UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DEPARTEMENT MINES - PARCOURS : GEO-ENERGIE - Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master d’Ingénierie PROJET D’AMENAGEMENT DE MICROCENTRALE HYDROELECTRIQUE DE LOABATO DANS LA COMMUNE RURALE DE SATROKALA Présenté par : RATEFINJANAHARY José Pascal Date de soutenance : 28 Août 2015 Promotion 2014 Mémoire de fin d’études UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DEPARTEMENT MINES PARCOURS : GEO-ENERGIE MEMOIRE DE FIN D’ETUDES EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER D’INGENIERIE PROJET D’AMENAGEMENT DE MICROCENTRALE HYDROELECTRIQUE DE LOABATO DANS LA COMMUNE RURALE DE SATROKALA Présenté par : RATEFINJANAHARY José Pascal Membres du jury : Président : Monsieur RANAIVOSON Léon Félix, Chef de Département Mines et Maître de Conférences à l’ESPA Rapporteurs : Monsieur ANDRIANAIVO Lala, Professeur à l’ESPA Monsieur RANOARIVONY Andrianjoelimahefa Honoré, Maître de conférences à l’ESPA Examinateurs : Monsieur RAKOTONINDRAINY, Professeur titulaire à l’ESPA Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maître de Conférences à l’ESPA Date de soutenance : 28 Août 2015 Promotion 2014 Mémoire de fin d’études REMERCIEMENTS Avant tout, j’adresse mes vifs remerciements à Dieu tout puissant de m’avoir donné l’initiative, le courage et la persévérance durant mes études. Ainsi je tiens à présenter ici, mes vifs remerciements à : Monsieur ANDRIANARY Philipe Antoine, Professeur et Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA) d’avoir assuré le bon déroulement de mes études dans cette école. Monsieur Alessandro Vallerani, Gérant de la Société TOZZI GREEN, qui a bien voulu accepter d’être mon Encadreur professionnel et de nous avoir accordé comme stagiaire dans son établissement. Monsieur RANAIVOSON Léon Félix, Maître de Conférences et Chef de Département Mines à l’ESPA ; qui a consacré son temps à Présider ce mémoire, malgré ses nombreuses responsabilités. Monsieur RAKOTONINDRAINY, Professeur Titulaire à l’ESPA et Responsable du parcours Géo-énergie. Vous avez fait l’honneur de bien vouloir juger ce travail. Que vous trouviez ici l’expression de mes sincères remerciements. Monsieur ANDRIANAIVO Lala, Professeur à l’ESPA, d’avoir bien voulu accepter d’être l’encadreur et Rapporteur de ce mémoire, malgré ses multiples tâches plus nobles. Monsieur RANOARIVONY Andrianjoelimahefa Honoré, Maître de Conférences à l’ESPA, qui a accepté chaleureusement malgré ses nombreuses occupations, d’être Le Co-Encadreur de ce travail. Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maître de Conférences à l’ESPA, qui a sacrifié du temps en acceptant de juger ce mémoire en dépit de leur diverse occupation. Un grand merci également à Tous les enseignants, le personnel administratif et technique de l’ESPA, qui a bien voulu nous apporter des appuis techniques et pédagogiques durant notre formation. Je ne saurais oublier de remercier tous les enseignants qui ont contribués à ma formation depuis l’école primaire jusqu’aux études universitaires. Enfin, je tiens à témoigner toutes ma gratitude et mes remerciements à tous les membres de ma famille, à tous mes amis, et à tous ceux qui de près ou de loin, m’ont encouragé, soutenu moralement et matériellement durant toute l’année de mes études. RATEFINJANAHARY José Pascal GEO-ENERGIE/ESPA i Mémoire de fin d’études SOMMAIRE REMERCIEMENTS .............................................................................................................................. i SOMMAIRE .......................................................................................................................................... ii LISTE DES ABREVIATIONS............................................................................................................ iii LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................... vi LISTE DES FUGURES ...................................................................................................................... vii LISTE DES ANNEXES ..................................................................................................................... viii INTRODUCTION GENERALE.......................................................................................................... 1 PARTIE I - DONNEES ET ETUDES DE BASE ............................................................................... 3 CHAPITRE I – PRESENTATION GENERALE .............................................................................. 4 CHAPITRE II – ETUDES HYDROLOGIQUES ............................................................................. 15 PARTIE II - ETUDES TECHNIQUES ............................................................................................. 29 CHAPITRE III - CARACTERISTIQUES DE L’AMENAGEMENT .................................... 30 CHAPITRE IV – EQUIPEMENTS HYDROMECANIQUES ET ELECTROMECANIQUES 45 PARTIE III- ETUDES FINANCIERES ........................................................................................ 63 CHAPITRE V – ETUDES ECONOMIQUES .................................................................................. 64 PARTIE IV- ETUDES ENVIRONNEMENTALES ........................................................................ 74 CHAPITRE VI – ETUDES D’IMPACTS ENVIRONNEMENTALES ........................................ 75 CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................ 90 BIBLIOGRAPHIE .............................................................................................................................. 92 ANNEXES ............................................................................................................................................. ix TABLE DES MATIERES .............................................................................................................. xxvii RATEFINJANAHARY José Pascal GEO-ENERGIE/ESPA ii Mémoire de fin d’études LISTE DES ABREVIATIONS Socio-économiques : CSB II : Centre de Santé de Base niveau 2 CTGREF : Centre Technique du Génie Rurale, des Eaux et Forets MECIE : Mise En Compatibilité des Investissements à l’Environnement OMD : Objectif du Millénaire pour le Développement ORSTOM : Office de Recherche Scientifique et Technique de l’Outre-Mer PND : Plan National de Développement RN 7 : Route National numéro 7 TRI : Taux de Rentabilité Interne UNIPEDE : Union Internationale des Producteurs et Distributeurs d’Energie Electrique VAN : Valeur Actuel Nette Génie civil : DAO : Dessin Assisté sur Ordinateur e : Epaisseur de la conduite forcée GPS: Global Positioning System I : Moment d’inertie KG : Coefficient de glissement KR : Coefficient de renversement Pe : Poussée de l’eau Ps : Poussée de sédiments Qe : Débit d’étiage Tc : Temps de concentration E : pression hydrostatique RATEFINJANAHARY José Pascal GEO-ENERGIE/ESPA iii Mémoire de fin d’études P : poids de l’ouvrage α ∶ Coefficient de poussée β : Coefficient de butée θ : Coefficient du temps d’application des charges γmac : Poids volumique de la maçonnerie γe : Poids volumique de l’eau Hydrologie et hydraulique : F : Fréquence de non dépassement H : Hauteur brute de la chute Hn : Hauteur brute réduite des pertes de charge dans les différents canaux Hc : Hauteur critique de l’eau dans les canaux et la chambre de mise en charge Im : pente moyenne du bassin versant Kg : Indice de compacité de Gravelius m : Fruit de talus QF : Débit de crue de fréquence F Qsite : Débit transposé au site d’étude Qstation : Débit de la station de référence qR : Débit spécifique associé à une station de référence Ri : coefficient régionale d’Aldegheri situé entre 36 et 50 SBV : Superficie du bassin versant considérée Sf : Surface de la couverture forestière T : Période de retour Tc : Temps de concentration Zmax : Altitude maximale au niveau du bassin versant RATEFINJANAHARY José Pascal GEO-ENERGIE/ESPA iv Mémoire de fin d’études Z̅ : Altitude moyenne du bassin versant Zmin : Altitude minimale au niveau du bassin versant σ : Ecart-type des échantillons hydrométriques μ : Coefficient de débit ∆p : Surpression due au coup de bélier 훿: Pertes de charge dans le canal d’amenée 훿’ : Pertes de charge dans la conduite forcée 훿t : Somme des pertes dans la turbine Energie hydraulique : η : Rendement global de la centrale hydroélectrique PCH : Petite Centrale Hydroélectrique Pu : Puissance utile Pn : Puissance nette de l’usine RATEFINJANAHARY José Pascal GEO-ENERGIE/ESPA v Mémoire de fin d’études LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 - Sources d’énergie : ............................................................................................................. 13 Tableau 2 - Consommation moyenne des ménages : ............................................................................ 14 Tableau 3-Récapitulation des caractéristiques physiques du bassin versant: ........................................ 18 Tableau 4 - Temps de concentration suivant les différentes méthodes et leur moyenne : .................... 19 Tableau 5 - Résultats : ........................................................................................................................... 20 Tableau 6 - Les différentes valeurs de coefficient de Gümbel : ............................................................ 23 Tableau 7 - Les différentes valeurs de Frechet : .................................................................................... 24 Tableau 8 - Valeur de moyenne, Ecart-type,