L'entretien des canaux d'irrigation dans l'ouest du Nebraska fait un pas de géant grâce à une méthode innovante et non invasive du géoscientifique de Husker Mohamed Khalil pour vérifier l'intégrité du canal. Son analyse sophistiquée en accéléré identifie les infiltrations de canaux et les tassements structurels avec beaucoup plus de précision et d'efficacité que les approches traditionnelles, en utilisant une technologie qui peut avoir de nombreuses utilisations à l'échelle de l'État pour l'agriculture, l'industrie et la gestion des ressources naturelles.
La sauvegarde de l'intégrité structurelle des canaux d'irrigation est vitale pour la santé économique de l'ouest du Nebraska, où les canaux soutiennent la production agricole depuis les années 1890.
L'objectif de Khalil était le canal d'approvisionnement de Sutherland, qui est géré par le Nebraska Public Power District et s'étend du lac Ogallala au réservoir Sutherland dans les comtés de Keith et Lincoln. Le potentiel d'infiltration du canal est depuis longtemps une préoccupation, et le NPPD a fourni à Khalil, géoscientifique adjoint à la Division de conservation et d'enquête de l'Université du Nebraska-Lincoln et au Panhandle Research, Extension and Education Center, une subvention de 53 184 $ pour mener l'analyse structurelle.
Khalil, dans le cadre de son travail pour la Division de conservation et d'enquête, a supervisé l'installation de 513 électrodes dans diverses zones de test le long des rivières Lower North Platte et South Platte, au sud-est du lac McConaughy. Il a ensuite injecté du courant dans le sol pour mesurer la résistance électrique souterraine au fil du temps.
« Le processus a commencé sur le terrain par la collecte de données de haute qualité », a expliqué Khalil. « Nous pouvons collecter des milliers de points de données en deux à trois heures. »
Un traitement mathématique avancé des données a identifié les zones d'infiltration en comparant les conditions entre le moment où le canal était plein (août 2023) et celui où il était vide (octobre 2023).
L'approche accélérée de Khalil repose sur un principe géophysique fondamental : l'eau et l'humidité augmentent la conductivité électrique du sol.
En utilisant un logiciel avancé et une puissance de calcul pour analyser les différences de tension naturelles, il a créé des images bidimensionnelles du sous-sol mettant en évidence les zones d'infiltration. L'analyse a montré comment la trajectoire et le volume des panaches d'infiltration changent selon les saisons et l'utilisation du canal.
Lui et ses co-auteurs ont publié leurs conclusions cette année dans le Journal de géophysique appliquéeet le NPPD utilise les résultats pour l'entretien de ses canaux.
En juillet 2019, les producteurs de l’ouest du Nebraska ont subi les dommages catastrophiques que peut entraîner la détérioration non résolue des canaux d’irrigation. L'effondrement d'un tunnel vieux de 102 ans sur le canal Gering-Fort Laramie dans le Wyoming a coupé l'eau d'irrigation indispensable à plus de 50 000 acres de champs de betteraves sucrières et de haricots comestibles du Nebraska Panhandle. La perte de récolte qui en a résulté s'est élevée à environ 50 millions de dollars.
L'analyse du courant électrique de Khalil – peu coûteuse, précise et reproductible – offre de multiples avantages au NPPD et au secteur agricole de la région. Le service public peut identifier et réparer les fuites avec plus de précision et obtenir une plus grande fiabilité à long terme dans la surveillance de l’état des canaux. NPPD et ses contribuables ont des coûts de maintenance plus gérables. Et les producteurs sont davantage assurés du volume d’eau nécessaire et évitent les problèmes d’engorgement et de salinité dans leurs champs.
En outre, Khalil a également utilisé son approche analytique sophistiquée pour étudier les structures hydrauliques du Dakota du Sud et du Colorado, et la gamme d'utilisations supplémentaires dans tout le Nebraska est vaste. Son approche peut permettre une étude avancée de la contamination des eaux souterraines, des aquifères, des ressources minérales, des structures souterraines, des vestiges archéologiques et des problèmes environnementaux et techniques.
Les projets liés aux eaux souterraines sont une priorité pour Khalil, et les barrages méritent une attention similaire. Des scénarios tels que l'inondation de mars 2019 provoquée par un cyclone à la bombe, qui a détruit plusieurs barrages et totalisé 3 milliards de dollars de dégâts, soulignent la nécessité pour l'État de surveiller et d'entretenir les barrages.
« Au Nebraska, il y a environ 3 000 barrages », a-t-il déclaré, « et 5 % d'entre eux sont classés comme barrages à haut risque ».
Matt Joeckel, directeur de la Division de conservation et d'enquête et directeur associé principal de l'École des ressources naturelles, est co-auteur de l'article, tout comme Doug Hallum, un ancien collègue universitaire travaillant maintenant comme hydrogéologue au district de ressources naturelles de Lower Elkhorn, et Michael Krondak, conseiller en ressources en eau au NPPD.
« La technique a des limites, mais pour moi ses applications sont presque illimitées », a déclaré Joeckel, citant la longue liste de possibilités de l'approche de Khalil. « À ce stade, il n'a trouvé que la pointe de l'iceberg en termes de ce qui est réalisable. »
