondeur. Sur l'ensemble du cycle les valeurs dudrainagee seront comparables.

Les valeurs de 8110 sont très stables et varientpeu sur les périodes de 5 à 10 jours rendant les calculsplus fiables.

Les valeurs de K110(8)appartiennent à des domaines deconductivité en fonction de 8110,en précision.

25

* L'évapotranspiration réelle.

Elle est déterminée comme terme résiduel de l'équation dubilan hydrique:

ETR = P + l + (Ru) - Drz - [l1S]2o

111.2 RESULTATS.

Les résultats sont présentés dans le tableau IV (pagesuivante), les détails des calculs sont donnés en annexe 11 et12.

Les périodes ont été choisies en tenant compte desprécisions vues au paragraphe précédent à savoir:

- Les fortes pluies ruissellantes- La précision sur les variations de stock- Le calcul de Drz (humidité stable, plan de flux nul,

remontée capillaire)- L'existence des données de sonde.

111.3 REMARQUES ET CRITIQUES.

111.3.1 Précision des résultats.

En ce qui concerne le drainage, la précision a étéestimée pour chaque période à partir des variations sur lesgradients et les humidités. Elle est de l'ordre de 5%.(annexe 11)

La plus grande incertitude sur les résultats d'ETRprovient des variations de stock (jusqu'à 20%), mais ensupprimant certaines valeurs dans le calcul des variations destock, on peut la ramener à 10%. (annexe 12)

111.3.2 Données manquantes.

Les termes du bilan hydrique n'ont pu être calculés surcertaines périodes, qui correspondent à:

* de fortes pluies (ruissellement),* des phénomènes d'infiltration rendant le calcul de

drainage hasardeux,* des données manquantes.

26

PERIODE P+:(mm)

S(mm)

Dl' ·:110 ETR( ni ni) ( ni ml j )" (ni 01) (01 01/ j )

ETP(mm) (0101/ j)

Stade maïs

11/(;/87au

2.1+/1S/87l1E. 54 30 2, 1 32 2,3 78 5, E,

1 - 14 jSemis à4 --5 f e II i Il o S,

----- ._._" • • 0 • • ._.__ • ._. •• • _

14/7/87au

21/7/8711 -48 29 2,5 3'3 4,3 35 4,3

27 - 41 j10·-::.2 f <~.

14--17 f

22/7/87au 74,5

27/7/8715 2 c

, -.J 40,5 (,,7 2814-- J. 7 ~

28/7/87~\l.\ vc , 5

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TabLeau IV : CaLcuL des termes du biLan hydrique.

111.3.3 Critiques.

A partir des valeurs de drainage et d'ETR, on peut mettreen évidence deux situations:

situation de stress hydrique:

Elle correspond à des drainages nuls (du 11/8/87 au 2/9/87).Les résultats concernant cette période sont utilisés pour ladétermination de la RFU.

Alimentation "normale" en eau:

Ce sont les périodes correspondant à des pluies régulières (du11/6/87 au 10/8/87 et du 12/9/87 au 25/9/87).Le drainage en profondeur est régulier et atteint des valeursde l'ordre de 2,5 mm/j. L'eau est facilement disponible pourla plante et les valeurs d'évapotranspiration correspondentaux ETM. Compte tenu de la précision des mesures, on ne peutpas déterminer les coefficients culturaux. A titre indicatif,on propose les encadrements suivants:

période Encadrement

du 11/6 au 24/6 0,3 < Kc < 0,5 1ère décade

du 14/7 au 21/7 0,9 < Kc < 1,3 4ème décade

du 22/7 au 27/7 1,2 < Kc < 1,7 5ème décade

du 28/7 au 2/8 1,3 < Kc < 1,96ème décade

du 6/8 au 11/8 1,1 < Kc < 1,7

du 12/9 au 25/9 0,6 < Kc < 0,9 10 ème décade

Remarque: Kc = ETR mesurée / ETP station

Les valeurs sont systématiquement,

à celles quesuperleuresl'on trouve dans la bibliographie (KONE) . Deux hypothèses sontenvisageables:

Une sous estimation du drainage liée aux formulesétablies à partir de l'essai-drainage interne.- Une sous estimation des valeurs d'ETP obtenues à partirdes données de la station. En effet, les valeurs d'ETPmesurées varient entre 3,3 et 5 mm/j, alors que l'analysefréquentielle des ETP à Managua donne des ETP supérieuresà 5 mm/j pour les périodes considérées (annexe 2).

27

IV. CARACTERISATION DES RESERVES HYDRIQUES DU SOL.

IV.l LA RESERVE UTILE.

IV.l.l Borne supérieure: la capacité de rétention.

La capacité de rétention correspond au stockage maximald'eau dans le sol. Elle est donc obtenue à la fin du drainagede l'eau gravitaire lorsque l'écoulement de l'eau devient trèslent (WEIHMEYER 1931).

Plusieurs méthodes sont possibles pour sa déterminationin situ:

RICHARDS (1952) propose la notion de capacité au champqui correspond à l'humidité du sol après un ressuyage de 48heures (méthode A).

MARCESSE (1967) propose une méthode basée sur lacinétique de ressuyage du sol après submersion (méthode B).

Enfin, les mouvements d'eau dans le sol peuvent êtredéterminés à partir des données tensiométriques. L'arrêt dudrainage correspond à des hauteurs semblables dans tous lestensiomètres (méthode C).

Nous avons utilisé ces trois méthodes:

- Méthode A:Il s'agit des profils hydriques mesurés 55 heures et 75

heures après une forte pluie.( r ) : 70,5 mm le 03/09/87 précédé d'une pluie de 24 mm la

veille(1 1) : 40,5 mm le 04/09/87 précédé d'une pluie de 75 mm la

veille

- Méthode B:Les profils hydriques correspondent

effectuées lorsque les tensiomètres indiquentdrainage lors de l'essai-bilan hydrique.

(1): le 22/07/87(II): le 11/08/87

àune

des mesuresabsence de

-Méthode C:Le profil a été obtenu par une

lente du ressuyage à partir des données(cf annexe 13).

étude de la cinétiquede "drainage interne"

Les résultats sont repris dans le tableau de la pagesuivante.

28

PROFILS HYDRIQUES en % d'humidité

Profondeur Méthode A Méthode B Méthode C

cm 55 h 75 h

( r ) ( II) ( l ) (II) ( l ) (II)

20 38,1 37,3 37,8 36 32,3 28 37,7

30 40,3 39,5 1 39 4 38 33,1 33,1 36,6,

40 39,1 38 37,3 37,3 32,8 32,5 36,3

50 37,6 36,3 36,8 36,5 32,9 32,1 37,5

60 38,7 38 37,2 36,8 35 33,8 38,6

70 39,5 37,7 39,7 36,8 36 35,6 39,8

80 39,1 37 39,5 36,3 37,1 35,5 38,9

90 39,6 36,3 39,3 36,4 36,4 35,9 37,8

100 37,9 32,3 37,9 34,1 35,4 35,8 36,1

110 36,3 32,7 32,2 33,1 34,5 35,4 36

120 35,4 30,2 36,3 31,2 34,1 33,8 36,1

130 35,4 29,5 35,9 29,7 33,8 32,9 31,2

140 32,5 27,5 32,7 28,5 29,2 31 37,3

150 30,6 26,3 21,5 26,3 33 29,6 32,5i

Remarques:Les profils obtenus après ressuyage de forte pluie

(méthode A) dépendent de l'état hydrique initial du sol. Dansle cas de la pluie du 04/09/87 qui a eu lieu après une longuepériode sèche, on observe des humidités systématiquesinférieures.

Du fait de la lenteur du ressuyage, les humidités pources profils restent élevées en surface et faibles enprofondeur, même après 72 heures.

Les profils correspondant à l'arrêt du drainage(méthode B) présentent des humidités faibles en surface liéesà l'évapotranspiration. Ces profils caractérisent le systèmesol-plante-atmosphère et ne représentent pas unecaractéristique propre du sol.

29

Pour ces différentes raisons, nous avons retenu commeprofil définitif celui obtenu par la méthode C.

IV.1.2 Borne inférieure: le point de flétrissement.

Les résultats obtenus par S.ROBIN sont repris dans letableau suivant:

:Pé,'iode :::Tr.: rnm/j ETF.:/Zit'l Le profil au point deflétrissement a été mesuré le

2C/';/37 12/05/87. (cf figure p. )7,5 • ":)

A partir de cette date,... ,-2C/ «: C-' l'indice de satisfaction

ETR/ETM devient très faible.27/ f,/87 D'autre part, le maïs a

f: ~ 0,6 atteint un état de sécheresse.,O. ,ro,,.,, qui paraît irréversible.... ~ ~ 1 1..,; 1

02/5 ../87 Remarque: Le profil a étéer- " ~ déterminé à la tarière, ce qui.J v~

~ .:'y ,l '.5 ;.'\3 7 permet une comparaison avecdes profils obtenus sur

0':'/:;/87 d'autres tubes.( (, C, l::-r.:-~, '

l'"'/'-::-/('l'"._/ .....,/, \,J (

'l':7'/~'n-'... ..:.J / .. , / ...J 1

':) !:::" /' ~~-,- ..1.;

-fn/'::,,/(:'f-'~"JI·...J/~1

IV.1.3 La réserve utile.

A partir des résultats précédents, la réserve utile estdéterminée à différentes profondeurs par la formule:

RUz = (8z capacité rétention -~ 8z point de flétrissement) x z

Les résultats sont les suivants:

,

Profondeur 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120cm

RU mm 44 62 80 97 113 129 ~36 155 166 174 182i

30

IV.2 ESTIMATION DE LA RESERVE FACILEMENT UTILISABLERFU.

La RFU correspond à la partie de la réserve utile pourlaquelle l'eau est facilement disponible pour la plante.Lorsque la culture se trouve dans cette situation, on peutadmettre ETR = ETM. Lorsque l'humidité du sol passe sous lalimite inférieure de la RFU, on a ETR < ETM. (ELDIN M., LHOMMEJ.P. 1984).

Ainsi, l'étude du rapport ETR/ETM en période de déficithydrique permet de cerner la limite séparant la réservefacilement utilisable de la réserve difficilement utilisable.

Nous avons vu que la culture a subi une période de stresshydrique du 11/08/87 au 02/09/87. Les ETR ont été déterminéesdans le paragraphe 111.1.

Les valeurs d'ETM n'ont pu être estimées de façonsatisfaisante à partir des données lysimétriques. Cependant,pendant la période considérée, le maïs évolue du stadefloraison au stade remplissage des grains. Pour cette période,de nombreux auteurs (KONE, PRAT) considèrent que lecoefficient cultural de la plante atteint son maximum et resteconstant (ETM = Kc max x ETP). On peut ainsi se limiter àl'étude du rapport ETR/ETP.

période ETR mm/ j ETP mm/j ETR/ETP

06/8/8735,S 25 1,4

10/8/87

11/8/8718,5 15 1,2

13/8/87

14/8/8730 29 1

19/8/87

20/8/8717 13 1,3

23/8/87-

24/8/8717 19 0,9

27/8/87

28/8/8720,5 25 0,8

02/9/87

décrochement

31

Le décrochement a eu lieu entre le 20/8/87 et le 27/8/87.On retiendra le profil du 24/8/87 comme limite entre RFU etRDU. Les valeurs des stocks d'eau correspondant permettent lecalcul de RFU et RDU.

Profondeur cm RU mm RDU mm RFU mm RDU/RFU

70 119 48 71 0,4

100 161 70 91 0,43

120 190 89 101 0,47

On admet généralement une valeur de RDU égale au tiers dela réserve utile (SERVAT 1976, LUC 1981). Les résultatsci-dessus indiquent un rapport RDU/RFU 0,45. Cette valeurest à mettre en relation avec la composition granulométriquedes sols ( Ministère de la Coopération 1976).

Ces différents profils hydriques sont représentés en pagesuivante.

32

.LU '-~ JU --'v JV V b'

~Plo' P p PC PN CR HM

10 f )4' " )4 . ,. :r \ )( x-, -. \ / /20 l'\

'\

'JI,

<, x K'\

\ .. / /.. ,.....,.

·30.+ ....... ~

7< )t K _.. -_.- )( ........ ~

\ / / i ! \'riUl

40 l RDU J' RFU DRAINAGE

1)( )(

~

1 1DRAINAGE\

RRAPIDE \·n

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- P.1"N /K p

,,/ ~ !~~~(')'Hp:;

1.50 t-Ail . - - _.._.\>i

PF'P: Point de flétrissement ~

PC : Profil critique DRAINAGE; ~PN : Profil de flux nul

H

CR : Capacité de rétention~

HM : Humidit é s maximales 1 ..-. œ,Pl"N; Plan de flux nul

1 o.'

Profondeu-r(cm) ,-....

SIMULATION PAR LE MODELE DE BILAN HYDRIQUE

1. MODELE.

Il s'agit d'un modèle agroclimatique qui fonctionne avecdes variables climatiques, des paramètres édaphiques et desparamètres spécifiques de la culture considérée (ELDIN M.).

Par rapport au modèle pluie-ETP couramment utilisé, ilapporte une prise en compte du réservoir sol.

Les détails concernant le modèle sont donnés en annexe 14

II. SIMULATION ET AJUSTEMENT DU MODELE.

II.1 OBJECTIFS.

L'objet de cette partie est de réaliser des simulationsde bilan hydrique, à partir du modèle et de confronter lesrésultats avec ceux mesurés sur le terrain.

La comparaison modèle-réalité doit permettre:de tester la validité des hypothèses qui servent de

base à la modélisation (évaluation de la RH, évaluation del'ETM, évaluation de l'ETR, efficacité des pluies).

- de vérifier les paramètres d'entrée (RUX, RUM, ETP ... ).

II.2 LES PARAMETRES D'ENTREE.

II.2.1 Paramètres climatiques.

Il s'agit des pluies et de l'ETP déterminées à partir desdonnées de la station CIMEL.

34

II.2.2 Paramètres édaphiques.

* Réserve utile maximale (RU~:

La profondeur maximale atteinte par les racines est de 80cm (cf annexe 15).

La valeur annuelle de la réserve utile correspondanteest: RUX = 135 mm.

* Coefficient RFU/RU:Il a été estimé dans le paragraphe IV.2 : k = 0,55.

* Réserve utile minimale (RUM): (réserve au semis)

Elle a été estimée à partir des observations suivantes:les profils hydriques déterminés après semis, pour la

culture dse maïs irrigué (mars 1987), ne montrent aucunevariation significative des humidités au delà de 30 cm seprofondeur (S.ROBIN).

les profils de charge après semis pour la culture demaïs étudiée (semis en juin 1987) indiquent un drainage à 30cm pour des humidités faibles (absence de précipitation).

La profondeur de sol évaporante au moment du semis aainsi été estimée à 25 cm.

La réserve utile à cette profondeur vaut RUM = 45 mm.

* Coefficient cultural du sol nu (Kcs):

Aucun essai n'a été réalisé pour déterminer ceparamètre. Son estimation a été effectuée à partir des donnéesbibliographiques:

- lorsque la surface du sol est maintenue dans un état desaturation, les valeurs d'évapotranspiration sont très prochesde l'ETP (VERNET, HILLAIRE études in situ, HILLEL études enlaboratoire).

après dessèchement de la surface, les valeursévaporation chutent rapidement jusqu'à 0.2 x ETP (VERNET,HALLAIRE).

En toute rigueur,devrait être proche denon limitante).

le coefficient cultural du sol nu1 (évaporation en condition hydrique

En fait, le coefficient Kcs du modèle correspond aucoefficient cultural au début du cycle de la culture. Il a étéestimé à 0,5 à partir des références bibliographiques (PRAT,KONE) et des mesures d'ETR réalisées en début de cycle.Cependant, le modèle tient compte du fort pouvoir évaporantdu sol après une pluie (évaporation proche de l'ETP). Ceciexplique les rapports ETR/ETM > 1 observés certains jours.

35

* Coefficient de ruissellement (Kr):

Dans un premier temps, le ruissellement a été considérécomme négligeable. D'Où les valeurs des paramètres:

- seuil de pluie ruissellante Spr = 0- coefficient de ruissellement Kr = 0

II.2.3 Paramètres culturaux:

* Stades phénologiques:

Les différentes dates des stades phénologiques du maïsont été déterminées sur le terrain par S.ROBIN (cf annexe 15).Les chiffres correspondent au nombre de jours après semis:

- levée JL = 10développement maximum du système aérien JM = 60développement maximum du système racinaire JK = 60

- récolte JR = 107- durée de la phase floraison - remplissage

des grains DPLO = 30

= 30JPau delà

compte ceterrain:

- développement des racinesde la profondeur de RUM

Remarque: Nous avons du introduire un nouveau paramètre. Eneffet, le modèle tel qu'il est décrit en annexe 14 ne tientpas compte de l'écart qui peut exister entre la levée et ladate à laquelle la profondeur de l'enracinement devientsupérieure à celle de la RUM.

Le modèle est actuellement modifié et prend enparamètre, qui a été également déterminé sur le

* Coefficients culturaux (KCM et KCR):

Les données lysimétriques sont en cours de traitement.Nous utiliserons pour les premières simulations lescoefficients culturaux fournis par la bibliographie (KONE):

- coefficient cultural maximal KCM = 1,2- coefficient cultural à la récolte KCR = 0,7

II.2.4 Paramètres d'initialisation.

Ils sont directement mesurés sur le terrain.- pluie précédant le semis PI = 0- réserve hydrique au semis RHI = 20 mm

(calculée sur 25 cm)

36

II.3 LES INDICATEURS DE L'AJUSTEMENT DU MODELE.

Pour effectuer une comparaison entre les résultatsfournis par la simulation et ceux mesurés sur le terrain, nousavons retenu les grandeurs suivantes:

- Evapotranspiration réelle : ETR- Réserve hydrique : RH- Drainage : Dr

Les comparaisons portent sur les périodes étudiées auparagraphe Résultats 111.2. Pour se ramener aux termes fournispar le modèle, il faut estimer la réserve hydrique et ledrainage correspondant à la profondeur racinaire moyenne pourchaque période considérée. Les calculs ont été effectués de lafaçon suivante.

Pour chacune des périodes, on dispose des données suivantes:

ETR;,~

Variation de stock à 110 cm: .c1 Sc;Drainage à 110 cm: Dri l ,-

cf paragrapheRésultats 111.2

Profondeur moyenne d'enracinement: zr cf annexe 15

Variation de stock à zr fournie par les données de sonde

Le drainage à la profondeur d'enracinement zr a été calculé enconfrontant les bilans hydriques à z et à 110 cm.

ETR = P + lETR = P + l

A 110Dr liO - '-1 SoDr zr - b.s",:

On obtient ainsi:

A Ile -z.;-Dr zr =USo - ÔSo z + Dr

La réserve hydrique est calculée à partir du stock S zr et dustock au point de flétrissement correspondant à la profondeurzr (S z pfp)

RH = S zr - S z pfp

37

II.4 PREMIERE SIMULATION.

II.4.1 Résultats.

Une première simulation a été réalisée à partir desparamètres d'entrée. Les résultats ont été comparés avec ceuxobtenus sur le terrain. Ils sont donnés dans le tableausuivant:

Date Dr (mm) ETR (mm) RH (mm)

Mesuré Modèle Mesuré Modèle Mesuré Modèle

10/06/87 25 2665 44,6 32 58

24/06/87 43 39,2- - - -

06/07/87 50 47,6- - - -

13/07/87 57 65,62,5 0 39 31,5

21/07/87 48 44,815 0 40,5 28,3

27/07/87 88 91,822,5 20,2 36,5 24,3

02/08/87 115 117- - - -

05/08/87 126 109,814 0 35,5 30,2

10/08/87 90 83,6-2,1 0 18,5 18,5

13/08/87 75 67,5-5,4 0 30 33,1

19/08/87 56 38,9-3 0 17 12,2

23/08/87 55 42,7-4 0 17 15,5

27/08/87 45 30,2-2 0 20,5 20,5

02/09/87 49 32,7- - - -

11/09/87 140 129,541 0 54 68,2

25/09/87 109 118,1

Résultats de la première simulation

38

Pour mieux visualiser ces résultats, les courbesRH modèle = f (RH mesurée)

et ~ ETR modèle = f (~ ETR mesurées) ont été tracées.

i1

; IllI. .. ( .\..~ -/

50O~-----=--------:---------41)

39

II.4.2 Interprétation.

Les résultats sont très satisfaisants. On n'observe pasde déviation systématique des ETR ou des RH. Ceci confirme lavalidité des hypothèses de base du modèle (modélisation de RU,ETM et ETR).

On note cependant une tendance du modèle à sous estimerles réserves hydriques. Cette tendance peut être interprétéede la manière suivante:

* Le drainage après une forte pluie:Le jour suivant les fortes pluies, la modélisation ramène

la réserve hydrique à son maximum et comptabilise l'excédentcomme du drainage. Ensuite, la RH diminue progressivement enfonction de l'ETR.

En fait, l'inertie du drainage (importante en raison desfaibles conductivités hydrauliques) maintient le sol au-delàde la capacité au champ trois à quatre jours après les fortespluies. Cela a pour effet de retarder la diminution de la RHpar rapport à celle qui est modélisée.

* Les remontées capillaires:Le modèle ne prend pas en compte ce phénomène qui peut

être non négligeable en période de déficit hydrique. Il sousestime ainsi la profondeur de l'activité racinaire, ce qui apour effet de diminuer les ETR et les RH. C'est bien ce quel'on observe en période sèche.

Ces deux phénomènes sont actuellement enmodélisation.

III. LA VALIDITE DES PARAMETRES D'ENTREE:DEUXIEME SIMULATION.

111.1 MODIFICATION DES PARAMETRES

cours de

Les résultats de la première simulation montrent:- une surestimation des ETR en début et fin de cycle

une sous estimation des ETR en phase de croissance etde remplissage des grains

Ces observations nous ont amenés àparamètres qui agissent directement sur les ETR,coefficients culturaux.

40

modifier lesà savoir les

Une seconde simulation a été effectuéeparamètres suivants:

avec les

Paramètre Anciennevaleur

Coefficient culturalen début de cycle 0,5

(Kcs)

Date où le coeff.cultural atteint son 60 jmaximum (J )

Coefficient culturalà la récolte 0,7

(J KCR)

Nouvellevaleur

0,4

35 j

0,6

Effet subi

Diminution des ETRen début de cycle

Augmentation desETR en phase decroissance

Diminution des ETRen fin de cycle

Remarque: Le choix des nouveaux paramètres a été réalisé enfonction de données bibliographiques et des observations surle terrain.

les valeurs de Kcs et KCR sont celles proposées parF . PRAT (1985).

la valeur de J correspond au stade 14-17 feuilles demaïs. Il couvre alors entièrement la surface du sol et on peutconsidérer que l'ETM est maximale.

la valeur de KCM (coefficient cultural maximum) a étémaintenue à 1,2. En effet, nous avons déjà signalé que pourles périodes correspondantes à des ETM maximales (août), lesvaleurs d'ETP paraissent faibles (cf Résultats 111.3). Cecipeut suffire à expliquer les faibles valeurs d'ETP fourniespar le modèle durant cette période.

41

les nouveaux paramètres sontmais il est difficile de sela précision des résultats

111.2 RESULTATS ET INTERPRETATIONS.

Les résultats sont donnés dans le tableau suivant:

Date Dr (mm) ETR (mm) RH (mm)

Mesuré Modèle Mesuré Modèle Mesuré Modèle,

10/06/87 25 26,565 48,5 32 55

24/06/87 43 39,2- - - -

06/07.87 50 47,61 - - - -

13/07/87 57 65,62,5 0 39 36

21/07/87 48 40,715 0 40,5 33,4

27/07/87 68 81,722,5 7,7 36,5 27,5

02/08/87 115 117- - - -

03/08/87 125 109,314 0 33,5 30,6

10/08/87 90 82,7-2,1 0 18,5 18,5

13/08/87 75 66,6-5,4 0 30 33,1

19/08/87 56 38,2-3 0 17 12,2

23/08/87 55 42,2-4 0 17 15,2

27/08/87 4,5 29,9-2 0 20,5 20,5

02/09/87 4,9 32,8- - - -

11/09/87 14,0 128,741 1,7 54 61

35/09/87 109 125,9

Résultats de la deuxième simulation

Les modifications n'ont affecté que faiblement les ETR dumodèle.

Il est vraisemblable queplus proches de la réalité,prononcer, compte tenu deexpérimentaux.

Plus qu'un réajustement vers les valeurs mesurées, cetteseconde simulation a permis de mettre en évidence la faibleinfluence des paramètres modifiés. Or ce sont précisément desparamètres difficiles à estimer.

42

Ces premiers résultats ont donc surtout mis en évidencela validité des hypothèses qui sont utilisées dans le modèle.D'autres simulations devront permettre d'étudier plusprécisément l'influence de chacun des paramètres d'entrée,donnant ainsi une idée de la souplesse d'utilisation de cemodèle.

43

Les résultats demieux connaître lesandosols du Viverosuccion-humidité.

CONCLUSION

l'essai-drainage interne ont permis decaractéristiques hydrodynamiques desconductivité hydraulique, relations

A partir de ces données, nous avons pu mesurer ledrainage sur des périodes pluvieuses, permettant ainsi decalculer directement l'évapotranspiration réelle d'une culturede maïs.

Les valeurs d'ETR mesurées ont permis de verifier lavalidité du modèle de bilan hydrique.

Elles donnent également des ordres de grandeur descosommations en eau de la culture, notamment les ETM, ainsique des précisions sur la répartition de ces consommations aucours du cycle.

D'autre part, les différents essais réalisés ontégalement permis de caractériser les réserves hydriques dusol: reserve utile, reserve facilement utilisable. Cesrésultats obtenus sur le térrain ont par la suite servi deparamètres d'entrée du modèle. La concordance des valeursmesurées et simulées confirme la validité de ces paramètres.

Enfin, les mêmes essais, réalisés survoire d'autres cultures, permettraient deparamètres sont intrinsèques du sol étudié.

44

d'autres cycles,verifier que ces

CHERRIER,méthodesdes fluxGFH nOS.

- REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES -

MOUTONNET et COULHA T., 1979, Application desneutroniques et tensiométriques à la détermination

d'eau en profondeur, sous culture de maïs. Bulletin

COUCHAT P., 1977, Aspects methodologiques et technologiques dela mesure neutronique de l'humidité des sols. AnnalesAgronomiques, 28 (5), P 477 - 488.

DAUDET F. et VACHAUD G., 1977, La mesure neutronique du stockd'eau du sol et de ses variations. Application à ladétermination du bilan hydrique. Annales Agronomiques, 28 (5),P 503 - 519.

DAUDET F. et VALANCOGNE C., 1976, Mesure des flux profonds dedrainage ou de remontées capillaires. Leur importance dans lebilan hydrique.

HILLEL D., 1974, Soil and water physical principles andprocesses. Academie Press, N.Y., 288 pages.

HILLEL D., KRENTOS V.D. and STYLIANOU Y., 1972, Procedure andtest of an internaI drainage. Method for measuring hydrauliccharacteristics in situ. Soil Science, 114, 5, P 395 - 401.

KATERJI N., DAUDET F. et VALANCOGNE C., 1984, Contribution desréserves profondes du sol au bilan hydrique. Détermination etimportance. Annales Agronomiques, 4 (8), p 779 - 787.

LEMON E.R., 1956, Potentialities for decreasing soil moistureloss. Soil Sei. Soc. of Am. Proc., 20, p 120 - 125.

LE PELLETIER DU CLARY D., 1986, Mesures des termes du bilanhydrique sur culture de maïs, en vue de l'étalonnage d'unmodèle informatique, sur sols d'origi~e volcanique auNicaragua, DAA ENSAM (44 pages).

MOUTONNET, La mesure de l'humidité des sols. Intérêt etlimitation. Bulletin GFHN n° 3.

PRAT F., 1985, Mesure des termes du bilan hydrique en vue durationnement de l'irrigation d'une culture de maïs auNicaragua, D5A CIRAD.

VACHAUD C. et DANCETTE C., 1977, Méthode de caractérisationhydrodynamique in situ d'un sol non saturé. 15RA (26 pages).

VERNET, 1963, Evaporation deAgronomiques, 14, p 587 - 600.

l'eau du sol. Annales

ANNEXES

ANNEXES

Annexe 1: Carte du Nicaragua.

Annexe 2: Données climatiques.

Annexe 3: Disposition des parcelles d'étude au vivero

Annexe 4: Fiche descriptive du sol.Analyse granulométrique (D.DU CLARY, 1986)

Annexe 5: Variation des profils hydriques en fonction dutemps.

Annexe 6: Modélisation des courbes H = f(t).

Annexe 7: Evolution des profils hydriques. Infiltration.

Annexe 8: Variation des conductivités en fonction del'humidité.

Annexe 9: Courbe h = f(8)Courbe h = f(8)

(bilan hydrique)(drainage interne)

Annexe 10: Phénomène d'hystérésis à 20 cm de profondeur.

Annexe 11: Evaluation du drainage (essai bilan hydrique) .

Annexe 12: Calcul des variations de stock à 110 cm (essaibilan hydrique) .

Annexe 13: Détermination de la capacité au chanp.

Annexe 14: MODELE

Annexe 15: Croissance racinaire et stades phénologiques dumaïs (Sylvie ROBIN).

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ANNEXE 2: DONNEES CLIMATIQUES,

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MJNEXE .3

DISPUSITION DES PARCELLES D'ETUDE AU VIVERO

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ParceLLe d'étude

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hydrique.

Station CIMEL.

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drainage interne

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biLan hydrique

biLan hydrique irrigué (06/87 - 10/87>

(83/87 - 05/87>

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trh falblaf.ibl.a"eZ ImportanteImport.ntetrf. Importante

111IIIIV

recouvrement t

410

ANNEXE 4: - ANALYSE GRANULOMETRIQUE- (DoDU CLARY)

P!W 6onde.uJt de.

.(' échantU',lon-------------

SG

HlSF

HlLG

HlLF

HlA

Hl

SLi/t6ace. 16,4 21 ,3 8,5 23,9 30

30 cm 12,3 18, 1 8,5 30,4 30,9

50 cm 14,2 20,4 4,8 30,8 29,~

70 cm 17,6 30,8 8,4 22,5 20,;

100 cm 13, 7 26, 1 7,8 28 24,4

126 cm 17,4 27,3 19, 7 22, 15 13,"

1..+0 cm 13,0 24,5 3 l ,8 24,4 6,9

SG ~abl~ g/tOM -<:'e.Jt,6

SF ,~ab.(~ 6-<:'M

LG .(ùn(lH,~ 9/t06'~Ù~"v~

LF t-i.moM MI1.~

A a!l.g-<:.te.,6

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30

40

50

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1/0

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30

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ri!A

6HE-tUZors.z~

, ,

ANNEXE 6 - Modélisation des courbes H = f(t)

300

200 l Of:--o.

J.:':

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1

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tco 100

Profo t 0 à 145 t 145 à Q)r= r = 1 r

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20 H20 = 104 + 1,00 t 0,99 H20 = 193 + 0,36 t 0,99

40 H40 = 120 + 1,04 t 0,99 H40 = 215 + 0,34 t 0,99i!

60 H60 = 147 + 1,12 t 0,98 H60 = 258 + 0,31 t1

0,99

80 H80 173 0,97 290 0,29 t1

0,99= + 1,15 t H80 = + 1

1100 H100= 201 + 1,09 t 0,96 H100= 319 + 0,27 t1

0,98

120 H120= 215 + 1,13 t 0,97 H120= 338 + 0,26 t 1 0,99!

ro

2..0

60

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1------'----------/----- --------

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~- -~- ~~~e~-~a

504535ql+-------~-----r-----_r----.........----~

o

ANNEXE 8: VARIATIONS DES CONDUCTIVITES HYDRAULI~UESEN FONCTION DE L' HUMIDITE

ANNEXE 9: COURBES H= Fea) RESSUYAGE LENTeDRAINAGE INTERNE)

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® Qltlll 60 C/Nl

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~ 1:> - -- 100 (lM

® •..... 110 tN'<I

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30

AN~EXE 9: COURBES H= FCe) CBILAN HYDRIQUE)

. "

f!, __

o ~ 0 CIW't

Il ço (IVVI

'* gOrNfl

~ ~oo ()WI

lzoCM1•

ANNEXE 10: PHENOMENES D'HYSTERESIS (20 CM DE PROFONDEUR)

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~ --~-.... ~(o~ _ .1Q.I~..... ->-

®oÇo Z6/o~ _ 2.110

ANNEXE Il: EVALUATION DU DRAINAGE,

Principe de calcul :

Dr = K110(8) x Grad110 avec K110(8) = 6.24 10 e0,24 8

Période 8110 K110 Gr 110 Dr Source d'imprécision

11/06/87 Manque de données<30% 0,8 6 :t 1 30 ± 4 Période infiltration

24/06/87

14/07/87 Diminue34% 2,3 de 1,6 20 Aucune

21/07/87,

0,6a

22/07/8734,2% 2,5 l,l±O,l 14 ± 2 Aucune

27/07/87

28/07/87 Incertitude sur34% 2,3 l,5±O,3 21 ± 4 les gradients

02/08/87

06/08/87 Diminue Incertitude sur36±O,5% 3,9±O,5 de 1,8 25 ± 3 les conductivités

10/08/87,

0,4a

12/09/871

Manque de données34% 2 1,7 50 Grande imprécision

25/09/87

26/09/87 Variations33,5±O,3 2±O,3 l,7±O,l 24 ± 4 d'humidité

02/10/87 ij

Remarques* Les humidités et les gradients correspondent auxmoyennes sur les données mesurées. Lesincertitudes sont données par la variance.

* Lorsque les gradients varient régulièrement surla période considérée, le drainage a été estiméchaque jour à partir du gradient mesuré, puiscumulé sur la période.

ANNEXE 12: CALCUL DES VARIATIONS DES STOCKS CA 110 CM DE PROFONDEUR)

* Les stocks ont été calculés sur une profondeur de 110 cm, à partirdes humidités fournies par chacun des tubes BHO à BH4.

* Par la suite, nous avons calculé les variations de stock pour chacudes tubes (chiffres en gris) et éliminé les valeurs abérrantes (entreparenthèses) pour obtenir des variabilités inférieures à 10 %.

DATE STOCKS VARIATIONS1

ETVARIATION VARIA-

BHO BH1 BH2 BH3 BH4 MOYENNE BILITE

11/06

1

339 318 348 321 323+51 +58 +59 +55 +49 55 ± 4 7 %

29/06 390 376 407 376 3721 - - - - - - -

14/07 1 410 398 432 414 404(-33) -52 -48 -49 -40 -47 ± 4 8 %

22/07 377 346 384 365 364+15 (+29) +13 +14 +16 15 ± 1 6 %

28/07 392 375 397 379 380+16 +13 +16 +13 - 14 ± 1 7 %

03/08 408 388 413 393 -+17 +22 +33 +24 - - -

06/08 425 410 446 416 405-63 -56 -64 -50 -53 57 + 5 9 %

11/08 362 354 382 366 352-16 -14 -16 -18 (-11) 16 ± 1 7 %

14/08 346 340 366 348 341-28 -25 (-34) -26 -24 26 ± 1 6 %

20/08 318 315 332 322 317(+3) -2 -6 -2 -1 -3 ± 3 -

24/08 321 313 326 320 316-17 -13 -12 -14 (-le) 14 ± 2 13 %

28/08 304 300 314 306 306+2 +2 (-6) 0 +2 0 ± 3 -

03/09 306 302 308 306 308- - - - - - -

12/09 429 416 433 408 423-37 -41 -37 -42 (-51) 40 ± 2 5 %

26/09 392 375 396 366 372-3 -4 0 (+21) +13 5 ± 9 -

03/10 389 371 396 387 385

Les stocks et les variations sont exprimées en mm.

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ANNEXE 14

"B1LHYJOU"MODELEDE BI LAN HYDR l QUE JOURNALIER --.:1:.-..:T--,=Ec.:...:Rc....:A....:...T-=-1F'----'----=-=~....:...-=-=-.:=-

- E~uation de base: RHJ = RH1 + PUJ - ETRJ

avec RHJ = r.serve hvdr i e oe du sol é 1a fin du iour .iRH1 = r.serve hvdr i e oe du 501 à la fin du iour j - 1PUJ = pluie ut i le durant le 10ur j

ETRJ = .vaootran50iration r ë e l Le du iour

Not~ : Un jour c omor en d 1es 24 heures Comor i ses entre 7 ou 8 h du mat in rjlj

jour j et 7 ou 8 h du matin du jour j + 1 (Comme en oluviom~trlel.

- ~od.l isation de la pluie utile: PUJ

PUJ =PJ =RJ =DJ =PEJ =

PUJ =

PJ - RJ - DJ = PEJ - DJoluie enreQi5tr.e le jour j (oluviomêtrelruissellement du jour jdrainaoe hors de oort.e du svstême r8CÎnaire. le iour j

olule effIcace du iour j : celle OUI rentre dans le solPEJ = PJ - RJo l u i e utile du iour j : celle OUI reste dans le solà disoosition du svstême raCln81re

* ?ous-mod.le du ruissel_Lemen~ RJ

RJ = KR.(PJ SPRl

Si PJ < SPR~ RJ = e

o SPR

avec SPR =KR =

seuil oluvio~.tri~ue de d.clenchement du ruissellementcoefficient de ruissellement

Not~ Sous mod.le tr.s Qrossier : KR et SPR sont cens.s ftre des caract.-r r e t i ou e s du sol c on s i dê r ê <nature. hor r z on de surface. oen t e . r-uc os i t ê ) • Ilest ceoendant possible de faire varier le couole (KR.SPRl au Cours du cyclecultural pour tenir comote du recouvrement oroQreSSlf du sol oar la culture.

.. Sous__mod.l~_.du r.servoir en eau utile du sol RUJ

1\ :K UJ

Fux

RUM

.JK,JS--t----=..1:--=-'-------~---------.4------>

Le r.servoir utile varie dans le temDS entrela orofondeur de sol orosoect.e Dar les raClne5.u i i Le du sol nu.

RUH et RUX en fonctIon deRUH corresDond au r.servoir

A Dartir de la lev.e (jour JL), le r~servolr

Dour atteindre le r ê s e r vo i r utile maxImal: RUX. leme racinaire a atteint sa Drofondeur maximale.

ut Ile croit r ê ou l i è r e me n tjour JI<, l or s oue le svst.-

SI J ~ JL ou J ) JR =? RUJ = RUHJ - JL

Si JL < J < JI< ~ RUJ = RUH + (RUX - RUH)JI< - JL

SI JI< ~ J ~ JR ~ RUJ = RUX

.. Sous mod.le de la oluie~ti!~ : PUJ oe.t du draina~ DJ

Soit CSJ la caoacit. de stockaoe d'eau du sol le jour

CSJ = RUJ RHI

CSJ = "contenant" en eau du Jour J "contenu" en eau du jour j - 1

Not.a : CSJ est aussi le di>ficit hvdriaue du sol:DHJ du iour j.

o r ê ae n t e le volume d'eau ou'il faudrait aiouter à RH! Dour r emol t rle rtservoir hydrique utile RUJ du jour j.

car CSJ re­totalement

SI PU ~ CSJ =? PUJ = PEJ et DJ = e

PU ) CSJ -=9 PUJ = CSJ et DJ = PU CSJ

ETRJHod~ 1 i est i on de l' ETR du=---"-j-=o-=u,,,-r~L.-",----,=-=-':"':'='

ETH]

L'évaootransoiration maximale de la culture le jour j est obtenue à car­tir de l'.vaootransoiration ootentielle de ce jour ETP] et d'un coefficientcultural KC] dont la valeur dë oen d du stade de dé ve l oo eemen t de la culture (etdonc du jour j consid~ré)

KCJ~

ETH] := KC] . ETPJ

1

KCM 1 - - - - - -

-.K'C.J ..-1

1

1

KcR +-K CS

l- - - r

_~I_-_-_J

--1 ! >-JS Jl. J Jt1 JF JR-

t (""" tS,

Le coefficIent cultural KCJ de la culture varie d'une valeur KCS<coefficient cultural du sol nu) iUSQu'à une valeur maximale KCH, atteinte leiour ]H oui corresoond au début de la ohase critiQue de la culture <floraIson

r e mo l i e s e c e du qr-a i n cour une qraminée). Il se maintient à cette valeurmaximale KCH oendant la durée: DFLO := JF - JH de cette ohase critiQue. ouisdë c r o t t oour atteindre la valeur KCR le i our- JR de la r ê c o l t e ,

SI J ~ JL ou J ) JR =} KC] := KCS := coefficient cultural du sol nu

] - JLSI JL < J < JH~ KC] := KCS + <KCH - KCS) .

JH - JL

Si ]H ~ ] ~ JF ~ KCJ := KCH

JR - ]

SI JF ( J ~ ]R =r KCJ = KCR + (KCH - KCR)JR - JF

* Sous-mod~le de l'.vaootranspiration r.elle du jour J ETRJ

Le sol est caract~ris~ oar le raooort K du volume du r.servoir d'eau fa­cilement utilisable: RFU] le iour i au volume du r~servoir d'eau utile cemfme jour j : RU]

K =RFU]

RU]Quel Que soit j

Ce raoport, sUPPos~ invariable d'un iour à l'autre, est consid~r~ Commeun oaramètre intrinsèQue du sol.

On oeut d~finir un r~servoir en eau difficilement utilisable le iour j

ROU]

ROU] = RU] RFU] = (1 - K).RU]

L'ETR] de la culture le iour j d~oend de la valeur de ETH] ce jour-là etde l'~tat de la r~serv€' h vdr-i cue du sol RHI à la fin du iour o r ê c ê den t (j-l>.

RHJ R:bUJo----r:-----'------'----------'----?_'RHl

EîR. .J

FïMJ

Si RHI ~ ROU] ~ ETR] = ETH]

Si RHI < ROU] 9 ETRJ = ETH].RHI

ROU]

RHI= ETH] . ------

(1 - K).RU]

RHI Hant Connu (mo dê l isation de la ve i lle ou initial isationen d.terminant une valeur de d.oart), PU] et ETR] .tant mod.lis.s.olus Qu'à calculer RH]

du modèleil ne reste

RH] = RH! + PU] ETR]

- Entr~e. du Mod~l~

- Variables m~t~oroloQioues PJ, ETPJ

- Param~tres du sol

Param~tres culturaux

RUH, RUX. K =RFUJ

RUJt KCS =

ETHSJ

ETPJ

- Dates de d~but des orincioaux stades de d~v~looDement

JS. JL. JK. JH. JF. JR

- Coefficients cylturaux : KeH. KeR

RHJ. DJ. OHJ. ETHJ. ETRJ

et un indIce d~ satisfaction des besoins en eauETRJ

ETHJ

CIl.O,SSAWC( VEUTIOIVE

.......Ul Zrz1 HQ rQ~ a8 0:Ul .

Ul8 o,.J

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RESUME

Cette étude a pour but de confronter les consommations eneau d'une culture de maïs, mesurées sur le terrain, à cellessimulées par un modèle informatique.

Les termes du bilan hydrique ont été déterminés par desméthodes neutroniques et tensiométriques.

Les flux en profondeur ont été mesurés à partir de~ésultats sur les conductivités hydrauliques du sol, obtenuespar un essai-drainage interne.

La caractérisation hydrodynamique des sols, ainsi que lesuivi de la culture de maïs ont fourni la plupart desparamètres d'entrée du modèle.

A partir de ces résultats, quelques simulations de bilanhydrique ont permis de vérifier la validité du ~od~le.

~~TS CLES SimulationBilan hydriqueDrainage interneMaïsNicaragua