L'utilisation d'eaux usées recyclées avec des dispositifs de micro-irrigation pour l'arrosage des cultures présente de nombreux avantages, tant pour les ressources en eau que pour la croissance des cultures. Les avantages de l'utilisation des eaux usées dans les systèmes d'irrigation comprennent l'amélioration du rendement des cultures, l'apport de nutriments pour la croissance des plantes et la réduction de la pression sur l'approvisionnement en eau.
Malgré ses avantages, les principaux problèmes liés à ce type de section étroite et de géométrie en labyrinthe sont :
a) les tourbillons qui sont produits pendant l'écoulement lorsque la vitesse est trop lente ou égale à zéro dans ces régions, ce qui permet aux particules ou aux substances biochimiques de se déposer et de provoquer un colmatage à l'intérieur des canaux et
b) la diversité des effluents d'eaux usées riches en nutriments et en matières organiques s'avère complexe et liée à des effets de colmatage beaucoup plus importants que lors de l'arrosage avec de l'eau conventionnelle.
Le biofouling dans les canaux à labyrinthe est l'un des défis qui concernent l'utilisation de ce type de canaux dans les réseaux d'irrigation en raison des questions soulevées sur sa durabilité, son efficacité et sa performance causées par le colmatage des canaux à cause de la croissance du biofilm.
L'étude proposée est construite en deux parties afin d'évaluer et d'améliorer l'utilisation des eaux usées pour l'irrigation dans les canaux labyrinthiques en minimisant l'impact du colmatage sur l'efficacité opérationnelle du système.
La première partie consiste à mener une expérience en utilisant la technique de vélocimétrie par image de microparticules (Micro-PIV) avec des bactéries E. coli GFP (green fluorescent protein) pour caractériser et analyser le régime d'écoulement et le suivi des particules de manière expérimentale. En conséquence, la simulation CFD utilisant le logiciel ANSYS fluent sera appliquée à différents types de modèles d'écoulement turbulent (k-ɛ, k-ω, modèles de contraintes de Reynolds (RSM), et simulation de grands tourbillons (LES)) afin de comparer les résultats de ces modèles avec les résultats de l'expérience de micro-PIV.
La deuxième partie de ce projet consiste à coupler la simulation de l'écoulement et les modèles de croissance du biofilm. L'objectif opérationnel est de déterminer les critères et les seuils de développement des biofilms, afin de développer des systèmes dont la longévité et l'opérabilité seront améliorées.
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Fig.1 : Schema Micro-PIV Experimental |
Fig.2 : Canal Labyrinthe |
Mots-clés : Irrigation au goutte-à-goutte, réutilisation de l'eau, encrassement biologique, Micro-PIV, CFD, modélisation de la turbulence
Références:
- Al-Muhammad, J., Tomas, S., Ait-Mouheb, N., Amielh, M., Anselmet, F., 2018. Micro-PIV characterization of the flow in a milli-labyrinth-channel used in drip irrigation. Exp. Fluids 59, 181.
- Rivulis D2000 Drip Line Product Animation – English (https://www.youtube.com/watch?v=K8zBnQiwgnw)
