نموذج امتحان الكفاءة المهنية لولوج درجة تقني من الدرجة الثانية - وزارة الفلاحة والتنمية القروية والصيد البحري 2007 - الهندسة القروية - الاختبار الكتابي

Ce modèle est l'épreuve écrite de l'examen d'aptitude professionnelle pour l'accès au grade de technicien deuxième grade, option Génie rural, du Ministère de l'Agriculture, du Développement Rural et des Pêches Maritimes (Direction des ressources humaines), session du 1^er juillet 2007. Durée : 2 heures, coefficient 2. Le candidat répond à 4 questions sur 5. Voici une correction proposée des cinq questions.

💡 Stratégie : les questions 2 et 3 sont des calculs d'hydraulique sûrs : posez les formules, les unités (Q en m³/s, D en m) et une figure. Une erreur d'unité (l/s au lieu de m³/s) fausse tout le reste.

Question 1 — Analyse granulométrique

1. Conduite de l'essai

• Prélever un échantillon représentatif, le sécher à l'étuve (105 °C) et le peser ; pour un sol, désagréger les mottes (et éliminer la matière organique si nécessaire).
• Tamisage (de préférence par voie humide) pour la fraction supérieure à 80 µm : faire passer l'échantillon à travers une colonne de tamis superposés de mailles décroissantes, agiter (manuellement ou à la tamiseuse), puis peser le refus de chaque tamis.
• Sédimentométrie pour la fraction fine (inférieure à 80 µm : limons, argiles) : mise en suspension dans l'eau avec un défloculant, mesure de la densité de la suspension au cours du temps (densimètre) ou prélèvements à la pipette ; la loi de Stokes relie la vitesse de chute au diamètre des grains.
• Vérifier que la somme des masses retenues est proche de la masse initiale.

2. Outils

Étuve, balance de précision, série de tamis normalisés et fond, tamiseuse (vibrante), bacs et pinceaux ; pour la sédimentométrie : éprouvettes, densimètre ou pipette de Robinson, thermomètre, chronomètre, agitateur, défloculant.

3. Expression des résultats

• Calcul pour chaque tamis du refus cumulé et du tamisat cumulé (passant) en % de la masse sèche totale.
• Tracé de la courbe granulométrique : pourcentage de passant (ordonnée) en fonction du diamètre des grains en échelle logarithmique (abscisse).
• Lecture des diamètres caractéristiques D₁₀, D₃₀, D₆₀ ; calcul du coefficient d'uniformité C_u = D₆₀/D₁₀ et du coefficient de courbure C_c = D₃₀²/(D₁₀ × D₆₀) pour classer le matériau (bien ou mal gradué).
• Pour un sol agricole : pourcentages d'argile, de limon et de sable, et classe de texture lue sur le triangle textural.

Question 2 — Station de pompage

Données : Q = 65 l/s = 0,065 m³/s ; cotes 163,50 m et 146,40 m ; aspiration Ø 200 mm, refoulement Ø 150 mm ; pertes linéaires = 3 V_a²/2g (aspiration) et 6 V_r²/2g (refoulement) ; singulières = 10 % des linéaires ; rendements pompe 0,72 et moteur 0,91.

1. Hauteur manométrique totale

• Vitesses : V_a = Q / (πD²/4) = 0,065 / 0,031416 = 2,07 m/s ; V_r = 0,065 / 0,017671 = 3,68 m/s.
• Énergies cinétiques : V_a²/2g = 2,069² / 19,62 = 0,218 m ; V_r²/2g = 3,678² / 19,62 = 0,690 m.
• Pertes linéaires : 3 × 0,218 + 6 × 0,690 = 0,655 + 4,137 = 4,79 m.
• Pertes singulières : 10 % × 4,79 = 0,48 m ; pertes totales J = 5,27 m.
• Hauteur géométrique : H_g = 163,50 − 146,40 = 17,10 m.
• HMT = H_g + J = 17,10 + 5,27 ≈ 22,37 m.

(Si l'on ajoute la perte de sortie dans le réservoir, V_r²/2g = 0,69 m, on obtient 23,06 m ; l'énoncé ne la demande pas.)

2. Puissances

• Puissance hydraulique : P_h = ρ g Q HMT = 1 000 × 9,81 × 0,065 × 22,37 = 14,27 kW.
• Puissance de la pompe (absorbée sur l'arbre) : P_a = P_h / η_p = 14,27 / 0,72 = 19,81 kW.
• Puissance électrique du moteur : P_e = P_a / η_m = 19,81 / 0,91 = 21,77 kW.

3. Énergie annuelle

E = P_e × t = 21,77 kW × 6 000 h ≈ 130 630 kWh/an.

4. Coût annuel

C = 130 632 × 0,90 ≈ 117 570 DH/an.

Question 3 — Canal rectangulaire (formule de Manning)

Q = (1/n) × S × R_h^2/3 × I^1/2, avec n = 0,013, b = 6 m, y = 1,8 m, Q = 56,6 m³/s.

• Section mouillée : S = b × y = 6 × 1,8 = 10,8 m².
• Périmètre mouillé : P = b + 2y = 6 + 3,6 = 9,6 m.
• Rayon hydraulique : R_h = 10,8 / 9,6 = 1,125 m ; R_h^2/3 = 1,082.
• I = [Q n / (S R_h^2/3)]² = [56,6 × 0,013 / (10,8 × 1,082)]² = (0,0630)² ≈ 0,0040 m/m, soit environ 4 ‰ (4 m par km). Vitesse moyenne : 56,6 / 10,8 = 5,24 m/s.

Débit porté à 65 m³/s (même pente) : on cherche y tel que (1/0,013) × 6y × [6y/(6 + 2y)]^2/3 × 0,00397^1/2 = 65. Par essais successifs :

• y = 1,9 m : Q ≈ 61,1 m³/s (insuffisant) ;
• y = 2,0 m : Q ≈ 65,7 m³/s (légèrement trop) ;
• y ≈ 1,99 m donne 65 m³/s.

Remarque : une vitesse de plus de 5 m/s est très élevée pour un canal en béton brut ; en pratique on vérifierait le régime (nombre de Froude très supérieur à 1, écoulement torrentiel) et le risque d'érosion du revêtement.

Question 4 — Irrigation localisée

Composantes d'un réseau

• Station de tête : source d'eau et pompe, vannes, clapet anti-retour, compteur, manomètres, filtration (hydrocyclone ou dessableur, filtre à sable ou à gravier, filtre à tamis ou à disques), injecteur d'engrais (venturi, pompe doseuse, réservoir de fertilisation), régulateurs de pression, éventuellement programmateur.
• Conduite principale et conduites secondaires (PVC ou PEHD) avec vannes de secteur.
• Porte-rampes (alimentent les rampes d'un poste).
• Rampes (PE souple) portant les distributeurs ; bouchons ou vannes de purge en bout de rampe.

Classes de distributeurs

• Goutteurs (débit de quelques l/h) : en ligne ou en dérivation, à long cheminement ou à labyrinthe, autorégulants (compensés) ou non.
• Gaines et tubes poreux ou perforés (lignes goutteuses intégrées).
• Mini-diffuseurs, micro-asperseurs et microjets (débits plus élevés, mouillage d'une surface).
• Ajutages calibrés et bubblers (débits élevés, pour arbres).

Conduite et contrôle du fonctionnement

• Pilotage des irrigations selon les besoins (ETc, tensiomètres, bilan hydrique), doses et fréquences adaptées.
• Contrôle des pressions en tête et en bout de rampe, des débits au compteur ; mesure du débit de quelques goutteurs et calcul de l'uniformité de distribution.
• Lavage des filtres (à partir de l'écart de pression avant/après filtre), purge des rampes et des conduites.
• Traitements préventifs : acide (dépôts calcaires), chlore (dépôts organiques).
• Repérage des fuites, goutteurs bouchés ou arrachés ; observation des bulbes humides.

Difficultés dues à une eau de mauvaise qualité

• Colmatage physique : sables, limons, particules en suspension.
• Colmatage chimique : précipités de carbonate de calcium, de fer, de manganèse ; précipitation de certains engrais.
• Colmatage biologique : algues, bactéries, mucilages.
• Salinité : accumulation de sels en périphérie du bulbe humide, toxicité (sodium, chlorures, bore), nécessité de lessivage.
• Conséquences : hétérogénéité de la distribution, baisse des rendements, coûts d'entretien et de remplacement accrus.

Question 5 — Modes de gestion des périmètres irrigués

Mode approprié : il n'y a pas de réponse unique ; le candidat justifie selon son périmètre. Exemple de raisonnement : pour la petite et moyenne hydraulique (seguias, khettaras, petits barrages), la gestion participative par des associations d'usagers encadrées et formées est la plus adaptée ; pour un grand réseau sous pression à forte valeur ajoutée (agrumes, maraîchage d'exportation) où les irrigants peuvent payer un service de qualité, la gestion déléguée peut être envisagée, sous contrôle de l'État ; la gestion publique reste nécessaire pour les grands ouvrages et la régulation.