Débitmètres radar hydrologiques dans les systèmes d'irrigation agricole aux Philippines

Abstrait
Cette étude de cas examine comment les Philippines relèvent les principaux défis de la gestion des ressources en eau agricole en déployant des débitmètres radar hydrologiques sans contact. Confrontée à des fluctuations extrêmes du volume d'eau dues au climat de mousson, à l'inefficacité des méthodes de mesure traditionnelles et au manque de précision des données, l'Administration nationale de l'irrigation (NIA) des Philippines, en collaboration avec les collectivités locales, a introduit une technologie avancée de surveillance du débit par radar dans les réseaux de canaux d'irrigation des principales régions rizicoles. L'expérience a montré que cette technologie améliore significativement l'efficacité, la précision et l'équité de l'allocation des ressources en eau, fournissant des données essentielles à la sécurité alimentaire du pays et à une agriculture résiliente au changement climatique.

I. Contexte du projet : défis et opportunités
L'agriculture philippine, et notamment la riziculture, repose fortement sur les systèmes d'irrigation. Cependant, la gestion des ressources en eau du pays est depuis longtemps confrontée à de graves difficultés :
Caractéristiques climatiques : Les saisons humides (Habagat) et sèches (Amihan) distinctes provoquent des variations drastiques du débit des rivières et des canaux tout au long de l'année, ce qui rend difficile une surveillance continue et précise avec des jauges et des débitmètres traditionnels.
Limitations des infrastructures : De nombreux canaux d'irrigation sont en terre ou simplement revêtus. L'installation de capteurs de contact (tels que des débitmètres à ultrasons ou Doppler) nécessite des modifications techniques, est sensible à l'envasement, à la croissance des plantes aquatiques et aux dégâts des inondations, et entraîne des coûts de maintenance élevés.
Besoins en données : Pour parvenir à une irrigation précise et à une distribution équitable de l’eau, les gestionnaires de l’irrigation ont besoin de données fiables, en temps réel et à distance sur le volume d’eau pour une prise de décision rapide, réduisant ainsi le gaspillage et les conflits entre les agriculteurs.
Ressources humaines et contraintes : La mesure manuelle prend du temps, demande beaucoup de travail, est sujette aux erreurs humaines et est difficile à mettre en œuvre dans les zones reculées.
Pour résoudre ces problèmes, le gouvernement philippin a donné la priorité à l’application d’équipements de surveillance hydrologique de haute technologie dans son « Programme national de modernisation de l’irrigation ».

II. Solution technique : Débitmètres radar hydrologiques
Les débitmètres radar hydrologiques se sont révélés la solution idéale. Ils fonctionnent en émettant des ondes radar vers la surface de l'eau et en recevant le signal de retour. Utilisant l'effet Doppler pour mesurer la vitesse d'écoulement en surface et les principes de télémétrie radar pour mesurer précisément le niveau d'eau, ils calculent automatiquement les débits en temps réel en fonction de la forme connue de la section transversale du chenal.
Les principaux avantages comprennent :
Mesure sans contact : installé sur des ponts ou des structures au-dessus du canal, sans contact avec l'eau, évitant complètement les problèmes tels que l'envasement, l'impact des débris et la corrosion, parfaitement adapté aux conditions d'irrigation des Philippines.
Haute précision et fiabilité : insensible à la température de l'eau, à la qualité ou à la teneur en sédiments, fournissant des données continues et stables.
Faible entretien et longue durée de vie : aucune pièce immergée, ne nécessite presque aucun entretien et a une longue durée de vie.
Intégration et transmission à distance : s'intègre facilement aux systèmes d'énergie solaire et aux modules de transmission sans fil (par exemple, 4G/5G ou LoRaWAN) pour envoyer des données en temps réel à une plate-forme de gestion basée sur le cloud.

III. Mise en œuvre et déploiement
Lieux du projet : régions du centre de Luzon et de la vallée de Cagayan sur l'île de Luzon (les principaux « greniers à riz » des Philippines).
Organismes de mise en œuvre : Bureaux locaux de l’Administration nationale d’irrigation des Philippines (NIA) en partenariat avec des fournisseurs de technologie.
Processus de déploiement :
Étude du site : sélection des nœuds clés du système d'irrigation, tels que les prises d'eau des canaux principaux et les entrées des principaux canaux latéraux.
Installation : Montage du capteur de débitmètre radar sur une structure stable au-dessus du canal, en veillant à ce qu'il pointe verticalement vers la surface de l'eau. (Installation des panneaux solaires, des batteries et des unités de transmission de données (RTU) qui l'accompagnent).

Calibrage : Saisie précise des paramètres géométriques de la section transversale du canal (largeur, pente, etc.). L'algorithme intégré à l'appareil effectue automatiquement le calibrage du modèle de calcul.

Intégration de la plateforme : les données sont transmises à la plateforme centrale de gestion des ressources en eau de la NIA et aux écrans de surveillance des bureaux régionaux, présentées sous forme de graphiques et de cartes visuels.

IV. Résultats et valeur de l'application
L’introduction des débitmètres radar a donné des résultats significatifs :
Amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'eau :
Les gestionnaires peuvent contrôler précisément l'ouverture des vannes grâce aux données de débit en temps réel, répartir l'eau selon la demande et réduire le gaspillage dû à des estimations erronées. Les données préliminaires montrent une augmentation de l'efficacité de l'utilisation de l'eau d'irrigation d'environ 15 à 20 % dans les zones pilotes.
Prise de décision scientifique et automatisée :
Pendant la saison sèche, le système permet une surveillance et une allocation précises des ressources en eau limitées

Débitmètres radar hydrologiques dans les systèmes d'irrigation agricole aux Philippines
Priorisation des zones critiques. Pendant la saison des pluies, les données en temps réel permettent d'alerter sur les risques potentiels de débordement des canaux, permettant une gestion plus proactive de l'eau.
Réduction des litiges et amélioration de l'équité :
« Laisser parler les données » a rendu la distribution de l'eau entre les agriculteurs en amont et en aval plus transparente et équitable, réduisant ainsi considérablement les conflits historiques liés à l'eau. Les agriculteurs peuvent accéder aux informations sur la répartition de l'eau via des applications mobiles ou des bulletins municipaux, renforçant ainsi la confiance de la communauté.
Coûts d’exploitation et de maintenance réduits :
L'élimination des inspections et mesures manuelles fréquentes permet aux responsables de se concentrer sur les décisions essentielles. La durabilité de l'équipement réduit également considérablement les coûts de maintenance à long terme et les temps d'arrêt.
Planification de l'infrastructure basée sur les données :
Les données accumulées sur le débit à long terme fournissent une base scientifique précieuse pour les futures mises à niveau, expansions et réhabilitations des systèmes d’irrigation.

V. Défis et perspectives d'avenir
Malgré le succès du projet, sa mise en œuvre s'est heurtée à des difficultés telles qu'un investissement initial important en équipements et une couverture réseau instable dans les zones reculées. Les axes de développement futurs comprennent :
Élargissement de la couverture : reproduire l’expérience réussie dans davantage de systèmes d’irrigation à travers les Philippines.
Intégration des données météorologiques : combiner les données de débit avec les prévisions météorologiques pour créer des systèmes de planification d’irrigation « prédictifs » plus intelligents.
Analyse de l’IA : utilisation d’algorithmes d’IA pour analyser les données historiques, optimiser les modèles de distribution d’eau et réaliser une planification entièrement automatisée.
Conclusion
Grâce à l'utilisation de débitmètres radar hydrologiques, les Philippines ont réussi à faire entrer leur gestion traditionnelle de l'irrigation agricole dans l'ère numérique. Ce cas démontre qu'investir dans une technologie de surveillance hydrologique avancée, fiable et adaptable est essentiel pour améliorer la résilience et la productivité agricoles face aux défis climatiques et aux pressions sur la sécurité alimentaire. Il offre une voie reproductible pour la modernisation de la gestion des ressources en eau, non seulement aux Philippines, mais aussi à d'autres pays en développement confrontés à des conditions similaires.

Ensemble complet de serveurs et de modules logiciels sans fil, prend en charge RS485 GPRS / 4g / WIFI / LORA / LORAWAN

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