Comparison- of the iterative approximations of the Colebrook-White equation

Here’s a review of other formulas and a mathematically exact formulation that is valid over the entire range of Re values

C. T. GOUDAR,* Bayer HealthCare, Berkeley, California, and J. R. SONNAD,

University of Oklahoma Health Sciences Center, Oklahoma City, Oklahoma

Friction factor estimation is a key component of piping sys­tem design and the Colebrook-White equation is typically the method of choice for computing turbulent flow friction factor in rough pipes:

It relates the friction factor f implicitly to the pipe roughness, elD, and the Reynolds number, Re. Because of the implicit nature of Eq. I, graphical methods were originally proposed for f estima­tion¹ and are still used today. While the visual representation in a graphical correlation is certainly appealing, accurate f determina­tion is difficult and this approach is not suited for most current computer-based piping system design projects.

For computer implementation, iterative numerical methods such as the  Newton-Raphson method² can be used to  determine f from Eq. 1. Ideally, these iterative calculations are not desirable, and in an attempt to simplify f estimation from Eq. I, several explicit approximations of f  have been proposed.^3-6 Accuracy of values determined from these correlations varies greatly and not all correlations are valid over a large Re range (typically 4,000 < Re < 10⁸) to be universally applicable. Accuracy of the noniterative empirical correlations has been comprehensively evaluated7 and was found to be in the 1.42-28.23% range compared with 1% error for a simplifled form of a truly explicit representation of Eq. 1.

In addition to the noniterative correlations mentioned, several iterative approximations have also been proposed for Eq. 1_4- , 6 , 8  9

These are more complex functional relationships between f, e/D and Re but result in f values with higher accuracy. To completely eliminate need for empirical correlations, we have proposed an explicit, mathematically exact formulation of Eq. 1 that is valid over the entire range of Re values and results in highly accurate f values. ^{10, 11} Accuracy of a simplifled form of this formulation was presented earlier⁷ and in this study we present a comparison of two other forms of this formulation with the various iterative approximations of Eq. 1.

To completely eliminate need for empirical correlations, we have proposed an explicit, mathematically exact formulation of Eq. 1 that is valid over the entire range of Re values and results in highly accurate f values

Details on the derivation of the explicit reformulation have been presented elsewhere¹¹ and only the final equations are shown here. The friction factor f can be explicitly related to e/D and Re as:

where:

Two different formulations are available for 8, the linear for­mulation, 8LA, and the continued fractions formulation, 8cFA and they vary in complexity and accuracy:

Thus, two versions of Eq. 2 are possible depending upon the choice of 8:

A comparison of the properties of various iterative empirical approximations of Eq. 1 is presented along with error in f’ estimates from Eqs. 4 and 5.

Comparison with empirical approximations. The accuracy of Eqs. 4 and 5 and the empirical iterative approxima­tions of Eq. 1 were determined over a rectangular space of e/D and Re values. A set of 20 e/D values corresponding to those used by Moody¹ were selected that spanned a range from 10^-6 to   5 x 10^-2. For each e/D value 500 values of Re, distributed uniformly in the logarithmic space over 4,000 <Re< 10⁸, were chosen. Accuracy of f  values at these 10,000 points (20 x 500 grid of e/D and Re values) was determined by comparing them with those obtained from the highly accurate mathematically equivalent form.¹¹

A total of 10,000 f values and their associated error were determined over the 20 x 500 grid of e/D and Re values, and the maximum error values are shown in Table 1. While not all Table 1 correlations are valid over the entire Re range (4,000 <Re< 10⁸⁾ , comparison was intentionally made over this extended range to reflect operational conditions. The maximum f error ranged from 1.01 to 3.10 x 10^-3% with the Serghides correla­tion5 being the most accurate. Correlations 8 and 9, which are derived from an explicit mathematically equivalent representation of Eq. 1, were characterized by maximum f  errors of 3.64 x 10^-4 and 1.04 x 10^{– 10} %, both better than the best available iterative approximation.

Accuracy of the correlations in Table 1 is shown in Figs. 1 and 2 where the maximum percentage f error is shown at varying e/D values. For each e/D value, 500 f values were determined at 500 logarithmically spaced Re values in the 4,000 <Re< 10⁸ range and the maxi­mum values are shown in Figs. 1 and 2. The Serghides equation (correlation 7) with a maximum  error of 3.1 x  10^-3% is the best available empirical approxi­mation. Fig. 3 shows a comparison of f error profiles for the Serghides equation with those from Eqs. 4 and 5. Maximum error from Eqs. 4 and 5 were 3.64 x10^-4 and 1.04 x 10^{– 10}%, respectively, and this improved accuracy is reflected in Fig. 3.

LITERATURE CITED

1 Moody, L. F. « Friction factors for pipe flow, » Trans. ASME 66, 1944, pp. 671-684.

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11 Sonnad, J. R. and C. T. Goudar, « Explicit reformulation of the Colebrook-White equation for turbulent flow friction factor calculation, » Intl Eng. Chem. Res. 46, 2007, pp, 2593-2600.

Friction Factors for Pipe Flow

Br LEWIS F. MOODY,’ PRINCETON, N. J.

The object of this paper is to furnish the engineer with a simple means of estimating the friction factors to be used in computing the loss of head in clean new pipes and in closed conduits running full with steady flow. The modern developments in the application of theoretical hydrodynamics to the fluid-friction problem are impressive, and e scattered through an extensive literature. This paper is not intended as a critical survey of this wide field. .For a concise review, Professor Bakhmeteff’s (1)2 small book on the mechanics of fluid flow is an excellent reference. Prandtl and Tietjens (2) and Rouse (3) have also made notable contributions to the subject. The author does not claim to offer anything particularly new or original, his aim merely being to embody the now accepted conclusions in convenient form for engineering use.

In the present pipe-flow study, the friction factor, denoted by f in the accompanying charts, is the coefficient in the Darcy formula

in which h_f is the loss of head in friction, in feet of fluid column of the fluid flowing; L and D the length and internal diameter of the pipe-in.-feet; V the mean velocity of flow in feet per second; and g the acceleration of gravity in feet per second per second (mean Value taken as 32.16). The factor f is a dimensionless quantity, and at ordinary velocities is a function of two, and only two, other dimensionless quantities, the relative roughness of the surface, e/D (e being a linear quantity in feet representative of the absolute roughness), and the Reynolds number R = VD /v (v being the coefficient of kinematic viscosity of the fluid in square feet per second). Fig. 1 gives numerical values of f as a function of e/D and R.

Ten years ago R. J. S. Pigott (4) published a chart for the same friction factor, using the same co-ordinates as in ‘Fig. 1 of this paper. His chart has proved to be most useful and practical and has been reproduced in a number of texts (5). The Pigott chart was based upon an analysis of some 10,000 experiments from various sources (6), but did not have the benefit, in plotting or fairing the curves, of later developments in functional forms of the curves.

In the same year Nikuradse (7) published his experiments on artificially roughened pipes. Based upon the tests of Nikuradse and others, von Karman (8) and Prandtl (9) developed their theoretical analyses of pipe flow and gave us suitable formulas with numerical constants for the case of perfectly smooth pipes or those in which the irregularities are small compared to the thickness of the laminar boundary layer, and for the case of rough pipes where the roughnesses protrude sufficiently to break up the laminar layer, and the flow becomes completely turbulen

^{i Professor, Hydraulic Engineering, Princeton University. Mem. A.S.M.E.}

^{2 Numbers in parentheses refer to the Bibliography at the end of the paper}.

^{Contributed by the Hydraulic Division and presented at the Semi-Annual Meeting, Pittsburgh, Pa., June 19-22, 1944, of THE}

^{MEIBRICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS}

^{Nom: Statements and opinions advanced in papers are to be understood as individual expressions of their authors and not those of the Society.}

The analysis did not, however, cover the entire field but left a gap, namely; the transition zone between smooth and rough pipes, the region of incomplete turbulence. Attempts to fill this gap by the use of Nikuradse’s results for artificial roughness produced by closely packed sand grains, were not adequate, since the results were clearly at variance from actual experience for ordinary surfaces encountered in practice. Nikuradse’s curves showed a sharp drop followed by a peculiar reverse curve, not observed with commercial surfaces, and nowhere suggested by the Pigott chart based on many tests.

Recently Colebrook (11), in collaboration with C. M. White; developed a function which gives a practical form of transition curve to bridge the gap. This function agrees with the two extremes of roughness and gives values in very satisfactory agreement with actual measurements on most forms of commercial piping and usual pipe surfaces. Rouse (12) has shown that it is a reasonable and practically adequate solution and has plotted a chart based upon it. In order to simplify the plotting, Rouse adopted co-ordinates inconvenient for ordinary engineering use, since f is implicit in both co-ordinates, and R values are represented by curved co-ordinates, so that interpolation is troublesome.

The author has drawn up a new chart, Fig. 1, in the more conventional form used by Pigott, taking advantage of the functional relationships established in recent years. Curves of f versus R are plotted to logarithmic scales for various constant values of relative roughness (e/D); and to permit easy selection of e/D, an accompanying chart, Fig. 2, is given from which e/D can be read for any size of pipe of a given type of surface.

In order to find the friction loss in a pipe, the procedure is as follows: Find the appropriate (e/D) from Fig. 2, then follow the corresponding line, thus identified, in Fig. 1, to the value of the Reynolds number R corresponding to the velocity of flow. The factor f is thus found, for use in the Darcy formula

In Fig. 2, the scales at the top and bottom give values of the diameter in both feet and inches. Fig. 1 involves only dimensionless quantities and is applicable in any system of units.

To facilitate the calculation of R, auxiliary scales are shown at the top of Fig. 1, giving values of the product (V.D ») for two fluids, i.e., water and atmospheric air, at 60 F. (D » is the inside diameter in inches.) As a further auxiliary, Fig.3 is given, from Which R can be quickly found for water at ordinary temperatures, for any size of pipe and mean velocity V. Dashed lines on this chart have been added giving values of the discharge or quantity of fluid flowing, Q = AV, expressed in both -cubic feet per second and in U. S. gallons per minute.

^{3 Rouse, reference (3), p. 250; and Powell, reference (10), p. 174.}

For other fluids, the kinematic viscosity v may be found from Fig. 4, which with. Prof. R. L. Daugherty’s kind permission has been reproduced to enable R to be quickly found for various fluids, Fig. 4 includes an auxiliary diagram constructed by Dr. G. F. Wislicenus, which gives R for various values of the product VD » shown by the diagonal lines. – For any value of v in the left-hand diagram, by following a horizontal line to the appropriate diagonal at the right, the corresponding R may be read at the top of the auxiliary graph.

Over a large part of Fig. 1, an approximate figure for R is sufficient, since f varies only slowly with changes in R; and in the rough-pipe zone f is independent of R. From the last consideration, it becomes possible to show, in the right-hand margin of Fig. 2, values of f for rough pipes and complete turbulence.

^{Reference (13) and reference (5).}

If it is seen that the conditions of any problem clearly fall in the zone of complete turbulence above and to the right of the dashed line in Fig. 1, then Fig. 2 will give the value of f directly without further reference to the other charts.

ILLUSTRATION OF USE OF CHARTS

Example 1: To estimate the loss of head in 200 ft of 6-in. asphalted cast-iron pipe carrying water with a mean velocity of 6 fps: In Fig. 2, for 6 in. diam (bottom. scale), the diagonal for « asphalted cast iron » gives e/D= 0.0008 (left-hand margin). In Fig. 3, for 6 in. diam (left-hand margin), the diagonal for V = 6 fps gives R = 2.5 (10⁵) (bottom scale) (or, instead of using Fig. 3, compute VD » = 6 _X 6 = 36). In Fig. 1, locate from the right-hand margin the curve for e/D= 0.0008 and follow this curve to a point above R = 2.5 (10⁵) on the bottom scale (or below VD » = 36 on the top scale). This point gives f = 0.02 (left-hand margin); then:

Example 2: To estimate the loss of head per 100 ft in a 15-in. new cast-iron pipe, carrying water with a mean velocity of 20 fps: In Fig. 2, for 15 in. dim (bottom scale), the diagonal for « cast iron » gives e/D= 0.0007 (left-hand margin). In Fig. 3, for 15 in. diam (left-hand margin), the diagonal for V = 20 fps gives R = 2 (10⁶) (or, instead of using Fig. 3, compute VD »= 20 X 15= 300). In Fig. 1, the curve for e/D= 0.0007 (interpolating between 0.0006 and 0.0008, right-hand margin), at a point above R = 2 (10⁶) (bottom scale) (or below VD » = 300, top scale) gives f = 0.018 (left-hand margin). In this case the point on Fig. 1 falls just on the boundary of the region of « complete turbulence; rough pipes. » Here R or VD » need only be approximated sufficiently to see that the point falls in the complete turbulence region, and f can then be found directly from the right-hand margin in Fig. 2 without further reference to Fig. 1; then

It must be recognized that any high degree of accuracy in determining f is not to be expected. With smooth tubing, it is true, good degrees of accuracy are obtainable; a probable variation in f within about ±5 per cent (14), and for commercial steel and wrought-iron piping, a variation within about ±10 per cent. But, in the transition and rough-pipe regions, we lack the primary and obvious essential, a technique for measuring the roughness of a pipe mechanically. Until such a technique is developed, we have to get along with descriptive terms to specify the roughness; and naturally this leaves much latitude. The lines in Fig. 2 might be more graphically represented by broad bands rather than single lines, but this is not practical due to overlapping.

Even with this handicap, however, fairly reasonable estimates of friction loss can be made, and, fortunately, engineering problems rarely require more than this. It will be noted from the charts that a wide variation in estimating the roughness affects f to a much smaller degree. In the rough-pipe region, for the reasons just explained, the values of f cannot be relied upon within a range of the order of at least 10 per cent.

The charts apply only to new and clean piping, since the rapidity of deterioration with age, dependent upon the quality of the water or fluid and that of the pipe material, can only be guessed in most cases; and in addition to the variation in roughness there may be, in old piping, an appreciable reduction in effective diameter, making an estimate of performance speculative.

Although we have no accepted method of direct measurement of the roughness, in any case where we have a sample of pipe of the same surface texture available for test in the laboratory or in the field, then from a test of such a pipe in any size we can, by aid of the charts, find the absolute roughness corresponding to its performance. Thus we have a means for measuring the Toughness hydraulically. The scale of the absolute roughness e used in plotting the charts is arbitrary, based upon the sand-grain diameters of Nikuradse’s experiments.

The field covered by Fig. 1 divides itself into four areas representing distinct flow characteristics. The first is the region of laminar flow, up to the critical Reynolds number of 2000. Here the flow is fully stabilized under the control of viscous forces which damp out turbulence, permitting a completely rational solution. The values off are here given by a single curve, f = 64/R independent of roughness, representing the Hagen -Poiseuille law.

Between Reynolds numbers of 2000 and 3000 or 4000, the conditions depend upon the initial turbulence due to such extraneous factors as sudden changes in section, obstructions, or a sharp-edged entrance corner prior to the reach of pipe considered;

and the conditions are probably also affected by pressure waves initiating instability. This region has been called a critical zone, and the indefiniteness of behavior in this region has been indicated by a hatched area without definite f lines. The minimum for f values is the dotted continuation of the laminar-flow line, corresponding to very smooth and steady initial flow. When there is distinct turbulence in the entering fluid, the flow in the’ critical zone is likely to be pulsating (2) rather than steady. The effects of strong initial turbulence may even extend into the laminar-flow zone, raising the f values somewhat, as far as to a Reynolds number of about 1200. Above a Reynolds number of 3000 or 4000, conditions again become reasonably determinate. Here we find two regions, namely, the transition zone and the rough-pipe zone. The transition zone extends upward from the line for perfectly smooth pipes, for which the equation is

                                                                                             (Karman., Prandtl, Nikuradse)  to the dashed line indicating its upper limit, plotted

from the relation

                                           (following the corresponding line in Rouse’s chart, reference 12).

In the transition zone the curves follow the Colebrook function.

These curves are asymptotic at one end to the smooth pipe line and at the other to the horizontal lines of the rough-pipe zone. Actually, the curves converge rapidly to these limits, merging with the smooth pipe line at the left, and at the right, beyond the dashed line, becoming indistinguishable from the constant f lines for rough pipe.

THE COLEBROOK FUNCTION

The basis of the Colebrook function may be briefly outlined. Von Kerman had shown that, for completely turbulent flow in rough pipes, the expression

is equal to a constant (1.74), or, as expressed by Colebrook,  

is equal to-zero. In the transition region of incomplete turbulence von Karman’s expression is not equal to a constant but to some function of the ratio of the size of the roughnesses to the thickness of the laminar boundary layer. Accordingly, Nikuradse had represented his experimental results on artificially roughened pipes by plotting

                                      versus

in which   

is the laminar layer thickness. By this method of plotting, the results for all types of flow and degrees of roughness were shown to fall on a single curve. Using logarithmic scales, the smooth-pipe curve becomes an inclined straight line, and the rough-pipe curves merge in a single horizontal line.

Colebrook (11), using equivalent co-ordinates,⁵ plotted in his Fig. 1, here reproduced as Fig. 5, the results of many groups of tests on various types of commercial pipe surfaces. He found that each class of commercial pipe gave a curve of the same form, and while these curves are quite different from Nikuradse’s sand-grain results, they agree closely with each other and with a curve representing his transition function.

^{t’e/a may be expressed in alternative forms as proportional to R-Vf in which r = D/2, k = e; or to p V*k in which V* = ‘ r/k  ‘2 . Ti’ To being the shearing stress at the pipe wall, p the mass density of the fluid andµ its absolute or dynamic viscosity.}

Rouse « (12), also using equivalent co-ordinates, has plotted in his Fig. 6, here reproduced as Fig. 6, a large number of points each of which represents a series of tests on a given size of commercial pipe, together with the Colebrook curve. As he points out, the deviation of the points from the Colebrook curve « is evidently not much greater than the experimental scatter of the individual measurements in any one series ».

When the thickness of the laminar layer, which decreases with increasing Reynolds number, becomes so small, compared to the surface irregularities, that the laminar flow is broken up into turbulence, the flow conditions pass over into the zone of « rough pipes, » with complete turbulence established practically throughout the flow. Viscous forces then become negligible compared to inertia forces, and f ceases to be a function of the Reynolds number and depends only upon the relative roughness; giving horizontal lines of constant f in the chart. These lines agree with the von Karman rough-pipe formula:

Since f depends upon the relative roughness, the ratio of the absolute roughness to the pipe diameter, even a fairly rough surface in a very large pipe gives a small relative roughness. Thus Colebrook plots the results obtained on the penstocks of the Ontario Power Company, where metal forms and specially laid concrete produced a very smooth example of concrete surface. This in combination with the large diameter gave a relative roughness comparable to drawn brass tubing, with f values falling practically on the « smooth pipe » line of Fig. 1. Such specially fabricated, welded-steel pipe lines as those of the Colorado aqueduct system would probably give values along the same curve.

On the other hand, at very high velocities in drawn tubing of small diameter, even the small absolute roughness is sufficient to break up the laminar boundary layer, and the tubing becomes in effect a « rough pipe. » Very few experiments have carried the velocities and Reynolds numbers high enough to permit a close estimate of e for drawn brass, copper, or similar tubing; but by applying the Colebrook function to the available data (14, 15), for the smoothest surfaces reported upon, e was estimated as of the order of 0.000005; and a line corresponding to this value has been drawn in Fig. 2, serving as a minimum limit for surfaces likely to be encountered in practice.

PIPE FRICTION FACTORS APPLIED TO OPEN-CHANNEL FLOW

Pipe friction factors have sometimes been applied to open-channel flow, and more commonly the friction losses in large pipes and other closed conduits have been computed from open-channel formulas. The Chezy formula for open channels is

in which V is the mean velocity; m the hydraulic mean depth or « hydraulic radius, » the sectional area divided by the wetted perimeter; S the slope, the loss of head divided by length of channel, and C a coefficient. The Chezy formula is equivalent to the Darcy formula for pipes, the Chezy coefficient C being convertible into f by the relation f= 8g/C². It should be considered, however, that the Chezy coefficients have been derived principally from observations on relatively wide and shallow channels of large area and rough bottoms, far from circular in shape, and that they involve a free water surface not present in closed conduits, so that; even when the flow is uniform, the problem is highly complex. Consequently, such formulas as Manning’s are recommended for open channels in preference to the use of values of C derived from the pipe friction factors.

Open channels dealt with in engineering practice are usually rough surfaced and of large cross section, corresponding to large Reynolds numbers and falling in the zone of complete turbulence, so that the friction factors are practically independent of Reynolds number. The presence of a free surface, however, with surface waves or disturbances, introduces a consideration not involved in closed-conduit flow. It is therefore the author’s view that while, for open channels, we can drop the Reynolds number as an index of performance, we should replace it by a new criterion, the Froude number relating the velocity head and depth, which can be expressed as

or more strictly               

                         

in which

denotes the average depth or, sectional area divided by the surface breadth; the latter form representing the .ratio of mean velocity to the gravitational critical velocity or velocity of propagation of surface waves.

This proposed criterion defines whether the flow falls in the « tranquil, » « shooting, » or critical state. The neglect of this factor may at least partially account for inconsistencies between various open-channel formulas, and between open-channel and pipe-friction formulas, and casts particular doubt on accepted formulas for open-channel friction in the critical or shooting-flow regions, These considerations suggest the plotting of open-channel friction factors as a function of the relative roughness and the Froude number, in similar manner to the plotting off as a function of the relative roughness and the Reynolds number for closed conduits.

For the foregoing reasons, Fig. 1 is not recommended with much confidence for general application to open channels, for which a formula such as Manning’s better represents the available information. The charts can however be applied, at least as an approximation, to noncircular closed conduits of not too eccentric a form or not too different from a circular section, by using an equivalent diameter

Since civil engineers usually classify surface roughness by the Kutter and Manning roughness factor n, it would be helpful in selecting a value of e for such variable surfaces as concrete, if we could correlate e and n. P. Panagos⁶ has applied the Colebrook function to the test data collected by Scobey (16) and finds the following values of e corresponding to the Rutter n ratings given by Scobey, which may be at least tentatively utilized:

Kutter n         0.0105   0.011      0.012   0.013   0.014   0.015  0.016

Absolute roughness e  0.00015    0.0005   0.002   0.005   0.011   0.02    0.03

Accordingly, on the basis of Scobey’s data the lines given in Fig. 2 for concrete may be somewhat more definitely described as follows:

Although the curves in Fig. 1 are plotted from definite functional forms which can be accepted with some confidence within the degree of accuracy required in engineering use, further information will be welcomed which would improve the location and definition of the lines in Fig. 2, or which would add new lines for other materials. Any tests of friction head in pipe of any material can be applied to Fig, 1, and corresponding points can be readily located in Fig. 2. A 45-deg line through a point so located can then be added to Fig. 2, to represent a particular kind of pipe surface.

ACKNOWLEDGMENT

For helpful suggestions and assistance, the author is particularly indebted to Prof. B. A. Bakhmeteff, Mr. Ralph Watson, Dr. G. F. Wislicenus, Dr, A. T. Ippen; and to Mr. P. Panagos for collecting data and numerical checking.

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6 Assistant in Mechanical Engineering, Princeton University, Princeton, N. J.

Discussion

R. L. DAUGHERTY.? The writer has nothing but commendation for this excellent paper. The author has presented the latest theory combined with the available experimental data in a manner which makes it more convenient for use than has been the case heretofore. His evaluation of relative roughness for different types and sizes of pipes is a step forward.

While this paper deals primarily with pipe friction it is interesting to note the suggestions made concerning the treatment of the flow in open channels. The latter has not been given the attention from the standpoint of rational analysis that has been devoted in the past to pipes. It is to be hoped that developments in this field may be made along the lines suggested by the author.

The author calls attention to the well-known fact that in the transition zone the Nikuradse curves for his artificial sand-grain roughness are quite different from those obtained with commercial pipes. The writer would like to know if the author has any explanation to offer for this marked difference.

C. W. HUBBARD.B This paper is of interest to engineers who must estimate fluid-friction loss closely for certain types of problems. Ordinarily the Manning type of formula is preferred, since the roughness value may be determined from the Lype of surface of the wall as contrasted to the Darcy formula where the roughness coefficient varies with the size of pipe and is difficult to estimate. The author’s Fig. 2 allows a quantitative wall roughness estimated from the type of wall to be used.

During some recent tests made to select a protective paint for steel which would also have a low friction loss, it was found that several coatings, particularly those consisting of certain bitumastic constituents which required them to be applied thickly to the wall, gave low flow-resistance values. The tests, made in 3-in. pipes, which were split longitudinally to allow proper application of the coating, showed roughness values of the order of those obtained with drawn-brass tubing. However, the appearance of the coating was not as smooth as drawn tubing. The writer had previously experienced this effect with similar coatings. There seems to be little published material on the friction loss produced by various protective paints and coatings on pipe walls, particularly on small pipes when the flow is likely to occur in the transition range where the friction loss is dependent upon Reynolds number. Apparently the roughness of such surfaces is of the wavy Gype which cannot be evaluated on the same basis as the same magnitude of roughness which is of the granular type.

A. T. IPPEN.9 The author has ably satisfied the object of his paper stated in the beginning with an extremely timely and practical summary of the latest information available on pipe friction. Academic research in this field over the last 30 years conducted on a fundamental basis has finally yielded a satisfactory explanation of the nature of the laws of pipe friction and has cleared up the concepts of energy dissipation in conduits and channels.

? Professor of Mechanical. Engineering, California Institute of -Technology, Pasadena, Calif.

Lieutenant Commander, U.S.N.R. Mena. A.S.M.E.

Assistant Professor, Hydraulic Laboratory, Lehigh University, Bethlehem, Pa.

The evidence for the adoption of the methods for, determining the pipe friction factor as presented by Colebrook is rather astonishing. Some experiences in this connection may be contributed here. The writer has computed two comprehensive sets of data on, pipe friction, one by John R. Freeman and another by L. H. Kessler. The former completed his experiments during the years 1889 to 1893 and his data were published by this Society in a special volume (15)10 in 1941. The second set of data was obtained from pipe friction experiments at the Wisconsin Experimental Station, the results of which were published in 1935. Both experimenters performed tests on 1/4 in- to 8 in diameter wrought-iron pipes in new condition covering the maximum range in Reynolds numbers possible under their experimental conditions. After plotting these results every one of their rails shows essentially the f versus R curve indicated by Colebrook and ‘e values calculated for all the various sizes come out very close to the average value stated for wrought-iron pipe in the present paper. It must be remembered that Kessler’s data were obtained 40 years after those of Freeman and that it can hardly be assumed that manufacturing processes remained identical during that period.

Another fact of importance to the practical engineer from this analysis of Freeman’s and Kessler’s data is worth mentioning. Rouse and Moody in their f versus R curves terminate the transition range from smooth- to rough-pipe flow along a line corresponding to a ratio of absolute roughness e to the laminar boundary layer thickness a of 6.08. Kessler’s and Freeman’s data do not give a single value that high in all their runs; their highest values obtained were about = 2.5. Under practical conditions of use therefore the flow of water in pipes occurs well in the transition range from smooth-to rough-pipe flow.

This fact easily explains why a final solution of the pipe friction problem was possible only after the concepts of « smooth-pipe » and « rough-pipe » flow had been established separately. While Nikuradse’s results on uniformly sand-coated pipe were helpful in this respect, they also resulted in more complicated transition curves than are obtained from tests with the statistical roughness patterns encountered of the most commercial pipe surfaces. The Colebrook universal function seems to fit the better in this transition range; the more, the roughness irregularities are statistically distributed as fax as size and shape are Concerned and vice-versa, the more regular the size and pattern of the irregularities the closer Nikuradse’s transition curves are approached, where finally the critical velocity for all roughness bodies is the same in the ideal case of completely uniform size.

The familiar functions for the pipe friction factor f may be written in the following form

1, Numbers in parentheses throughout the discussion refer to the Bibliography at the end of the author’s paper.

According to Colebrook, Equations, [1] and [2] are combined into the following universal function

This function reverts to either Equation [1] or Equation [2], if either the influence of the relative roughness disappears or when the viscous influence becomes insignificant. By use of Equation [3], the Colebrook function may be written in the alternative form

This equation clearly brings out the dependence of the pipe friction phenomena upon the thickness of the laminar boundary layer, i.e., on the viscosity of the fluid. It will be found in practical calculations that this influence is very seldom absent. The proposed ultimate value of

is equivalent to a value of

of 6.08.

It is evident that aging of pipes under varying conditions of use will result in new values of absolute roughness which at present are not easily’ predicted. From experiments on galvanized steel pipe of 4 in. diam at the Hydraulic Laboratory of Lehigh University, an initial average value of e = 0.00045 ft was obtained. This value of e was doubled within 3 years as a result of the change in surface conditions with aging under moderate conditions of use. It must be remembered here that this change in e represents only about a 20 per cent increase in the Darcy-Weisbach factor f, since the e value is a much more sensitive indicator of pipe roughness than the factor f.

In conclusion, it may be hoped that this paper will bring the general adoption of this relatively easy and reliable method of determining pipe friction and thereby establish a standard procedure in practice which is based upon sound analytical and experimental evidence.

W. S. PARDoE.11 In the following tests on pipes of various diameters and materials, the exponent n in the exponential formula,

varied from 0.535 to 0.546, thus checking Williams’ and Hazen’s formula

very closely.

The maximum value of R was about 1,250,000 for 8-in. Neoprene dock-loading hose (very smooth) which is much below the « complete turbulence zone. » The tests included:

6-in. halite cement-asbestos pipe (predecessor of Transite)

4-in. Ruberoid cement-asbestos extruded pipe

4-in. fiber conduit

6-in, and 8-in. Neoprene dock-loading hose for E. I. du Pont de Nemours

2-in. to 12-in. steel pipe

8-in. rubber dock-loading hose with 1-in. X 1/8-in. helical metal band on inside

In no case except the last did the exponent n show even a tendency of decreasing, let alone approaching a value of 0.5 or complete turbulence. This must be due to the smoothness of the materials and the low value of Reynolds number. In the last case, the values of f did show a tendency to become constant, the value of e/D being quite large.

11 Department of Civil Engineering, University of Pennsylvania, Philadelphia. Pa,

The writer has not conducted a sufficient number of tests on pipes and is far from a pundit on this subject. At some time in the future, he will attempt to -work into the « complete turbulence zone, » if such there is, even if he must use a bit of 4-in. turberculated cast-iron pipe.

Mr. Pigott in his discussion has mentioned my insistence on the fact that the coefficients of Venturi meters become constant. This coefficient may be approximated by the formula

in which if β is the diameter ratio d₂/d_l and K is the coefficient of loss in

The value of K on the flat part of tests of 85 cast-iron Venturi meters approximates

As the absolute roughness is constant, the proportional roughness varies inversely as the diameter or the coefficient increases with the diameter. The tests ran to quite high values of Reynolds number in terms of

thus indicating there is such a thing as complete turbulence. Solving the foregoing expression

Hence a constant value of c gives a constant K, or n_f varies as V².

This is of course arguing from the writer’s experience with Venturi meters to make up for his lack of adequate experimental knowledge of the subject under discussion.

Professor Moody says f is a function of « two and only two », dimensionless quantities     

      and 

The writer has found in his work on Venturi meters a variation of over 1/2 per cent, due to the effect of the ambient temperature.12

As a variation of 1/2 per cent in c requires a variation of 25 per cent in k it seems to the writer the effect of a difference of temperature of 20 deg F on f at low value of R might be considerable. This effect is brought about by a change in the boundary shear; thus

If Q is kept constant dv/dy will also be constant, and        corresponds to the temperature of the inside wall of the pipe, which will lie between the ambient temperature and that of the water. It will decrease as the velocity increases as a result of the heat being conducted away more rapidly. This the writer will check in future experiments; it may throw some light on the upper limit of the critical or unstable zone. The effect is a function of Reynolds and Prandt’s or Nusselt’s numbers, and the writer is not certain « what the price of cheese in Denmark does to effect f”.

12 « Effect of High Temperatures and Pressures on Cast-Steel Venturi Tubes, » by W. S. Pardoe, Trans. A.S.M.E., vol. 61, 1939, p. 247.

Professor Moody is to be congratulated on producing a very usable plot of friction factors which in due time may replace the Pigott and Semler curves which have to date been extensively quoted and used by engineers. Thus do we progress?

R. J. S. PioarT.13 This study of friction factor in pipes is particularly interesting to the writer, as it is a valuable further rationalization of a situation which has been unsatisfactorily empirical.

At the time the writer’s own correlation (4) was presented (1933) there was almost complete lack of uniformity between various formulations in general use, wandering all the way from Sutter, Hazen, and Williams tables, to Aisenstein’s averaged values.

There was great need to prepare a formulation that would work satisfactorily for all kinds of conduit, from brass tubing to brick ducts, and for all fluids.

Dr. Kemler, then on the writer’s staff, did the laborious part of the job, in correlating the results of all the experiments published up to that time, culling all those with incomplete data (6). The writer summarized this work, in form for direct application generally, introducing the roughness effect by rather strong-arm empiric; but at any rate the resulting chart worked well and has been growing in use.

The great value of the author’s study is that it puts the roughness effect, at last, on a much better justified basis. For example, Buckinghara (Fig. 1, reference 5) drew the lines for different sizes of steel pipe curved as they approached the viscous region, the same as the author now shows them; Stodola (Fig. 1, ref. 5) shows them straight and intercepting.

The later material used by the author shows that they are curved. Another important point settled by the author is that the lines for all roughnesses finally reach a constant value. The point at which this condition obtains is plainly shown to be a function of relative roughness, and so solves a difficulty Dr. Semler and the writer had, in correlating some of the test material. Some of the experimental results showed rather flat coefficients that were unexpected in regions of moderate roughness. But this constant value of f is confirmed by Professor Pardoe’s findings on Venturi discharge coefficients. He has been pointing out for years that the coefficient reaches a constant value at some Reynolds number that increases with size. Since most Venturis above rather small sizes are made with cast approach cones and the losses are substantially represented by pipe friction, this situation corresponds to flat final value of f at complete turbulence, and a decrease of the value of f with decrease of roughness.

Some engineers may be interested in the flow of queer materials like greases, muds, cement slurries, etc., that have thixotropic properties (quoted from the theologists), that is, they have plasticity mixed in with viscosity. All these materials have apparent viscosities ‘which decrease with increase of shear rate, but, when they finally reach turbulent flow, behave like true liquids of rather low viscosity. Such activities as oil-well drilling, cement-gun and grouting operations, automotive greasing equipment, and ball bearings involve such materials. In food industries, one gets tomato ketchup and pea soup; glue and soap solutions, paint and varnish operations, and various queer materials in the rayon and plastics industries. For those interested, a paper¹⁴ by the writer presents more or less a rational solution that has been quite satisfactorily supported by tests.

^{13 Chief Engineer, Gulf Research and Development Company, Pittsburgh 30, Pa. Fellow A.S.M.E.}

^{14 « Mud Flow in Drilling, » by R. J. S. Pigott, Drilling and Production. Practic A.P.I., 1941, pp. 91-103.}

In Fig. 1, the author has drawn his dotted line of complete turbulence somewhat in advance of the Reynolds number values at which the friction factor becomes a constant quantity. The writer finds that the expression

represents, as closely as can be determined from the small-scale diagram, the point at which the friction factor becomes absolutely constant. It is curious and probably only accidental’ that the value 3500 corresponds about to the upper limit of the critical zone.

RousE.15 Important results of laboratory research frequently do not reach the hands of practicing engineers until many years after the original papers have been published. A salient case in point is the discovery by Blasius in 1913 of the dependence of the Darcy-Weisbach resistance coefficient, f upon the Reynolds number R, which did not come into general engineering use until perhaps a decade ago. It often happens, however, that once engineers have accepted a new idea they are loath to modify it in any way. The paper under discussion is a very commendable endeavor to make recent experimental findings immediately useful to the engineer, but the writer feels that it still caters to a regrettable degree to the engineer’s innate conservatism.

If the writer’s belief is correct, this paper is intended to fulfill the same purpose as that which prompted the writer to present a somewhat similar paper (12) and resistance chart at the Second Hydraulics Conference in 1942. The author claims that’ in this chart, which is reproduced herewith in slightly modified form,¹⁶ the writer adopted co-ordinates inconvenient for ordinary engineering use. Such criticism resulted from the writer’s deliberate advancement beyond the now familiar Blasius f-versus-R notation in the belief that both greater convenience and greater significance would be attained thereby. Since these two papers of identical purpose thus differ in their basic method of approach, a criticism of the one point of view must necessarily involve a defense of the other.

Although Blasius’ original dimensional analysis of the variables involved led to his adoption of the form VD/ν as the most significant grouping of terms upon which f should depend, it must be realized that the following three different combinations of the same variables are all equally valid for the basic case of a smooth pipe: ¹⁷

The combination now most familiar to the engineer, of course, is the first, although it has long since been proved that it will yield a linear plot on logarithmic paper for only the laminar zone. The second, on the other hand, is the basis of the Karman-Prandtl analysis of the turbulent zone, the general functional relationship simply being written in the specific form:

^{15 Director, Iowa Institute of Hydraulic Research, University of Iowa, Iowa City, Iowa.}

^{16 « Elementary Mechanics of Fluids, » by Hunter Rouse; John Wiley & Sons, Inc., New York,- N. Y. (in Press).}

^{17 « Solving Pipe Flow Problem with Dimensionless Numbers, » by A. A. Kalinski, Engineering News-Record, vol. 123, 1939, p. 23.}

Despite the author’s, indication to the contrary, f is not inextricably embodied in the second term of this relationship, as may be seen from the identity

If the Karman-Prandtl parameters are chosen as the basis of a semi logarithmic chart, as in the accompanying figure, not Only will the smooth-pipe relationship plot as a straight line, but all transition curves from the smooth to the rough relationship will be geometrically similar. It would appear to the writer that this combines ease in interpolation (and hence convenience) with greater significance than the Blasius plot will permit. This, therefore, is one of the writer’s two reasons for continuing to recommend the newer type of chart in preference to that of the author.

The writer’s second reason will be evident after further inspec­tion of the foregoing functional relationships. The first relation­ship will be directly useful in graph form only if the velocity or rate of flow is known; otherwise the desired coefficient may be evaluated from the graph only through the inconvenient process of trial and error. If the velocity or rate of flow is not known, on the other hand, a graph of the second functional relationship will make the desired coefficient immediately available. In order to provide a single chart which would satisfy both sets of requirements, the writer supplied ordinate scales of both f and  

(the latter being proportional to the Chezy C) and abscissa scales of both R= V.D/ ν and

Since the parameters     

were selected by the writer for the primary ordinate and abscissa scales; the alternative abscissa parameter     

is necessarily represented by curved lines over a portion of the writer’s chart. Had log f and log R been chosen as the primary parameters,   

would still have required sloping lines in the grid; such choice therefore in­volves no particular advantage over the writer’s but rather de­feats the writer’s purpose owing to the accompanying distortion of the entire system of transition curves. The author’s graph, of course, contains no secondary grid system simply because it permits direct solution for only one of the several variables.

Brief mention might be made of the third possible combination of variables, which is evidently applicable to problems in which the diameter is the unknown quantity. So long as the pipe is smooth, such a plot will be of use, but the adoption of a similar function for the case of rough surfaces will still require a trial-and­-error solution, unless the graph is made hopelessly complex, ow­ing to the fact that for a given boundary material the pipe di­ameter must be known, before the relative roughness may be evaluated. Solution by trial might therefore proceed just as well from either of the other two functional relationships con­tained in the writer’s diagram.

The writer commends the author’s presentation in graph form of the values of absolute roughness given in the writer’s paper, but notes with interest that this plot is consistent with the writer’s rather than the author’s choice of basic parameters. Such a graph would therefore have its greatest value when prepared as a marginal extension of the writer’s resistance chart, for then no relative-roughness computations would have to be made.

So far as the author’s discussion of open-channel resistance is concerned, the writer takes exception to two points of fundamen­tal importance: First, the author states that such relationships as the Manning formula should be used in open-channel computa­tions in preference to values derived from pipe tests, implying that the familiar empirical open-channel formulas are inherently more valid. It is known, however, that the Manning formula (not to mention those of Bazin and gutter) is not in accordance with the logarithmic law of relative roughness upon which the author’s paper is based. So far as the writer can ascertain, the only reason pipe tests could not generally be used in evaluating open-channel resistance lies in the fact that few open-channel boundary surfaces are suitable to testing in pipe form. Aside from the moot question of the effect of cross-sectional shape (which the empirical open-channel formulas in no way answer), it would appear to the writer that a general resistance graph for uniform open channels should differ little from that for pipes, ex­cept in that the familiar parameters C and S might conveniently be included in the co-ordinate scales; this has been done in the present form of the writer’s chart.

The writer’s second objection to the author’s closing section is in regard to his implication that the Froude number should re­place the Reynolds number as the fundamental resistance pa­rameter for open-channel flow. So far as boundary resistance is concerned, the writer can see no possibility of the Froude number playing a comparable role. It is true that viscous shear is of little significance in comparison with boundary roughness in most open-channel problems, but it is also true that the effect of sur­face waves upon the internal resistance to flow has not yet been ascertained. The open-channel problem is, in fact, quite analo­gous to that of ship resistance, in which the matter of surface drag is considered wholly independent of the Froude number. If, to be sure, the phenomena of slug flow, atmospheric drag, and air entrainment prove to govern the resistance in the comparatively infrequent case of supercritical flow in open channels, then the Froude number may well become an appropriate resistance criterion, as it already is for cases of channel transition. But to imply that it should replace the Reynolds number as a resistance parameter whenever a free surface exists seems rather untimely to the writer, in that it could lead to serious misinterpretation of those few principles of boundary resistance which have been definitely established.

^{1, Professor of Engineering Research, The Pennsylvania State}

^{College, School of Engineering, State College, Pa. Mena. A.S.M.E.}

^{19 « Mechanism of Disintegration of Liquid Jets, » by P. H. Schweitzer, Journal of Applied Physics, vol. 8, 1937, pp. 513-521.}

P. H. Schweitzer.¹⁸  Lest the author’s charts, presented in delightfully handy forms, be used indiscriminately, it is perhaps in order to add one note of caution. Most of the statements, formulas, and charts are valid only for « long » pipes. For short pipes, the rules controlling turbulence are different, and Reyn­olds number is not the sole or deciding criterion for the state of flow.

If the velocity of flow in a long tube is decreased below the « critical » value, a change from turbulent to laminar flow takes place rather abruptly. The author sets the indeterminate region between 2000 and 4000 Reynolds number. Even that represents a rather narrow strip in the total range covered by the flow of such liquids as water or light oil. Outside of this indeterminate region, the flow is either completely laminar or decidedly turbu­lent, ignoring the rather thin laminar-boundary layer.

While this is true of relatively long tubes, for short tubes or nozzles it is not. In a short tube, as was shown by the writer, ¹⁹ the normal state may be, described as « semiturbulent flow, » which may be visualized as a turbulent core in the center and a laminar envelope near the periphery. The thickness of the laminar envelope may vary between wide limits. The change from turbulent to laminar flow or the reverse takes place in a short tube so gradually that the intermediate stage usually covers the whole practical region.

Of course, in both long and short tubes, turbulent flow is pro­moted by high flow velocity, large tube size, curvature of the tube, divergence of the tube, rapid changes in direction and cross-sectional area of the tube. Laminar flow is promoted by high liquid viscosity, laminar approach, rounded entrance to the tube, slight convergence of the tube, absence of curvature and disturb­ances.

Irrespective of the length of the tube an originally turbulent flow will remain turbulent, if its Reynolds number R = vd/ν is greater than the critical Reynolds number; conversely, an originally laminar flow will remain laminar if R is lower than the number.

If the flow at the entrance is turbulent but its Reynolds num­ber in the tube is lower than the critical, the flow will turn purely laminar if the tube is straight, reasonably smooth, and sufficiently long. If the flow at the entry of the tube is laminar but its Reyn­olds number is above the critical, it is hard to predict the charac­ter of the ensuing flow. If the entry is smooth and rounded and the tube free from disturbances and irregularities, the flow will remain laminar even at Reynolds numbers » as high as 15,000.

In a complete absence of all disturbances, a laminar flow proba­bly never turns turbulent, no matter how high its Reynolds number, but the slightest disturbance will ultimately cause tur­bulence if the Reynolds number is above the critical. The higher the Reynolds number the greater the disturbance, the shorter the tube travel necessary for turbulence to set in.

In a short tube the critical Reynolds number is not the one above which the flow generally or in a particular case is turbulent. The flow is frequently laminar at Reynolds numbers above the critical and it may be turbulent or semiturbulent at Reynolds number below the critical.

The critical Reynolds number is the one below which, in a straight long cylindrical tube, disturbances in _.the flow will damp out. Above the critical Reynolds number disturbances (ap­proach, entry, etc.) never damp out, no matter how long the tube is. The critical Reynolds number so defined was found by Schiller²¹ to be approximately 2320.

In short tubes, or nozzles, the length is not nearly enough for the flow to assume a stable condition. Under the circumstances, a Reynolds number higher than critical will have a tendency to­ward turbulence and vice versa, but it may take a tube travel of 60 times diameter before a stable velocity distribution is de­veloped. The actual flow in the nozzle will be influenced con­siderably by the state of flow before the orifice and the disturb­ances in the approach and within the nozzle. The combination of these factors in addition to the Reynolds number will deter­mine the state of turbulence at the exit of the short tube. For a given short tube or nozzle, the influence of the nozzle factors can be considered the same; therefore the Reynolds number alone will determine the character of the flow.

With decreasing Reynolds number, the thickness of the laminar layer increases and the turbulent inner portion decreases until it finally disappears. It is peculiar to nozzles or short tubes that the change from turbulent to laminar flow (or vice versa) takes place gradually rather than abruptly. The semiturbulent state extends over a wide range of Reynolds numbers, differing only in the relative thickness of the turbulent core and laminar envelope.

^{20 With a convergent tube of 10-deg cone angle Gibson (Proceed­ings of the Royal Society of London; vol. A83, 1910, p.. 37G), observed; laminar flow at R = 97,000.}

^{21 « Untersuehungen, fiber laminare and turbulente Stremung, » by L. Schiller,            Forschungsarbeiten, vol. 248}

AUTHOR’S CLOSURE

The paper was intended for application to normal conditions of engineering practice and specifies a number of qualifications limiting the scope of the chsrts, such as their restriction to round (straight) new and clean pipes, running full, and with steady flow. Under such conditions it was stated, as noted by Professor Par-doe, that the friction factor f « is a dimensionless quantity, and at ordinary velocities is a function of two, and only two, other dimensionless quantifies, the relative roughness of the surface and the Reynolds number »

Under abnormal conditions f could of course be affected by other dimensionless criteria. In closed conduits at very high velocities or with rapidly varying pressures it depends on the Mach or Cauchy number introducing the acoustic velocity. In open channels, as pointed out, free surface phenomena, gravity ‘waves, make it logically dependent on Froude’s number. At very low velocities in shallow open troughs it would conceivably be controlled also by the Weber number for surface tension and capillary waves. Capillary forces while important to insects, as to a fly on flypaper, are negligible to us in problems of engineering magnitude. Under usual conditions of pipe flow only the two dimensionless ratios mentioned need be considered, and it is possi­ble to present the relations between the factors in a chart such as Fig.1.

The discussions have brought out a number of other departures from normal conditions and further limitations to the scope of the charts. Professor Pardoe reminds us that a considerable temperature difference between the fluid and pipe wall may have a measurable effect on the shear stresses, due to ambient currents which would increase the momentum transfer in similar manner to turbulent mixing. This effect would probably be of impor­tance only at .the lower Reynolds numbers and with material temperature differences.

Mr. Pigott reminds us that the scope is limited to simple fluids and does not cover « queer materials like greases, muds, cement slurries » and mixtures with suspended solids. Professor (now Commander) Hubbard and Professor Pardoe mention some un­usual forms of pipe surfaces. The author thinks that most of these, including paint coatings, will follow the lines of the charts closely enough for practical purposes if the proper roughness figures are determined; but the rubber dock-loading hose with helical internal band will probably follow a curve similar to curve V in Fig. 6, which Colebrook and White obtained for spiral-riveted pipe.

Dr. Ippen mentions the rate of increase of roughness from corrosion and gives some useful test information. Colebrook found that corrosion usually increases the value of E at substan­tially a uniform rate with respect to time. Professor Schweitzer calls attention to the point that the pipe must be long, with an established regime of flow, and that the charts do not apply to the entrance or « smoothing section » which require separate allowances. Fortunately we are seldom concerned with close estimates of friction loss in short tubes, where friction is a minor element in the total loss of head.

Dr. Ippen’s discussion admirably summarizes the basic struc­ture of the charts and gives supporting evidence. His own studies of the problem had, the author believes, led him inde­pendently to conclusions similar to Colebrook’s.

The Colebrook function has given us a practically satisfactory formulation bridging the previous gap in our theoretic structure, a region in which the majority of engineering problems fall. It has the further useful property of covering in a single formula the whole field of pipe flow above the laminar and critical zones;- and throughout the field agrees with observations as closely as can be reasonably demanded within the range of accuracy available in the measurements, particularly in the evaluation of the boundary roughness.

Referring to a question raised by Professor Daugherty, the in­consistency between Nikuradse’s tests in the transition zone and those from commercial pipe is usually attributed either to the close spacing of the artificially applied sand grains, such that one particle may lie in the wake behind another, or to the uniformity of Nikuradse’s particles in contrast-to the usual commercial sur­face, which is probably a mixture of large and small roughnesses distributed at random. The latter explanation seems particu­larly plausible, since a few large protuberances mixed with smaller ones could project far enough into the lsminnx boundary layer to break it up, while a uniform layer of projections of av­erage size would all remain well within the same thickness of layer. Thus Nikuradse’s curve clings closely to the smooth pipe line much farther thanthe curve for commercial surfaces. At any rate the artificial character of Nikuradse’s surfaces weighs against the use of his values in the region where the discrepancies appear.

Mr. Pigott reviews the progress in charting friction factors and gives evidence supporting the laws adopted. At the end of his discussion he brings up an interesting question, the form and location of the dashed line in Fig. 1 marking the boundary of the rough pipe zone for complete turbulence, beyond which the fric­tion factors become practically horizontal. With his gift for detecting relationships he arrives at a modified equation for this curve.

Referring to Figs. 5 and 6 it will be noted that Nikuradse’s experiments on artificial roughness gave a curve. which dropped below the « rough pipe » line and then approached it from below, while ordinary commercial pipes give points which approach the rough pipe line from above, and that both sets of points seem to merge with the rough pipe line at about

which Rouse accordingly adopted as the equation of the boundary of the rough pipe zone, the dashed line shown in. Fig. 1. If, how­ever, we adopt the Colebrook function for the transition region to the left of this boundary curve, strictly speaking the Colebrook curves never completely merge with the constant f lines but are asymptotic to them; so that on the basis of the Colebrook func­tion there is no definite boundary to the rough pipe region.

Practically however the Colebrook function converges so rapidly to the horizontal lines that beyond Rouse’s dashed curve the differences are insignificant. Considering the practical difficulties of measurement and consequent scatter of the test points, and the fact that the Colebrook function is partly empiri­cal and merely a satisfactory approximation, it seems hardly justifiable to draw fine distinctions from an extrapolation of this function. If the function could be accepted as completely rational it would be more logical to locate the boundary curve so that it would correspond to some fixed percentage of excess in f over the f for complete turbulence.

Prompted by Mr. Pigott’s suggestion, the author has analyzed the Colebrook equation from this point of view. Calling f the value of the friction factor according to Colebrook, and f_k the value for complete turbulence according to von Karman, the Colebrook equation can be expressed

Calling

a small quantity compared to 1 (of the order of 0.05 or less in the region of the boundary curve) then log (1 + x) can be expanded in a series giving

and neglecting x² and higher powers

If now we denote by s the proportional change in f, that is

 being small compared to 1, then

which, expanding by the binomial formula„ is very nearly

Hence:

is the proportional change in f caused by the Colebrook function.

In plotting Fig. 1, the author, instead of continuing indefinitely with the insignificant effect of the small term, and favoring the view that f should became substantially constant in the rough pipe zone, adopted the compromise of ignoring the variation when it fell below about one half of one per cent; and beyond this point the lines were drawn horizontally at the Ktirman value. That is the chart applied the Colebrook formula only to the transition zone.

Putting  

, we have      

practically confirming Mr. Pigott’s deduction. If we adopt a one per cent varia­tion off as a reasonable allowance, the boundary curve could be plotted from    

It might be more logical, to be con­sistent with the Colebrook function, to use this formula for the boundary curve instead of Rouse’s form. The two curves differ but little, and the choice seems more a matter of academic prefer­ence than practical importance; the scatter of test observations obscures a final answer.

As noted in numerous references in the paper the author has been indebted to Professor Rouse for his contributions to the subject, particularly his valuable paper at the Iowa Hydraulic Con­ference. Professor Rousse’s inclusion in his discussion of his chart, Fig. 7, from the latter paper, is a useful addition to the material here collected. The co-ordinates selected for this chart bring out the functional relationships in a simple manner; and those who prefer to adopt this form of chart now have it at hand.

The author still considers it less convenient for usual engineer­ing problems than his Fig. 1. While the horizontal scale of Fig. 7 can be expressed in terms of the frictional loss of head in place of f, this is of no help where the velocity is given and the friction loss is to be found, nor is it of much help in usual engineering problems where the total head is given and the velocity is to be found. The total head almost always includes not only the friction loss in a pipe system; but also the exit loss, and the losses at entrance and in fittings, bends, and changes in section; and we can seldom assign in advance the value of the friction head or slope of the hydraulic gradient; so that successive approximations or trial- ­and-error solutions are still required. While Rouse’s chart is easier to construct, for the reasons explained the author adopted the form of Fig. 1 as easier to use.

Regarding the author’s suggestions as to open channels, the questions raised by Professor Rouse are probably due mainly to the omission of fuller explanation in the paper. It was not the intention to imply that at low velocities in relatively smooth open channels the friction loss would be independent of Reynolds Xi^–umber, and it may well be found that in- this region the loga­rithmic laws may continue to apply, at least in modified form, and that, as Professor Rouse states, « a general resistance graph for uniform open channels should differ little from that for pipes. »

The author was speaking of another region, « open channels dealt with in engineering practice…usually rough-surfaced and of large cross section, corresponding to large Reynolds numbers and falling in the zone of complete turbulence. » With fairly high velocities, corresponding to large Reynolds numbers, in the presence of a free surface, dimensional considerations require us to include the Froude number as a criterion; and in the region of complete turbulence we can fortunately afford to omit the Reyn­olds number as a controlling factor so that we do not have too many variables to handle. The author did not intend to imply that the Froude number « should replace the Reynolds number as a resistance factor whenever a free surface exists » but only in the region described, which however is within the range of ordinary practice.

Professor Rouse recognizes that free-surface phenomena com­prise a factor in the problem; his objection to including the Froude number is merely that « the effect of surface waves upon the internal resistance to flow has not yet been ascertained— » which calls on us to investigate the effect rather than to ignore it. Certainly wave-making resistance is a very real factor both in ship resistance, and in open channel flow in the region of the gravitational critical velocity, Even in tranquil flow it still may have a measurable effect; the location of the maximum velocity point below rather than at the surface suggests an in­fluence of this factor.

The author is confident that Professor Rouse will agree with his belief that further research on open channel friction is much needed; and he commends such a project particularly to the civil engineers. Neither the f versus R charts nor such formulas as Manning’s, Sutter’s or Basin’s are believed to take into ac­count all of the major controlling factors, and a. statistical analy­sis of available data along the lines suggested, supplemented by further experiments, may yield working charts or formulas of great value to engineers.

It is regretted that Professor (now Major) Colebrook, who has-been serving in, the British Army since 1939, was unable to sub­mit a discussion. The author wishes to thank all of the discussers for their useful contributions, and also to thank Mr. Richard B. Willi for his able presentation of the paper at the Pittsburgh meeting on behalf of the author.

Explicit Approximations to the Solution of Colebrook’s Friction Factor Equation

D. J. ZIGRANG

and

N. D. SYLVESTER

College of Engineering and Physical

Sciences The University of Tulsa Tulsa, OK 74104

The friction factor equation developed by Colebrook (1939) for tubulent

flow has received wide acceptance, probably because it was used by Moody (1944) in the preparation of his friction factor charts. However, Colebrook’s equation is implicit in Darcy’s friction factor, fv, and must therefore be solved by iteration, a formidable task in 1944 when Moody presented his charts which, no doubt, ac­ counts for their popularity. Solution of Eq. l by numerical methods to any desired degree of precision is accomplished easily, quickly and cheaply with today’s digital computers.

Moody (1947) presented an explicit friction equation applicable to the

turbulent region of the flow. Equation 2 was said to yield friction factors within ±5% of those of Eq. l over the range 4,000       Re 107 and the relatively narrow range O                             f/D    0.01. Later we show that a maximum absolute deviation of 15.9% occurs for this equation if the maximum value for f/D is extended to 0.05.

A relationship developed by Wood (1966) for computer appli­ cation gives the Darcy friction factor explicitly as

Our work shows that Wood’s equation has a maximum absolute

deviation of 6.0% over the ranges 4,000 <Re< 107 and 0.00004

< f/D <0.05. Jain (1976) used the theoretical equation of Von Karmen and Prandtl for rough pipes

with curve fitting to yield

Equation 5 is said to differ from Eq. .l no more than 1% over the ranges 5,000 < Re < 107 and 0.00004 < E/D < 5 X 10- 2.

Churchill (1977) developed an explicit equation said to be ap­ plicable to all values of Reynold’s number and f/D,

where

and

Chen (1979) presented an explicit equation which is superior to those of Moody, Wood, Jain and Churchill when compared to an iterative solution of Colebrook’s equation.

Equation 9 is also said to be good for all values of Re and f/D.

However it is compared with the equations of Colebrook, Wood

and Churchill only over the ranges 4,000 <Re< 4 X 108 and 5 X

10- 7 < E/D < 0.05.

Our purpose in this paper is to present two additional explicit approximations to the solution of Colebrook’s implicit equation. One of these is easier to U$e but less precise than Eq. 9 relative to the iterative solution of Eq. l while the second equation is both more complex and more precise than Eq. 9.

The turbulent portion of Moody’s chart includes 4,000 Re 108 and 10- 5 f/D   0.05 with a resulting range for Darcy’s friction factor of 0.001   fo  0.077. Using an average value of 0.04 for fo gives a value for the term 2.5226/    fo of about 13.

Combining this value with Eq. l gives

Combining Eqs. l and 10 yields

Equations l0 and 11 constitute explicit approximations for Eq. 1. Equation 11 is actually the first iteration in the numerical solution of Eq. l. The constant 13 in Eq. 10, which was selected on the basis

of an average value for fo of 0.04, proves to be very nearly opti­

mum over the range of interest and is much better value than is required by an iterative solution. Finally, Eq. 11 can be combined

with Eq. 1 to give

Equation 12 constitutes the second iteration in the numerical so­ lution of Eq. 1. It’s maximum deviation from the numerical solution of Eq. l is only 0.11%.

A numerical comparison of Eqs. 2, 3, 5, 6, 9, 11, and 12 with the

numerical solution of Eq. 1 was conducted. A matrix of 60 test points was formed combining each of 10 roughness ratioswith six different  values for Reynold’s number. The roughness ratios were 4 X 10- 5 , 5 X 10- 5, 2 X 10- 4, 6 X 10- 4, 1.5 X 10- 3, 4 X 10- 3, 8 X

10- 3, 1.5 X 10- 2, 3 X 10- 2 and 5 X 10- 2. The Reynold’s numbers

were 4 X 103, 3 X 104, 105, 106, 107 and 108. The absolute deviations relative to Colebrooks’ equation were computed from

and accumulated over the sixty points calculated for each of the seven explicit equations. The results are shown in Table 1.

Although each of the explicit approximations given in Eqs. 9, 11 and 12 is adequate for computational purposes, Eqs. 11 and 12 are recommended. Equation 9 requires more effort than Eq. 11 but less effort than Eq. 12. Likewise, Eq. 9·is more precise than Eq. 11 but less precise than Eq. 12. Consequently, Eq. 11 is recom­ mended for use with hand-held calculators because it is relatively simple for its degree of precision with respect to the Colebrook

equation equation. Clearly, Eq. 12 should be used with program­ mable calculators and digital computers.

NOTATION

D        = inside diameter of pipe E = Error, defined by Eq. 13 E = Roughness height

fv      = Darcy friction factor

fvc     = Darcy friction factor calculated from the Colebrook equation

Re       = Reynolds number

LITERATURE CITED

Chen, N. H., « An Explicit Equation for Friction Factor in Pipe, » Ind. Eng. Chem. Fund., 18(3), 296 (1979).

Churchill, S. W., « Friction-Factor Equation Spans All Fluid Flow Re­ gimes, » Chem. Eng., 91 (Nov. 7, 1977).

Colebrook, C. F., « Turbulent Flow in Pipes with Particular Reference to the Transition Region between Smooth and Rough Pipe Laws, »]. of Inst. Civil Eng., 133 (1939).

Jain, Akalank K., « Accurate explicit equation for Friction Factor, »]. Hy­

draulics Dtv. ASCE, 102 (HY5), 674 (1976).

Moody, L. F., « Friction Factors for Pipe Flow, » Trans. ASME, 66,641 (1944).

Moody, M. L., « An Approximate Formula for Pipe Friction Factors, »

Trans. ASME, 69, 1005 (1947).

Wood, D. J., « An Explicit Friction Factor Relationship, » Civil Eng., 60 (Dec., 1966).

Manuscript received October 17, 1980, reooion received April 3 and accepted April

23, 1981.

Friction-factor equation spans all fluid-flow regimes

A single correlating equation relates pipe friction loss to Reynolds number and surface roughness for laminar, transitional and turbulent flow alike, thus making fluid-flow calculation simpler.

StuartW.Churchill,UniversityefPennsylvania

Equations are more convenient than tables or graphical correlations in computer-aided design and operation. A single equation that correlates the fluid-flow friction factor with all Reynolds numbers and all pipe-roughness ratios can be constructed from theoretical and correlating equations for the laminar, transition and fully developed turbulent regimes of flow, using a general mode! developed by Churchill and Usagi [1].

The friction factor considered herein is defined in terms of the shear stress on the pipe wall, as follows:

The shear stress at the wall can be related to the gradients in pressure, elevation and velocity by a force and momentum balance, such as:

This equation is exact if the momentum-mean velocity is used in the right-hand derivative. However, the volumetric-mean velocity (3)

provides a reasonably accurate approximation.  We can then rewrite Eq. (2) more conveniently in terms of fluid density and mass flowrate by combining Eq.(1) and (2) and replacing u with w and p through Eq. (3), yielding:

The friction factor defined by Eq. (l) and expanded in Eq. (4) is related to the commonly used friction factors of Fanning and Darcy, as follows:

So, all equations in this article can be converted to the Fanning or Darcy friction factors, by multiplying the nonsubscripted fby 2 or 8, respectively.

The individual flow regimes

Laminar regime. For Re <2,100, Poiseuille’s law

f = 8/Re                                      (6)

is applicable.

Transition regime. The various sets of experimental data for the transition regime between laminar and turbulent flow are quite scattered. Wilson and Azad [2] obtained a precise set of values for the friction factor in smooth pipe -for 1,000 < Re < 500,000 by numerical computations. Using their values, we derive an empirical equation for the central portion of the transition regime:

Experimental data suggest that this expression is reasonably valid for rough, commercial pipe as well. Turbulent regime in smooth pipe. Schlichting (3] and others have shown that the semitheoretical equation

of Prandtl expressed in the form of

gives a good fit for experimental data on smooth

G

pipe over the range 3,000 <Re< 3.4 X lQ . They

presume that Eq. (8) holds for even higher Re. For horizontal flow of a fluid of constant density,

So Eq. (8) is convenient if the pressure gradient is specified.

However, Eq. (8) requires trial and error if instead the flowrate is specified. That difficulty is avoided by the Blasius equation:

However, Eq. (10) is inaccurate for Re > 10·5. The expression

suggested by Colebrook (see Churchill [4]) is also convenient if the flowrate is specified, and is essentially

D     Diameter, m

Friction factor, Twf pu2

J;       Friction factor given by Eq. (i)

fn     Darcy friction factor, 8Twl pu2 fF           Fanning friction factor, 2Twf pu2

g Acceleration due to gravity, m/s2

h Elevation, m

L Length of pipe, m m Arbitrary exponent n  Arbitrary exponent P Pressure, Pa

Re Reynolds number, 4wj’ITµD

u      Velocity,

ub Volumetric-mean velocity, 4w/’7TD2p (m/s)

w    Mass flowrate, kg/s

!       Effective roughness, m µ        Viscosity, Pa· s

p     Density, kg/m3 Tw Shear stress, Pa

equivalent to Eq. (8) in accuracy. Eq. (8 ), (10) and (li) are applicable for !Re   fD    5 and Re    3,000, where ! is the effective (or surface) roughness; this parameter has been tabulated in Perry’s « Chemical Engineers’ Handbook » and elsewhere for v11rious kinds of pipe.

Fully developed turbulent .fiow in rough pipe. Nikuradse [5] determined the following asymptotic expression for very large Re in pipes having uniform artificial (laboratory-produced) roughness:

Eq. (12) also holds for rough, commercial pipe, and it is applicable for !Re        D         70 and Re           10,000. Developlng turbulent .fiow in rough and smooth pipe. Churchill [4] derived an expression for both developing and fully developed turbulent flow in both rough and smooth pipes by combining Eq. (8) and (12), as follows:

Eq. (11) was also combined with Eq. (12) to give an alternative expression:

Eq. (14) differs only slightly from Eq. (13).

Eq. (13) is essentially equivalent to the expression commonly used to construct the complete turbulent regime of the friction-factor chart that is reproduced in most textbooks and handbooks.

The full-range equation

The friction factors given by Eq. (7) and (14) can first be combined in the form of the Churchill-Usagi mode! to yield the following test expression for the transition and turbulent regimes:

Here the subscripts 7 and 14 indicate Eq. (7) and (14), respectively. The computed values of Wilson and Azad   indicate   that   the best   value of the arbitrary constant n is about -8, hence:

Eq. (16) can m turn be combined with Eq. (6) in the form:

The computed values of Wilson and Azad suggest that, in this case, 12 is the best value for the arbitrary constant m, hence:

where

Eq. (18) is valid for ail Re and t:/ D. A trial-and-error solution is necessary if the pressure drop rather than the flowrate is specified, but this situation would also occur if Eq. (13) were used rather than Eq. (14).

Conclusions

Eq. (18) is a convenient and accurate replacement for ail of the friction-factor plots in the literature. The only uncertainty arises from the degree of accuracy ofcomponent Eq. (6), (7), (11) and (17), and from the experimental and theoretical values upon which they are based. The equation appears to be complicated but is actually suitable for calculations with even a hand-held computer.

This equation not only reproduces the friction-factor plot but also avoids interpolation and provides unique values in the transition region. These values are, of course, subject to some uncertainty, because of the physical instability inherent in this region.

References

l. Churchill, S. W., and Usagi, R., A General Expression for the Correlation of Rates of Transfer and Other Phenomena, A/ChE j., Vol. 18, No. 6, 1972, pp. 1121-1128.

2.Wilson, N. W., and Azad, R. S., A Continuous Prediction Method for Fully Developed Laminar, ‘l’ransitional and Turbulent Flows in Pipes, J.Aplud Mech., Vol. 42. 1975, pp. 51-54.

5.Schlichting, H., « Boundary Layer Theory, » 4th ed., p. N.Y., 1960.

4.Churchill, S. W., Empirical Expressions for the Shear Stress in Turbulent Flow in Commercial Pipe, AlChE J., Vol. 19, No. 2, 1973, pp. 375-376.

5. Nîkuradse, J ., Strômungsgesetze in rauhen Rohren, Ver. deutsch. lng., Forschungshdt 361, 19:n. T

The author

Stuart W. Churchill is the Carl V.S. Patterson Professcir of Chemical Engineering at the University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19174.

He obtained bachelor’s and doctoral degrees at the University of Michigan, gaining five ycars of industrial experience along the way. He served as Professor and Chairman of the Dcpartment of Chemical and Metallurgical Engineering at Michigan before moving to Penn. A past president and a fellow of AIChE, and a member of the National Academy of Engineering, he has done research mainly in heat transfer and combustion.

Sven Niel

Préfacé par Yann Arthus-Bertrand

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Merci à toutes mes butineuses, à ma femme Gaëlle et à mes filles pour le bonheur qu’elles me procurent et leur soutien dans mes aventures apicoles.

« Les abeilles donnent le miel et la cire odorante à l’homme qui les soigne ; mais ce qui vaut peut-être mieux que le miel et la cire, c’est qu’elles appellent son attention sur l’allégresse de juin, c’est qu’elles lui font goûter l’harmonie des beaux mois, c’est que tous les événements où elles le mènent sont liés aux ciels purs, à la  fête  des  fleurs,  aux heures les plus heureuses de l’année […].

À qui les a connues, à qui les a aimées, un été sans abeilles semble aussi malheureux et aussi imparfait que s’il était sans oiseaux et sans fleurs. »

La Vie des abeilles, Maurice Maeterlinck.

Sven Niel

Préfacé par Yann Arthus-Bertrand

Préface

« Si l’abeille venait à disparaître, l’homme  n’aurait  plus  que quelques années à vivre », prophétisait Einstein…

Il y a des combats à mener et les abeilles sont là pour nous le rappeler. Essentielles à l’équilibre de la planète, nos abeilles sont touchées de plein fouet par le syndrome d’effondrement. L’hiver 2017 a été particulièrement meurtrier. Rien qu’en France, de très nombreux apiculteurs ont perdu entre 30 et 90 % de leurs colonies. Un véritable écocide.

Des milliards d’abeilles meurent ainsi en silence, menaçant nos cultures et notre alimentation. Pourtant, cette disparition catastrophique des colonies d’abeilles met en danger toute la chaîne alimentaire et la survie même de l’espèce humaine.

Luttons contre les pesticides tueurs d’abeilles utilisés dans le monde entier et travaillons ensemble à leur protection ! J’aimerais rappeler que si tout le monde mangeait bio, Monsanto n’existerait pas.

Yann Arthus-Bertrand Président de la Fondation GoodPlanet

Sauvons les abeilles !

Mes ruches sont mortes cet hiver et cela m’a désespéré.

Nos abeilles meurent. Des millions d’années d’évolution vont être réduites à néant en quelques décennies si nous ne réagissons pas très vite. Depuis 25 ans, on assiste à un véritable effondrement de l’écosystème. Il s’est accéléré ces dernières années : nous  vivons  en effet la sixième extinction de masse, dont les abeilles sont le symbole. Et nous n’en mesurons pas la gravité !

L’hiver 2017 a été particulièrement catastrophique pour les abeilles. Partout en France, de très nombreux apiculteurs ont perdu entre 30 et

90 % de leurs  colonies  :  c’est  dramatique  !  Rien  qu’en  Bretagne, 35 000 colonies sont mortes, 2 milliards d’abeilles ! J’ai alors vécu un triste printemps, silencieux, sans leur doux bourdonnement sur l’aubépine en fleur. J’ai vu la détresse d’un apiculteur : il a vu les trois quarts de son cheptel mourir et il ne lui restait plus que 20 ruches sur les 200 qu’il possédait. Et cette hécatombe n’a pas touché  que  la France, mais aussi  le  Canada  et  le  Québec,  l’Allemagne,  la  Belgique, le Luxembourg, l’Espagne… Un véritable écocide !

Les abeilles pollinisent un tiers des espèces végétales et de l’alimentation mondiale, 84 % des plantes cultivées en Europe. L’INRA estime leur bénéfice écosystémique, c’est-à-dire les services qu’elles rendent à l’environnement et à nous-mêmes, à plus de 150 milliards d’euros ! Véritable « clef de voûte » de la biodiversité, la survie de 80 % des espèces végétales dans le monde dépend directement des

abeilles. En effet, par le biais des fleurs, les végétaux nourrissent les pollinisateurs qui, en échange, assurent leur reproduction. Toute la chaîne alimentaire est en péril si les abeilles disparaissent. 40  %  de notre alimentation dépend de la pollinisation. Sans butineurs, plus de fruits ni de légumes. Adieu cerises, pommes, amandes, fraises, tomates et courgettes !

Si l’abeille est indispensable à l’homme, elle a désormais besoin de lui. Si les apiculteurs élèvent les abeilles pour leur miel, ils leur donnent aussi un abri (le rucher), des soins et, dans le même temps, veillent à leur environnement. S’il y a encore des abeilles aujourd’hui, c’est grâce à leur travail, car les colonies « sauvages » ne suffisent plus à la survie de l’espèce.

Nos décideurs politiques doivent prendre conscience de ce phénomène au plus vite. L’hécatombe de cette année 2018 signe un point de rupture très inquiétant, marqué par le réveil de l’opinion publique et des médias. La communauté scientifique, des actions individuelles et la forte mobilisation des apiculteurs ont lancé l’alerte : les pesticides tuent la biodiversité, contaminent notre environnement et menacent notre santé.

Mais, au lieu d’admettre cet empoisonnement généralisé de l’environnement, on a pointé du doigt les pratiques apicoles. C’est évidemment plus simple que de remettre en cause tout un modèle agricole soutenu par de puissants lobbies !

Comment expliquer qu’en 30 ans, 80 % des insectes ont disparu en Europe ? C’est la conclusion d’une étude internationale publiée en octobre 2017 par la revue Plos  One,  analysant  des  données  de captures d’insectes réalisées depuis 1989, en Allemagne.

Comment expliquer que les abeilles se portent plutôt  bien lorsqu’elles vivent éloignées des cultures intensives ? À Cuba, où les pesticides ont disparu depuis le début des années 1990 suite à l’embargo, les abeilles fournissent un miel d’excellente qualité. Il est

d’ailleurs devenu le quatrième produit d’exportation, pour une valeur de 23 millions de dollars ! Plus près de nous, sur l’île d’Ouessant, en Bretagne, les pertes sont normales, de l’ordre de 6 %.

Ces exemples montrent qu’accuser les pratiques apicoles est lâche et criminel. Les apiculteurs ne sont pas responsables : c’est l’ensemble du modèle agricole intensif qu’il convient de modifier !

Il est déjà presque trop tard. L’accumulation des pesticides dans l’environnement, le réchauffement climatique, les parasites importés, pour ne citer que quelques facteurs, nous indiquent que la ligne rouge est en passe d’être franchie.

Parce qu’il épuise les ressources, parce qu’il est déconnecté des réalités biologiques, l’homme scie la branche sur laquelle il est assis et court à sa perte !

Parfois, je suis pessimiste. Mais, chaque fois que je m’émerveille devant la beauté du monde, je reprends espoir. Il est peut-être encore temps de changer le cours des choses et, surtout, il est de notre devoir de le faire ! Réveillons-nous, prenons conscience que la survie de l’humanité se joue maintenant !

Nous pouvons tous aider à lutter contre la disparition des abeilles. Mais nous devons le faire sans attendre, agir maintenant et nous montrer courageux.

Pourquoi les abeilles sont-elles indispensables ?

Près de 80 % des cultures agricoles ont besoin des insectes pour être pollinisées et 20 000 plantes sauvages en dépendent. Les abeilles pourraient parfaitement se passer des hommes, mais nous avons besoin d’elles, leur rôle est même indispensable pour l’ensemble de la biodiversité.

La vedette

de la pollinisation

Il existe près de 1 000 abeilles différentes en France,  mais  seule l’Apis mellifera est domestiquée et maintient une colonie  pendant l’hiver. Les autres, pour la majorité solitaires, sont également importantes pour la pollinisation.

De la famille des hyménoptères, appartenant au genre Apis, l’Apis mellifera pèse environ 80 mg et vit en moyenne 35 jours en saison, contre 170 jours en hiver. Une reine fécondée au tout début de sa vie assure la pérennité de la colonie en pondant jusqu’à 2 000 œufs par jour. En 19 jours, la jeune abeille, d’abord larve, se métamorphose en adulte ailé. L’ensemble des larves en développement se nomme le couvain. Une colonie comprend entre 20 000 et 80 000 individus.

Une ruche moyenne de 50 000 abeilles contient environ 31 000 butineuses qui, en une journée, visitent 22 millions de fleurs, 700 par abeille. Ces chiffres, impressionnants, reflètent leur importance dans la pollinisation, qui permet aux fleurs mâles et femelles d’une  même espèce de se féconder.

Le miel sert de « carburant » à l’abeille tandis que le pollen fournit à la ruche les protéines, lipides, vitamines et sels minéraux dont elle a besoin. Une ruche double ou triple sa population au printemps pour amasser beaucoup de miel, souvent trop pour  ses  besoins. Indispensable source de protéines pour le développement des larves, le pollen doit être récolté en quantité suffisante pour le couvain et pour garantir une population saine d’ouvrières à  l’automne,  capables  de vivre jusqu’à 5 mois. On sait aussi que les lipides  contenus  dans  le pollen favorisent les défenses immunitaires. Ainsi, de la même façon que nous devons manger 5 fruits et légumes par jour  pour  garantir notre bonne santé, l’abeille doit consommer 5 pollens différents !

Au cours du butinage, du pollen adhère aux poils de l’abeille. Celle- ci en récupère une partie sous forme de pelotes accrochées à ses pattes. En transportant ainsi les grains de pollen de l’étamine (organe mâle) d’une fleur sur le stigmate, ou pistil (organe femelle), d’une autre, l’abeille assure involontairement la reproduction des plantes.

Un rôle prépondérant dans notre alimentation

La production de fruits (tels que les pommes, les abricots, les cerises, les   tomates…),   de   légumes   (comme   les   brocolis,   les   courgettes   ou encore les carottes), mais aussi celle de certains fourrages (tels que la luzerne ou le trèfle) dépend des abeilles.Presque la moitié de notre alimentation, et sans doute la plus savoureuse, est issue du travail des pollinisateurs. Si une symbiose existe entre les plantes et les insectes, un lien étroit nous unit donc aussi aux végétaux. Francis Hallé, botaniste et spécialiste des forêts tropicales, nous avertit : « S’il n’y avait pas de plantes, nous n’existerions pas. On ne pourrait pas vivre sans la photosynthèse. Je commence à comprendre comment est l’être humain : il ne se réveille que quand le drame est là. […] Le jour où l’on aura du mal à respirer, là, ça va commencer à intéresser les  gens. Et ce  jour arrive à grands pas. »

Une cuillerée de miel dans notre tisane ou sur notre tartine représente un travail colossal pour notre petite butineuse ! En effet, la production d’un kilo de miel mobilise environ 6 000 abeilles pendant 2 semaines. Celles-ci  doivent  visiter  près  de  6  millions  de  fleurs  via des millions de voyages. La distance parcourue représente 150 000 km, soit près de 4 fois le tour de la terre !

Pourquoi les abeilles

disparaissent-elles ?

Ne nous cherchons pas d’excuses ! C’est l’homme qui  est responsable de leur déclin. Rien qu’en France, 300 000 colonies disparaissent chaque année !

Jusque dans les années 1990, un taux de perte allant de 5 à 10 % était considéré comme normal. Mais, ces 20 dernières années,  des pertes massives et inhabituelles ont été observées partout dans le monde : en Europe, aux États-Unis et en Australie, les abeilles meurent anormalement. En France, l’hécatombe a commencé dans les années 1995. Elle a coïncidé avec  la  période  d’apparition  des  fameux pesticides néonicotinoïdes. Des pertes de 30 à 90 % ont été depuis observées. Cette année 2018 semble être la plus noire. L’agriculture intensive et l’utilisation de pesticides en sont les raisons principales.

Les terribles conséquences de l’agriculture intensive

Après la guerre, il a fallu reconstruire les villes et, dans le même temps, produire assez de nourriture pour tous. Les bras manquaient dans les campagnes, ce qui a donné l’opportunité aux entreprises de guerre de reconvertir leurs chaînes de production et de s’offrir de nouveaux débouchés. Les premières machines agricoles ont ainsi fait leur apparition ; les premiers pesticides, dérivés du gaz sarin, aussi. L’agriculture vivrière, caractérisée par des surfaces modestes, a alors été remplacée par l’agriculture intensive. La démesure a engendré des machines toujours plus grosses, pour lesquelles les haies et talus

devenaient problématiques et inutiles. Ils étaient pourtant de magnifiques zones de biodiversité et d’excellents remparts aux inondations et à la propagation des maladies !

D’immenses champs de monoculture (blé, maïs, colza…), aux semences industrielles homologuées, ont colonisé ces  différents espaces. Il a fallu adapter la terre aux cultures, ce qui  a  rendu  les plantes plus vulnérables aux parasites. La chimie a alors été érigée en solution     :     engrais     synthétiques,     pesticides,     antifongiques…     La connaissance profonde de la terre et des semences se restreint à nouveau. Les semences non homologuées étant interdites, les agriculteurs deviennent dépendants des produits, des vendeurs, des coopératives spécialisées, des banques, des marchés financiers… Ajoutons à cela que les écoles ne forment alors qu’à cette agriculture intensive et chimique. Les agriculteurs y ont laissé leur âme d’artisans de la terre pour devenir trop souvent des entrepreneurs industriels angoissés…

C’est  ainsi  qu’aujourd’hui,   d’énormes   quantités   de   pesticides (66 000 tonnes en 2017) et  de  déjections  animales  sont  déversées dans les champs et contaminent durablement les sols ainsi que les cours d’eau, les nappes phréatiques et les estuaires. Ces pesticides entraînent la disparition des adventices (coquelicots, bleuets, ronces…), privant encore un peu plus les abeilles de sources de nectar et de pollen.

Aujourd’hui, la production agricole stagne et n’augmente plus. Un capital phénoménal de semences anciennes a disparu, emportant avec lui un fabuleux potentiel génétique qui aurait pu permettre de s’adapter au réchauffement climatique. Les terres se tassent, privées d’humus et travaillées sans répit.

La biodiversité disparaît

L’intensification de l’agriculture et le remembrement ont donc totalement modifié les paysages agricoles ces  30  dernières  années. Pour augmenter les parcelles, un nombre inimaginable de haies et de

talus,  composés  d’arbres  d’essences  variées  (aubépine,  châtaignier…) ont été rasés. On estime que 2 millions de kilomètres de haies ont été détruites en France dans les années 1970, dont 40 000 dans le seul département du Finistère. Subventionnée, cette destruction systématique s’est poursuivie jusque dans les années 1990. Elle s’est par la suite ralentie, avec une diminution d’environ… 1 000 km par an !

Pourtant, tous ces talus et ces haies abritaient aussi bien une faune qu’une flore variées, à la fois bénéfique aux  abeilles et  aux  cultures  ! De plus, ils favorisaient une meilleure rétention de l’eau et limitaient l’érosion des sols.

La flore adventice est détruite

Dans le même temps, la flore « adventice » a connu un déclin particulièrement marqué dans les cultures. Entre 1970 et 2000, le nombre d’espèces d’adventices a diminué de 42 % en France et  la densité moyenne par champ d’adventices de 67 %. En effet, tout a été fait pour supprimer ces « mauvaises herbes » : emploi d’engrais chimiques, rotations intensives et densité accrue des cultures, mais aussi utilisation massive d’herbicides comme le glyphosate.

Ce massacre d’adventices est dramatique pour les abeilles :  en dehors des périodes d’abondance de floraison (champs de colza, en avril-mai ; tournesol, en juillet), les abeilles ne trouvent plus de ressources.

Des produits phytosanitaires mortels

La plupart des produits phytosanitaires utilisés en agriculture intensive sont des neurotoxiques, des perturbateurs endocriniens ou des bloqueurs de respiration cellulaire. Rappelons qu’un insecticide est tout de même fait pour tuer les insectes : comment pourrait-il être suffisamment sélectif pour ne pas nuire  aux  pollinisateurs  ?  aux abeilles ? à l‘homme ? Ces produits phytosanitaires se retrouvent

désormais dans toute la chaîne alimentaire, pouvant engendrer cancer, baisse de fertilité, encéphalopathie et maladies dégénératives…

L’ensemble des produits phytosanitaires sont extrêmement toxiques et, s’ils ne sont pas immédiatement létaux, peuvent parfaitement perturber les abeilles. Des apiculteurs du monde entier ont rapporté un appauvrissement de la qualité des reines, se traduisant par une production anormale de couvain. L’explication pourrait provenir d’une baisse de fertilité des faux-bourdons et d’une perturbation endocrinienne chez les reines. Auparavant, une reine abeille vivait naturellement entre 4 et 5 ans. De nos jours, leur durée de vie s’est réduite à 18 ou 20 mois. Les apiculteurs, s’ils veulent conserver leur cheptel stable, doivent désormais le renouveler chaque année, ou tous les 2 ans, par le biais de l’élevage ou de l’achat de reines.

Les reines ne se font féconder qu’au tout début de leur vie. Aussi, des gamètes trop peu nombreux ou dégénérés pourraient en partie expliquer le déclin de l’abeille. En effet, après fécondation, celles-ci stockent les gamètes mâles dans une « spermathèque » pour le reste de leur existence. Le contenu de cette réserve conditionne donc leur capacité à pondre et, à plus long terme, leur longévité.

Les pesticides et même les herbicides ont donc une action directe sur les défenses naturelles de l’abeille et les fragilisent en synergie avec d’autres facteurs. Ainsi, en septembre 2018, l’académie des sciences américaine a publié une étude prouvant que le glyphosate attaque certains éléments de la flore intestinale des abeilles, rendant plus vulnérables aux infections et aux modifications de leur environnement. C’est d’ailleurs ce que confirme le chercheur Jean-Marc Bonmatin du CRNS, pour qui les 3 principaux agresseurs de l’abeille sont le parasite varroa, les maladies et les pesticides (insecticides et fongicides) : « La plupart du temps, ces facteurs agissent ensemble en interaction. Le principal étant, selon moi, les insecticides. En effet, soumis aux pesticides, les abeilles sont bien plus sujettes aux infections et supportent moins bien leurs parasites varroas. »

Les néonicotinoïdes, un terrible poison pour les abeilles

L’UE a décidé, en avril 2018, d’interdire pour les cultures de plein champ l’utilisation de 3 de ces substances  (clothianidine, thiaméthoxame et imidaclopride), qui font l’objet de restrictions depuis 2013. La France est allée plus loin dans un récent décret en ajoutant le thiaclopride et l’acétamipride à la liste. Toutes ces molécules ne devraient donc plus être utilisées sauf… dérogation. Or, il se trouve que l’Hexagone bat tous les records en matière de dérogation, avec 58 demandes contre 10 en moyenne à l’échelle européenne. Éric Andrieu, président de la commission parlementaire spéciale d’autorisation des pesticides à Bruxelles, a d’ailleurs fustigé la France en mai 2018 à ce propos. L’Espagne, le plus gros consommateur de pesticides, n’en a réclamé que 30, l’Allemagne 25 ! Il faut donc rester très vigilant car avec leur très longue durée de vie dans l’environnement, ces produits peuvent encore faire bien des dégâts !

Les néonicotinoïdes sont des neurotoxiques puissants à très faible dose, qui agissent directement sur le système nerveux des insectes. Leur emploi représente désormais 40 % des pesticides utilisés au niveau mondial. Ils sont entre 5 000 et 10 000 fois plus puissants que le DDT, un insecticide interdit dans les années 1960-1970 ! Ces molécules sont systémiques, c’est-à-dire qu’elles peuvent pénétrer dans tous les tissus de la  plante,  sève,  nectar,  pollen,  eau  de  sudation…  Les  semenciers  en enrobent désormais les graines pour qu’elles se diffusent dès la germination. L’essentiel du produit reste d’ailleurs dans le sol, contaminant durablement la terre1.

Les effets des néonicotinoïdes sur les abeilles ont été mis  en évidence par les chercheurs en 2012. Selon les travaux  d’Axel Decourtyre, de l’INRA, ils provoquent à haute dose la mort des abeilles par une crampe généralisée. À plus faible dose, même légère, ils affectent les capacités cognitives des butineuses, qui ne retrouvent plus le chemin de la colonie.

Comme ces produits ont une rémanence très longue dans le sol, ils contaminent les cultures suivantes, même si celles-ci ne sont pas traitées. Et si ce sont des plantes mellifères, les insectes sont eux aussi touchés. Vincent Bretagnolle, du CNRS, rapporte que  «  des  traces d’imidaclopride ont été trouvées dans le nectar de colza, un néonicotinoïde normalement utilisé sur le… blé […]. Il  provenait  en réalité des céréales cultivées là les années précédentes ! ».

Malgré ces récentes interdictions, certaines de ces substances sont toujours autorisées et d’autres, tout aussi toxiques, pourraient bien venir les remplacer. Des méthodes alternatives existent et pourraient être mises en place avec un accompagnement de l’État pendant la période de transition. Sans cette volonté politique, on risque de ne faire que déplacer le problème.

Les pratiques apicoles en question

Bien que l’ensemble des apiculteurs soient très soucieux de leurs abeilles, certaines pratiques peuvent malheureusement participer à leur affaiblissement.

Les importations de reines problématiques

L’abeille dite « noire » est depuis toujours la plus présente  en Europe. Mais, afin d’obtenir des récoltes plus importantes  et  des abeilles plus douces, les apiculteurs l’ont négligée au profit d’autres sous-espèces importées. Aujourd’hui, elle ne représente plus que 10 % de la population des abeilles mellifères en France. Cette importation massive est problématique : en plus de ramener  des  maladies inconnues, les abeilles importées sont souvent mal adaptées aux écosystèmes locaux. De plus, les mâles de ces espèces ont disséminé leurs gènes lors des reproductions, créant de nombreuses hybridations non contrôlées. Difficile de dire aujourd’hui ce que l’on a  dans  les ruches, une reine pouvant être fécondée par 10 ou 15 mâles !

Afin de sauvegarder les abeilles, une  quinzaine  de  conservatoires ont été créés dans l’Hexagone par des passionnés,  le  premier  étant celui de l’île d’Ouessant, en 1989. Éloigné du continent et bénéficiant d’un environnement sans pesticides, ce sanctuaire breton est une référence en la matière. Espérons que ces conservatoires puissent constituer une alternative aux reines importées.

Le prélèvement excessif de miel et le nourrissage artificiel des abeilles

L’abeille mellifère n’ajuste pas ses réserves en fonction du nombre de larves à nourrir, mais emmagasine un maximum de ressources en fonction des disponibilités qui se présentent à elle. Si bien que, souvent, elles stockent beaucoup plus de miel qu’elles en ont véritablement besoin et tolèrent très bien qu’on en prélève une partie. Cependant, certains apiculteurs peu scrupuleux ne laissent pas suffisamment de miel aux abeilles après les récoltes pour qu’elles passent l’hiver ou bien le remplacent par du sirop sucré, moins cher.

C’est évidemment une pratique à combattre : sans suffisamment de miel, la colonie ne passera pas l’hiver ; s’il est  remplacé  par  une quantité importante de sirop de glucose, elle va s’en trouver affaiblie. En effet, le sirop de glucose est moins digeste que le miel. Il ne contient pas non plus l’ensemble des éléments nutritifs présents dans le miel (quand il n’est pas plein de pesticides !) qui inhibent la croissance des pathogènes grâce aux enzymes. Ceci dit,  je  suis  persuadé  que  la grande majorité des apiculteurs ne pratiquent pas ces méthodes ; la plupart sont sensibles aux besoins de leurs abeilles avant tout. Ce n’est bien sûr pas le cas de l’apiculture industrielle.

L’apiculture industrielle

Comme pour l’agriculture intensive, l’objectif de l’apiculture industrielle est d’accroître au maximum la production de miel au détriment des abeilles. Ces techniques, assez rares chez nous, sont par

contre très présentes aux États-Unis, par exemple.

Pour avoir une population plus dense dans les ruches, leur volume est augmenté. Il faut alors plus d’énergie aux abeilles pour les chauffer en hiver. Le miel est recueilli dans son intégralité au moment de la récolte et les abeilles sont nourries par du sucre candy sous forme de sirops. Les colonies sont divisées brutalement, mélangées, déplacées sans cesse. Les abeilles ne sont alors plus considérées que comme un moyen de faire du profit. Et peu importe si cela implique de recourir massivement aux antibiotiques chimiques !

1. 1.  Entre 3 et 7 ans, selon le professeur Bonmatin du CRNS.

Mes actions

Consommer du miel local

Nos choix de consommation ont de réels impacts sur l’environnement et donc sur les abeilles. Très bon pour la santé, le vrai miel  cumule  les  vertus  :  il  est  tonifiant,  cicatrisant,  antiseptique…  Mais pour cela, il doit être bien produit et bien conditionné, sans avoir subi de surchauffe qui le dénature.

Consommez du miel local

De trop nombreux miels de nos supermarchés sont importés, mélangés et de mauvaise qualité. Parfois, il  ne  s’agit  même  pas  de miel !

De plus, ces miels au tarif attractif faussent la concurrence et fixent un repère de prix malsain. Les apiculteurs locaux, déjà affaiblis par les pertes de cheptel, doivent malheureusement s’aligner sur ces tarifs et ne s’y retrouvent pas.

Sans apiculteurs, il n’y aurait déjà plus d’abeilles ! C’est pourquoi il

est important de soutenir la production locale de miel en achetant des miels de nos régions.

Mangez bio autant

que possible

Soutenir une agriculture sans pesticides par nos achats permet indirectement à nos butineuses de trouver des sources de nectar et de pollen non contaminées.

Bien sûr, il n’est pas toujours évident de manger bio. Mais consommer du bio autant que possible ou, au moins, sur certains produits (huiles bio de colza, de tournesol, courgettes, potimarrons, pommes…) est déjà bien.

De plus, consommer bio n’est pas que profitable aux abeilles et à notre santé. En 2017, on estime que les métiers de l’agriculture biologique comptent près de 134 500 emplois directs. 49 200 emplois directs ont été créés depuis 2012, avec une croissance  annuelle moyenne de + 9,5 % depuis 5 ans.

Notre   consommation   de   viande   a   également   un impact sur la biodiversité, sauf si celle-ci provient d’élevages non intensifs. En effet, les élevages industriels nécessitent la culture de surfaces traitées énormes afin de nourrir les animaux qui y sont produits. À l’inverse, les pâturages extensifs ou cultures biologiques, destinés aux animaux, ne nuisent pas aux pollinisateurs.

Mes actions

  Fleurir balcons et jardins   Devenir bio-guerrier urbain  Semer des plantes mellifères

Les abeilles et l’ensemble des pollinisateurs ont besoin de nectar et de pollen issus de différentes sources. Ainsi, que vous disposiez d’un simple balcon ou bien d’un jardin, il vous sera toujours possible de favoriser la biodiversité locale. Vous pourrez facilement participer, à la ville comme  à la campagne,  en plantant  des variétés riches en nectar qui permettront d’attirer et de favoriser les populations d’insectes, partout où elles se font rares. Si on trouvait un pied de lavande sur chaque balcon partout en France, cela ferait des hectares à butiner !

Favorisez la biodiversité locale sur votre balcon

Pour  une   terrasse   ou   un  balcon,   préférez   une  plante   à   faible

développement pour la cultiver en pot. Le choix est assez vaste :

• avec des jardinières suspendues pour les plantes qui ont besoin de lumière (bourrache, sauge des près, mauve musquée, coquelicot, phacélie…) ;
• avec des jardinières surmontées d’une treille en bois pour les plantes grimpantes (lierre commun, clématite, chèvrefeuille, houblon, vigne…) ;
• avec des pots, tout simplement, pour certaines plantes (callune, troène, cotonéaster, céanothe, caryoptéris, pérovskia, choisya…) ;
• avec des jardinières aromatiques (serpolet, menthe, lavande, marjolaine, hysope, romarin, sauge…) ;
• avec des jardinières pour cultiver vos légumes (courgette, poivron, potimarron…).

Avec quelques pots de fleurs choisis parmi ces espèces,   vous devriez voir votre balcon fréquenté par des abeilles domestiques et solitaires de toutes tailles, des bourdons, des papillons et peut-être même des cétoines ! L’idéal est de pouvoir associer des plantes qui étaleront leur floraison tout au long de l’année.

Lancez des bombes à graines et devenez bio-guerrier urbain

Si vous n’avez pas de balcon et que vous souhaitez malgré tout favoriser la pollinisation, devenez « bio-guerrier  urbain  »  en  lançant des bombes à graines !

Le principe est simple : on mélange de la terre et de l’argile pour créer une « boule » dans laquelle on introduit des graines (souci, tournesol, pavot, capucine ou encore des graines issues de mélanges fleuris). Vous pourrez trouver comment les confectionner sur la toile. N’hésitez pas à proposer cette activité amusante et instructive à vos enfants, elle les sensibilisera à l’environnement !

Au jardin, plantez des plantes mellifères à la floraison étalée

Pour ceux qui ont un jardin, plantez le plus possible d’arbres, d’arbustes et de plantes mellifères. Les abeilles raffolent de la phacélie, de la bourrache, de la moutarde ; elles adorent aussi les céanothes, les robiniers, les cotonéasters, les viornes. Le lila d’Inde offre également une floraison tardive intéressante ; le tétradium daniellii (ou arbre à miel) est quant à lui particulièrement riche en nectar. L’idéal est de pouvoir proposer aux abeilles une floraison étalée, avec des fleurs de printemps et d’autres d’automne, comme la verge d’or.

Au potager, associez légumes et fleurs

N’hésitez pas non plus à cultiver une zone potagère heureuse, où s’entremêlent légumes et fleurs : c’est beau et certaines associations favorisent leur développement. Vous verrez, les butineuses adorent se

« rouler » dans les grandes fleurs des cucurbitacées d’où elles ressortent toutes jaunes ! Certains engrais verts sont très mellifères comme la moutarde, la phacélie ou encore le trèfle. De nombreux sites pourront vous guider pour associer fruits et légumes avec succès.

La friche est la meilleure

amie des abeilles

N’hésitez pas à laisser une « zone de friche » où s’épanouiront pissenlits,   véroniques,   coquelicots…   Il   est   indispensable   de   changer notre  regard  sur  le  jardin,  et  d’arrêter  de  vouloir  systématiquement

« faire propre » car cela génère des déserts végétaux. Perdons ces valeurs d’un ancien monde : Versailles, c’est fini ! Un parterre de coquelicots est un bonheur pour les yeux : non seulement sa couleur est éclatante, mais le matin, lorsque les fleurs s’ouvrent, on assiste aussi à un magnifique ballet de butineuses en tous genres, de la plus petite, de

quelques millimètres, à l’énorme bourdon. Tous se bousculent, parfois dans la même fleur, toute recouverte de pollen.

N’élaguez vos haies qu’après la floraison ! Le troène, par exemple, est bien souvent « ratiboisé » avant que sa superbe et longue floraison à l’odeur merveilleuse ne s’épanouisse. N’oubliez pas non plus qu’un grand nombre d’oiseaux niche dans les haies au printemps : un élagage trop précoce leur est préjudiciable.

Mes actions

Installer et entretenir une ruche Vérifier et remplacer les cadres

Nous avons vu qu’il est possible de fournir une alimentation saine et variée aux abeilles, mais il est tout aussi important de leur offrir de quoi se multiplier et se reproduire dans de bonnes conditions. L’abeille de nos ruches, l’apis mellifera, a toujours su se débrouiller seule pour trouver    des    gîtes    adaptés    (troncs    creux,    cavités…).    Cependant, aujourd’hui, ces abris naturels se font de plus en plus rares et offrir une ruche aux abeilles, c’est leur rendre service !

Prenez soin de vos ruches

Il m’est arrivé d’intervenir pour sauver de vieilles colonies dans des murs ou cheminées de pierre qui devaient être détruits. J’y ai souvent trouvé de grosses quantités de vieux rayons délaissés par les abeilles,

qui jouxtaient les rayons de cire fraîche. Aussi, quand j’entends parfois que certaines personnes souhaitent installer des ruches chez elles sans vouloir pour autant intervenir ou effectuer de récolte, c’est à mon sens une erreur à ne pas commettre pour différentes raisons.

Vérifiez et remplacez les cadres de vos ruches

Les abeilles butinent toujours plus que de besoin. Elles stockent des réserves tant que la ressource est disponible, mais ne consomment pas pour autant pendant l’hiver tout le miel qu’elles ont stocké durant la belle saison. Certains miels cristallisent et n’ont alors plus d’intérêt pour les abeilles. Des cadres entiers peuvent ainsi devenir inutilisables et diminuer le volume destiné à la ponte. Une visite régulière permet de s’en apercevoir et de les remplacer. Les abeilles apprécient de toute façon de pouvoir façonner des cadres de cire fraîche, les vieux cadres pouvant contenir de nombreuses traces de pesticides.

Posez des hausses

Une ruche peut devenir trop étriquée : les abeilles ne savent alors plus où placer le nectar qu’elles ramènent. C’est à ce moment qu’il faut pouvoir placer une hausse qui augmente le volume de la ruche et qui permet aux abeilles de stocker à cœur joie autant de nectar qu’elles le souhaitent. Cela sous-entend de récolter ensuite le miel. Si vous vous sentez coupable, sachez qu’il vous est tout à fait possible de le leur rendre plus tard par le biais d’un « nourrisseur », au moment où vos chères butineuses seraient pénalisées par une  météo  calamiteuse.  Si par bonheur cela n’arrive pas, alors  vous  serez  tout  heureux d’apprécier votre miel au petit déjeuner !

Installez des ruches pièges

dans votre jardin

Ce    problème   de   volume   disponible   au   sein   de   la   ruche   est

également important pour limiter l’essaimage. En effet, si elle se sent trop à l’étroit, la colonie aura tendance à vouloir se scinder. Ce n’est en soi pas si problématique, mais nombre de ces essaims finissent par s’installer dans des endroits inappropriés comme les cheminées. Ils deviennent alors difficiles à déloger et finissent par être éliminés. N’hésitez donc pas à installer des « ruchettes  pièges  »  dans  votre jardin. Ce sont des ruches de  moindre  volume,  apprêtées  avec quelques cadres de cire et un peu d’« attire-essaim ». Peut-être aurez- vous alors la chance d’y voir un essaim  s’y  installer.  Libre  à  vous ensuite de devenir apiculteur ou de le confier à quelqu’un de compétent et certainement reconnaissant !

• Si un essaim s’installe chez vous, ne paniquez pas ! Les abeilles sont inoffensives pendant l’essaimage. Si vous n’avez rien pour accueillir l’essaim, contactez rapidement un apiculteur local pour qu’il vienne le récupérer.
  • Ouvrir vos ruches de temps en temps, seul ou accompagné, permet aussi de vérifier l’état sanitaire de la colonie. Procéder à un traitement annuel à l’acide oxalique (bio) ou par le biais de bandelettes homologuées (non bios) permet également d’éviter une infestation par le varroa (un acarien parasite).

Mes actions

  À chaque nid son abeille

  Confectionner des nichoirs en bois

Il existe près de 1 000 espèces  d’abeilles  en  France.  De  toutes tailles et couleurs, la grande majorité ne vit pas en colonie : elles sont dites « solitaires », même si certaines forment des « bourgades » d’individus. Les plus petites mesurent seulement quelques millimètres et les plus grandes peuvent atteindre jusqu’à 2,5 cm. Toutes jouent un rôle prépondérant dans la pollinisation.

Si de la nourriture est disponible à proximité, toutes ces abeilles ne s’éloigneront que très peu de leur « nid ». Vous pourrez donc assez facilement réaliser pour elles un îlot préservé dans votre jardin.

À chaque nid son abeille

Vous pouvez leur offrir toutes sortes d’habitats et, si votre jardin est

riche en plantes mellifères, alors vous ferez des heureuses ! Les abeilles

« sauvages » nichent de façons très variées :

• les abeilles fouisseuses creusent leurs nids dans le sol ;
• les abeilles maçonnes construisent leurs nids dans toutes sortes de trous (tige, mur, rocher) ;
• les abeilles charpentières creusent des  galeries  dans  du  bois mort ;
• les abeilles tapissières confectionnent ou tapissent leur nid à partir d’éléments naturels (pétales de fleurs ou feuilles) dans des cavités existantes ;
• les abeilles coucou utilisent des nids déjà occupés.

Personnellement, j’ai dans mon jardin quelques zones de terre tassée qui se trouvent régulièrement colonisées.

La vie d’adulte des abeilles sauvages est assez courte. Au printemps, les mâles sortent en premier et fécondent   les   femelles.   Celles-ci   construisent   ensuite   un nid pour elles et leur progéniture. Elles pourront y pondre jusqu’à 20 œufs. Chaque œuf est enfermé dans une cellule larvaire où est déposé un mélange de pollen et de miel. La larve, une fois développée, ne quittera pas son cocon de l’hiver et se transformera en abeille aux beaux jours pour recommencer un nouveau cycle.

Confectionnez des nichoirs en bois

J’ai surtout installé sur les murs de ma maison des nichoirs en bois, confectionnés à partir de simples morceaux de chêne dans lesquels j’ai percé  de  nombreux  trous.  Certains  font  5  mm,  d’autres  8  mm  et

quelques-uns 12 mm. N’utilisez pas des bois tendres, le nichoir sera moins efficace. N’effectuez pas vos trous de part en part de votre morceau de bois et percez à une profondeur d’au  moins  5  cm. Certaines abeilles, comme les mégachiles (découpeuses de feuilles), apprécient les trous verticaux !

Avec ces méthodes, mes hôtels affichent tous complet ! Et je me vois obligé d’en ajouter un ou deux chaque année, car il semble que les abeilles attirent les abeilles ! Probablement se sentent-elles en sécurité avec des voisines à proximité. Vous pouvez aussi fabriquer des nichoirs avec des bambous, mais le fond de chaque tige doit se terminer par un nœud.

Veillez à l’exposition de vos nichoirs et profitez

du spectacle !

L’exposition de vos nichoirs est importante : pas trop à la chaleur, ni à la pluie, ni au froid. L’idéal est une exposition sud, mais abritée par un débord de toit, par exemple. Ces abeilles ne sont absolument pas agressives, vous n’avez rien à craindre de leur proximité. Il est très amusant de voir les charmantes osmies pointer le bout de leur nez tout velu et procéder ensuite à d’incessants allers-retours toutes recouvertes de pollen ! Peut-être aurez-vous aussi la chance d’apercevoir notre plus grosse abeille, la « charpentière », sorte de gros bourdon tout noir ! Il existe de nombreux sites2 qui vous diront tout sur les abeilles sauvages, n’hésitez pas à y jeter un œil !

• www.abeillessauvages.com et www.zoom-nature.fr, par exemple. Ou encore le document de l’INRA : http://www7.inra.fr/opie-insectes/pdf/i137villemant.pdf.

Mes actions

  Apporter aux abeilles une eau saine

  Installer une petite mare ou un bassin à oiseaux

Les abeilles ont besoin de nectar et de pollen, mais elles ont également besoin d’eau ! Elles en ont aussi bien besoin pour l’élevage des larves, pour hydrater du miel ou du pollen concentré, que pour thermoréguler la ruche (s’il fait trop chaud, les abeilles vaporisent de l’eau pour maintenir une température idéale).

Les abeilles ont besoin

d’une eau saine

Il semblerait que les besoins annuels d’une ruche aillent de 50 à 80 l d’eau par an, avec des variations de consommation tout au long de l’année, en fonction du climat ou de la miellée. Les  abeilles apprécient les eaux riches en sels minéraux.

Nos butineuses aiment s’abreuver au bord des flaques et des terres

humides. On les voit également s’intéresser à la rosée et à l’eau de guttation des végétaux (la guttation est un exsudat des plantes, qui forme de petites gouttelettes riches en sels minéraux au bord des feuilles ou des tiges).

Les eaux contenant des pesticides sont fatales à la ruche

Bien évidemment, il faut que l’eau proposée soit exempte de pesticides. Une plante traitée en « systémique », tel le maïs, devient alors mortelle. De même, si les abeilles vont s’abreuver dans des fossés ou bien des flaques situées aux abords des cultures, elles risquent de s’intoxiquer elles-mêmes ainsi que l’ensemble de la ruche.  C’est pourquoi leur offrir des points d’eau réguliers et de bonne qualité peut vraiment les aider.

Installez une petite mare ou un bassin à oiseaux

Les apiculteurs qui possèdent plusieurs dizaines de ruches peuvent installer de gros volumes d’eau à l’aide  de  bâches  ou  de  poubelles dont la surface est recouverte de flotteurs. Dans votre jardin, plusieurs solutions s’offrent à vous :

• la plus évidente est une petite mare, avec des bords moins profonds agrémentés de plantes flottantes et de galets moussus. Les poissons rouges y élimineront les moustiques et ce petit biotope profitera à toute la biodiversité du jardin (oiseaux, batraciens, insectes…).  Vous  remarquerez  comme  le  vol  des  abeilles  est  différent entre le départ du point d’eau et l’arrivée : elles arrivent à toute vitesse, lestes et agiles, mais ont toujours du mal à redécoller, alourdies par leur jabot bien rempli. Même le bourdonnement de leur vol témoigne de l’effort produit : il est beaucoup plus sourd et lent ;
• un petit bac, du type « bassin à oiseaux », peut également très

bien faire l’affaire s’il est toujours rempli. Il est important qu’il n’y ait pas de rupture dans l’approvisionnement, sans quoi les abeilles trouveront un autre point d’eau dont l’approvisionnement sera plus régulier.

Créez des abreuvoirs

Pour la première fois cette année, mes abeilles ont partagé l’abreuvoir métallique avec les poules ! Cela peut être une solution intéressante car elle prend peu de place et permet une réserve de 10 l d’eau. Dans un coin du jardin, j’ai aussi remarqué qu’une vieille tôle ondulée servait d’abreuvoir. Elle recouvrait un tas de bois et de nombreuses feuilles, accumulées dans les rainures, se décomposaient. Les abeilles en raffolaient lorsque l’ensemble était bien humide : encore une piste à explorer !

Mes actions

  Détruire ou faire détruire les nids

Il y a quelques années, en 2004, le frelon asiatique (Vespa velutina) a débarqué en France par le biais de poteries importées. Depuis, ce prédateur se répand partout et contribue au déclin de l’abeille.

Le frelon asiatique est un prédateur sans pitié

qui peut décimer les ruches

Le frelon asiatique adulte ne se nourrit pas d’insectes, mais en a besoin pour ses larves. Une ruche offre donc  une  belle  aubaine, puisqu’il y a de la nourriture à foison toujours au même endroit et facilement repérable à l’odeur. Et la raré- faction globale des insectes ne les incite pas à chercher ailleurs !

Le problème, c’est que les abeilles ne savent pas comment réagir

face à ce nouveau prédateur méthodique qui patiente en vol stationnaire devant leurs ruches. Sans intervention, il peut consommer un nombre significatif d’abeilles, qu’il attrape en plein vol, mais peut aussi aller jusqu’à piller le couvain.

Détruisez ou faites détruire les nids

Pour lutter contre le frelon asiatique, la première chose à faire est de détruire les nids primaires et secondaires. Si vous observez quelque chose qui vous semble être un nid, commencez par identifier s’il s’agit bien du frelon asiatique, et signalez-le à votre mairie, qui se doit d’intervenir, ou bien faites appel à un professionnel. Si vous n’êtes pas équipé, je vous déconseille d’intervenir seul : une piqûre peut s’avérer très douloureuse et être bien plus dangereuse si vous êtes allergique.

Le piège des bouteilles en plastique n’est pas sélectif

Vous pouvez aussi poser des pièges pour lutter contre le frelon asiatique. On a beaucoup entendu parler de ceux à   poser   au printemps et confectionnés à partir de bouteilles en plastique. Pourtant, ils ne constituent pas une bonne solution. En effet, ces pièges ne sont pas, ou très peu, sélectifs et peuvent donc faire du tort à de nombreuses autres espèces. Pour ma part, le meilleur piège que j’ai pu expérimenter est de mettre dans une caisse des restes de cire d’abeille et de m’armer d’une… raquette de badminton ! J’ai pu par ce biais éliminer un nombre important de fondatrices au printemps. Mais, bien évidemment, je ne vais pas vous inciter à faire de même !

Un piège sélectif bientôt disponible sur le marché

Heureusement, un nouveau piège sélectif devrait être disponible dès le printemps 2019, pour une somme modique. Ce piège, initié par un

apiculteur (Denis Jaffré), fonctionne sur le principe d’une nasse. Il est constitué d’un premier bac dans lequel est installé l’appât : des rayons de cire ou du miel qui attirent irrésistiblement les frelons qui passent par là. Ils sont ensuite pris au piège dans « une cage de capture » dotée de grilles, qui permet la sélection des insectes. Les petits insectes et les abeilles peuvent sortir facilement, alors que le frelon asiatique reste coincé. Le frelon européen, plus gros, ne peut pas entrer. D’autres systèmes sont à l’étude. Une seule chose est sûre : ça ne va pas être simple de les éliminer !

Mes actions

Porter un nouveau regard sur la nature Opter pour un désherbage naturel

Demander l’aide d’autres animaux pour lutter contre les parasites

L’industrie chimique a nommé « phytosanitaire » l’ensemble des poisons chimiques qu’elle commercialise. Elle nous fait croire qu’elle

« soigne » les plantes, cela semble plus vertueux ! Quelle tromperie !

Pour lutter contre le fléau des produits phytosanitaires, adoptez la démarche « zéro phyto ». Elle consiste à réduire l’usage des pesticides chimiques pour l’entretien du jardin mais aussi des espaces végétalisés et de la voirie dans les villes et villages.

L’objectif est de réduire l’impact de ces molécules de synthèse sur nous-mêmes, sur l’ensemble de la biodiversité, mais aussi la pollution

de l’eau (en surface et dans les nappes souterraines), la pollution des sols et la pollution de l’air.

Portez un nouveau regard

sur la nature

Le passage au zéro phyto implique des pratiques nouvelles pour les particuliers et les collectivités, un nouveau regard sur la nature. Il faut procéder à une gestion différenciée des espaces en fonction de leur nature : espaces champêtres, espaces naturels, jardins, mais aussi trottoirs, lotissements, terrains de sport, cimetières (ces lieux de mémoire redeviennent   des   lieux   de   vie   pour   la   nature)…   Ces   changements nécessitent la formation de tous et permettent d’aborder l’intérêt des plantes mellifères. Certaines communes optent d’ailleurs pour l’obtention du label « apicity », mis en place par  l’UNAF  (Union nationale des apiculteurs français). Ce label me semble bien plus cohérent que le label « ville fleurie » puisque la démarche n’est pas seulement esthétique mais s’attache aussi à préserver la biodiversité.

Alors maintenant, si vous souhaitez voir des butineurs et butineuses heureux tout en fleurissant vos villes et vos jardins, à vous ! Il existe beaucoup de techniques simples pour entretenir votre jardin sans produits chimiques.

Optez pour un désherbage naturel

Vous pouvez désherber à la main, au désherbeur thermique ou à l’eau chaude (grâce à la vapeur d’eau qui peut atteindre 130 °C). La chaleur fait éclater les cellules de la plante, qui meurt. N’hésitez pas à utiliser vos eaux de cuisson à cet effet ! Le paillage permet aussi de limiter la repousse d’herbes « indésirables » et de réduire l’arrosage.

Demandez l’aide d’autres animaux pour lutter contre

les parasites

Vous pouvez effectuer des lâchers d’insectes auxiliaires pour lutter contre les insectes et acariens parasites. Par exemple, la coccinelle ou la chrysope sont des prédateurs du puceron (vous les trouverez en jardineries). Il est également possible d’utiliser des écopièges à phéromones.

Des nichoirs peuvent également être installés pour favoriser la nidification d’oiseaux comme les mésanges, qui se nourrissent de processionnaires ou autres chenilles et réduisent ainsi fortement leur population.

Le recours aux pesticides a déjà fortement baissé au niveau des collectivités locales grâce à la loi Labbé, qui interdit leur utilisation depuis le 1er janvier 2017. Pour les particuliers, la date est fixée au 1er janvier 2019.

Mes actions

  Créer « une zone de bzzz » dans votre jardin

  Favoriser une agriculture respectueuse de l’environnement   Soutenir les apiculteurs

Sauver les abeilles devient aujourd’hui un véritable enjeu pour notre avenir si bien que s’engager pour elles devient indispensable. De nombreuses associations militent pour leur sauvegarde et y adhérer leur permet d’avoir les moyens d’influencer le débat public.

Si vous possédez au moins une ruche, vous pouvez vous rapprocher de syndicats apicoles tels que l’UNAF (Union nationale des apiculteurs français) ou encore d’autres syndicats locaux et propres  à  chaque région. Ces derniers représentent les apiculteurs auprès des autorités.

Créez une ‹‹ zone de Bzzz ››

dans votre jardin

Certaines associations s’activent pour offrir de meilleures conditions

aux pollinisateurs, comme « Agir pour l’environnement » (www.agirpourlenvironnement.org/).   Cette   association   invite   à   créer des « zones de Bzzz » : chaque particulier créé une zone préservée en recevant un sachet de graines d’espèces florales riches en nectar et pollen particulièrement adaptées pour les bourdons, papillons, abeilles domestiques et sauvages ainsi qu’un petit panneau  valorisant  son action. Pendant la floraison, en lien avec le Muséum national d’histoire naturelle (MNHM) et l’Office pour les insectes et leur environnement (OPIE), les acteurs sont invités à participer à une vaste enquête dite SPIPOLL3, pour recenser les populations d’insectes pollinisateurs.

Favorisez une agriculture

respectueuse de l’environnement

et soutenez les apiculteurs

Vous pouvez participer à l’achat de terres agricoles par le biais de l’association « Terre de lien », qui s’efforce de créer des réserves foncières agricoles destinées à des projets de proximité respectueux de l’environnement.

Vous pouvez également adhérer à de nombreuses associations qui militent pour un abandon des pratiques agricoles néfastes comme

« Générations futures » (www.generations-futures.fr).

D’autres leviers existent encore, tel le financement participatif sur des sites comme « bluebees » (bluebees.fr) ou « miimosa » (www.miimosa.com) qui vous permettent de participer financièrement à des actions concrètes (aide aux apiculteurs sinistrés, aide à l’installation de paysans bio, financement d’analyses, etc.).

Parrainez une ruche

Il est également possible de « parrainer une  ruche  »,  que  vous soyez particulier ou responsable d’entreprise. Il existe de nombreux

sites qui le proposent (www.untoitpourlesabeilles.fr ; www.monmiel.fr). Le concept est de financer l’installation d’une ou plusieurs ruches entretenues par des professionnels. En remerciement, vous recevez des pots de miel avec votre nom ou logo sur l’étiquette.

Engagez-vous en signant des pétitions destinées à la protection des pollinisateurs et de l’environnement ou en participant à des manifestations allant dans ce sens. C’est important d’y être nombreux pour être entendu (nousvoulonsdescoquelicots.org). Et c’est convivial et valorisant ! S’engager, c’est aussi se positionner lors des élections pour ceux qui proposent de réels engagements écologiques. Il y a urgence ! Pourquoi ne pas proposer de faire partie d’une liste électorale afin de peser sur les décisions locales ?

• 3.  Suivi photographique des insectes pollinisateurs.

Mes actions

Impliquer les enfants

Se mobiliser dans sa commune Monter une association

pour défendre les abeilles

L’éducation construit l’avenir. De nombreux comportements défavorables à la biodiversité résultent d’un manque de connaissances ou de conditionnements qu’il faut éclairer pour déconstruire.

Alors, que l’on soit jardinier, apiculteur, botaniste, entomologiste ou ornithologue, confirmé ou en herbe, transmettons nos connaissances !

Impliquez les enfants et allez dans les écoles

Les enfants peuvent commencer par des exposés à l’école et, nous- mêmes, adultes de tous âges, pouvons également y intervenir pour un petit atelier pratique ou un aperçu de nos passions. Je suis régulièrement intervenu dans des classes de primaire avec une ruche

vide d’abeilles mais muni de quelques cadres pleins de miel ! Je peux témoigner du plaisir des bambins de mettre le doigt dans les rayons ou d’enfiler une combinaison d’apiculteur. Un plaisir pédagogique !

Mobilisez-vous dans votre commune pour faire

bouger les choses

Il est également possible d’organiser  des  réunions  d’information, des projections de reportages ou de films dans votre commune, par le biais   d’associations   locales,   de   salles   polyvalentes…   Ainsi,   si   la disparition des abeilles vous touche, vous pouvez faire  passer  le message et créer des discussions à ce propos, parfois avec des agriculteurs locaux qui entendront vos arguments et vous donneront les leurs. C’est par ces échanges que des solutions alternatives se mettront en place telles que le fauchage tardif des bas-côtés, le non-épandage de produits toxiques près de certaines zones sensibles, etc. C’est par ces réunions publiques que les maires prennent également acte des préoccupations de leurs concitoyens.

Peut-être mettront-ils en place un  service  «  d’écovigilance citoyenne » contre les atteintes à l’environnement (destruction de talus, pesticides, décharges, plastiques brûlés…)  avec  de  réelles  possibilités de verbaliser dans le cadre de l’article 4 de la loi sur la biodiversité (« Toute personne responsable d’un préjudice doit le réparer »).

Montez une association pour défendre les abeilles

Vous pouvez aussi créer un collectif ou une petite association locale ayant pour vocation d’améliorer le  quotidien  des  abeilles.  Ainsi,  à l’aide de quelques amis et de citoyens, nous  avons  décidé  de répertorier les haies et talus communaux, dont un nombre important avait disparu, grignoté au fur et à mesure par l’agriculture industrielle. Puis nous avons entrepris, par des actions participatives, leur reboisement ou réappropriation. Bien organisée, une petite association locale peut œuvrer pour obtenir des jardins partagés, des « ceintures vertes » et autres espaces verts, dans le but de préserver la terre et de lui donner du sens.

Mes actions

User et abuser des nouveaux médias

Des actions individuelles ou collectives défendant des justes causes ont souvent permis une prise de conscience et un élan vertueux. Pourtant, que l’on soit un jardinier désespéré de ne plus voir d’abeilles, de papillons ou d’oiseaux, ou bien un  apiculteur  qui  a  perdu  ses ruches, nous sommes trop souvent fatalistes : que pourraient faire quelques individus face à la disparition de l’abeille comme de tant d’autres espèces ? Alors que nous pouvons faire beaucoup !

Usez et abusez des nouveaux médias

pour vous faire entendre

Nous n’avons jamais eu autant de moyens de communiquer : mails, téléphone, réseaux sociaux, médias locaux… Servons-nous-  en  pour nous indigner des atteintes à l’environnement !

En mars 2018, quelques jours avant de découvrir à mon tour que

mes ruches avaient été décimées, j’avais vu sur Internet le témoignage de Michel, un vieil apiculteur passionné du Limousin.  Celui-ci  avait perdu toutes ses ruches, pleines de réserves mais sans abeilles, et incriminait les pesticides. Cela m’avait touché et poussé à témoigner lorsqu’à mon tour, j’ai découvert mon « cimetière de ruches ». Mon

« coup de gueule » a été vu plus de 7 millions de fois en France, au Canada, au Maroc, en Afrique ! Cette courte vidéo a généré des réactions, des articles, de nouveaux témoignages. Par ce « succès » inattendu, avec la convergence d’autres initiatives individuelles, je suis heureux d’avoir pu contribuer à cette prise de  conscience.  Mon message est passé, mais surtout, je n’ai fait que dire tout haut ce que beaucoup d’autres se résignaient à dire tout bas.

En mars 2018 également, à partir d’une autre initiative individuelle, un véritable « convoi mortuaire » s’est constitué en Bretagne, entre une zone très touchée par la disparition des abeilles et la chambre d’agriculture de Rennes. L’impact de cette action a aussi été très significatif pour alerter sur cette catastrophe sanitaire. Après Rennes, le convoi breton est allé à Paris, rejoint par beaucoup d’autres apiculteurs du territoire et s’est retrouvé

« fer de lance » de la contestation d’une agriculture destructrice et en première ligne pour alerter sur la détresse des apiculteurs professionnels ayant tout perdu (collectif pour la survie de l’abeille sur Facebook).

Laissez parler votre créativité pour communiquer

votre engagement

Utilisez votre créativité pour réaliser, organiser et partager toutes sortes d’évènements ou supports dédiés à la protection des abeilles.

Vous pouvez aujourd’hui prendre des vidéos grâce à un simple appareil photo ou téléphone (filmé en horizontal,  de  préférence)  et ainsi témoigner de pertes de ruches, de pollutions par les pesticides, d’atteinte à l’environnement, de non-respect des lois. C’est important, lancez l’alerte ! Les bonnes nouvelles méritent tout autant d’être relayées, comme la découverte d’un nid de bourdons dans votre jardin ou l’éclosion des osmies dans votre hôtel à insectes ! Émerveillez-vous aussi des beautés et joies simples qui vous entourent, partagez l’essentiel, le vital, pas le futile !

Affichez vos convictions à travers des tee-shirts personnalisés, des panneaux…

Il est désormais très simple de faire réaliser un tee-shirt personnalisé dans un magasin spécialisé. Vous  avez  imaginé  un  slogan  perspicace ou réalisé un dessin explicite ? Faites-le imprimer et affichez vos convictions ! Cela fonctionne pour de nombreux supports : sacs de courses  en  tissu,  pin’s,  auto-  collants…  Ainsi,  toute  la  famille,  amis  et collègues peuvent participer à la protection des abeilles.

Si chaque apiculteur ayant subi des pertes affichait devant chez lui un petit panneau du type « 10 ruches mortes », la redondance dans le paysage à l’échelle nationale permettrait également la prise de conscience. J’ai vu récemment dans les rues de Quimper un petit graffiti au pochoir, très simple, de 30 cm par 30 cm, qui montrait une abeille sur le dos avec écrit au-dessous « Help ». Il ne s’agit pas là de pousser à taguer partout, mais je pense néanmoins qu’il est possible de bien choisir ses emplacements et de faire passer ainsi le message. D’ailleurs, tout autour du monde, des artistes de rue se sont lancés  dans  ce combat et réalisent de véritables fresques en hommage aux abeilles et à la biodiversité4.

Ensemble, nous serons

plus forts

Dans votre région, commune ou département, si vous êtes nombreux à avoir été victimes de pertes importantes de ruches, organisez-vous pour des manifestations ! Il est fondamental de faire remonter notre mécontentement ! J’ai reçu tant de témoignages d’apiculteurs ayant subi des pertes ! Si nous avions tous manifesté ensemble le même jour, même dispersés sur le territoire, devant les mairies ou les chambres d’agriculture, nous aurions été encore plus entendus.

• inspiringcity.com

20 octobre 2018. Il fait 25 °C dans le Finistère et je rédige cette conclusion… Je me demande comment les abeilles vont supporter toutes ces variations climatiques, elles qui dépendent tant des ressources disponibles. Elles risquent de butiner les couverts végétaux agricoles toxiques qui n’auraient pas dû fleurir en novembre. Y survivront-elles ? Rien n’est moins sûr.

Mais pour autant, nous ne devons pas nous résigner en cédant à la fatalité : « La fatalité est la somme de nos démissions » a dit très justement le philosophe Jean-Pierre Dupuy. Nos actions individuelles et collectives peuvent changer ces funestes perspectives. Le combat pour la vie est une lutte que nous avons le devoir de mener.

Ce manifeste, avec les 10 solutions concrètes qu’il propose, est une invitation à l’action : soyons acteurs de ces changements, engageons- nous ! La bonne nouvelle, c’est que militer rend heureux et donne du sens à nos vies. Alors, ne nous réfugions pas derrière l’illusion que la technique ou qu’un homme politique nous sauvera ; mais devenons acteurs du réel et incarnons ensemble le changement qui sauvera les abeilles et la beauté du monde…

Page de copyright

Auteur : Sven Niel

Crédit photographique de couverture : © Shutterstock Direction : Guillaume Pô

Direction éditoriale : Élisabeth Pegeon Édition : Vanessa Martel

Direction artistique : Julie Mathieu Réalisation numérique : Karen Pasquier ISBN papier : 9782815313001

ISBN numérique : 9782815314367 Dépôt légal : janvier 2019

© 2019, Rustica Éditions, Paris

Tous droits de traduction, de reproduction et d’adaptation strictement réservés pour tous pays.

www.rustica.fr

Dans la même collection

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Heu?reka

Téléchargeable en bas de la page!!!

Préambule

Ceux qui me connaissent déjà savent que j’ai une prédilection pour
les schémas, graphiques et autres infographies pour faire
comprendre les processus parfois complexes à l’œuvre en économie.
Je vais donc commencer par vous présenter les « personnages
récurrents » de ces schémas, ceux qui reviendront tout le temps dans
les représentations graphiques et ne seront pas nécessairement
légendés. Voici donc ces « incontournables » de l’économie et leurs
« avatars » :
→ Les agents économiques : ils sont au nombre de trois :

→ Les banques : à nouveau, trois catégories principales :

Une histoire naturelle du sol à l’intention de ceux qui le piétinent

Marc-Aandré SELOSSE

Le sol est l’origine du monde, car il le porte, le nourrit et le protège.
Il est construit par sa biodiversité, qui représente 25 % des espèces connues. Il fourmille d’animaux et de microbes qui vivent et se nourrissent de façons incroyablement variées : cette diversité assure tout simplement… le fonctionnement des écosystèmes terrestres. Le sol fait aussi la fertilité des océans, régule le cours des rivières et modifie le climat. C’est une puissante et étonnante construction du monde vivant.
Hélas ! Méconnaissant le sol, qui nous paraît opaque et sale, nous l’avons endommagé depuis des millénaires. Urbanisation, agricultures inadaptées, salinisation, pollution… l’empêchent d’assurer ses services inestimables et il disparaît sous nos yeux par érosion.
Marc-André Selosse nous invite à un magnifique périple souterrain, accessible à tous, entre les composants du sol et sa vie débordante. Il nous fait découvrir la partie souterraine et méconnue des plantes. Enfin, il conclut avec optimisme sur les gestes grâce auxquels nous transmettrons des sols intacts aux générations futures. Car ceux-ci peuvent devenir des outils de développement durable.
Avec sa faconde habituelle et un brin d’humour dans l’illustration, l’auteur nous raconte simplement le sol et éclaire de nombreuses observations banales. En comprenant ce sol que nous piétinons, nous retisserons notre lien perdu au monde naturel.

Julio Alberto Mendoza-Mendoza

Victor Javier Gonzalez-Villela

Carlos Fernando Aguilar-Ibañez

Leonardo Fonseca-Ruiz

Ce livre peut être considéré comme l’un des cours les plus complets sur les drones et plus particulièrement sur les multicoptères avec une attention particulière et un focus sur les quadricoptères. Il s’adresse à un public allant des fabricants aux scientifiques. Il contient les éléments nécessaires de conception, de modélisation, de contrôle, de simulation et de programmation, expliqués de manière concise mais étendue, en particulier sur des points que de nombreux textes ignorent. De plus, il fusionne les connaissances du fabricant et les détails techniques avec les connaissances scientifiques et les détails de conception dans un seul livre.

Ce livre est le résultat de plusieurs années de recherche dans le domaine. Il a une conception pédagogique décalée, de sorte que le nouveau venu dans le monde des drones ou le déjà embarqué puisse obtenir une base solide pour apprendre plus de connaissances.

Des déductions détaillées étape par étape non disponibles dans d’autres travaux sont incluses, telles que la preuve approfondie des contrôleurs et de leurs simulations.

Il est clairement indiqué et avec suffisamment de références comment étendre les connaissances développées ici à une grande variété d’avions ou de systèmes aériens.

Enfin, une annexe propose une bibliographie très complète pour ceux qui aiment approfondir leurs connaissances sur le sujet.

Le texte suppose que les lecteurs ont au moins un diplôme d’études secondaires ou un baccalauréat technique et comprennent des concepts tels que les dérivées, les intégrales, les équations différentielles ordinaires de base et les notions d’algorithmes et de programmation.

Avec ce livre, vous apprendrez

• Une introduction aux cinq compétences souhaitables pour devenir un développeur multicoptère : conception, modélisation, contrôle, simulation et programmation

• Un modèle étendu sur les mathématiques d’un multicoptère, non présent dans aucun travail antérieur et avec un développement visuel et pédagogique, répondant à bon nombre des doutes qui restent en l’air au moment de telles explications

• Une nouvelle façon de visualiser les contrôleurs d’un multicoptère, qui est entièrement compatible avec l’état de l’art existant

• Une description détaillée des contrôleurs et de leur simulation, qui n’est pas largement diffusée dans des articles ou d’autres livres et est généralement réservée aux salles de classe

• Vous pouvez utiliser ce livre comme base pour un apprentissage futur dans une petite présentation très visuelle et facile à comprendre.

• Le but de ce livre est d’unifier le monde des constructeurs avec le monde scientifique à travers ce type d’avion, y compris les conseils de conception omis dans les livres scientifiques et les conseils scientifiques omis dans les livres de conception.

• Vous pouvez étendre les connaissances acquises à la conception et à l’analyse d’autres types de véhicules avec un effort modéré mais systématique.

Second Edition.

Build and Control AI-enabled autonomous robots using the Raspberry Pi and Python

Apprendre la programmation robotique consiste à construire et programmer un robot avec un comportement intelligent. Il couvre les compétences requises pour fabriquer et construire un gadget à partir de pièces, y compris comment les choisir. Ces pièces comprennent des capteurs, des moteurs, des caméras, des microphones, des haut-parleurs, des lumières et un Raspberry Pi.

Ce livre continue avec la façon d’écrire du code pour que ces parties fassent quelque chose d’intéressant.

Le livre utilise Python, avec un peu de HTML/CSS et JavaScript.

La technologie utilisée est destinée à inclure des éléments disponibles et abordables et le code est présenté pour démontrer des concepts, afin qu’ils puissent être utilisés et combinés pour créer un code et des robots encore plus intéressants.

Les sujets combinent les aspects d’être un programmeur avec des aspects d’être un fabricant de robots, avec un certain nombre de sujets spécialisés tels que la vision par ordinateur et les assistants vocaux.

A qui s’adresse ce livre?

Ce livre est destiné à une personne ayant une petite expérience en programmation, ou à une personne plus expérimentée mais cherchant à appliquer ses compétences à un projet matériel. Vous n’avez pas besoin d’être un programmeur de niveau expert, mais vous devez avoir écrit quelques lignes de code et être à l’aise avec les boucles, les conditions et les fonctions. La connaissance de la programmation orientée objet (classe et objet) n’est pas nécessaire mais est introduite dans le livre.

Le livre ne nécessite pas d’atelier spécialisé, bien qu’il y aura un peu de soudure et de boulonnage ensemble. Cela sera présenté plus tard dans le livre.

Vous n’avez pas besoin d’avoir aucune expérience avec l’électronique ou la fabrication d’objets, mais j’espère que vous aurez un intérêt sain à en apprendre davantage, car certains concepts très basiques sont introduits tout au long du livre. Être désireux de construire un robot, de le faire faire des choses et de savoir quoi en faire ensuite est probablement l’aspect le plus important du livre.

Le chapitre 1, Introduction à la robotique, présente ce que sont les robots et trouve des exemples dans la maison et l’industrie, ainsi que les types de robots que les débutants construisent.

Le chapitre 2, Exploration des blocs de construction du robot – Code et électronique, examine les composants d’un robot. Nous allons commencer à faire des choix sur les pièces du robot et voir des schémas fonctionnels pour les systèmes et le code.

Le chapitre 3, Exploration du Raspberry Pi, présente le Raspberry Pi et ses connexions et le système d’exploitation Raspbian Linux que nous utiliserons dessus, et couvre également la préparation d’une carte SD à utiliser dans un robot.

Le chapitre 4, Préparation d’un Raspberry Pi sans tête pour un robot, vous montre comment configurer un Raspberry Pi non connecté et communiquer avec lui sans fil.

http://www.elmoukrie.com

Biomimétique des écosystèmes

Cette approche est axée non sur l’utilisation des ressources naturelles, ou la copie d’éléments naturels, mais plus profondément sur ce que l’on peut apprendre du fonctionnement de la biosphère, de ses réseaux trophiques et de l’évolution et de l’adaptation des espèces et des écosystèmes. L’approche est plus holistique. Elle implique une nouvelle approche dans la façon de voir, et suscite de nouveaux modes d’estimation de la « valeur » de la nature, de la valeur de la biodiversité et des services qu’elle fournit.

La biologiste Janine Benyus, au début des années 1990, propose cette nouvelle approche dans son ouvrage Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. Selon elle les leçons que nous donne la nature sont notamment qu’elle:

• utilise une source d’énergie principale : l’énergie solaire ;
• n’utilise que la quantité d’énergie dont elle a besoin ;
• adapte la forme à la fonction ;
• recycle tout ;
• récompense la coopération (dont la symbiose et les interactions durables) ;
• parie sur la biodiversité ;
• exige une expertise locale (ex : Pharmacognosie chez l’Homme, et Zoopharmacognosie chez les chimpanzés, perroquets, moutons, etc. capables de trouver leurs médicaments dans leur environnement, et les consommer quand ils en ont besoin) ;
• limite les excès de l’intérieur ;
• utilise les contraintes comme source de créativité.

Janine Benyus insiste sur la capacité de la nature à biosynthétiser et structurer la matière organique ou minérale (ex : coquille) via des processus d’autoassemblage moléculaire auxquels le vivant intègre de l’information

ILLUSTRATED WITH WORKING EXAMPLES AND NUMEROUS DRAWINGS FROM ACTUAL INSTALLATIONS

By GEORGE E. DAVIS Chemical engineer

« 

En Angleterre, au cours de la même période, Davis a procédé à la publication de son Handbook of Chemical Engineering (1901), qui a été révisé et publié dans une deuxième édition de plus de 1000 pages en 1904. Le manuel de Davis (télécharger en commentaire) était particulièrement important car il a introduit la notion d’ «opérations unitaires», bien que le terme lui-même ne soit inventé qu’en 1915 par Arthur D. Little au MIT. Développées par les deux hommes, les « opérations unitaires » renvoyaient à l’idée que tous les processus chimiques peuvent être analysés en les divisant en opérations distinctes, telles que la distillation, l’extraction, la filtration et la cristallisation, qui sont toutes régies par certains principes. Plus que tout, Davis était responsable de l’invention du terme génie chimique pour décrire ce nouveau domaine d’ingénierie qui abordait les problèmes de l’industrie chimique.