UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO

DOMAINE ARTS, LETTRES ET SCIENCES HUMAINES

MENTION GÉOGRAPHIE

PARCOURS MILIEUX NATURELS ET SCIENCES DE LA TERRE

LA DISPONIBILITÉ DES RESSOURCES EN EAU SUPERFICIELLE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY

(RÉGION MATSIATRA AMBONY, )

Mémoire pour l’obtention du diplôme de Master en Géographie

Réalisé par Andriatsiferana MANDA

Sous la direction de Monsieur Mparany ANDRIAMIHAMINA, Maître de conférences

Février 2018

UNIVERSITÉ D’ANTANANARIVO

DOMAINE ARTS, LETTRES ET SCIENCES HUMAINES

MENTION GÉOGRAPHIE

PARCOURS MILIEUX NATURELS ET SCIENCES DE LA TERRE

LA DISPONIBILITÉ DES RESSOURCES EN EAU SUPERFICIELLE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY

(RÉGION MATSIATRA AMBONY, MADAGASCAR)

Mémoire pour l’obtention du diplôme de Master

Réalisé par Andriatsiferana MANDA

Sous la direction de Monsieur Mparany ANDRIAMIHAMINA, Maître de conférences

Soutenu publiquement le 13 février 2018

Membres du jury :

• Président : M. James RAVALISON, Professeur

• Juge : Mme Fanja RALINIRINA, Maître de conférences

• Rapporteur : M. Mparany ANDRIAMIHAMINA, Maître de conférences REMERCIEMENTS

Ce mémoire ne serait pas réalisé sans l’aide et la générosité de diverses personnes, et on ne peut pas oublier de les remercier.

De vifs remerciements sont adressés :

� à Monsieur James RAVALISON, Professeur, qui a accepté de présider cette soutenance malgré ses nombreuses occupations ;

� à Madame Fanja RALINIRINA, Maître de Conférences, qui a bien voulu juger ce travail de recherche ;

� à Monsieur Mparany ANDRIAMIHAMINA, Maître de Conférences, qui a dirigé ce travail de recherche, et qui a consacré des temps précieux pour nous épauler ;

� aux responsables des centres de documentation qu’on a visités, pour leur accueil et leur aide dans la recherche de documents ;

� au service exploitation eaux de la direction interrégionale de la JIRAMA , à la direction régionale de l’eau, de l’assainissement et des hydrocarbures Matsiatra Ambony, et à la coopération décentralisée du Grand Lyon, pour leur générosité d’avoir accepté l’accès à leurs données existantes ;

� aux personnes qui ont accueilli et ont accompagné sur le terrain, en particulier Madame Henriette RAZANAKOTO, présidente de l’association AMD et sa famille ;

� à tous ceux qui ont accepté de participer aux enquêtes et aux entretiens ;

� aux enseignants de la mention Géographie, pour avoir partagé tout au long de notre cursus universitaire leur connaissance et leur savoir-faire qui ont trouvé une grande utilité dans la réalisation de ce dossier de recherche ;

� à la famille et aux amis pour leur soutien moral, matériel et technique ;

� à toutes les personnes et groupes de personnes qui, de près ou de loin, ont favorisé l’aboutissement de ce mémoire à travers toutes les étapes traversées.

Merci à vous tous. SOMMAIRE

Introduction générale...... 1

Partie 1. CADRE THÉORIQUE DE LA RECHERCHE...... 3 Chapitre I. Cadre conceptuel de la recherche...... 4 Chapitre II. Le thème et la zone de recherche...... 7 Chapitre III. La démarche et les outils de recherche...... 11

Partie 2. BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY : PRÉSENTATION DES RESSOURCES EN EAU ET INFLUENCES DU CADRE NATUREL...... 18 Chapitre IV. Les ressources en eau et leur gestion dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 19 Chapitre V. Conditions naturelles et ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 25

Partie 3. LA DISPONIBILITÉ EN EAUX DE SURFACE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY...... 41 Chapitre VI. La population et les traits de la pauvreté dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 42 Chapitre VII. Les usages et la disponibilité des ressources eau de surface dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 46

Conclusion générale...... 56

i RÉSUMÉ

La remise en question de la problématique des ressources en eau est indispensable puisque l’eau constitue un élément vital, surtout à Madagascar où l’agriculture irriguée constitue l’activité principale de la majeure partie de la population. Les ressources en eau nécessitent d’être bien connues pour que sa gestion puisse être efficace. Dans le bassin versant de la Mandaratsy, toute modification sur les ressources en eau concerne à la fois la population riveraine d’amont en aval, et une grande partie de la population de la ville de Fianarantsoa alimentée par ces ressources en eau à travers le barrage de retenue d’eau de la JIRAMA.

Les ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy sont caractérisées par leur cadre naturel : le régime des précipitations, la géologie, la topographie et l’état du couvert végétal. Ces paramètres naturels influent sur la durée de la disponibilité et la répartition des eaux de surface dans l’espace, à travers le réseau hydrographique, les marécages et les sources. A ces facteurs naturels s’ajoutent le cadre humain et le mode d’utilisation de l’eau au niveau du bassin versant, qui engendre des problèmes dans la disponibilité de l’eau d’amont en aval, et des formes de conflits d’usages de l’eau. Actuellement, les problèmes touchent surtout l’activité agricole au niveau du bassin versant.

Mots-clés : Mandaratsy, Antarambiby, bassin versant, eau de surface, ressources en eau.

ii LISTES DES ILLUSTRATIONS

Liste des croquis

Croquis 1: Localisation du sous-bassin versant de la Mandaratsy dans le bassin versant du Mangoky...... 10 Croquis 2: Les types de ressources en eau superficielles disponibles dans la partie amont du bassin versant de la Mandaratsy...... 22 Croquis 3: Le relief du bassin versant de la Mandaratsy...... 28 Croquis 4: Ordres de Strahler du réseau hydrographique dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 30 Croquis 5: La géologie du bassin versant de la Mandaratsy...... 33 Croquis 6: Occupation du sol dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 39 Croquis 7: Carte de chaleur de l'habitat dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 44 Croquis 8: Répartition des rizières et marécages dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 48

Liste des fgures

Figure 1: Courbe hypsométrique de l'ensemble du bassin versant de la Mandaratsy...... 26 Figure 2: Diagramme ombrothermique du bassin versant de la Mandaratsy...... 34 Figure 3: Hauteur d'eau au niveau du barrage d'Antarambiby et pluviométrie moyennes mensuelles de 2009 à 2016...... 35 Figure 4: Bilan hydrique du bassin versant de la Mandaratsy, selon un modèle graphique de Thornthwaite...... 36 Figure 5: Principales sources de revenus dans le périmètre de reboisement Mandaratsy/Antarambiby...... 43 Figure 6: Evolution de la population urbaine de Fianarantsoa...... 52 Figure 7: Pentagramme des indicateurs de l'IPE pour l'amont (BV1) et pour l'aval (BV2) du barrage d'Antarambiby...... 53

Liste des photographies

Photo 1: Tarissement du lac de retenue d'Antarambiby le 8 novembre 2006...... 7 Photo 2: Source à Analaidirana...... 21 Photo 3: Source à Ankazomiranga...... 21 Photo 4: Source à Andranolambo...... 21 Photo 5: La rivière Mandaratsy : principale ressource en eau agricole pour l'aval du barrage d'Antarambiby.....21 Photo 6: Paysage du bassin versant de la Mandaratsy, formé de collines basses à pentes modérées...... 27 Photo 7: Exploitation du bois communautaire...... 43 Photo 8: Déversement de l’eau d'un canal de captage vers une parcelle de rizière...... 47 Photo 9: Tarissement du lac de retenue d’Antarambiby en étiage (octobre 2017)...... 47 Photo 10: Parcelles de rizières abandonnées...... 49

iii Photo 11: Réservoir d'eau d'Ambalamindramena...... 50 Photo 12: Borne fontaine d'Ambalamindramena, non opérationnelle par manque d'entretien...... 50 Photo 13: Le barrage de retenue d'eau d'Antarambiby...... 51

Liste des tableaux

Tableau 1: Classification des valeurs de l’IPE...... 5 Tableau 2: Liste des données utilisées et leurs caractéristiques...... 15 Tableau 3: Classification du relief des bassins versants par dénivelé spécifique...... 27 Tableau 4: Précipitations moyennes mensuelles et température moyenne mensuelle 1970 - 2000...... 34 Tableau 5: Bassin versant de la Mandaratsy : bilan de l’eau selon la méthode de Thornthwaite...... 37 Tableau 6: Cas de feux de brousse et superficies brûlées dans le périmètre de reboisement de la Mandaratsy de 2012 à 2017...... 38 Tableau 7: Sources d’eau domestique et leur éloignement des ménages (estimation par analyse spatiale)...... 50 Tableau 8: IPE par unité hydrologique dans la partie amont du bassin versant de la Mandaratsy...... 53

iv ACRONYMES

ANDEA Autorité Nationale de l’eau et de l’assainissement

APMM Association des Populations des Montagnes du Monde

CEG Collège d’enseignement Général

CGIAR Consultative Group for International Agriculture Research

CSB II Centre de Santé de Base niveau II

DREAH Direction Régionale de l’eau, de l’assainissement et des Hydrocarbures

DREEF Direction Régionale de l’environnement, de l’écologie et des Forêts

EPP École Primaire Publique

FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations

FTM Foiben-taosaritanin’i Madagasikara

GIRE Gestion Intégrée des Ressources en Eau

GPS Global Positioning System

GRASS Geographical Resources Analysis Support System

GWP Global Water Partnership

INSTAT Institut National de la Statistique

IPE Indice de Pauvreté en Eau

IRD Institut de Recherches pour le Développement

IRSE Indice de Rareté Sociale de l’eau

JIRAMA Jiro sy Rano Malagasy

LSB Les Scieries du Betsileo

ONE Office National pour l’environnement

OPCI Organisme Public de Coopération Intercommunale

ORSTOM Office de la Recherche Scientifique et Technique Outre-Mer

SAGA System of Automated Geoscientific Analyses

SIG Système d’information Géographique

SRTM Shuttle Radar Topographic Mission

UVED Université Virtuelle Environnement et Développement durable

v Introduction générale

L’eau, un élément indispensable à toute vie, fait l’objet d’une préoccupation mondiale. L’augmentation en nombre de la population mondiale et l’amélioration des conditions de vie humaines font en sorte que les besoins en eau augmentent. Au cours du 20e siècle, la population mondiale a triplé et ses besoins en eau ont sextuplé. Pour l’année 2000, la demande mondiale en eau est estimée à 5200 km³/an dont 65 % pour l’irrigation, 26 % pour l’industrie et 9 % pour les usages domestiques. La demande est croissante mais les ressources en eau utilisables sont de plus en plus rares et dégradées. En effet 1/6 de la population mondiale (environ 880 millions de personnes) n’a pas d’accès à l’eau potable, et 63% de la population mondiale devrait subir une situation de stress hydrique dès 2025 (SOLIDARITÉS INTERNATIONAL, 2017). De plus, les ressources en eau sont inégalement réparties et sont souvent des sources de conflits de plus en plus graves dans les bassins versants transfrontaliers. Ce qui rend indispensable l’amélioration de la gestion des ressources en eau pour assurer la continuité de sa disponibilité face à ses divers usages.

La connaissance et la gestion des ressources en eau est particulièrement nécessaire en Afrique où le problème de l’eau est très marqué. En Afrique, l’eau influe beaucoup sur les domaines de la santé, de l’énergie et surtout celui de l’alimentation, vu que la plus grande partie des ressources en eau est utilisée dans l’agriculture. L’évolution des besoins en eau est difficile à contrôler, liée à l’augmentation de la population et à l’amélioration des techniques culturaux. De plus, il y a une grande disparité dans la disponibilité des ressources en eau : des pays sont plus favorisés par rapport aux autres, le milieu urbain par rapport au milieu rural, certains secteurs d’utilisation (comme l’agriculture) par rapport à d’autres, et certains habitants d’une même ville ou un même village par rapport à d’autres.

Madagascar n’échappe pas aux problèmes des ressources en eau qui concernent les pays de l’Afrique. Le pays est riche en ressources hydriques, avec en moyenne 1513 mm de précipitations par an pour toute l’île, et 337 000 millions m3/an de ressources en eau renouvelables totales, soit 13 900 m3/an/habitant (FAO, 2015). Le réseau hydrographique est dense et la superficie des eaux intérieures est supérieure à 500 000 ha. Les ressources en eau sont abondantes mais il existe une disparité régionale de la disponibilité de l’eau, liée à la variation spatiale du régime des précipitations : la partie est et les hautes terres centrales reçoivent plus de 1500 mm de précipitations par an, tandis que la partie sud-ouest reçoit moins de 400 mm. Malgré l’abondance des ressources en eau disponibles, le taux d’accès de la population aux sources d’eau et aux installations d’assainissement est très faible et bien en-dessous de la moyenne en Afrique subsaharienne. En moyenne, 41 % de la population seulement a accès à une source d’eau potable protégée. Ce chiffre tombe même à 29 % en milieu rural où vit 71 % de la population (OMS, 2010). A l’exemple de l’ANDEA, des institutions en charge de la gestion des ressources en eau sont en place mais sont très peu opérationnelles. Alors que la dépendance de la population aux ressources en eau est grande : 96 % de l’utilisation de l’eau sont pour l’agriculture qui constitue la principale

1 activité économique du pays (MEEF, 2012). Des problèmes de disponibilité de l’eau pour l’agriculture auront un impact d’ordre économique, sanitaire et social (conflits d’usage).

Ce mémoire, intitulé « LA DISPONIBILITÉ DES RESSOURCES EN EAU SUPERFICIELLE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY », étudie les ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy, une rivière des hautes terres centrales de Madagascar. Comme dans le reste de l’île, on y rencontre également des problèmes de disponibilité dans le temps et dans l’espace des ressources en eau qui touchent surtout l’activité agricole des habitants du bassin. Plusieurs éléments naturels et anthropiques contribuent à la disponibilité dans l’espace et dans le temps de ces ressources en eau, ce qui constitue d’ailleurs la problématique principale du présent travail de recherche : il s’agit de déterminer les éléments naturels et anthropiques qui influencent la disponibilité des ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy. En essayant de trouver des éléments d’explication à cette problématique principale, la recherche s’organise selon une démarche inductive.

Ce mémoire se compose de trois parties :

➢ La première partie intitulée « CADRE THÉORIQUE DE LA RECHERCHE » qui présente les concepts de la recherche, le thème et la démarche de recherche.

➢ La deuxième partie qui contient une grande partie des résultats de la recherche, intitulée « BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY : PRÉSENTATION DES RESSOURCES EN EAU ET INFLUENCES DU CADRE NATUREL », porte surtout sur le cadre naturel du bassin versant de la Mandaratsy et ses relations avec les ressources en eau.

➢ La troisième partie, « LA DISPONIBILITÉ EN EAUX DE SURFACE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY » qui, à partir des données disponibles, essaye d’illustrer la situation de la zone de recherche en termes de disponibilité des ressources en eau.

2 Partie 1. CADRE THÉORIQUE DE LA RECHERCHE

Pour bien arriver à ses objectifs, tout travail de recherche en géographie s’effectue en obéissant aux techniques de recherche établies. Dans un travail de recherche, le choix et la conceptualisation du thème, le choix de la démarche de recherche et des outils de recherche est une étape primordiale. Le présent mémoire étant un travail de recherche qui essaye de respecter les normes de recherche, cette première partie va présenter : le cadre conceptuel de la recherche, la motivation du choix du thème de recherche, la problématique et la démarche de recherche.

3 Chapitre I. Cadre conceptuel de la recherche

I.1. Défnitions des concepts

Les ressources en eau se rapportent à toute eau liquide disponible à l’usage de l’homme et de l’écosystème vivant. Elles sont d’origines variées : il existe les ressources pluviales, les ressources en eau superficielle et les ressources en eau souterraine. A part les ressources pluviales qui sont directement captées depuis l’atmosphère, presque la totalité des ressources en eau fait partie des circulations d’eau terrestres et provient de l’écoulement issu des précipitations. En effet, une partie des eaux de précipitations rejoint les circulations d’eau terrestres ; on parle de « pluie efficace » ou « écoulement ». Une autre partie s’évapore directement, désignée par « pluie inefficace ».

L’eau écoulée ruisselle en surface ou s’infiltre dans le sol pour rejoindre les cours d’eau ou les nappes souterraines. Une partie minime percole1 en profondeur du sous-sol pour rejoindre les nappes profondes. Ainsi on distingue des ressources en eau superficielles et des ressources en eau souterraines. Les eaux superficielles sont l’ensemble des masses d’eau courantes ou stagnantes, douces, saumâtres ou salées, qui sont en contact direct avec l’atmosphère. Elles englobent les eaux de ruissellement, les cours d’eau, les marais, les lacs, les mers et les eaux de fonte des glaciers. Les eaux superficielles et les eaux souterraines sont étroitement interdépendantes et peuvent se relayer dans l’espace et dans le temps : une grande partie des eaux qui s’écoulent en surface proviennent des eaux souterraines et réciproquement, les eaux souterraines proviennent d’eaux superficielles.

Les ressources en eau, qu’elles soient superficielles ou souterraines, ont comme cadre physique les bassins versants. Par définition, un bassin versant est une surface topographique dont l’ensemble des eaux coule vers un point commun appelé exutoire qui est généralement le déversement vers un autre cours d’eau ou la mer. L’exutoire peut également être un point choisi dans le thalweg : le bassin versant est alors l’aire drainée par toute section de cours d’eau qui rejoint ce point depuis l’amont. Le bassin versant constitue une unité spatiale d’étude et de gestion des ressources en eau : son étude permet l’évaluation en quantité de la ressource en eau disponible. Toute étude portée sur les ressources en eau doit tenir compte des propriétés du bassin versant que sont la topographie, la pédologie, la géologie et l’état de la couverture végétale.

I.2. La disponibilité des ressources en eau

La disponibilité des ressources en eau s’évalue en mettant en relation la répartition de l’eau disponible dans le milieu naturel et la répartition de la population. A diverses échelles de l’espace, on constate toujours une inadéquation de la répartition de l’homme vis-à-vis des ressources en eau. Les écoulements à eux seuls sont

1 La percolation est la migration lente de l’eau en profondeur à travers les sols.

4 inégalement répartis à l’échelle du globe et à l’échelle d’un pays même. Et en confrontant avec le nombre de population qui utilise l’eau, l’inadéquation est telle que :

➢ des régions densément peuplées ont de très faibles écoulements ;

➢ des régions reçoivent assez d’écoulement mais la forte densité de population fait en sorte que la disponibilité de l’eau se trouve réduite ;

➢ d’autres régions reçoivent beaucoup d’écoulement mais sont peu habitées.

Pour évaluer la disponibilité des ressources en eau, plusieurs indicateurs sont utilisés en tenant compte des deux facteurs (écoulement, caractéristiques du milieu humain) :

➢ les données brutes qui calculent la quantité disponible d’écoulement par an et par habitant (m3/an/hab)

➢ la notion de « stress hydrique » par FALKENMARKT (1986) qui calcule la quantité d’eau douce renouvelable par an et par habitant. Le stress hydrique correspond aux 1000 à 1700 m3/hab/an. En dessous de 1000 m3/hab/an on est en situation de « pénurie d’eau ».

➢ l’état de pauvreté en eau par MARGAT qui intègre un indice d’exploitation des ressources à la notion de stress hydrique

➢ l’indice de rareté sociale de l’eau (IRSE) par TURTON & OLSON qui combine avec les données brutes l’indicateur de développement humain (IDH)

➢ l’indice de pauvreté en eau (IPE) par SULLIVAN (2002) qui tient en compte 5 paramètres : ressources R (qualité et quantité des ressources en eau superficielle et souterraine), accès A (accessibilité de l’eau par la population), capacité C (gestion financière de l’eau par la population), usage U (consommation d’eau pour l’industrie, l’usage domestique…), et environnement E (pourcentage de l’eau faisant l’objet de protection de l’environnement). La classification de la pauvreté en eau selon la valeur de l’IPE est montrée dans le tableau 1.

Tableau 1 : Classifcation des valeurs de l’IPE

IPE Classe de pauvreté en eau

0 – 47,9 Sévère

48 – 55,9 Élevée

56,0 – 61,9 Moyenne

62,0 – 67,9 Moyenne faible

68,0 – 100,0 Faible

5 A l’inégale répartition spatiale s’ajoutent des variations saisonnières des ressources en eau. En effet la quantité d’eau disponible varie d’une saison à l’autre et d’une année à l’autre. Les sécheresses et les inondations peuvent s’étaler sur des années. Dans certaines régions de l’Afrique septentrionale, les variations saisonnières des apports d’eau par précipitations peuvent atteindre 40 % autour de la moyenne. Dans de telles conditions, les réserves d’eau naturelles ne sont plus fiables et il est nécessaire de recourir à des technologies de stockage à long terme, d’économie et de recyclage de l’eau, afin d’assurer une disponibilité continue des ressources en eau pour la population.

I.3. La gestion intégrée des ressources en eau

Comme les précipitations constituent les principaux apports en eau, leur variabilité et l’incertitude naturelle dans leur régime affectent directement l’utilisation de l’eau. D’une autre part, les usages de l’eau et le nombre d’usagers même sont en accroissement et difficiles à maîtriser. La croissance démographique et économique, l’urbanisation, l’amélioration des techniques agricoles et le progrès de l’industrie accroissent de plus en plus les besoins en eau. Et les usages que font l’homme de l’eau dégradent souvent les cours d’eau et les aquifères en termes de qualité et limite ainsi leur utilisation. Pour faire face à de tels problèmes, il devient indispensable de mettre en place des politiques adaptées de gestion de l’eau pour protéger les ressources en eau et assurer leur disponibilité à long terme.

La Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) est actuellement considérée comme une approche pertinente pour faire face à la vulnérabilité des ressources en eau à ses divers usages. D’après la définition du Partenariat Mondial de l’Eau (GWP), « la GIRE est un processus qui encourage la mise en valeur et la gestion coordonnée de l'eau, des terres et des ressources associées en vue de maximiser le bien-être économique et social qui en résulte d’une manière équitable, sans compromettre la durabilité d'écosystèmes vitaux » (Global Water Partnership, 2000). En prenant compte des divers intérêts sociaux, économiques et environnementaux, « elle reconnaît les nombreux groupes d’intérêts divergents, les secteurs économiques qui utilisent et polluent l’eau, ainsi que les besoins de l’environnement » (Global Water Partnership, Manuel de Gestion Intégrée des Ressources en Eau par Bassin, 2009).

L’eau est un bien social ; elle a des valeurs culturelles et traditionnelles au sein de la population. Les facteurs sociaux et la gestion des ressources en eau sont deux éléments en relation de cause à effet : si l’exploitation et la gestion des ressources en eau ont une incidence sur les facteurs sociaux, ces derniers affectent à leur tour l’exploitation des ressources en eau et leur gestion. Il est donc nécessaire de considérer les valeurs sociaux, économiques et culturels de la population dans toute décision pour une gestion durable des ressources en eau. Faute de cette considération, des conflits d’usages des ressources en eau vont apparaître.

6 Chapitre II. Le thème et la zone de recherche

II.1. Justifcation du choix du thème de recherche

La gestion des ressources en eau à Madagascar est encore loin d’être adéquate. On n’arrive pas à concrétiser des mesures pour lutter contre la dégradation des bassins versants et l’utilisation anarchique des ressources naturelles dont l’eau fait partie. Alors que les ressources en eau sont un élément vital, que ce soit pour la consommation ou pour l’irrigation des cultures, surtout à Madagascar où la majeure partie de la population vit de l’agriculture irriguée. En effet, en 2005, les prélèvements pour l’agriculture occupent 96 % des prélèvements d’eau à Madagascar (FAO).

La connaissance du cycle de l’eau dans le bassin versant, y compris sa disponibilité dans le temps et dans l’espace, est indispensable pour préserver et protéger les ressources en eau. Mais cette connaissance est encore insuffisante à Madagascar pour permettre une gestion efficace des ressources en eau. Aussi l’étude des cours d’eau est laissée à l’abandon, comme le prouve le manque d’entretien des stations hydrologiques qui conduit souvent à leur fermeture. C’est la raison du choix comme domaine de recherche l’hydrologie et comme sujet de recherche les conditions naturelles et anthropiques qui influencent la disponibilité des ressources en eau.

Photo 1: Tarissement du lac de retenue d'Antarambiby le 8 novembre 2006.

Le tarissement du lac d’Antarambiby en 2006 a entraîné une crise d’eau dans la ville de Fianarantsoa, mais aussi un confit d’usages entre la JIRAMA et les agriculteurs au niveau du bassin versant. L’année suivante, le barrage de retenue est rehaussé de 1 m pour augmenter la capacité de retenue.

Source : Grand Lyon

7 Le bassin versant de la Mandaratsy est particulièrement intéressant de par ses ressources en eau parce que la collectivité humaine touchée est assez large : d’une part il y a la population du bassin qui vit directement de ces ressources, que ce soit en amont ou en aval du barrage de retenue d’eau ; d’autre part il y a la population de la ville de Fianarantsoa que la JIRAMA alimente par ces ressources (le bassin assure environ 68 % de l’eau potable de la ville de Fianarantsoa). Le bassin versant a déjà souffert de problèmes de tarissement des eaux, comme en 2006 qui a entraîné une crise d’eau dans la ville de Fianarantsoa (photo 1). Ayant vécu cette crise, nous avons la volonté de contribuer à l’amélioration de la gestion des ressources en eau dans la région Matsiatra Ambony comme dans tout Madagascar, pour éviter la répétition d’une telle crise d’eau où que ce soit.

II.2. Problématiques et objectifs de la recherche

Le bassin versant de la Mandaratsy est sujet à des problèmes sur la gestion de l’eau. En amont, la croissance de la population doit s’accompagner d’une augmentation de la surface cultivée et donc des besoins en eau, ce que la JIRAMA tend à limiter afin de préserver la qualité et la quantité d’eau captée dans le lac de retenue. En aval, il y a des difficultés d’irrigation par insuffisance d’eau de surface. Une bonne connaissance des ressources en eau, de leur cadre naturel et des divers facteurs qui concourent dans leur répartition, est nécessaire pour mieux gérer l’eau à travers ses multiples communautés d’usagers. D’où émerge la question suivante, qui constituera la problématique principale de cette recherche : quels éléments naturels et anthropiques influencent la disponibilité des ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy ? Pour y parvenir, il faudra trouver des éléments de réponse à des questions telles que : de quelle façon les ressources en eau se répartissent-elles dans l’espace et dans le temps ? Quel est le rôle du cadre naturel dans la répartition spatio- temporelle des ressources en eau ? Quelle est l’influence du milieu humain sur la disponibilité des ressources en eau ?

Tout en essayant d’apporter des réponses à ces questions, le présent travail de recherche a comme objectifs :

➢ de comprendre les relations entre les divers facteurs naturels et anthropiques qui jouent sur la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau : les apports, le cadre et la dynamique du milieu naturel, les prélèvements humains ;

➢ d’apporter une amélioration aux outils de décision existants pour la gestion du bassin versant, à travers des études spatiales des ressources en eau de surface de la zone étudiée.

8 II.3. Présentation de la zone de recherche

Le bassin versant de la Mandaratsy est situé dans la partie sud-est des hautes terres centrales de Madagascar. La rivière Mandaratsy est un affluent de rive gauche de la Matsiatra dans laquelle elle se déverse à 3 km à l’ouest de Mahasoabe. La Matsiatra rejoint à son tour le Mangoky qui se jette dans le canal du Mozambique sur la côte ouest de Madagascar. Ainsi le bassin versant de la Mandaratsy est un sous-bassin versant du Mangoky, le plus grand fleuve de Madagascar par la superficie de son bassin versant et par sa longueur2 (croquis 1).

Administrativement, le bassin versant de la Mandaratsy se trouve dans l’est de la région Matsiatra Ambony. Elle est située en grande partie dans la commune rurale de Mahasoabe dans le district de . Cette zone est distante d’une vingtaine de kilomètres de Fianarantsoa en allant vers l’est en empruntant la route de Mahasoabe jusqu’au hameau d’Ambatolahimpanjaka, puis vers le sud, en empruntant une route non bitumée.

Le bassin versant de la Mandaratsy jusqu’à la confluence avec la Matsiatra, s’étale sur une superficie de 4242 ha. Il est situé à 1290 m d’altitude en moyenne, sur un relief de collines alternées de vallées étroites, avec un escarpement assez marqué à l’est comme transition entre le relief collinaire et la vallée de la Matsiatra dans la région de Mahasoabe. Le pendage général du relief est d’ouest en est, direction suivant laquelle s’écoule le réseau hydrographique. Le relief culmine à 1432 m à l’ouest d’Anahipotsy tandis que l’exutoire, c’est-à-dire la Matsiatra, se situe à 1070 m d’altitude (croquis 3).

L’étendue du bassin versant est délimitée par les coordonnées géographiques suivantes :

➢ entre les latitudes 21° 32' 13.56" Sud au nord et 21° 36' 41.04" Sud au sud;

➢ entre les longitudes 47° 06' 42.48" Est à l’ouest et 47° 12' 35.28" Est à l’est.

2 La superfcie totale du bassin versant du Mangoky est de 55 750 km². Sa longueur de la source de la Matsiatra à la mer est de 714 km.

9 Croquis 1: Localisation du sous-bassin versant de la Mandaratsy dans le bassin versant du Mangoky.

10 Chapitre III. La démarche et les outils de recherche

III.1. Présentation de la démarche de recherche

La démarche adoptée pour ce travail de recherche est une démarche inductive. Des éléments de connaissances générales de la zone de recherche sont renforcées par les travaux de terrain, par la documentation et par le traitement de données, pour aboutir à des connaissances de plus en plus affinées. Cette démarche commence par la documentation, l’observation des faits sur le terrain, et le recueil d’informations génériques à propos de la zone de recherche. Elle se poursuit avec la collecte et le traitement de données pour une analyse plus précise. Le but dans ces étapes est de répondre aux problématiques de la recherche. Les données recueillies et le résultat de leur traitement sont à renforcer par des documentations qui s’étalent ainsi tout le long du travail de recherche.

III.1.1. La documentation

La documentation est effectuée en continu tout au long de la recherche. Elle comprend : la documentation préliminaire pour fixer le choix de thème de recherche, la recherche et la consultation de documents textuels et graphiques sur la généralité du thème, la consultation de mémoires et articles plus spécifiques à la zone de recherche, et la consultation de documents en appui aux résultats du traitement des données. Divers centres de documentation à Antananarivo et à Fianarantsoa ont été visités, comme :

➢ la bibliothèque et archives universitaires d’Antananarivo,

➢ la bibliothèque du département de Géographie d’Antananarivo,

➢ l’IRD,

➢ le centre de documentation de l’Office National pour l’Environnement (ONE),

➢ la Direction Régionale de l’eau, de l’assainissement et des Hydrocarbures (DREAH) Matsiatra Ambony,

➢ la Direction Régionale de l’écologie, de l’environnement et des Forêts (DREEF) Matsiatra Ambony.

Des ressources en ligne sont également utilisées pour obtenir des versions électroniques de thèses et de mémoires ainsi que des cartes anciennes. Il s’agit notamment des ressources en ligne de la Bibliothèque et Archives Universitaires d’Antananarivo et celles de l’IRD.

Voici les points importants tirés d’ouvrages consultés dans ce travail de recherche :

� G. NEUVY, « Eaux continentales et aménagement rural en domaine tropical malgache ». Essentiellement, l’ouvrage explique le contexte des ressources en eau dans les pays du Tiers-Monde dont Madagascar, caractérisé par des besoins en eau croissantes et difficiles à contrôler. Ceci est lié à l’accroissement du nombre de la population et l’augmentation des surfaces cultivées. L’évolution des besoins en eau est difficile à contrôler alors

11 que ces besoins doivent être évalués afin d’éviter les pénuries, puisque la limite des besoins est à définir en fonction des ressources en eau disponibles. Pour évaluer les ressources en eau disponibles, il faut faire une étude quantitative du cycle naturel de l’eau dont le cadre est le bassin versant. C’est l’un de premiers ouvrages lus lors de ce travail de recherche et il a permis de trouver un cheminement pour la recherche basé sur les problématiques des ressources en eau à Madagascar.

� F. LAURENT & N. DUPONT, « L’eau dans le milieu ». Acquise en version électronique depuis UVED, le document de 64 pages permet d’aborder les concepts fondamentaux des ressources en eau et de leur utilisation par l’homme. Il illustre bien la situation globale des apports en eau, de leur disponibilité, de leur utilisation et de leur dégradation. Les auteurs démontrent à travers des situations globales que les ressources en eau sont fragiles et se dégradent en qualité et en quantité à cause des diverses activités anthropiques sur le territoire : la modification des écoulements par les aménagements et les prélèvements d’eau, les diverses pollutions de l’eau par l’urbanisation et l’agriculture. Le document a permis de comprendre les notions générales sur l’eau, et de trouver les divers éléments à confronter pour étudier les ressources en eau.

III.1.2. Les travaux de terrain

Les terrains ont été effectués en deux vagues de visite. La première visite du terrain a comme objectif de connaître l’état actuel de la disponibilité des ressources en eau et de vérifier les informations préalablement recueillies par les premières documentations. Cette observation sur le terrain permet ensuite de trouver des faits qui seront vérifiés ou renforcés par les prochaines phases de la recherche : le traitement des données et la consultation d’ouvrages spécifiques.

La deuxième visite du terrain consiste à effectuer les enquêtes auprès des ménages agricoles dans le bassin versant. Quelques ménages ont été enquêtées à Ankazomiranga, à Andranolambo, à Ambalamindramena et à Analaidirana (fiche d’enquête en Annexe I). Le nombre de ménages enquêtés est de 18 dont 6 à Ankazomiranga, 5 à Ambalamindramena, 3 à Andranolambo et 4 à Analaidirana. On s’est restreint sur ces nombres car il a été confirmé que tous les ménages du même village ont des réponses similaires en ce qui concerne les objectifs de l’enquête. Leurs situations sont presque semblables en termes de pratiques culturales, de disponibilité et d’utilisation de l’eau.

Sur un nombre total de ménages estimé à 5903, on a ainsi un taux d’échantillonnage voisin de 3 %. Ce taux pouvait être plus élevé mais à cause de quelques contraintes que l’on évoquera plus tard dans ce même chapitre (III.2. Les problèmes rencontrés dans la recherche), le nombre de villages et de personnes qu’on a pu enquêter se trouve limité.

A ces enquêtes s’ajoutent des entretiens avec la présidente actuelle de l’association Antarambiby Miara-Dia (AMD) à Ankazomiranga et un ancien du village à Ambalamindramena. Il y a également des discussions

3 Cette estimation est basée sur le nombre de toits numérisés dans le bassin versant, sans tenir compte des églises et des bâtiments d’écoles.

12 orientées vers les objectifs du travail de terrain avec quelques individus et familles rencontrés par hasard à Ankazomiranga et à Analaidirana.

III.1.3. La collecte et l’exploitation des données

La documentation est complétée par la collecte et le traitement de diverses données sur la zone de recherche afin de répondre à la problématique de recherche.

La collecte de données sur la zone de recherche est faite auprès du service Exploitation Eaux de la JIRAMA Fianarantsoa, ainsi qu’auprès de la Direction Régionale de l’Eau, de l’Assainissement et de l’Hygiène (DREAH) Matsiatra Ambony. La JIRAMA a fourni des données limnimétriques (hauteur d’eau) du barrage afin d’évaluer la variabilité temporelle des ressources en eau captées dans le lac Antarambiby. La DREAH Matsiatra Ambony a fourni des données sur le périmètre de protection des zones de captage d’eau ainsi qu’un document cartographique servant de base. Le programme Eaurizon de la communauté urbaine de Grand Lyon à Fianarantsoa a également fourni des données et des documents utiles sur la zone de recherche, comme des mémoires de stagiaires et des données géospatiales.

Ces données recueillies au sein de la JIRAMA, la DREAH Matsiatra Ambony et Grand Lyon sont complétées et mises à jour par des recueils sur le terrain. Afin d’avoir les données supplémentaires nécéssaires, un GPS Garmin Etrex (autour de 4 à 7 m de précision sur le terrain) est utilisé pour prendre des traces et des points d’intérêt. Des cartes imprimées à compléter sous forme de field papers sont aussi utilisées pour repérer avec l’aide d’une personne locale les entités du terrain qui ne peuvent pas être pointées directement avec le GPS. A ces outils s’ajoute un appareil photo numérique pour la prise de photos tout au long des travaux de terrain.

La plupart des données numériques sont récupérées sur internet et sont notamment utilisées à des fins cartographiques. Il s’agit des données de l’INSTAT sur le nombre de population, des limites administratives pour Madagascar depuis Humanitarian Data Exchange, des données OpenStreetMap (voies, hydrographie, toponymie), d’une grille climatique sur les régimes actuels du climat (1970-2000) récupéré depuis WorldClim, d’une grille d’évapotranspiration potentielle du CGIAR (CGIAR-CSI Global Potential Evapo-Transpiration), et enfin d’un modèle numérique de terrain SRTM3 pour les analyses topographiques et hydrologiques : les profils topographiques, la représentation du relief, et la délimitation du bassin versant. Les données sur le nombre de population ont été combinées avec les limites administratives pour pouvoir analyser la répartition spatiale de la population. Les grilles climatiques WorldClim sont utilisées pour extraire les valeurs mensuelles des précipitations et des températures moyennes de 1970 à 2000 pour établir le régime climatique de la zone de recherche. Les sources et les caractéristiques des données utilisées sont détaillées dans le tableau 2.

Des cartes sur papier sont également utilisées pour récupérer des données. Une carte topographique au 1/100 000e du FTM (1975), feuille (O-53), est utilisée notamment pour avoir la toponymie, la planimétrie et les diverses voies de communication. L’information sur la géologie du bassin

13 versant de la Mandaratsy a été tirée de la carte géologique au 1/100 000 du Service géologique de Madagascar (1970), feuille Alakamisy (O-53). L’utilisation des cartes sur papier pour l’exploitation de données nécessite quelques traitements préliminaires : la numérisation, le géoréférencement et la digitalisation. La numérisation est la conversion de la carte en image numérique (de format JPG) à l’aide d’un scanner. Le géoréférencement est la conversion de l’image numérique en raster, en ajoutant aux pixels des coordonnées géographiques, pour qu’elle soit utilisable dans un logiciel SIG. L’étape de la digitalisation se fait enfin dans un logiciel SIG, et consiste à vectoriser des entités de la carte géoréférencée, comme la toponymie, les routes, les pistes, les affleurements de couches géologiques, etc.

Les images satellites sont utilisées pour l’analyse de l’occupation du sol, notamment l’évaluation de la couverture végétale et des marécages qui répercutent sur les ressources en eau. Pour cela, une image Sentinel-2 du 5 août 2016 a été téléchargée. Des images satellites à haute résolution comme Bing et Google4 sont également utilisées pour avoir un aperçu de la réalité sur le terrain, pour repérer et cartographier les éléments qui ne sont pas identifiables sur les images à basses résolutions (comme les ruisseaux et les habitats).

4 Les imageries Bing et Google sont accessibles en tant que couches à travers l’extension OpenLayers de QGIS.

14 Tableau 2 : Liste des données utilisées et leurs caractéristiques

Données Sources Caractéristiques

Données pluviométriques de JIRAMA et Grand Lyon Fichiers feuille de calcul (format Excel) 2008 à 2016

Données limnimétriques du JIRAMA Fichiers feuille de calcul (format Excel) barrage d’Antarambiby de 2009 à 2016

Carte de délimitation des DREAH Matsiatra Ambony Croquis sur feuille A4 photocopiée périmètres de protection de la zone de captage d’Antarambiby

Données de la cartographie INSTAT � Fichier feuille de calcul (format Excel) censitaire mises à jour en � Nombre de population par fokontany en 2009 2009 à Madagascar selon la déclaration des chefs fokontany � Données sans référence géographique

Limites administratives OCHA / Humanitarian Data Fichiers vecteurs (fokontany, kaominina, Exchange district, région) (https://data.humdata.org/ dataset/madagascar-admin- level-1-boundaries)

OpenStreetMap Geofabrik Fichiers XML ou vecteurs (http://download.geofabrik.de/ africa/madagascar.html)

WorldClim 2 WorldClim � Grilles climatiques à 30 arcs (~1 km) de (http://worldclim.org/) résolution � 12 grilles (janvier à décembre) pour chaque type de donnée : précipitations moyennes, température moyenne, température minimale et température maximale � Moyennes mensuelles 1970-2000

CGIAR-CSI Global Potential CGIAR-CSI GeoPortal � Grilles à 30 arcs (~1 km) de résolutions Evapo-Transpiration (http://www.csi.cgiar.org/) � 12 grilles d’étendue globale pour chaque mois � Moyennes mensuelles 1950-2000

Modèle numérique de terrain SRTM / USGS EarthExplorer Modèle numérique de terrain à 30 m de SRTM3 (http://earthexplorer.usgs.gov/) résolution

Carte topographique feuille FTM Carte sur papier à échelle 1/100 000 datant Alakamisy Ambohimaha (O- de 1975 53)

Carte géologique feuille Service Géologique de Carte sur papier à échelle 1/100 000 datant Alakamisy (O-53) Madagascar de 1970

Sentinel-2 du 05/08/2016 ESA / USGS EarthExplorer � Image satellite à 12 bandes (http://earthexplorer.usgs.gov/) � 10 m, 20 m ou 60 m de résolution selon les bandes � Format JPEG-2000

15 III.1.4. Le traitement informatique des données

Les données sont traitées à l’aide des outils SIG et tableurs afin d’avoir des informations structurées et présentables sous forme de graphiques et de cartes. Quant au SIG, il joue un rôle crucial tout au long de ce travail de recherche, de la fixation du choix de la zone de recherche aux représentations cartographiques des résultats d’analyses de données. L’intégralité des traitements a été faite avec des logiciels libres et gratuits, fonctionnant sous un système d’exploitation également libre (Debian Linux 9). Le logiciel de bureau QGIS, avec les outils y afférents, est utilisé pour la plus grande partie des travaux, notamment le traitement des données vecteurs et la composition des croquis. Les divers traitements hydrologiques dont la délimitation du bassin versant sont effectués sur ce logiciel à l’aide des outils de traitement TauDEM (avec d’éventuelles vérification des résultats en essayant avec d’autres outils de traitement comme ceux de GRASS). Le logiciel SAGA est utilisé pour les analyses basées sur les rasters : analyses topographiques et hydrologiques, extraction des données climatiques depuis les grilles. Les traitements d’image satellite sont effectués à l’aide de l’extension Semi- automatic Classification Plugin du logiciel QGIS.

À part le SIG, des gestionnaires de base de données, des tableurs et des scripts sont utilisés pour le traitement des données en tableaux comme les données climatiques extraites des grilles WorldClim et la combinaison des données sur le nombre de population avec les limites administratives. Le diagramme ombrothermique et la carte de densité de la population ont été faits à partir de données numériques traitées dans un tableur. Il s’agit du tableur LibreOffice Calc et des gestionnaires de base de données Spatialite et PostgreSQL/PostGIS.

Quelques détails techniques sur le traitement informatique de ces données sont développés dans l’Annexe II.

III.2. Les problèmes rencontrés dans la recherche

Malgré les efforts pour réaliser au mieux ce travail de recherche, il existe certaines contraintes qui ont partiellement limité la qualité de la recherche. D’abord, la réalisation de ce mémoire a souffert des imperfections dans l’organisation du calendrier universitaire de l’année au sein de l’université, qui ont perturbé la chronologie des apprenants. Cet incident est aggravé par le passage de l’épidémie de peste qui coïncide avec la préparation et le début des travaux de terrains prévues : beaucoup de services et institutions, publics et privés, y compris les centres de documentation, sont fermés. Il y a également l’insécurité critique dans la zone de recherche qui n’a pas permis de s’introduire dans la partie ouest du bassin versant. L’insécurité n’a pas favorisé également un séjour prolongé sur la zone de recherche. On est contraint de limiter les enquêtes et les observations de terrain et de les faire uniquement dans les hameaux les plus rapprochés d’Ankazomiranga. Et la coïncidence du moment des travaux terrains avec la période de soudure constitue également un problème car en cette période les paysans ont peu d’hospitalité et on rencontre très rarement les hommes. La plupart des personnes à enquêter doivent ainsi être des femmes. Tous ces problèmes limitent la quantité et la qualité des données recueillies qui sont d’ailleurs déjà en manque chez les organismes publics où l’on en a demandé (DREAH, JIRAMA, DREEF).

16 CONCLUSION DE LA PREMIÈRE PARTIE

Le thème de ce travail de recherche qui s’intitule « La disponibilité des ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy », relève d’un choix raisonné et motivé. Le choix de ce thème se base sur la volonté d’améliorer la gestion des ressources en eau dans la zone de recherche qui est représentatif des problèmes de gestion de l’eau à Madagascar, particulièrement le milieu rural où vit la majorité de la population et où l’agriculture irriguée est l’activité principale. La recherche est organisée en suivant une démarche inductive : elle se base sur les faits observés sur le terrain, confirmés par des connaissances issues de la documentation et du traitement des données sur la zone et le thème de recherche. Cette démarche inductive permettra de trouver des éléments nécessaires pour répondre à la problématique de la recherche, qui consiste à déterminer les facteurs naturels et anthropiques qui conditionnent la disponibilité des ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy.

17 Partie 2. BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY : PRÉSENTATION DES RESSOURCES EN EAU ET INFLUENCES DU CADRE NATUREL

Les caractéristiques des ressources en eau dépendent en grande partie des propriétés de leur cadre naturel. L’analyse du milieu naturel où se trouve l’eau permet d’expliquer sa variabilité et de déterminer sa quantité disponible. Parmi les propriétés du milieu naturel qui caractérisent les ressources en eau sont : la topographie du bassin versant, les caractéristiques climatiques, l’état de la couverture végétale, la nature des sols et la géologie. Après une présentation des ressources en eau du bassin versant de la Mandaratsy et de leur gestion, cette partie contiendra une analyse des éléments du milieu naturel pour expliquer la variation spatio-temporelle des ressources en eau disponibles.

18 Chapitre IV. Les ressources en eau et leur gestion dans le bassin versant de la Mandaratsy

IV.1. Les types de ressources en eau superfcielle disponibles

Les ressources en eau superficielles du bassin versant de la Mandaratsy sont de plusieurs types : les sources, les eaux des canaux de captages, et les cours d’eau (croquis 2). Ce sont les ressources en eau de ces types qui sont utilisées par la population du bassin et la JIRAMA en tant qu’exploitant industriel.

IV.1.1. Les sources

Une source est un filet d’eau qui apparaît en surface. Son existence est liée à l’affleurement ou l’émergence d'une nappe d’eau souterraine contenue dans une roche perméable que l’on appelle « aquifère ». Les sources peuvent apparaître naturellement en surface ou captées à l’aide d’ouvrages anthropiques comme les puits.

Dans le bassin versant de la Mandaratsy, les sources se rencontrent surtout sur les bas de versants, en bas d’une pente forte, en bordure de zones marécageuses. Elles sont alimentées en eau toute l’année. Les sources ne sont pas véritablement aménagées ni captées, sauf pour celle d’Ankazomiranga qui a déjà bénéficié d’un ouvrage en béton dans le passé. Mais cet ouvrage n’est plus opérationnel par manque d’entretien. L’eau des sources est utilisée par la population pour l’usage domestique (consommation et hygiène) d’une part, et pour l’irrigation des cultures de bas-fonds (brèdes, haricots etc.) d’autre part.

IV.1.2. Le lac Antarambiby et les canaux de captages

Le lac de retenue d’eau d’Antarambiby s’étend sur 22,6 ha de surface. Son volume est estimé à 191 696 m³. Des canaux de captages sont aménagés par la JIRAMA en 1984 pour capter et déverser de l’eau vers le lac de retenue. Ces canaux de captage proviennent de 13 sources qui sont : Analaidirana I, Analaidirana II, Andranovoritay I, Andranovoritay II, Tsianesena I, Tsianesena II, Tsianesena III, Vohitsalanana I, Vohitsalanana II, Anahipotsy, Ankazomiranga I, Razafimanga, et Poste forestière. Les canaux mesurent au total 57 km d’amenée d’eau et leur capacité dans l’ensemble est d’environ 5000 m³ d’eau par jour. Parfois l’eau s’écoule de façon diffuse sur les zones de marécages au lieu de suivre un chemin canalisé. Tous les captages, qu’ils soient diffus ou canalisés, aboutissent tous dans le lac de retenue d’Antarambiby. Ces eaux sont destinées à la production de la JIRAMA pour alimenter une grande partie de la ville de Fianarantsoa, située à 26 km au nord- ouest, en passant par la station de traitement d’Itombana.

La population du bassin versant de la Mandaratsy utilise les ressources en eau des canaux de captage dans le cadre d’un conflit d’usage de l’eau avec la JIRAMA. En période de fin d’étiage, certains agriculteurs en amont du lac de retenue construisent des ouvrages de déversement des eaux des canaux de captage vers les parcelles de rizières pour pallier au manque d’eau (Source : visite du terrain et entretiens en novembre 2016). Ces eaux sont aussi utilisées dans l’élevage car les troupeaux de bovins y boivent de l’eau.

19 IV.1.3. Les ruisseaux et rivières

Les ruisseaux et les rivières sont des ressources en eau utilisées par la population en aval du barrage de retenue d’eau d’Antarambiby. Ces eaux sont destinées à la fois à l’usage domestique et à l’irrigation. Avant l’apport d’un affluent, la quantité disponible d’eau pour la rivière principale, la Mandaratsy, est conditionnée par le barrage de retenue d’Antarambiby : la rivière n’est pas alimentée si l’eau est trop basse pour se déverser vers l’aval. L’alimentation de la rivière Mandaratsy dicte le calendrier agricole d’une grande partie des riziculteurs en aval : quand l’eau du barrage ne se déverse pas et que la rivière n’est pas assez alimentée, beaucoup de parcelles de rizières en aval ne peuvent pas être mises en valeur par manque d’eau.

Le village d’Ambalamindramena utilise des eaux provenant de ruisseaux et de la rivière de la Mandaratsy pour ses eaux domestiques. Une partie du village puise de l’eau depuis la rivière de la Mandaratsy. Une autre partie utilise de l’eau issue d’un ouvrage d’abduction depuis un ruisseau au nord-ouest du village. L’ouvrage est constitué d’un barrage sur un petit ruisseau et d’un conduit en tuyau menant vers un réservoir puis une borne fontaine dans le village.

20 Photo 2: Source à Analaidirana. Photo 3: Source à Ankazomiranga.

Cliché de l'auteur (20/10/2017) Cliché de l'auteur (19/10/2017)

Photo 4: Source à Andranolambo. Photo 5: La rivière Mandaratsy : principale ressource en eau agricole pour l'aval du barrage Cliché de l'auteur (20/10/2017) d'Antarambiby.

Cliché de l'auteur (19/10/2017)

21 Croquis 2: Les types de ressources en eau superfcielles disponibles dans la partie amont du bassin versant de la Mandaratsy.

22 IV.2. La gestion des ressources en eau et ses acteurs dans le bassin versant de la Mandaratsy

IV.2.1. Les entités touchées par la gestion de l’eau à Madagascar

A Madagascar, la gestion de l’eau est cadrée légalement par un code de l’eau établi en 1999 (loi N° 98-029). D’après ce code de l’eau, les eaux de surfaces font partie du domaine public et l’ANDEA5 est l’organisme ayant le pouvoir de coordination de toute activité du secteur de l’eau au niveau national. Cet organisme a comme mission d’assurer la mise en place et l’optimisation de la gestion de l’eau selon le processus de la GIRE, à Madagascar. L’ANDEA est sous tutelle du ministère en charge de l’eau et fonctionne en collaborant étroitement avec les autres départements ministériels concernés par les ressources en eau.

Les communes urbaines et rurales sont les maîtres d’ouvrage pour tout programme de l’eau et de l’assainissement dans leurs territoires respectifs, mais elles peuvent déléguer la gestion à un opérateur privé ou communautaire. A ce titre, les communes ont la responsabilité d’assurer la qualité du service de l’eau et de l’assainissement fourni aux utilisateurs. A travers le Conseil communal, elles ont le devoir d’approuver les investissements liés aux systèmes d’approvisionnement en eau potable et doivent être consultés sur les programmes de développement du service public de l’eau et de l’assainissement les concernant.

La JIRAMA est une société d’État en charge de l’électricité et de l’alimentation en eau potable à l’ échelle nationale. Sous tutelle du Ministère de l’énergie et des Mines, elle a été créée en 1975 en vue de réaliser les objectifs nationaux dans les secteurs de l’eau et de l’électricité. Une de ses activités principales est d’effectuer les opérations relatives à la production, au transport et à la distribution de l’eau potable.

IV.2.2. La gestion des ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy

Dans le bassin versant de la Mandaratsy, plusieurs acteurs et projets sont ou ont été impliqués dans la gestion des ressources en eau. On peut citer :

➢ la JIRAMA en tant qu’exploitant industriel de l’eau en amont du barrage d’Antarambiby depuis 1940,

➢ l’OPCI Vohitraina Antarambiby, une collectivité locale pour l’intérêt des habitants riverains au bassin versant,

➢ l’APMM pour la mise en place de plan d’aménagement du périmètre de reboisement et bassin versant de Mandaratsy/Antarambiby en 2004,

➢ la coopération décentralisée du Grand Lyon et de la région Matsiatra Ambony pour la mise en place de la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) dans la région Matsiatra Ambony, y inclus le bassin versant de la Mandaratsy.

5 L’ANDEA ou Autorité Nationale de l’Eau et de l’Assainissement est une institution sous la tutelle du Ministère de l’eau. Elle a comme mission d’assurer la bonne gouvernance de l’eau à Madagascar selon le processus de la Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE).

23 Les premiers aménagements liés aux ressources en eau sont effectués par la Société Malgache des Eaux quand celle-ci exploite le bassin hydrologique à partir de 1940 pour alimenter en eau une partie de la ville de Fianarantsoa. En 1956, le premier barrage est construit et la production d’eau commence en 1958. L’exploitation de l’eau est transmise à la JIRAMA en 1975. En 1984 la JIRAMA amenage les treize canaux de captages en vue d’augmenter la quantité d’eau captée au niveau du lac de retenue d’Antarambiby. Un premier rehaussement de 50 cm du barrage de retenue est effectué en 1994 pour augmenter la capacité du lac de retenue d’eau. Un autre rehaussement de 1 m de la hauteur du barrage est effectué en 2007. Ce rehaussement est une mesure prise suite à un tarissement du lac en novembre 2006, dû à l’insuffisance de précipitations des deux années successives 2005- 2006, et qui a engendré une crise d’eau à Fianarantsoa. Il permet d’augmenter la capacité de stockage du lac de retenue et d’assurer l’approvisionnement en eau potable de Fianarantsoa plus longtemps en période d’étiage et quand l’insuffisance des pluies retarde la recharge du lac.

L’OPCI Vohitraina Antarambiby est une collectivité créée en avril 2003 et représente l’intérêt des habitants riverains au bassin versant. Cette OPCI regroupe les sept communes touchées par le périmètre de reboisement de Mandaratsy où se trouvent les sources d’alimentation en eau du lac d’Antarambiby ( Centre, Andrainjato Est, Mahasoabe, , Vohibato Ouest, Magneva et ). Cette collectivité a reçu une délégation de quelques compétences des communes rurales telles que l’aménagement de l’espace et l’élaboration des schémas d’urbanisme intercommunaux, et les activités de développement économique intéressant l’ensemble de la communauté. Depuis 2011, l’OPCI Vohitraina Antarambiby est présidée par le maire d’Andrainjato Centre.

La JIRAMA, l’ANDEA et la Direction Interrégionale du Ministère de l’eau (aujourd’hui la DREAH) travaillent depuis 2010 sur la mise en place des périmètres de protection des zones de captage d’eau du lac Antarambiby, afin de préserver en qualité et en quantité les ressources en eau du bassin hydrologique. La délimitation des périmètres de protection ont été validées mais la JIRAMA n’a pas encore techniquement mis en œuvre l’établissement de ces périmètres. Le périmètre de protection immédiate est dans une bande de 25 m de la berge des marais, 1 m de chaque côté des canaux de captages et 2 m autour des sources de résurgences issues des bas-fonds. Ce périmètre a pour fonction de protéger les ressources en eau, d’empêcher la détérioration des ouvrages de prélèvement et d’éviter le déversement de substances polluantes qui se produisent aux proximités immédiates du captage. Le périmètre de protection rapproché quant à lui est délimité par les lignes de crêtes voisines au captage et a pour fonction de protéger le captage contre les migrations souterraines de substances polluantes. (Source : DREAH Matsiatra Ambony)

24 Chapitre V. Conditions naturelles et ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy

V.1. Propriétés physiques et morphologiques du bassin versant de la Mandaratsy

La connaissance des propriétés du bassin versant est indispensable pour l’évaluation en quantité et l’étude de la variabilité temporelle et spatiale des ressources en eau superficielle et souterraines. Ce chapitre évalue quelques propriétés du bassin versant de la Mandaratsy : la planimétrie (superficie, périmètre, longueur des cours d’eau), l’hypsométrie (répartition des altitudes), et les indices morphologiques comme l’indice de compacité de Gravelius et la densité de drainage.

V.1.1. Planimétrie et hypsométrie

La délimitation du bassin versant se fait sur un SIG, à l’aide du modèle numérique de terrain. Avec la délimitation ainsi obtenue, on peut extraire directement les mesures de base du bassin versant que sont la superficie et le périmètre. Le SIG calcule également les lignes d’écoulement qui permettent de mesurer la longueur des thalwegs. Pour le bassin versant de la Mandaratsy, on a les valeurs suivantes :

➢ Superficie = 4242 ha = 42,4 km²

➢ Périmètre = 39,3 km

➢ Longueur totale des cours d’eau = 46 km

➢ Longueur du plus long thalweg = 14 km

L’hypsométrie d’un bassin versant s’observe sur une courbe qui représente la superficie (ou le pourcentage de la superficie) du bassin versant où l’altitude est supérieure à une cote donnée, appelée courbe hypsométrique. Cette courbe donne la dispersion des altitudes et permet alors de déduire la pente du bassin versant, une composante importante de la vitesse du ruissellement.

La courbe hypsométrique de la figure 1 montre que la pente est assez faible dans la plus grande partie du bassin versant de la Mandaratsy.

25 Figure 1: Courbe hypsométrique de l'ensemble du bassin versant de la Mandaratsy.

La courbe permet de déduire que dans la plus grande partie du bassin versant, la pente est assez faible (plus de 80 % de la surface du bassin versant est situé entre 1250 m et 1350 m d’altitude). Les 10 % de la surface qui se trouvent entre 1200 m et 1070 m et où la pente est forte, correspondent à l’escarpement qui descend vers la plaine de la Matsiatra, dans la partie est du bassin versant.

L’analyse de la courbe hypsométrique permet de dégager quelques altitudes caractéristiques du bassin versant :

➢ Altitude maximale = 1432 m

➢ Altitude minimale = 1070 m

➢ Altitude moyenne = 1287 m

➢ Altitude médiane = 1304 m

On déduit l’indice de pente global du bassin versant comme suit :

D où Ig est l’indice de pente global I g= L D la dénivelée entre les altitudes correspondant à 5 % et 95 % de superficie

L la longueur du plus long thalweg 1355 1100 I − 18,2 m/km ou 18,2 ou 0,018 g= 14 = ‰

Cet indice de pente global est ensuite utilisé pour calculer le dénivelé spécifique, qui permet de classer le bassin versant par son relief. Le dénivelé spécifique a comme valeur :

Ds=Ig×√A où A est la superficie du bassin versant en km²

26 Le tableau 3 montre la classification du relief d’un bassin versant selon la valeur de son dénivelé spécifique, d’après l’ORSTOM.

Tableau 3 : Classifcation du relief des bassins versants par dénivelé spécifque

Ds Classe ORSTOM Type de relief

< 10 m R1 Relief très faible

10 à 25 m R2 Relief faible

25 à 50 m R3 Relief assez faible

50 à 100 m R4 Relief modéré

100 à 250 m R5 Relief assez fort

250 à 500 m R6 Relief fort

> 500 m R7 Relief très fort

Le bassin versant de la Mandaratsy a un dénivelé spécifique égal à Ds=18,2×√42.4=118,5m qui classe son relief comme « relief assez fort » dans la classification de l’ORSTOM. Ce « relief assez fort » est surtout dû à la dénivellation causée par l’escarpement dans la partie est du bassin versant qui raccorde l’ensemble collinaire avec la plaine de la Matsiatra (observable sur le profil C-D du croquis 3). En effet dans la plus grande partie du bassin versant le relief n’est pas fort, les collines situées en amont de l’escarpement sont assez basses et les pentes sont modérées, comme le montre le profil A-B du croquis 3.

Photo 6: Paysage du bassin versant de la Mandaratsy, formé de collines basses à pentes modérées.

Cliché de l'auteur (20/10/2017)

27 Croquis 3: Le relief du bassin versant de la Mandaratsy

28 V.1.2. Indice de compacité de Gravelius

L’indice de compacité de Gravelius est le rapport du périmètre du bassin versant au périmètre du cercle ayant la même superficie. Cet indice permet d’avoir idée sur la forme du bassin versant : une valeur qui se rapproche de 1 indique un bassin versant circulaire. La valeur s’éloigne de 1 au fur et à mesure que la forme du bassin s’allonge. L’indice de compacité de Gravelius se calcule avec la formule :

P où KG est l’indice de compacité de Gravelius K = G 2×√Π×A P le périmètre du bassin versant

A la superficie du bassin versant

Pour le bassin versant de la Mandaratsy, on a :

39,3 K = =1,7 qui indique une forme du bassin versant légèrement allongée. G 2×√Π×42,4

La forme du bassin versant a surtout une influence sur le régime des crues en aval, observable sur un hydrogramme6. Les bassins plus arrondis auront un débit de pointe de crue plus important et de plus courte durée, tandis que les bassins allongés auront un débit de pointe de crue moins important et de plus longue durée. C’est à cause du temps mis par l’eau pour rejoindre l’exutoire. En effet, pour les bassins allongés les eaux mettent plus de temps pour s’acheminer vers l’exutoire et le débit est mieux régulé ; pour les bassins arrondis les eaux se rejoignent plus vite vers l’exutoire.

V.1.3. Hiérarchisation du réseau hydrographique

Le degré de hiérarchisation du réseau hydrographique est évalué par la classification de STRAHLER (1957) : on associe à chaque cours d’eau un numéro d’ordre qui est fonction de son importance (le nombre d’affluents qu’il reçoit). À un cours d’eau sans affluent est associé un numéro d’ordre 1, au cours d’eau issu de la confluence de deux cours d’eau de même ordre n est associé le numéro d’ordre n+1, etc. Ce nombre donne un indice sur l’âge du réseau hydrographique et sur l’influence de la géologie : un réseau peu ramifié, d’ordre 3 à 5 selon STRAHLER, signifie une jeunesse du réseau hydrographique et une moindre influence de la géologie. Le bassin versant de la Mandaratsy a un ordre de Strahler équivalent à 4 (croquis 4).

6 L’hydrogramme est un graphique qui représente la variation temporelle du débit d'écoulement de l'eau pour une section de cours d’eau ou pour l’ensemble d’un bassin versant, mesuré pour ce dernier cas au niveau de l’exutoire.

29 Croquis 4: Ordres de Strahler du réseau hydrographique dans le bassin versant de la Mandaratsy.

La valeur 4 de l’ordre du cours d’eau le plus important du bassin versant de la Mandaratsy démontre une récente mise en place du réseau hydrographique dans la chronologie géologique. Cette valeur faible indique aussi une moindre infuence de la géologie sur la morphologie du réseau hydrographique.

30 V.1.4. Densité de drainage

La densité de drainage dans un bassin versant est le rapport de la longueur totale des segments de cours d’eau, pérennes et intermittents, sur la superficie du bassin. Sa valeur donne idée sur la géologie du bassin versant, la topographie, et les conditions climatologiques. Des bassins versants à conditions climatiques humides, à substrat géologique peu perméable, et à fortes pentes, auront une densité de drainage élevée.

En utilisant les valeurs précédentes, pour le bassin versant de la Mandaratsy on a :

L où Dd est la densité de drainage D d=S L la longueur totale des cours d’eau

S la superficie du bassin versant 46 D 1,08 km/km² d=42,4 =

Cette valeur de la densité de drainage indique un taux d’infiltration considérable favorisé par la faible pente des versants et l’importance de la couverture végétale, malgré le caractère peu perméable du substrat géologique.

V.2. Le cadre naturel des ressources en eau

V.2.1. La géologie

La géologie joue un rôle sur les caractéristiques et le régime du réseau hydrographique, par la perméabilité du substrat et ainsi l’importance des nappes d’eau souterraines. Dans les bassins versants à roches imperméables le réseau hydrographique est dense. Dans les autres zones où les roches sont perméables (par exemple calcaire, basalte, grès), le réseau hydrographique est peu dense. En outre, pendant la période de crues, le volume d’eau écoulé est d’autant plus important que le bassin est imperméable. Pendant la période d’étiage, le débit des cours d’eau sera d’autant plus fort que les nappes souterraines sont plus importantes. De plus, c’est également la géologie qui explique l’origine et le fonctionnement des sources. Enfin, il y a aussi le rôle de la structure. Sur les roches dures on a des pentes fortes et des lits de vallées rétrécis, tandis que sur les roches tendres on a des pentes douces et des vallées qui s’épanouissent.

Du point de vue géologique, le site du bassin versant de la Mandaratsy appartient au socle cristallin malgache. Il se trouve sur un ensemble de roches métamorphiques appartenant au système du Graphite, dans le système géologique du socle cristallin malgache établi par BÉSAIRIE (1973). On y rencontre deux groupes selon ce système :

➢ le groupe de Migmatites et Migmatites granitoïdes. Il s’agit ici des couches de migmatite et de migmatite œillée. La couche de migmatite supporte presque l’ensemble de la région du bassin versant avec un affleurement en surface dans la plaine de la Matsiatra près de Mahasoabe et dans tout le nord du

31 bassin versant vers Itombana. La couche de migmatite œillée affleure dans des zones de plus haute altitude de la partie amont du bassin versant, autour de 1300-1400 m d’altitude.

➢ le groupe d’Ambatolampy qui laisse affleurer les couches de gneiss (gneiss et gneiss granitoïdes), intensément métamorphisées, correspondant ici à des zones relativement de basses altitudes et pentues, sur les escarpements prononcés dans la partie est du bassin versant (1200 à 1300 m).

Les migmatites et le gneiss granitoïde sont des roches peu perméables et la majeure partie du bassin versant repose sur ces roches. Ceci limite l’infiltration profonde (et donc la présence de nappes profondes) dans le bassin versant en favorisant plutôt la présence des nappes superficielles en interaction avec les écoulements superficiels et hypodermiques. Toutefois, des fissures et des failles profondes en certains endroits peuvent éventuellement favoriser la présence de nappes profondes dans le bassin versant. Ainsi la variation spatiale du substrat géologique du bassin versant de la Mandaratsy a peu d’incidence sur l’écoulement des eaux en surface, comme l’a déjà indiqué le degré de hiérarchisation du réseau hydrographique.

32 Croquis 5: La géologie du bassin versant de la Mandaratsy.

Le caractère peu perméable et la dureté des roches du bassin versant, (le gneiss granitoïde et la migmatite) ne permet pas le développement des phénomènes d’infltrations profondes (percolation). L’écoulement se fait davantage en surface et dans la partie supérieure du sol où la roche est altérée (écoulement hypodermique).

33 V.2.2. Les caractéristiques climatiques

Le bassin versant de la Mandaratsy a un climat de type tropical d’altitude. Ce type de climat est caractérisé par l’alternance de deux saisons : une saison chaude et humide et une autre saison fraîche et sèche. La saison sèche s’étale de mai à septembre soit 5 mois secs, et la saison humide d’octobre à avril soit 7 mois humides. Ces saisons sont définies par la formule de Gaussen : P=2T (P précipitations et T température). Les mois secs sont ceux où P<2T et dont les histogrammes sont au-dessous de la courbe des températures sur le diagramme ombrothermique ; les mois humides sont ceux où P>2T et dont les histogrammes sont au-dessus de la courbe des températures (BAGNOULS & GAUSSEN, 1953). On a des précipitations annuelles égales à 1275 mm, avec un maxima à 256,9 mm en janvier et un minima à 27,5 mm en juin. La moyenne annuelle des températures est de 17,6 °C, avec un maxima à 20,4 °C en janvier et un minima à 13,5 °C en juillet.

Le régime climatique du bassin versant de la Mandaratsy est observé sur le diagramme ombrothermique de la figure 2, réalisé à partir de données climatiques extraites de la grille à 1 km de résolution WorldClim version 2. Il s’agit des moyennes par mois des températures et des précipitations pour les années 1970 à 2000 (valeurs moyennes pour l’ensemble du bassin versant).

Tableau 4 : Précipitations moyennes mensuelles et température moyenne mensuelle 1970 - 2000

Mois Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Préc mm 257 217 165 54 34 27 30 30 28 51 130 251 Tmoy °C 20,4 20,3 19,8 18,6 16,5 14,3 13,5 14,2 15,9 18,1 19,5 20,2

Figure 2: Diagramme ombrothermique du bassin versant de la Mandaratsy.

D’après le tableau 4 et le diagramme ombrothermique ci-dessus, les mois secs sont de mai à septembre et les mois humides d’octobre à avril, soit 5 mois secs et 7 mois humides. Le maxima des précipitations se situe en janvier avec 257 mm et le minima en juin avec 27 mm.

Source : Données WorldClim.

34 Le régime des précipitations conditionne la variabilité dans l’année des apports en eau dans le bassin versant. L’observation de la hauteur d’eau au niveau du barrage d’Antarambiby 7 (figure 3) permet de mettre en relation les apports en eau par précipitations et la quantité des ressources en eau superficielles mesurées au niveau du barrage d’Antarambiby.

Figure 3: Hauteur d'eau au niveau du barrage d'Antarambiby et pluviométrie moyennes mensuelles de 2009 à 2016.

Source des données : JIRAMA

La courbe de la hauteur d’eau a deux sommets, en janvier et en mars, et une base en octobre. L’histogramme de la pluviométrie quant à elle a un maxima en janvier et un minima en septembre. Ces deux régimes, quand ils sont comparés, permettent d’expliquer le bilan hydrique du bassin versant.

D’octobre à février, l’allure de la courbe limnimétrique se calque au régime des pluies. L’eau des pluies alimente à la fois le sol et les ruissellements qui alimentent directement le lac de retenue. Le sommet de janvier (334,9 cm) correspond ainsi aux précipitations qui y sont maximales (476,1 mm). Cette période est également marquée par une évaporation plus importante, ce qui ne laisse pas la hauteur des eaux monter très loin pour suivre la tendance des précipitations.

En mars, la hauteur d’eau monte vers un autre maxima (de 331,5 cm en février à 334,7 cm en mars) alors que les apports d’eau de pluies diminuent significativement, de 433,2 mm en février à 255,7 mm en mars. Ce sommet de la hauteur d’eau de mars correspond à la saturation en eau maximale du sol en février, suite aux

7 L’intégralité des données limnimétriques et pluviométriques utilisées est disponible en Annexe III.

35 pluies des mois précédents. Le reste des précipitations va ainsi ruisseler en surface et alimenter directement le lac de retenue d’eau.

D’avril à septembre, les précipitations sont de plus en plus moindres pour atteindre un minima en septembre (15,7 mm). La réserve en eau du sol et des marécages continue d’alimenter les cours d’eau jusqu’en septembre où celle-ci commence à s’épuiser et le niveau d’eau du lac de retenue commence à chuter.

Cette interprétation du bilan hydrique du bassin versant est confirmée par l’utilisation de la méthode de

THORNTHWAITE. Les données de l’évapotranspiration potentielle sont basées sur la grille à 1 km de résolution du CGIAR. Le tableau du bilan hydrique montre une période excédentaire (précipitations > évapotranspiration potentielle) de décembre à mars et une période déficitaire (précipitations < évapotranspiration potentielle) d’avril à novembre. Les excédents de précipitations annuelles sont de 254 mm avec un bilan annuel négatif (figure 4 et tableau 5). D’après l’analyse des hauteurs d’eau du barrage d’Antarambiby, la véritable période d’utilisation du stock d’eau dans le sol correspond ainsi aux mois d’avril à septembre après lesquels celui-ci tend à s’épuiser.

Figure 4: Bilan hydrique du bassin versant de la Mandaratsy, selon un modèle graphique de Thornthwaite.

L’eau est potentiellement excédentaire à partir de décembre jusqu’en mars (4 mois), les précipitations excédant l’évapotranspiration potentielle (ETP). Elle est déciftaire d’avril à novembre (8 mois) où l’évapotranspiration potentielle excède alors les précipitations. Les pluies de décembre à mars saturent le sol et ruissellent en surface, tandis qu’à partir d’avril c’est la réserve en eau du sol qui est utilisée par la végétation et qui alimente les sources et les cours d’eau.

Sources des données : Worldclim, CGIAR-CSI

36 Tableau 5. Bassin versant de la Mandaratsy : bilan de l’eau selon la méthode de Thornthwaite

Nov Déc Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Année Précipitations 130 251 257 217 165 54 34 27 30 30 28 51 1275 Évapotranspiration 152 152 143 120 122 99 83 67 69 86 110 146 1349 potentielle Pluies utiles -22 99 114 97 44 -45 -49 -40 -39 -57 -82 -95 -74 Stock 0 99 100 100 100 55 6 0 0 0 0 0 Excédent 0 0 113 97 44 0 0 0 0 0 0 0 254 Défcience 22 0 0 0 0 0 0 33 39 57 82 95 328 Évaporation réelle 130 152 143 120 122 99 83 34 30 30 28 51 1021

Sources Pour les précipitations : Worldclim Pour l’évapotranspiration potentielle : CGIAR-CSI Global Potential Evapo-Transpiration

V.2.3. Le couvert végétal et le sol

L’état de la couverture végétale du sol joue un rôle important dans la quantité et la variabilité des ressources en eau superficielles. La multiplicité de la végétation engendre une variation spatiale de l’évapotranspiration dont l’importance dépend de la nature des végétaux. Il y a également le rôle du couvert végétal dans l’atténuation du ruissellement en favorisant l’infiltration. C’est surtout remarquable lors d’une crue : sur un bassin densément végétalisé, les apports d’eau de pluies n’augmenteront pas aussi vite les débits des cours d’eau que sur un bassin dénudé. Et puisque l’infiltration est importante, les bassins végétalisés ont une réserve plus importante d’eau dans le sol, ce qui alimentera les cours d’eau en absence de pluies.

Pour le bassin versant de la Mandaratsy, la plus grande partie du sol est végétalisée 8. La végétation (forêts et formations herbeuses) occupe environ 80 % de la superficie du bassin versant et est formée de reboisements de pins et d’eucalyptus, de forêt primaire, de savanes herbeuses, et de cultures pluviales (croquis 6). Ce fort taux de couverture en végétation explique l’importance de la rétention d’eau dans le sol qui alimente continuellement en eau le lac de retenue d’eau d’Antarambiby dans l’année. Ce qui fait aussi que les sources ne se tarissent pas en étiage mais alimentent toute l’année certaines rizières et assurent la disponibilité de l’eau pour l’usage domestique.

La présence du périmètre de reboisement de la Mandaratsy, dont la plus grande partie se trouve dans le bassin versant, occupe une place majeure dans l’occupation du sol9. La plupart des peuplements d’arbres proviennent des reboisements consécutifs de 1956 à 1965. Il s’agit de plantations de pins de différentes espèces (Pinus khesiya,Pinus patula ainsi que des variétés de Pinus elliotti). Ces plantations de pins ont rajouté les reboisements d’Eucalyptus robusta déjà présentes dans le site du périmètre de reboisement avant, ainsi que quelques forêts naturelles. Vu qu’une formation forestière favorise plus d’infiltration par rapport à une formation

8 Se référer à l’Annexe II pour les détails sur la fabrication des données de l’occupation du sol utilisées. 9 Carte du périmètre de reboisement en Annexe IV.

37 herbeuse, on peut dire que la forêt de reboisement joue un rôle dans la régulation du régime hydrique. Elle permet d’augmenter le stockage de l’eau dans le sol qui alimente les eaux de surface en période d’étiage.

Bien que la forte présence de végétation augmente le taux d’infiltration, les caractéristiques du sol en demeurent un facteur limitant. La plupart des sols du bassin versant de la Mandaratsy sont des sols ferrallitiques rouges qui reposent sur les roches métamorphiques de composition granitique (migmatites et gneiss). Les horizons humifères sont minces et pauvres en matières organiques. L’horizon d’altération (compact et difficilement pénétrable par les racines) est rapidement atteint surtout sur les pentes. A cause de ces facteurs, la porosité du sol devient vite faible en profondeur, ce qui limite énormément l’infiltration profonde de l’eau dans le sol.

Ainsi, les feux de brousse ont un double effet sur les ressources en eau du bassin versant de la Mandaratsy. D’abord en réduisant la superficie de la couverture forestière, ils réduisent le taux d’infiltration. Puis, ils limitent la possibilité d’accumulation de matières organiques en profondeur, ce qui ne permet plus la reconstitution de l’horizon humifère et favorise une remontée des horizons compacts en profondeur (horizon d’altération et roche mère). Tout ceci contribue à la diminution de la rétention d’eau dans le sol et de ce fait aggrave le manque d’eau en période d’étiage. Il y a également la modification du régime des cours d’eau avec l’accentuation des débits de crue, et l’importance des ruissellements avec ses effets dérivés : l’augmentation des possibilités d’érosion et d’ensablement.

Les feux de brousse sont assez fréquents dans le périmètre de reboisement de la Mandaratsy. On observe chaque année des feux dont la majorité se produit pendant les mois d’août à novembre. Entre 2012 et 2017, une surface de 2 040,96 ha du périmètre de reboisement a été brûlée. 56 cas de feux de brousse ont été reportés à la DREEF pour les années 2012, 2013, 2015, 2016 et 2017. (Tableau 6)

Tableau 6 : Cas de feux de brousse et superfcies brûlées dans le périmètre de reboisement de la Mandaratsy de 2012 à 2017.

Année Nombre de cas de feux de brousse Superfcie brûlée (ha)e

2012 3 11,05

2013 14 18,50

2014 – 995,75

2015 15 40,60

2016 9 17,50

2017 15 957,56

TOTAL = 56 TOTAL = 2 040,96

Source : DREEF Matsiatra Ambony

38 Croquis 6: Occupation du sol dans le bassin versant de la Mandaratsy.

Ce croquis de l’occupation du sol montre une importance de la superfcie végétalisée du bassin versant de la Mandaratsy. La végétation occupe 80 % du bassin versant ce qui favorise l’infltration et donc la rétention d’eau dans le sol pour recharger les cours d’eau dans les mois où il y a absence de pluies.

39 CONCLUSION DE LA SECONDE PARTIE

Les ressources en eau superficielle disponibles dans le bassin versant de la Mandaratsy sont de divers types : il y a les eaux de sources et les cours d’eau dont le système de captage de la JIRAMA comprenant des canaux de captage et un lac de retenue. Le cadre naturel du bassin versant joue un rôle dans les caractéristiques de ses ressources en eau. La morphologie du bassin versant, la géologie, les conditions climatiques et l’occupation du sol favorisent l’abondance des ressources en eau superficielles et conditionnent la variabilité de leur quantité au cours de l’année. La connaissance de ces caractéristiques physiques du cadre des ressources en eau est nécessaire pour mettre en évidence les réalités sur la disponibilité des ressources en eau. Elles permettent d’évaluer en quantité et en qualité les ressources en eau selon l’espace pris en compte. Ceci permet ainsi d’améliorer la gestion des ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy, qui intéresse et implique déjà divers acteurs communautaires et privés ou affiliés à l’État.

40 Partie 3. LA DISPONIBILITÉ EN EAUX DE SURFACE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY

A part les facteurs physiques, les facteurs humains doivent également être considérés pour évaluer la disponibilité des ressources en eau à diverses échelles de l’espace. Les facteurs physiques permettent d’évaluer la variabilité spatio-temporelle en quantité des ressources en disponibles, mais ceux-ci doivent être confrontés à la réalité du milieu humain qui déterminera s’il il y a une adéquation entre la quantité des ressources en eau disponibles et le milieu humain qui l’utilise. Cette troisième et dernière partie essaye d’introduire les données disponibles du milieu humain pour caractériser la disponibilité des ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy, à l’échelle locale et selon un indicateur globalement utilisé.

41 Chapitre VI. La population et les traits de la pauvreté dans le bassin versant de la Mandaratsy

VI.1. La population

L’ensemble du bassin versant de la Mandaratsy s’étale principalement sur 5 fokontany : Sahavoha (935 habitants), Isomitra (1954 habitants), (765 habitants), Mandaratsy (768 habitants), Sahely (396 habitants). Les trois fokontany Sahavoha, Isomitra et Vohimarina regroupent tous les hameaux du « bassin hydrologique » de Mandaratsy/Antarambiby10 qui contient environ 1200 habitants (APMM, 2004).

La partie amont du bassin versant qui est occupé par le périmètre de reboisement de Mandaratsy, est faiblement peuplé. La taille des villages est petite, les plus peuplés ont autour de 200 habitants. La population se concentre surtout sur les lisières du périmètre de reboisement et autour de la plaine de la Matsiatra dans la région de Mahasoabe (croquis 7).

La population du bassin versant de la Mandaratsy est marquée par une pauvreté et une forte fécondité. Selon les dernières données disponibles, l’espérance de vie est de 54 ans et l’indice synthétique de fécondité de 4 (APMM, 2004). D’après le résultat des enquêtes sur le terrain, la taille moyenne des ménages est de 7 personnes dont 5 enfants. Il y a une légère prédominance du nombre de filles, avec 2 garçons et 3 filles par ménage en moyenne.

VI.2. Les activités économiques

Les habitants vivent surtout de l’exploitation des ressources forestières. Comme la plus grande partie de la forêt de pins est exploitée par l’entreprise « Les Scieries du Betsileo » (LSB), les habitants travaillent en tant que salariés de cette entreprise. Mais il y a également une partie de la forêt qui est exploitée par les communautés locales et qui leur fournit des revenus directs (photo 7). Environ 80 % du revenu de la population du bassin versant sont puisés de l’exploitation des ressources forestières (APMM, 2004), que ce soit par salariat ou direct. A part l’exploitation du bois, l’agriculture, la pêche et l’artisanat font également partie des activités économiques de la population locale, mais ceux-ci occupent une part moindre dans les revenus. Les produits sont essentiellement acheminés vers Fianarantsoa et Mahasoabe où des paysans font un aller-retour journalier.

Il y a également une partie de la population qui sont des employés de la société pharmaceutique BIONEXX. Cette société est en coopération avec la LSB et cultive une partie des terrains de cette dernière par des arbres pharmaceutiques. Les employés locaux font l’entretien des plantations d’arbres.

10 Le « bassin hydrologique » est celui considéré dans le plan d’aménagement du bassin versant par l’APMM en 2004. Il s’agit de tout le bassin en amont du barrage d’Antarambiby(BV1) plus une partie en aval jusqu’au niveau d’Ambalamindramena (BV2).

42 Figure 5: Principales sources de revenus dans le périmètre de reboisement Mandaratsy/Antarambiby.

L’exploitation des ressources forestières reste la principale activité génératrice de revenu (80% des revenus). Les autres activités comprennent le salariat (8% des revenus) notamment en travaillant pour l’entreprise LSB, l’agriculture (4% des revenus) et l’artisanat (3 % des revenus).

Source : Plan d’aménagement du périmètre de reboisement Bassin Versant de Mandaratsy/Antarambiby

Photo 7: Exploitation du bois communautaire.

Cliché de l'auteur (20/10/2017)

43 Croquis 7: Carte de chaleur de l'habitat dans le bassin versant de la Mandaratsy.

L’habitat (et donc la population) se concentre surtout dans la plaine de la Matsiatra et sur la lisière nord-est du bassin versant. La partie amont du bassin versant où se trouve le périmètre de reboisement de la Mandaratsy est faiblement peuplée et la population se localise dans quelques hameaux de petite taille dispersés comme Analaidirana, Tsianesena et Ankazomiranga.

44 VI.3. Les infrastructures

Les infrastructures d’éducation sont constituées de deux EPP : l’EPP Ambalamindramena pour la partie est du bassin et l’EPP Tsianesena pour la partie ouest. Mais le taux des enfants terminant le niveau d’éducation primaire (classe de 7e) est faible faute de moyens de la part des parents mais également dû à l’entrée précoce des enfants dans le domaine du travail pour améliorer la recette familiale (travail et vente du bois, agriculture). La poursuite de l’école après la primaire est aussi contrainte par l’éloignement du collège le plus proche, le CEG Mahasoabe. Seules les familles les mieux aisées peuvent envoyer leurs enfants qui loueront ainsi une maison à

Mahasoabe pour la plupart des cas. (Source : terrain)

Aucune infrastructure sanitaire n’est présente dans le bassin et le taux de fréquentation de médecin est faible. Le CSB le plus proche est le CSB II Mitongoa situé à Ampatora, où les habitants de la partie est du bassin se rendent en cas de maladie. À cause de la distance et la tradition, la plupart des femmes n’accouchent pas dans un CSB mais dans le village même. Les gens utilisent rarement des infrastructures d’hygiène comme les latrines qui comptent généralement environ deux par hameau. Il n’existe pas aussi des infrastructures agricoles comme les canaux d’irrigation et les barrages agricoles. Les agriculteurs en aval du barrage de retenue d’eau de la JIRAMA se plaignent en avoir besoin.

Aucun village du bassin versant n’est relié ni au réseau d’électricité ni au réseau d’eau potable de la JIRAMA. L’eau captée au niveau du barrage de retenue d’Antarambiby est amenée directement à la station de traitement d’Itombana puis acheminée vers Fianarantsoa.

45 Chapitre VII. Les usages et la disponibilité des ressources eau de surface dans le bassin versant de la Mandaratsy

VII.1. L’eau pour la riziculture

La disponibilité des eaux pour l’irrigation des rizières dans le bassin versant de la Mandaratsy est fortement conditionnée par la position par rapport au barrage d’Antarambiby. On peut bien illustrer la disparité entre les bas-fonds en amont du barrage et ceux en aval.

VII.1.1. En amont du barrage d’Antarambiby

La partie du bassin versant de la Mandaratsy située en amont du barrage équivaut à 1907 ha et comprend les hameaux d’Ankazomiranga, de Tsianesena, d’Analaidirana et d’Andranovoritay. L’aménagement des canaux de captages et du lac de retenue d’eau d’Antarambiby rend cette zone mieux arrosée. Mais bien qu’elle soit mieux arrosée, cette partie du bassin versant est marquée par un conflit d’usage des ressources en eau : la JIRAMA veut limiter l’augmentation de la superficie cultivée et éviter le déversement de l’eau des canaux de captages vers les rizières, afin de préserver la quantité et la qualité de l’eau qu’elle exploite. D’un autre coté, la population locale a besoin d’augmenter la surface à cultiver pour subvenir à leurs besoins vitaux qu’ils ne peuvent pas encore régler autrement. A ces contraintes sur l’agriculture s’ajoute l’interdiction d’utiliser des engrais, pour prévenir la dégradation en qualité de la ressource en eau prélevée par la JIRAMA. Ce qui limite la fertilité des terrains de culture et ainsi les rendements agricoles.

Une autre forme de conflit entre la JIRAMA et la population locale est le déversement de l’eau des canaux de captages vers les parcelles de rizières. Ce déversement se fait souvent en période d’étiage et accentue la baisse de la quantité d’eau captée au niveau du lac de retenue d’Antarambiby en fin d’étiage (photo 8 et photo 9 ; cf figure 3).

D’un point de vue écologique, l’aménagement des marécages en rizières qui ne cessent d’augmenter en superficie pourrait entraîner un assèchement du « bassin hydrologique » et conduit à la diminution en quantité des ressources en eau captées au niveau du lac de retenue. La superficie des rizières en amont du barrage d’Antarambiby a passé de 60 ha en 2009 à 91 ha en 2016, soit à un rythme de 4,43 ha/an de nouvelles rizières aménagées. Aujourd’hui il y reste environ 80 ha de marais non aménagés en rizières (Sources : enquêtes JIRAMA &

Google Earth). Bien que cela ait un impact, l’effet des rizières sur la diminution des ressources en eau superficielles reste marginal pour le bassin versant amont de la Mandaratsy si l’on compare avec les variations engendrées par la variabilité de la pluviométrie. Le sol stocke suffisamment d’eau pour toute l’année et on ne peut pas remarquer une diminution interannuelle des ressources en eau captées au niveau du lac de retenue dans l’échelle de moins d’une décennie (cf. courbe en Annexe III).

46 Photo 8: Déversement de l’eau d'un canal de Photo 9: Tarissement du lac de retenue captage vers une parcelle de rizière. d’Antarambiby en étiage (octobre 2017).

Cliché de l'auteur (10/11/2016) Cliché de l'auteur (19/10/2017)

VII.1.2. En aval du barrage d’Antarambiby

La partie du bassin versant en aval du barrage d’Antarambiby couvre environ 2335 ha et comprend plusieurs hameaux qui se concentrent surtout autour de la plaine de la Matsiatra à l’ouest de Mahasoabe. Cette zone est marquée par une insuffisance saisonnière d’eau d’irrigation qui affecte surtout la riziculture. D’après les enquêtes effectuées à Ankazomiranga et à Ambalamindramena, le rehaussement du barrage d’Antarambiby en 2007 a surtout affecté une grande partie des rizières qui ne sont plus accessibles à l’eau. Ces rizières ne sont plus mises en valeur (photo 10).

Une autre partie des rizières est encore saisonnièrement arrosée mais pour pouvoir commencer à cultiver, les paysans sont contraints à attendre que les pluies soient suffisamment abondantes pour que l’eau déversée du barrage soit suffisante et continue. Ce problème de disponibilité d’eau entraîne un retard dans le calendrier agricole et une baisse des rendements. En début de novembre ils ne peuvent pas encore cultiver malgré les pluies qui tombent, car la hauteur d’eau dans le barrage n’est pas encore suffisante et la disponibilité en eau est encore discontinue. Alors qu’en amont du barrage, on commence à cultiver en mois d’octobre. Le problème touche 700 ha sur les 1000 ha environ de rizières, où la deuxième saison agricole n’est plus possible à cause de l’insuffisance d’eau de surface. D’ailleurs, une des conséquences est l’existence de paysans des terroirs en aval du barrage d’Antarambiby qui essayent d’occuper de rizières les marécages situés en amont du barrage de retenue pour subvenir à leurs besoins vitaux.

47 Croquis 8: Répartition des rizières et marécages dans le bassin versant de la Mandaratsy.

Une grande superfcie de rizières (en rouge sur le croquis) ont plusieurs mois de retard dans le calendrier agricole, certaines ne sont plus mises en valeur au moins pendant une saison agricole. La raison est l’insufsance d’eau d’irrigation en provenance de la rivière Mandaratsy pendant la plupart des mois dans l’année.

48 Photo 10: Parcelles de rizières abandonnées.

Ces anciennes parcelles de rizières sont situées juste un peu en aval du barrage d’Antarambiby. L’eau ne parvient plus à les atteindre et elles ne sont plus mises en valeur.

Cliché de l'auteur (19/10/2017)

VII.2. L’eau pour l’usage domestique

L’eau à usage domestique, souvent en provenance de sources, est continuellement suffisante. Et ce malgré la quantité qui diminue en fin d’étiage pour certaines années, à cause de l’épuisement de la réserve d’eau dans le sol. La disponibilité de l’eau des sources est majoritairement caractérisée par son emplacement par rapport au village. (Source : enquêtes lors du terrain)

D’un point de vue emplacement, l’accès aux sources est généralement non difficile pour la population, d’après leur propre affirmation. L’analyse des données dans un SIG permet d’estimer que la distance moyenne d’un ménage à la source la plus proche étant 186 m pour les hameaux d’Ankazomiranga, d’Andranolambo et d’Analaidirana (tableau 7). Pourtant, cette distance est accentuée par la dénivellation puisque dans certains cas, la dénivellation à parcourir entre le village et la source importe beaucoup sur la distance.

49 Tableau 7: Sources d’eau domestique et leur éloignement des ménages (estimation par analyse spatiale)

Source Nombre de Distance Distance du toits utilisant la moyenne des ménage le plus source ménages à la éloigné source

Fantsakana Ankazomiranga 1 31 212 m 290 m

Fantsakana Ankazomiranga 2 4 152 m 267 m

Fantsakana Andranolambo 5 188 m 205 m

Fantsakana Analaidirana 13 136 m 176 m

Source : Analyse spatiale des données GPS et Google Earth numérisées. Auteur (2017)

Le village d’Ambalamindramena bénéficie d’un ouvrage d’abduction d’eau potable, élaboré par l’APMM. L’eau, captée d’un petit barrage sur un ruisseau au nord du village, est acheminée par un conduit en tuyau jusqu’au niveau de l’EPP Ambalamindramena. L’eau passe par un réservoir en béton (photo 11) avant de finir sur une borne fontaine publique (photo 12). Mais cet ouvrage souffre du manque d’entretien, prouvé par le fait qu’au moment de la réalisation des travaux de terrain pour cette recherche, une rupture du tuyau qui devrait mener l’eau au réservoir empêche le fonctionnement de la borne fontaine. A la place, les habitants récupèrent l’eau à l’emplacement du tuyau rompu.

Photo 11: Réservoir d'eau d'Ambalamindramena

Cliché de l'auteur (20/10/2017)

Photo 12: Borne fontaine d'Ambalamindramena, non opérationnelle par manque d'entretien.

Cliché de l'auteur (20/10/2017)

50 VII.3. Les prélèvements pour la production d’eau de la JIRAMA

Aujourd’hui, les ressources en eau de la partie du bassin versant située en amont du barrage d’Antarambiby sont exploitées pour subvenir aux deux-tiers des besoins en eau de la ville de Fianarantsoa. La ville a une population de 182 692 habitants en 2009 (Source : INSTAT 2009) et estimée à 200 480 habitants en 2014 (Source :

Wikipédia). D’après la JIRAMA, la ville a une demande en eau d’environ 8500 m³/jour (JIRAMA, 2015). Deux stations principales ravitaillent en eau toute la ville : la station de Vatosola qui a une capacité de production d’eau de 1200 m3/jour et la station d’Antarambiby/Itombana qui a une capacité de production de 5300 m3/jour. Une troisième station est une station d’urgence, il s’agit de la station de pompage d’Ankidona. L’eau est pompée depuis la rivière Mandranofotsy et la JIRAMA peut y prélever au maximum 1300 m3/jour d’eau. Ainsi, au total les trois stations peuvent fournir à la ville 7800 m3/jour d’eau à travers la société JIRAMA dont 68 % fournies par la station d’Antarambiby/Itombana (bassin versant de la Mandaratsy).

Avec la croissance urbaine (figure 6) et ainsi de la demande en eau à Fianarantsoa, le milieu naturel et le milieu humain du bassin versant de la Mandaratsy sont les plus soumis aux pressions car les ressources en eau du bassin ravitaillent en grande partie la ville. De plus, tous les captages du bassin de Vatosola 11 sont déjà exploités au maximum de leur capacité depuis plus d’une décennie. Il n’est donc plus possible d’augmenter la quantité des ressources en eau disponibles à la production pour cette station.

Photo 13: Le barrage de retenue d'eau d'Antarambiby.

Le bassin versant en amont de ce barrage assure actuellement 68 % de la production d’eau de la JIRAMA pour la ville de Fianarantsoa.

Cliché de l'auteur (09/11/2016)

11 Les captages sont formés de petits ruisseaux s’écoulant du plateau rocheux de Vatosola vers la plaine de la Mandranofotsy.

51 Figure 6: Evolution de la population urbaine de Fianarantsoa.

Sources : INSTAT, Projet MADIO, Wikipédia.

La croissance urbaine s’accompagne d’une augmentation des demandes en eau. Le bassin versant de la Mandaratsy est la principale source d’alimentation en eau de la ville de Fianarantsoa : son milieu naturel et sa population subissent en premier les pressions engendrées par l’augmentation des besoins en eau et par la préservation de la quantité et de la qualité des ressources en eau exploitées par la JIRAMA.

VII.4. La disponibilité des ressources en eau par rapport à l’échelle globale

La disponibilité des ressources en eau ne dépend non seulement de facteurs naturels (climat, pédologie, occupation du sol…), mais aussi du comportement de la population, leur capacité à mobiliser, traiter et protéger les ressources en eau. L’indice de pauvreté en eau (IPE) est un des indices utilisés pour mesurer la situation de disponibilité en eau d’une portion d’espace dans l’échelle globale, en tenant compte des comportements et capacités de la population vis-à-vis des ressources en eau.

L’évaluation de l’indice de pauvreté en eau nécessite de grands moyens techniques et financiers. Vu les limitations techniques et financières dans l’élaboration de ce mémoire, on est contraint d’utiliser les dernières valeurs disponibles, évaluées par l’APMM vers 2004. En effet l’APMM a calculé les valeurs de l’IPE par sous- bassins versants équivalant à des terroirs familiaux, dans le « bassin hydrologique » de la Mandaratsy (jusqu’au niveau d’Ambalamindramena).

52 Tableau 8 : IPE par unité hydrologique dans la partie amont du bassin versant de la Mandaratsy

Unité hydrologique Ressource Accès Capacité Usages Environnement IPE

BV1 (amont du barrage) BV11 35 19 22 10 28 23

BV12 33 31 13 8 38 25

BV13 35 31 13 10 25 23

BV14 36 33 22 11 28 26

BV15 35 31 18 10 25 24

BV16 37 31 21 12 25 25

BV2 (aval du barrage) BV21 36 19 23 19 25 25

BV22 37 16 30 7 30 24

Source : APMM

Figure 7: Pentagramme des indicateurs de l'IPE pour l'amont (BV1) et pour l'aval (BV2) du barrage d'Antarambiby.

On remarque les diférences entre les deux unités sur l’accessibilité de l’eau et la capacité de la population. L’amont du barrage est favorisé par la présence de canaux de captages tandis que l’aval est soumis à des contraintes saisonnières de disponibilité de l’eau en faveur de l’exploitation de l’eau par la JIRAMA. L’étirement de la courbe « capacité » pour l’aval du barrage est lié à un niveau d’éducation plus haut et à la proximité de l’EPP Ambalamindramena.

Source : APMM

53 Mesurée à l’échelle globale de l’IPE, la disponibilité de l’eau dans le « bassin hydrologique » de la Mandaratsy est à l’état sévère (au dessous de 47,9), les valeurs pour les unités hydrologiques du bassin versant variant peu entre 23 et 26 (cf tableau 1). C’est une situation généralisée dans toutes les zones rurales de Madagascar où la population a une très faible capacité à maîtriser les ressources en eau dans le milieu naturel, notamment à cause de la pauvreté et le niveau de sensibilisation.

L’importance de l’indicateur « capacité » pour BV22 (30) est expliquée par un niveau d’éducation plus élevé par rapport au reste, et par la présence d’une EPP à Ambalamindramena. Pour BV12, l’indicateur « environnement » est plus important (38) dû à l’inexistence d’aménagements liés aux ressources en eau et une moindre détérioration des ces ressources naturelles. Une utilisation plus importante de l’eau dans BV21 (l’indicateur « usages » est à 19) est lié à la présence d’un aménagement de la source à Ankazomiranga d’où un accès plus facile à l’eau potable. Pour l’indicateur « ressource » on a des valeurs comparables pour l’ensemble des unités hydrologiques, l’ensemble de la population étant au même niveau de connaissance et de sensibilisation à propos des ressources en eau. Pourtant on remarque une contraste entre les unités hydrologiques en amont du barrage (BV1) et celle en aval (BV2) en termes d’accessibilité de l’eau (indicateur « accès »). La partie amont est favorisée par la présence des aménagements de canaux de captages et ne sont pas soumis à des contraintes saisonnières de disponibilité de l’eau comme en aval (figure 7).

54 CONCLUSION DE LA TROISIÈME PARTIE

Le bassin versant de la Mandaratsy possède des ressources en eau de surface assez abondantes et disponibles toute l’année. Le bassin parvient depuis des décennies à assurer l’alimentation en eau de la ville de Fianarantsoa, aujourd’hui à plus de 200 000 habitants. Mais les modes de gestion et d’utilisation actuelles des ressources en eau contribuent à la présence de problèmes de leur disponibilité, notamment l’eau d’irrigation des rizières. Dans les problèmes de disponibilité de l’eau, il y a une place importante de la JIRAMA par son barrage de retenue d’eau d’une part, et des agriculteurs en amont par leur mode d’utilisation de l’eau d’autre part. Et, cas généralisé pour tout Madagascar, les effets de la pauvreté limitent énormément la capacité de la population du bassin versant de la Mandaratsy à mobiliser et à utiliser de manière conservatoire les ressources en eau disponibles. Ce qui met la situation de la disponibilité des ressources en eau dans un cas sévère.

55 Conclusion générale

Ce travail de recherche a permis de dégager quelques caractéristiques et quelques problématiques des ressources en eau superficielle dans le bassin versant de la Mandaratsy, un cas qui reflète bien la situation de la gestion des ressources en eau à Madagascar. Les divers usagers de l’eau croissent en nombre : d’un côté il y a la population du bassin versant qui d’ailleurs doivent trouver les moyens d’augmenter leurs parcelles de cultures par question de survie, et d’un autre côté il y a la population urbaine de Fianarantsoa, estimée à 200 480 en 2014 et à laquelle est destinée l’eau exploitée par la JIRAMA au niveau du bassin. Ceci dit, les ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy sont difficiles à évaluer en quantité à cause de la fluctuation des conditions naturelles et anthropiques qui y jouent. Le régime des précipitations, le milieu naturel et certaines pratiques paysannes contribuent aux variations saisonnières et spatiales de la quantité des ressources en eau superficielle disponibles.

La recherche de mesures pour mieux gérer les ressources en eau, nécessite la connaissance du cycle naturel de l’eau, notamment l’étude de son cadre physique. Cette étude aide en partie dans l’évaluation de la quantité disponible des ressources en eau, et de la variation dans le temps et dans l’espace de cette quantité. Le contenu de ce mémoire constitue une étape nécessaire dans l’étude de la disponibilité des ressources en eau dans le bassin versant de Mandaratsy. La démarche de la recherche est une démarche inductive : les généralités sur les ressources en eau et les données initialement disponibles sur le cas du bassin versant de Mandaratsy sont d’abord recueillies, puis complétées et vérifiés par la visite du terrain et le traitement des données maintenant plus affinées.

A l’issue de cette étape de la recherche, on peut expliquer la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau du bassin versant de la Mandaratsy comme combinaison de facteurs naturelles et anthropiques. D’abord le régime des précipitations commande la quantité des apports au long de l’année. Les paramètres du bassin versant ensuite sont responsables de la caractéristique des circulations superficielles et souterraines de l’eau jusqu’à ce que celle-ci rejoigne le réseau hydrographique : la géologie, la pédologie, le relief et l’occupation du sol contribuent à l’abondance en surface de l’eau, et à une alimentation généralement continue du réseau hydrographique de surface toute l’année. Une disparité sur la disponibilité de l’eau existe entre l’amont et l’aval du barrage d’Antarambiby. Des comportements humains en amont du barrage modifient saisonnièrement la disponibilité de l’eau en aval, y compris l’exploitation de l’eau par la JIRAMA pour ravitailler en grande partie la ville de Fianarantsoa. L’amont souffre de pressions, de limitations et de conflits d’usages des ressources en eau ; l’aval est soumis à des contraintes saisonnières ou permanentes de disponibilité de l’eau.

La connaissance de l’hydrologie du bassin versant de la Mandaratsy est à considérer dans la gestion des ressources en eau et des conflits qu’elles peuvent engendrer : la définition des priorités dans l’utilisation de l’eau (JIRAMA, agriculture), la limitation des usages, etc. Mais cette connaissance seule est loin d’être complète pour

56 une gestion durable de ces ressources naturelles vu que la gestion des ressources en eau, notamment la gestion intégrée des ressources en eau (GIRE), doit aussi considérer plusieurs autres domaines que l’hydrologie. Ce qui reste d’ailleurs un problème dans le bassin versant de la Mandaratsy puisque la mise en place de la GIRE qui doit intégrer la population locale entraîne un conflit avec la JIRAMA qui s’appuie sur les lois textuelles et perçoit une vision exclusive vis-à-vis des agriculteurs du « bassin hydrologique ». Ainsi la gestion des ressources en eau doit avoir une large considération et ce mémoire n’y contribue qu’en partie. Et la persistance de problèmes dans une zone aussi sensible que le bassin versant de la Mandaratsy montre que la mise en place d’une gestion durable des ressources en eau a beaucoup de complexité.

57 RÉFÉRENCES

Bibliographie

1. AGIRE (2007) – « Rapport d’étape sur le bassin versant pilote d’Antarambiby ». Grand Lyon. 65 p.

2. ALLABY M. (1992) – « Water : its global nature ». Elements. Facts On File, Oxford. 208 p.

3. AMBROISE B. (1998) – La dynamique du cycle de l’eau dans un bassin versant. Éditions *H*G*A*, Bucarest, 200 p.

4. ANDRIAMAMPIANINA N. (1995) – « La dynamique spatio-temporelle de la ressource en eau ». Terroirs et ressources, Volume 1, N°2 (1994-1995). Projet Terre-Tany, pp. 14-22.

5. APMM-Tambohitravo Malagasy (2004) – Plan d’aménagement du périmètre de reboisement Bassin- Versant de Mandaratsy/Antarambiby, APMM, 75 p.

6. CHAPERON P. (1993) – Fleuves et rivières de Madagascar. IRD, Paris, 874 p.

7. CHOCAT B. (2011) – L’eau va-t-elle manquer ? Méli Mélo, Lyon, 16 p.

8. Coordination Nationale Suisse, BOSSERT H. (2006) – Hydrologie. GLOBE Suisse 1ère édition, Lausanne, 140 p.

9. DE MARSILY G. (1995) – L’eau. Ed. Flammarion, 128 p. (coll. Dominos)

10. DE MARSILY G. (2013) – « Les problèmes de l’eau en 26 questions ». Livret de l’environnement 2013, Académie des sciences de l’institut de France, 31 p.

11. DE MARSILY G. (dir.) (2006) – « Les eaux continentales ». Rapport sur la science et la technologie N°25, 328 p.

12. DONQUE G. (1968) – « Reboisements industriels et industries papetières à Madagascar ». Madagascar : Revue de Géographie N°13, pp. 169-172.

13. ELOUAD J.M. & ANDRIANTSIFERANA M. (1992) – Actes des journées de l’eau. Antananarivo. 306 p.

14. GRET (1987) – Le captage des sources. Collection « Le Point Sur », dossier n°10. Groupe de Recherches et d’échanges Technologiques (GRET), Paris. 140 p.

15. GWP, Réseau International des Organismes de Bassin (2009) – Manuel de Gestion Intégrée des Ressources en Eau par Bassin. Global Water Partnership, Stockholm. 112 p.

16. HELLIER E. & VAUCELLE S. (2011) – Les utilisations de l'eau et leurs gestions. UVED, 64 p.

58 17. LABORDE J.P. (2009) – Éléments d’hydrologie de surface, École Polytechnique de l’Université de Nice- Sophia Antipolis, 192 p.

18. LAURENT F. (2011) – L’eau dans le milieu. UVED, 64 p.

19. LOUP J. (1974) – Les eaux terrestres. Masson et Cie, 172 p.

20. MARGAT J. (1993) – « Les ressources en eau : conception, évaluation, cartographie, comptabilité ». Rapport BRGM R 37267, 141p.

21. NEUVY G. (1983) – Eaux continentales et aménagement rural en domaine tropical malgache. Thèse de doctorat d’État ès lettres, Université de Madagascar, 583 p.

22. NEUVY G. (1991) – L’homme et l’eau dans le domaine tropical. Masson, Paris, 230 p. (coll. Géographie)

23. OELKERS E.H., HERING J.G. et ZHU C. (2011) – « Water : is there a global crisis ? ». Elements vol. 7, pp 157-162.

24. PETIT M. (1970) – Contribution à l’étude morphologique des reliefs granitiques à Madagascar. Société Nouvelle de l’Imprimerie Centrale, Tananarive, 307 p.

25. RAMAROSON H.R.F. (2004) – Analyse des impacts économiques de la mise en place d’un système de protection des zones de captage d’eau de la JIRAMA dans le bassin versant de la Mandaratsy/Antarambiby. Mémoire de DESS option Études d’Impacts Environnementaux, soutenu à l’École Supérieure Polytechnique d’Antananarivo. 77 p.

26. UNEP (2010) – Afrique: Atlas de l’Eau. Division of Early Warning and Assessment (DEWA). United Nations Environment Programme (UNEP), Nairobi. 312 p.

27. WENGER R. et al (2003) – « Gestion intégrée des ressources en eau (GIRE) – La voie du développement durable ». InfoResources Focus N°1/03, 16 p.

Webographie

1. « Baromètre 2017 de l’eau, de l’hygiène et de l’assainissement ». SOLIDARITÉS INTERNATIONAL. https://www.solidarites.org/wp-content/uploads/2017/05/Barometre-de-leau-lhygiene-et-lassainissement- 2017.pdf (consulté le 15/11/2017)

2. Base de Données Principale d’AQUASTAT. Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture (FAO), 2016. http://www.fao.org/nr/water/aquastat/countries_regions/MDG/indexfra.stm (consulté le 19/09/2017)

59 3. « Brief Introduction to Remote Sensing – Semi-Automatic Classification Plugin 5.3.6.1 documentation ». http://semiautomaticclassificationmanual-v5.readthedocs.io/en/latest/remote_sensing.html#sentinel2- definition (consulté le 03/01/2018)

4. « Cycle de l’eau et réservoirs : des stocks restreints ». CNRS, Dossier Scientifique: L’eau. http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/cycle/stocksEau.html (consulté le 10/11/2017)

5. « Fiche pays Madagascar ». Les Agences de l’eau. https://www.eaurmc.fr/fileadmin/internationale/documents/Fiches_pays/ Agencesdeleau_fiche_Madagascar.pdf (consulté le 19/09/2017)

6. « Le Cycle de l'Eau (The Water Cycle) ». USGS Water Science School. https://water.usgs.gov/edu/watercyclefrench.html (consulté le 10/11/2017)

7. « Qualité des eaux superficielles ». DREAL Limousin. http://www.limousin.developpement- durable.gouv.fr/qualite-des-eaux-superficielles-r67.html (consulté le 15/10/2016)

8. « Ressource hydrique ». Wikipédia, du 24 octobre 2017. https://fr.wikipedia.org/w/index.php? title=Ressource_hydrique&oldid=141861735 (consulté le 10/11/2017)

Ressources en ligne et serveurs de données

1. Cartothèque en ligne de l’IRD. http://sphaera.cartographie.ird.fr/

2. CGIAR-CSI GeoPortal. http://www.csi.cgiar.org/

3. Geofabrik. http://download.geofabrik.de/

4. Humanitarian Data Exchange (HDX). https://data.humdata.org/

5. Serveur de thèses TEL. https://tel.archives-ouvertes.fr/

6. Thèses et mémoires en ligne de la Bibliothèque et Archives Universitaires d’Antananarivo. http://biblio.univ-antananarivo.mg/theses2/

7. Université Virtuelle Environnement et Développement durable (UVED). https://www.uved.fr/

8. USGS EarthExplorer. https://earthexplorer.usgs.gov/

9. WorldClim. http://worldclim.org/

60 ANNEXES

Annexe I. Fiche d’enquête ménage...... 62 Annexe II. Le traitement des données...... 64 Annexe III. Limnimétrie et pluviométrie à Antarambiby de 2009 à 2016...... 69 Annexe IV. Carte du périmètre de reboisement de la Mandaratsy...... 70

61 Annexe I. Fiche d’enquête ménage

Date: ______

Village/hameau: ______Amont ☐ ou Aval ☐ du barrage

Taille du ménage

Père Mère Fils Fille(s) Autres Total

Fonctions des membres

Père Mère Enfants Autres ------

Quelles sont les cultures que vous pratiquez ? / Inona avy no voly ataonareo ?

-

-

-

-

-

Utilisation des ressources en eau / Fampiasana ny rano

Eaux domestiques provenant de / rano ampiasaina an-trano avy ao : ______

Eaux d’irrigation provenant de / rano andondrahana voly avy ao :

• pour les rizières / hoan’ny tanimbary : ______

• pour les cultures pluviales / hoan’ny voly an-tanety : ______

Y-a-t-il des difcultés dans l’obtention de l’eau ? / Misy fahasarotana ve ny fahazoana rano ?

• eaux domestiques / rano ampiasaina an-trano ☐

• eaux d’irrigation / rano anondrahana voly ☐

• eaux pour autres / rano hoan’ny zavatra hafa ☐ : ______

Si oui / raha eny, permanentes / mandavantaona ☐ ou saisonnières / sa misy fotoanany ☐

62 Si saisonnière, en quels mois ? / raha misy fotoanany dia amin’ny volana inona ? ______

Quelles sont les raisons de ces difcultés ? / Inona no anton’ny fahasarotana ?

• d’ordre spatiale / resaka toerana ☐ : ______

• d’ordre quantitatif / resaka tsy fahampiana ☐ : ______

• en faveur de la protection de la zone de captage ou JIRAMA et Etat / noho ny farovana ny faritra angalan’ny JIRAMA rano na ftsipika avy @JIRAMA sy ny fanjakana ☐ : ______

• autre / antony hafa ☐ : ______

Si en aval du barrage / Raha any ambanin’ny fahi-drano

La situation était-elle diférente avant le rehaussement du barrage en 2007? / Misy fahasamihafany ve ny resaka rano amin’izao sy talohan’ny nampiakarana ny haavon’ny fahi-drano t@2007 ? Oui ☐ Non ☐

Si oui, comment était la situation avant le rehaussement du barrage? / Raha eny, nanao ahoana ny rano sy ny voly talohan’ny nampiakarana haavon’ny fahi-drano ? ______

Comment se fait l’évolution de vos rendements rizicoles depuis les dernières décennies ? / Nanao ahoana ny fvoaran’ny vokatra an-tanimbarinareo tato anatin’ny ampolony taona ? ______

NOTE

______

63 Annexe II. Le traitement des données

Les données WorldClim

Les données WorldClim (R.J. HIJMANS et al.) sont des données globales sous forme de grilles sur des paramètres climatiques du passé, de l’actuel et du futur (température moyenne, température maximale, température minimale, précipitations moyennes). Des données dérivées sur les variables bioclimatiques (évapotranspiration potentielle et indice d’aridité) sont aussi disponibles. Les données sur les conditions actuelles sont des valeurs moyennes mensuelles de 1960-1990 pour la version 1, et de 1970-2000 pour la version 2. Dans ce travail de recherche, on a utilisé la version 2. Les données utilisées sont celles des températures moyennes et des précipitations moyennes.

Les données initialement récupérées sont des archives contenant 12 grilles (format GeoTIFF) pour chaque type de données, chaque grille correspondant à un mois. Chaque grille couvre le monde entier et a une résolution de 30 arcs (environ 900 m). La première étape consiste ainsi à découper les grilles à une plus petite étendue pour faciliter les traitements futures, les grilles originales étant trop lourdes pour les ordinateurs personnels normaux. Ensuite on extrait les valeurs moyennes dans la limite de la zone étudiée, ici le bassin versant de la Mandaratsy. La méthode utilisée pour ce faire est celle du logiciel SAGA : après avoir chargé toutes les grilles et la couche de la limite du bassin versant pour laquelle on veut les valeurs, l’outil dans menu Geoprocessing > Shapes > Grid > Grid Values > Add Grid Values to Shapes ajoute des colonnes contenant les valeurs moyennes de chacune des grilles en entrée, à la couche de la limite. Les valeurs sont ensuite récupérées dans la table d’attributs de cette couche pour être ensuite traitées et visualisées aisément dans un tableur comme LibreOffice Calc.

Du modèle numérique de terrain aux propriétés du bassin versant et du réseau hydrographique

Le modèle numérique de terrain est une grille qui contient des valeurs d’altitudes. Dans ce travail de recherche, on utilise SRTM version 3. Il existe de nombreux sites qui servent les données SRTM, parmi lesquels la plateforme EarthExplorer de l’USGS. Parmi les diverses résolutions disponibles, on a choisi celle à 1 arcs de résolution (environ 30 m). Ces données globales sont disponibles par tuiles de 1°.

Le modèle numérique de terrain (MNT) est utilisé pour représenter le relief (altitudes, ombrages) dans les croquis, mais surtout pour des analyses de terrain et des analyses hydrologiques. A partir du MNT, on calcule le tracé des thalwegs/lignes d’écoulement et la délimitation des bassins versants. Avec le tracé des lignes d’écoulement, on obtient des valeurs de distances d’écoulement et d’ordre de Strahler des cours d’eau. Avec la délimitation du bassin versant, on a les paramètres morphologiques relatifs au bassin versant.

Le logiciel SAGA possède un outil de traitement tout-en-un Geoprocessing > Terrain Analysis > Basic Terrain Analysis qui calcule à la fois la pente, l’ombrage du relief, les lignes d’écoulement, les distances d’écoulement… en prenant en entrée un modèle numérique de terrain préparé (sans dépressions). L’ordre des

64 cours d’eau est calculé par l’outil Geoprocessing > Terrain Analysis > Channels > Strahler Order. La délimitation du bassin versant est plus facile avec les outils TauDEM (développé par D. TARBOTON) que l’on peut ajouter dans les outils de traitement de QGIS. Les étapes sont les suivantes :

➢ On prépare le modèle numérique de terrain en éliminant les dépressions avec l’algorithme « Supprimer les Fosses » (pitremove)

➢ On génère la grille de directions de flux D8 avec « Directions de Flux D8 » (d8flowdir)

➢ On génère la grille de surface contributive D8 avec « Surface contributive D8 » (aread8)

➢ On calcule le réseau de flux avec « Définition de flux par seuil » (threshold)

➢ On crée un couche de points et on met un point pour l’exutoire en l’alignant au réseau obtenu

➢ On génère la grille du bassin versant avec « Jauge de bassin versant » (gagewatershed)

➢ On convertit cette grille en vecteur qui sera alors un polygone correspondant à l’étendue du bassin versant.

De l’image satellite Sentinel-2 aux données de l’occupation du sol

Sentinel-2 est une mission d’observation terrestre developpé par ESA (European Space Agency). Le but de la mission est de soutenir les services dans les domaines de la surveillance des forêts, la détection des changements d’occupation du sol et la gestion des catastrophes naturelles. Sentinel-2 a deux satellites identiques : Sentinel-2A lancé en juin 2015 et Sentinel-2B lancé en avril 2017. Les données satellites sont ouvertes et disponibles gratuitement sur le site internet de ESA (https://scihub.esa.int/dhus/).

L’image satellite Sentinel-2 a 13 bandes à résolutions spatiales de 10 m, 20 m et 60 m :

Central Wavelength Resolution Sentinel-2 Bands [micrometers] [meters] Band 1 - Coastal aerosol 0,443 60 Band 2 - Blue 0,490 10 Band 3 - Green 0,560 10 Band 4 - Red 0,665 10 Band 5 - Vegetation Red Edge 0,705 20 Band 6 - Vegetation Red Edge 0,740 20 Band 7 - Vegetation Red Edge 0,783 20 Band 8 - NIR 0,842 10 Band 8A - Vegetation Red Edge 0,865 20 Band 9 - Water vapour 0,945 60 Band 10 - SWIR - Cirrus 1,375 60 Band 11 - SWIR 1,610 20 Band 12 - SWIR 2,190 20 Source : ESA

65 Une image Sentinel-2 en date du 5 août 2016 a été utilisée pour évaluer l’occupation du sol du bassin versant de la Mandaratsy, l’occupation du sol étant un des éléments qui conditionnent la variabilité spatio-temporelle des ressources en eau (croquis 6). Pour ce faire, on effectue une classification supervisée en utilisant les bandes suivantes : 2 (blue), 3 (green), 4 (red), 5 (vegetation red edge), 6 (vegetation red edge), 7 (vegetation red edge), 8 (NIR), 8A (vegetation red edge), 11 (SWIR) et 12 (SWIR). Les traitements sont effectués avec l’extension Semi- automatic Classification Plugin (SCP) de QGIS.

Après le téléchargement des bandes nécessaires, la prochaine étape consiste à convertir les bandes en réflectance de surface (surface reflectance). Cette étape se fait de façon automatisée dans SCP pour les images Landsat et Sentinel. Elle consiste à aller dans l’onglet Preprocessing > Sentinel-2 et de cocher la case à cocher Apply DOS1 atmospheric correction, après avoir spécifié le répertoire contenant les bandes et le chemin du fichier metadata. Il en résulte de nouvelles bandes dont les noms de fichiers sont précédés de « RT_ » qui sont les bandes reflectances. Ces bandes doivent être ensuite découpées sur la zone d’étude pour minimiser les ressources utilisées lors des traitements suivants. Toujours dans l’onglet Preprocessing il y a un sous-onglet Clip multiple rasters qui effectue automatiquement la tâche, en spécifiant l’étendue de la découpe ou le fichier vecteur (shapefile) de la limite de découpe. On crée ensuite la combinaison de bandes (band set) qui regroupera les bandes en entrée pour les traitements. Avec la création du band set, on peut automatiquement spécifier les paramètres de longueur d’ondes pour chaque bande, en séléctionnant « Sentinel-2 » dans la liste déroulante Quick wavelength settings.

L’étape suivante consiste à effectuer la classification supervisée proprement dite. On a besoin de ROIs (region of interest) qui contiendront les classes d’occupation du sol à spécifier (par exemple : eau, végétation, sol nu… ). Pour créer les ROIs, on crée un fichier Training input dans le dock SCP (sous SCP input). On crée egalement les classes (macroclasses) en spécifiant leurs noms et leurs identifiants uniques (ID), tout en créant les polygones des ROIs (tout ceci se fait dans la barre d’outils working toolbar). L’utilisation de diverses compositions colorées peut aider dans la création des classes en facilitant l’identification des plans d’eau, végétations, sols nus etc. par leurs diverses couleurs dans les différentes compositions (changer les bandes sur RGB composite dans working toolbar). Cette étape peut contenir des répétitions d’actions et de vérifications jusqu’à ce que l’on obtienne la meilleure prévision de la classification. Elle peut aussi nécessiter des données de relevé sur terrain ou une bonne connaissance de la zone, afin de bien identifier les divers éléments du paysage avec lesquels on crée les classes. Quand les résultats sont assez bonnes, on peut générer la classification sous Classifcation output dans le dock SCP. On obtient ainsi un raster (et optionnellement un vecteur) qui contient les classes de l’occupation du sol dont la qualité dépend de la précision des ROIs que l’on a spécifiés itérativement.

66 Des données sur le nombre de population d’INSTAT aux données spatiales de la population

Les données sur la population utilisées dans ce mémoire proviennent des données sur le nombre de population de l’INSTAT produites en 2009. Ces données sont obtenues sous forme de fichier tableur Excel et ne contiennent pas de référence spatiale (coordonnées géographiques). D’autre part, les limites administratives, récupérées depuis Humanitarian Data Exchange ne contiennent pas de données de population. Il faut ainsi combiner les deux données pour avoir des limites administratives de fokontany qui contiennent des données de population, pour pouvoir analyser la répartition par fokontany de la population. Le fichier contenant les limites administratives des fokontany (en date de l’année 2012) contient 17 459 entités (fokontany). Celui des données du nombre de population en contient 17 122 (il y a 3 communes sans données : Tsiroanomandidy Ville dans la région Bongolava, Antanandava dans la région Alaotra Mangoro et Tsaraitso dans la région Anosy). Vu le nombre des entités à traiter, une fusion manuelle serait difficile et une automatisation par script est un meilleur choix pour effectuer la tâche. D’abord les deux fichiers sont formatés en texte CSV (comma separated values ou valeurs séparées par des virgules) en conservant les informations de forme (coordonnées géographique) dans un format WKT (well known text) pour les limites administratives. Ces fichiers sont en entrée dans le script écrit en langage Python ci-dessous (lignes 7 et 8), donnant en sortie un fichier au format CSV ayant en même temps des informations de forme (WKT) et des informations de population (ligne 29). Ce fichier de texte délimité peut ensuite être ouvert dans QGIS en tant que couche vectorielle, et peut être converti vers d’autres formats comme geopackage ou shapefile afin d’être plus facile à opérer par la suite.

Voici le script Python utilisé :

1 #!/usr/bin/python 2 3 import sys 4 import csv 5 csv.field_size_limit(sys.maxsize) 6 7 popf = open("pop_instat.csv","rb") 8 fktf = open("fkt_wkt.csv","rb") 9 pop = csv.reader(popf) 10 fkt = csv.reader(fktf, delimiter = ';') 11 12 popdata = [] 13 fktdata = [] 14 15 nrow = 0 16 for row in pop:

67 17 if nrow == 0: 18 header = row 19 elif nrow > 0: 20 popdata.append(row) 21 nrow += 1 22 23 nrow = 0 24 for row in fkt: 25 if nrow > 0: 26 fktdata.append(row) 27 nrow += 1 28 29 outf = open("merged.csv","wb") 30 csvw = csv.writer(outf, delimiter = ';') 31 csvw.writerow([header[1],header[2],header[3],header[4],header[5],'WKT']) 32 33 n = 1 34 wd = [] 35 nd = [] 36 for j in fktdata: 37 print str((n*100)/len(popdata)) + "% ..." 38 39 for i in popdata: 40 if (i[1].lower() == j[0].lower() and i[2].lower() == j[1].lower() and i[3].lower() == j[2].lower() and i[4].lower() == j[3].lower()): 41 csvw.writerow([i[1],i[2],i[3],i[4],i[5],j[4]]) 42 wd.append(i[4].lower()) 43 44 if not j[3].lower() in wd: 45 csvw.writerow([j[0],j[1],j[2],j[3],-1,j[4]]) 46 nd.append(j[3].lower()) 47 48 n += 1 49 50 outf.close() 51 popf.close() 52 fktf.close()

68 Annexe III. Limnimétrie et pluviométrie à Antarambiby de 2009 à 2016 Hauteur d’eau Pluviométrie Janvier 185,50 Janvier 326,26 166,80 Février 690,50 Février 325,87 604,00 Mars 134,40 Mars 327,08 122,00 Avril 86,20 Avril 327,00 51,70 Mai 78,00 Mai 326,85 36,00 3 8 Juin 50,00 Juin 326,30 31,00 1 0 0 0 2 2 Juillet 120,00 Juillet 326,17 35,00 Août 10,00 Août 326,64 80,00 Septembre 156,10 Septembre 325,49 0,00 Octobre 48,70 Octobre 330,13 258,00 Novembre 288,60 Novembre 330,43 302,00 Décembre 65,40 Décembre 331,32 256,50 Janvier 333,30 246,00 Janvier 336,85 589,00 Février 334,14 221,40 Février 353,64 363,00 Mars 334,54 106,40 Mars 335,90 180,00 Avril 335,17 229,00 Avril 328,96 78,00 Mai 330,22 20,10 Mai 327,96 74,00 4 9 Juin 327,96 14,50 Juin 329,72 13,50 1 0 0 0

2 Juillet 328,53 33,00 2 Juillet 331,01 128,60 Août 308,67 70,80 Août 326,64 80,00 Septembre 327,43 23,10 Septembre 325,49 56,00 Octobre 315,81 156,10 Octobre 324,34 16,00 Novembre 327,83 173,00 Novembre 331,88 178,00 Décembre 329,86 163,70 Décembre 338,11 357,50 Janvier 336,06 828,80 Janvier 340,26 487,50 Février 299,26 530,20 Février 338,09 230,00 Mars 331,57 607,90 Mars 339,55 306,00 Avril 334,59 840,00 Avril 337,88 141,50 Mai 331,94 126,00 Mai 337,27 68,00 5

0 Juin 337,56 54,00

Juin 330,30 45,20 1 1 0 0

2 Juillet 337,53 245,00

2 Juillet 332,57 55,00 Août 329,95 75,00 Août 336,31 19,00 Septembre 327,51 1,00 Septembre 332,36 9,00 Octobre 312,10 10,00 Octobre 321,02 60,00 Novembre 295,04 45,20 Novembre 326,75 258,00 Décembre 316,67 202,00 Décembre 338,56 428,00 Janvier 330,55 410,60 Janvier 332,73 314,00 Février 324,07 680,60 Février 328,48 170,00 Mars 337,83 237,00 Mars 334,10 267,50 Avril 320,53 152,00 Avril 337,93 59,50 Mai 315,22 1,50 Mai 338,31 213,50 6

1 Juin 338,85 100,00 Juin 330,55 9,30 1 1 0 0

2 Juillet 337,40 44,00

2 Juillet 324,85 15,00 Août 327,42 180,00 Août 335,99 19,00 Septembre 326,09 22,00 Septembre 327,67 0,00 Octobre 316,77 13,00 Octobre 319,48 60,00 Novembre 323,03 150,50 Novembre 322,82 200,00 Décembre 327,77 429,00 Décembre 321,31 58,00 Janvier 343,73 766,50 Source : JIRAMA Février 348,67 667,00 Mars 337,46 219,50 Avril 338,15 153,50 Mai 336,85 142,70

2 Juin 331,37 62,50 1 0

2 Juillet 329,77 17,00 Août 335,83 38,00 Septembre 327,53 15,00 Octobre 318,52 81,00 Novembre 325,00 86,00 Décembre 314,60 345,00

69 Annexe IV. Carte du périmètre de reboisement de la Mandaratsy

Source : DREEF Haute Matsiatra

70 TABLE DES MATIÈRES

Introduction générale...... 1 Partie 1. CADRE THÉORIQUE DE LA RECHERCHE...... 3 Chapitre I. Cadre conceptuel de la recherche...... 4 I.1. Définitions des concepts...... 4 I.2. La disponibilité des ressources en eau...... 4 I.3. La gestion intégrée des ressources en eau...... 6 Chapitre II. Le thème et la zone de recherche...... 7 II.1. Justification du choix du thème de recherche...... 7 II.2. Problématiques et objectifs de la recherche...... 8 II.3. Présentation de la zone de recherche...... 9 Chapitre III. La démarche et les outils de recherche...... 11 III.1. Présentation de la démarche de recherche...... 11 III.1.1. La documentation...... 11 III.1.2. Les travaux de terrain...... 12 III.1.3. La collecte et l’exploitation des données...... 13 III.1.4. Le traitement informatique des données...... 16 III.2. Les problèmes rencontrés dans la recherche...... 16 CONCLUSION DE LA PREMIÈRE PARTIE...... 17 Partie 2. BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY : PRÉSENTATION DES RESSOURCES EN EAU ET INFLUENCES DU CADRE NATUREL...... 18 Chapitre IV. Les ressources en eau et leur gestion dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 19 IV.1. Les types de ressources en eau superficielle disponibles...... 19 IV.1.1. Les sources...... 19 IV.1.2. Le lac Antarambiby et les canaux de captages...... 19 IV.1.3. Les ruisseaux et rivières...... 20 IV.2. La gestion des ressources en eau et ses acteurs dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 23 IV.2.1. Les entités touchées par la gestion de l’eau à Madagascar...... 23 IV.2.2. La gestion des ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 23 Chapitre V. Conditions naturelles et ressources en eau dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 25 V.1. Propriétés physiques et morphologiques du bassin versant de la Mandaratsy...... 25 V.1.1. Planimétrie et hypsométrie...... 25 V.1.2. Indice de compacité de Gravelius...... 29 V.1.3. Hiérarchisation du réseau hydrographique...... 29 V.1.4. Densité de drainage...... 31

71 V.2. Le cadre naturel des ressources en eau...... 31 V.2.1. La géologie...... 31 V.2.2. Les caractéristiques climatiques...... 34 V.2.3. Le couvert végétal et le sol...... 37 CONCLUSION DE LA SECONDE PARTIE...... 40 Partie 3. LA DISPONIBILITÉ EN EAUX DE SURFACE DANS LE BASSIN VERSANT DE LA MANDARATSY...... 41 Chapitre VI. La population et les traits de la pauvreté dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 42 VI.1. La population...... 42 VI.2. Les activités économiques...... 42 VI.3. Les infrastructures...... 45 Chapitre VII. Les usages et la disponibilité des ressources eau de surface dans le bassin versant de la Mandaratsy...... 46 VII.1. L’eau pour la riziculture...... 46 VII.1.1. En amont du barrage d’Antarambiby...... 46 VII.1.2. En aval du barrage d’Antarambiby...... 47 VII.2. L’eau pour l’usage domestique...... 49 VII.3. Les prélèvements pour la production d’eau de la JIRAMA...... 51 VII.4. La disponibilité des ressources en eau par rapport à l’échelle globale...... 52 CONCLUSION DE LA TROISIÈME PARTIE...... 55 Conclusion générale...... 56 RÉFÉRENCES...... 58 Bibliographie...... 58 Webographie...... 59 Ressources en ligne et serveurs de données...... 60 ANNEXES...... 61 Annexe I. Fiche d’enquête ménage...... 62 Annexe II. Le traitement des données...... 64 Annexe III. Limnimétrie et pluviométrie à Antarambiby de 2009 à 2016...... 69 Annexe IV. Carte du périmètre de reboisement de la Mandaratsy...... 70 TABLE DES MATIÈRES...... 71

72