Sols hydromorphes et circulation de l'eau

Le drainage est une technique destinée aux sols hydromorphes, qui fonctionne par saison, et dont la conception et l’installation doivent prendre en compte de nombreux paramètres pédologiques, hydrologiques, physiques et agronomiques. Décryptage.

A SAVOIR

Une terre humide est un sol agricole qui se gorge d’eau en période de fortes pluies. Une zone humide est une unité de territoire composée d’espèces inféodées à un milieu humide permanent. Elle est protégée par un arrêté de 2009.

Un sol hydromorphe est composé dans son horizon d’une couche moins perméable qui limite l’écoulement vertical de l’eau. L’accumulation des argiles lessivées depuis la surface du sol forme une barrière moins perméable. L’eau s’accumule dans la partie supérieure et lorsque cette zone est saturée, elle va ruisseler en surface. Cet excès d’eau génère une nappe perchée temporaire qui s’installe entre la couche imperméable et la couche superficielle de sol. Elle restreint le développement biologique des racines par asphyxie.

En sol gorgé d’eau, la terre prend une couleur bleue, liée à la réduction du fer présent sur l’argile.

Avis d'expert : Lisser le potentiel de rendement grâce au drainage

« En permettant l’évacuation de l’excédent d’eau d’un sol, on stabilise le rendement de la culture et surtout on gère le risque lié au sol et au climat. En aucun cas les drains enterrés n’assèchent les sols, mais permettent une désaturation du profil de sol de 1 à 3% de teneur en eau. Les drains sont installés de façon à diriger l’eau en excès vers les points de collecte au sein du bassin versant. »

Julien Tournebize
Ingénieur chercheur Irstea

Fonctionnement saisonnier du drainage

Le drainage rétablit l’infiltration de l’eau en contrôlant le niveau de la nappe perchée temporaire. Le fonctionnement hydrologique est saisonnier. Il débute à l’automne avec la réhumectation des sols. À partir d’octobre, le risque de saturation des sols augmente, la réserve utile du sol se remplit. Lorsque la pression de l’eau autour du tuyau est supérieure à celle à l’intérieur, l’eau s’infiltre à l’intérieur des drains. Elle coule dans le réseau à partir du moment où la teneur en eau est supérieure à la réserve utile et lorsque l’évapotranspiration diminue, soit vers la fin novembre. Une fois le profil de sol saturé, 90 % de l’eau tombée sous forme de pluie s’infiltre dans le profil de sol et est convertie en débit dans les tuyaux. En sol hydromorphe, c’est bien la même quantité d’eau qui devrait ruisseler sur les sols qui part par drainage. Le drainage ne modifie pas la quantité des excès d’eau, ni le bilan hydrique de la parcelle agricole mais change le chemin de l’eau qui s’écoule vers les cours d’eau naturels. Les 10% restants ruissellent.

En Ile-de-France, il pleut en moyenne 60 mm par mois. À partir de 100 mm de pluie relevés à partir du 1er octobre (début de l’année hydrologique), le drainage est amorcé. Fin mars, lorsque l’évapotranspiration augmente, le sol agricole hydromorphe se désature progressivement et le coefficient de restitution de l’eau du sol vers les drains va diminuer jusqu’à zéro. Pendant l’été, le réseau de drainage ne coule plus.

Ecartement et diamètre des drains adaptés aux cultures

L’écartement des drains joue sur le niveau et le temps de rabattement de la nappe perchée temporaire. Le rabattement de la nappe correspond à la quantité d’eau à évacuer vers les cours d’eau. C’est l’agriculteur qui fixe les paramètres de temps de ressuyage nécessaire à son activité agricole et par conséquent le temps de rabattement de la nappe perchée. En maraîchage : le temps de rabattement de la nappe doit être d’une demi-journée après la pluie. En polyculture élevage, il est de 1 jour, en prairie naturelle, de 3 jours.

Le diamètre des collecteurs est choisi pour évacuer, avant le passage en charge, une pluie de 3 jours, d'une période de retour d'un an (ce qui correspond à une pluie d’environ 15 mm/jour). L’écartement moyen observé en France est de 12m variant de 10 à 20m.

Le débit de projet est calculé à partir du type de sol, de la pluviométrie et de la région agricole. Il se situe en moyenne aux alentours de 1,2 litre par ha et par seconde. Le débit de pointe peut cependant atteindre en période d’épisode de pluie supérieur à une fréquence annuelle des valeurs jusqu’à 3 l/ha/s.

À noter : Par pression de l’eau, le transfert de l’eau et des contaminants est plus rapide au-dessus du drain et à l’inverse lent au niveau de l’interdrain. Dans la pratique, l’agriculteur ne peut moduler ses apports de fertilisants ou de produits phytosanitaires en fonction du positionnement des drains. D’où le rôle essentiel des bonnes pratiques de pulvérisation pour limiter les pollutions diffuses.