UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO ------DEPARTEMENT HYDRAULIQUE

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur PROJET DE REAMÉNAGEMENT HYDROAGRICOLE DU PERIMETRE DE MAROAOMBY- COMMUNE RURALE D’AMBATOSOA – SOUS PREFECTURE D’ AMBOHIMAHASOA- FIANARANTSOA

Présenté par : RAKOTONJANAHARY Ranto

- Promotion 2003 - UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO ------

DEPARTEMENT HYDRAULIQUE

Mémoire de fin d’étude en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur

PROJET DE REAMÉNAGEMENT HYDROAGRICOLE DU PERIMETRE DE MAROAOMBY- COMMUNE RURALE D’AMBATOSOA – SOUS PREFECTURE D’ AMBOHIMAHASOA- FIANARANTSOA

Président : Mr RAMANARIVO Solofo, Chef de département et enseignant

Chercheur au sein du département,

Encadreur : Mr RASOLOFONIAINA Jean Donné, enseignant chercheur Examinateurs :- Mr RAKOTO David, enseignant chercheur, - Mr RAFALIMANANA Mampitony, enseignant chercheur

Présenté par : RAKOTONJANAHARY Ranto Date de soutenance : 20 Mars 2004 DECLARATION SUR L’HONNEUR :

Je, soussigné, RAKOTONJANAHARY Ranto, auteur de ce mémoire intitulé : « Projet de réaménagement hydroagricole du périmètre de Maroaomby – commune rurale d’Ambatosoa- sous préfecture d’Ambohimahasoa- Fianarantsoa » déclare sur l’honneur que : - ce document est le résultat de mes travaux de recherches personnelles, travaux qui n’ont pas été publiés. - Dans cet écrit, je n’ai pas copié ni reproduit les œuvres d’autrui. - Que conformément en usage en matière de travaux destinés au public, j’ai précisé à partir de la bibliographie les sources exactes des extraits et documents exploités.

Fait à Antananarivo, le 10 Mars 2004 REMERCIEMENTS Je veux bien adresser mes sincères remerciements à : - Dieu tout puissant par sa grâce ; - Mr RANDRIANOELINA Benjamin, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo ; - Mr RAMANARIVO Solofo, Chef de département et également enseignant chercheur au sein du département, qui a bien voulu présider ce mémoire ; - Mr RASOLOFONIAINA Jean Donné, enseignant chercheur et Directeur du CNEAGR, qui a bien voulu m’encadrer pour ce mémoire ; - Messieurs RAKOTO David et RAFALIMANANA Mampitony ; enseignants chercheurs qui ont accepté de faire parti des membres de jury ; - A tous les enseignants de l’école surtout ceux du département qui ont voulu me transmettre tous ses savoirs ; - A tout le personnel du CNEAGR, pour leur accueil chaleureux et leur soutien ; - A ma famille qui m’a aidé moralement, financièrement ; - A tous mes amis des blocs 20, 14, 17 au CUR Vontovorona et aux anciens de Saint Michel ; - A tous ceux, qui de prés ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire A vous tous, MERCI et que la grâce de DIEU soit toujours avec Nous. LISTE DES ABERVIATIONS AUE : Association des Usagers de l’Eau BCEOM : Bureau Central d’Etudes pour les Equipements d’Outre Mer CEPE: certificat d’études primaires élémentaires CEG : Collège d’enseignement général CNEAGR : Centre National d’Etudes et d’Applications du Génie Rural C.R : Commune Rurale CTGREF : Centre Technique de Génie Rural et des Eaux et forêts Dfc : débit fictif continu ESPA : Ecole supérieure Polytechnique d’Antananarivo ETP: Evapotranspiration Potentielle F.A.O: Food and Agricultural Organization FTM : Foibe Taosaritanin’i Madagasikara ORSTOM: Organisme de Recherche Scientifique et Technique d’Outre Mer PPI : Petits périmètres irrigués PSDR : Projet de Soutien au Développement Rural SDR : station de Référence TRI : Taux de Rentabilité Interne TVA : Taxe sur les valeurs ajoutées VAN : Valeur actualisée nette LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 01 : EVOLUTION DE LA POPULATION DE LA COMMUNE RURALE DE 1998 À 2000...... 8 TABLEAU 02 : RÉPARTITION PAR TRANCHE D’ÂGE DE LA POPULATION DE LA COMMUNE...... 9 TABLEAU 03 : RÉPARTITION DE LA POPULATION EN 2000...... 9 TABLEAU 04 : SITUATION DE L’ENSEIGNEMENT PRIMAIRE DANS LA COMMUNE EN 2002...... 10 TABLEAU 05: SITUATION DES PRINCIPALES MALADIES DANS LA COMMUNE EN 2001/2002...... 11 TABLEAU 06 : PRODUCTION ANNUEL...... 12 TABLEAU 07: TABLEAU RÉSUMANT LES CARACTÉRISTIQUES DU BASSIN VERSANT...... 20 TABLEAU 08 : VALEURS DE LA PLUVIOMÉTRIE DE DIFFÉRENTES FRÉQUENCES...... 21 TABLEAU 09 : LES PLUVIOMÉTRIES...... 22 TABLEAU 10: APPORTS INTERANNUELS À LA STATION DE MAHATSIATRA À MALAKIALINA...... 22 TABLEAU 11 : APPORTS INTER ANNUELS AU DROIT DU BARRAGE...... 23 TABLEAU 12: COEFFICIENT DE RÉPARTITION D’ALDEGHERI SUIVANT LES RÉGIONS...... 23 TABLEAU 13 : APPORTS MENSUELS SECS DE DIVERSES FRÉQUENCES PAR LA MÉTHODE DE STATION DE RÉFÉRENCE...... 24 TABLEAU 14: LES DIFFÉRENTS APPORTS...... 24 TABLEAU 15 : APPORTS MOYENS MENSUELS AU DROIT DU BARRAGE – MÉTHODE CTGREF (L/S)...... 25 TABLEAU 16 : APPORTS QUINQUENNAUX SECS MENSUELS AU DROIT DU BARRAGE – MÉTHODE CTGREF (L/S)...... 25 TABLEAU 17 : APPORTS QUINQUENNAUX SECS MENSUELS RETENUS AU DROIT DU BARRAGE (L/S)...... 26 TABLEAU 18 : DÉBIT DE CRUE AU DROIT DU BARRAGE- BCEOM...... 27 TABLEAU 19: DÉBITS DE CRUE DE DIFFÉRENTES FRÉQUENCES AU DROIT DU BARRAGE – LOUIS DURET...... 27 TABLEAU 20 : EVAPOTRANSPIRATION...... 32 TABLEAU 21 : VALEUR DE L’ETP PAR LES FORMULES EMPIRIQUES...... 32 TABLEAU 22 : VALEURS DE KC POUR UN RIZ SANS ÉTALEMENT DE REPIQUAGE...... 33 TABLEAU 24: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- FORMULE CLASSIQUE...... 38 TABLEAU 25 : BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- CROPWAT...... 38 TABLEAU 26: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- FORMULE CLASSIQUE...... 39 TABLEAU 27: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- CROPWAT...... 39 TABLEAU 28: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- FORMULE CLASSIQUE...... 40 TABLEAU 29: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- CROPWAT...... 40 TABLEAU 30: COMPARAISON DES RÉSULTATS DE CALCUL DU BESOIN EN EAU...... 41 TABLEAU 31: COMPARAISON DES MÉTHODES DE CALCULS DE BESOIN EN EAU...... 41 TABLEAU 32 : ADÉQUATION RESSOURCE BESOIN- REPIQUAGE SEPTEMBRE ...... 42 TABLEAU 33: PÉRIODES DE CROISSANCE DU RIZ...... 46 TABLEAU 34: CYCLE VÉGÉTATIF DE LA POMME DE TERRE...... 47 TABLEAU 35 : STADE VÉGÉTATIF DU MAÏS...... 48 TABLEAU 36: STADE VÉGÉTATIF DU HARICOT...... 48 TABLEAU 37: POIDS VOLUMIQUE DES MATÉRIAUX EN [KG/M3]...... 60 TABLEAU 38: VALEURS DES CONTRAINTES AU SOL...... 63 TABLEAU 39 : RÉSULTAT DE LA STABILITE...... 64 TABLEAU 40 : FORMULE PRISE...... 65 TABLEAU 41: FRUIT DU CANAL EN FONCTION DE LA NATURE DU SOL...... 67 TABLEAU 42 : IDENTIFICATION DES IMPACTS...... 76 TABLEAU 43 : ÉVALUATION DES IMPACTS...... 77 TABLEAU 44 : EXPLICATION DES NOTES...... 77 TABLEAU 45 : MESURES D’ATTÉNUATION...... 77 TABLEAU 46 : PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTAL...... 79 TABLEAU 47 : SITUATION AVANT ET APRÈS PROJET...... 81 TABLEAU 48 : CALCUL DU TRI...... 85 PLUVIOMÉTRIE MAXIMALE JOURNALIÈRE (MM)...... 91 DONNÉES CLIMATIQUES...... 97

7 LISTE DES FIGURES

Figure 1 : plan de la région ………………………………………………………………………… 7 Figure 2 : plan de situation par rapport à Madagascar ………………………………………… 8 Figure 3 : l’ancien barrage …………………………………………………………………………52 Figure 4 : vue en profil de l’ancien barrage ……………………………………………………...52 Figure 5 : le partiteur ………………………………………………………………………...... 54 Figure 6 : l’ancien dalot …………………………………………………………………………….54 Figure 7 : les différentes caractéristiques du barrage ………………………………………….61 Figure 8 : les forces agissantes sur le barrage …………………………………………………61 Figure 9 : coupe transversale présentant la zone ………………………………………………76 SOMMAIRE

LISTE DES TABLEAUX ...... 6 LISTE DES FIGURES ...... 8 SOMMAIRE ...... 9 INTRODUCTION ...... 1 PARTIE I : PRESENTATION DU PROJET ET DE LA ZONE D’ETUDE...... 2 CHAPITRE 1. PRÉSENTATION DU PROJET ...... 3

1.1. GENERALITES DU PROJET ...... 3 1.2. OBJECTIFS DU PROJET ...... 3 1.2.1. Les objectifs socio-économiques ...... 3 1.2.2. Objectif environnemental ...... 3 1.2.3. Objectif politique ou perspective politique ...... 3 CHAPITRE 2. PRÉSENTATION DES DONNÉES PHYSIQUES DE LA ZONE ...... 4

2.1. LOCALISATION DE LA RÉGION ...... 4 2.1.1. Coordonnées géographiques ...... 6 2.1.2. Accessibilité ...... 6 2.2. CLIMAT ...... 6 2.3. NATURE PÉDOLOGIQUE DU TERRAIN ...... 6 2.4. VÉGÉTATION ET OCCUPATION DU SOL ...... 7 2.5. HYDROGRAPHIE ...... 7 CHAPITRE 3. LES DONNÉES AGRO SOCIO-ÉCONOMIQUES ...... 8

3.1. HISTORIQUE ...... 8 3.2. POPULATION ET DÉMOGRAPHIE ...... 8 3.2.1. Population ...... 8 3.2.2. Distribution de la population par tranche d’âge ...... 9 3.2.3. Les villages ...... 9 3.3. LES INFRASTRUCTURES ET ÉQUIPEMENTS SOCIO COLLECTIFS ...... 10 3.3.1. Équipements scolaires ...... 10 3.3.2. Équipements sanitaires ...... 11 3.3.3. Religion ...... 11 3.4. LES ACTIVITÉS ÉCONOMIQUES SOURCES DE REVENUS ...... 12 3.4.1. L’agriculture ...... 12 3.4.2. L’élevage ...... 12 3.4.3. l’artisanat ...... 12 3.4.4. Le toaka gasy ...... 13 3.4.5. Les autres sources de revenus ...... 13 3.5. LES PROBLÈMES RENCONTRÉS ...... 13 3.5.1. Les problèmes sociaux ...... 13 3.5.2. Problèmes économiques ...... 13 PARTIE II : LES ETUDES TECHNIQUES DE BASE...... 15 CHAPITRE 4. ETUDES HYDROLOGIQUES ...... 17

4.1. ETUDE DU BASSIN VERSANT ...... 17 4.1.1. Définition ...... 17 4.1.2. Les caractéristiques du bassin versant ...... 17 4.2. ETUDE PLUVIOMÉTRIQUE ...... 20 4.2.1. But ...... 20 4.2.2. Station pluviométrique ...... 20 4.2.3. Exploitation des données pluviométriques ...... 21 4.2.4. Pluviométries maximales de différentes fréquences ...... 21 4.3. ESTIMATION DES APPORTS ...... 22 4.3.1. La méthode station de référence ...... 22 4.3.2. Méthode CTGREF ...... 24 4.3.3. Synthèse ...... 25 4.4. ESTIMATION DES CRUES ...... 26 4.4.1. La méthode rationnelle ...... 26 4.4.2. Méthode Louis DURET ...... 27 4.4.3. Données observées sur terrain : ...... 28 4.4.4. Synthèse : ...... 28 CHAPITRE 5. ETUDES DES BESOINS EN EAU ...... 29

5.1. L’ÉVAPOTRANSPIRATION ...... 29 5.1.1. Définition ...... 29 5.1.2. Mesure directe de l’évaporation ...... 29 5.1.3. Calcul de l’ETP ...... 29 5.2. PLUIE EFFICACE ...... 33 5.3. LA DURÉE DE PHASE DE CROISSANCE DE LA PLANTE ...... 33 5.4. LE COEFFICIENT CULTURAL ...... 33 5.5. BESOIN EN EAU DE LA PLANTE ...... 34 5.6. BESOIN LIÉ À LA PRATIQUE CULTURALE ...... 34 5.6.1. La mise en boue (MB) ...... 34 5.6.2. Le remplissage de clos (RP) ...... 34 5.6.3. La mise a sec (AS) ...... 34 5.6.4. Entretien (E) ...... 35 5.7. BESOINS NETS (BN) ...... 35 5.8. EFFICIENCE ...... 35 5.8.1. L’efficience agronomique ou efficience à la parcelle : ep ...... 35 5.8.2. L’efficience du réseau : er ...... 36 5.8.3. L’efficience globale : eg ...... 36 5.9. LES BESOINS BRUTS (BB) ...... 36 5.10. LE DÉBIT FICTIF CONTINU OU DFC : ...... 36 5.11. LE CALENDRIER CULTURAL ...... 37 5.12. HYPOTHÈSES DE CALCULS POUR NOTRE CAS ...... 37 5.13. COMPARAISON DES RÉSULTATS ...... 41 5.14. CONCLUSION ...... 42 5.15. ADÉQUATION RESSOURCE BESOIN ...... 42 5.15.1. Débit de pointe ...... 42 5.15.2. Débit d’équipement qe : ...... 42 5.15.3. Débits nominaux : ...... 43 CHAPITRE 6. ETUDES TOPOGRAPHIQUES ...... 44

6.1. RECHERCHE ET CHOIX DU SITE DU BARRAGE ...... 44 6.2. CRITÈRES TECHNIQUES ...... 44 6.3. CRITÈRES ÉCONOMIQUES ...... 44 6.4. LES AUTRES ÉTUDES TOPOGRAPHIQUES ...... 44

10 CHAPITRE 7. ETUDES AGRONOMIQUES ...... 45

7.1. LE RIZ ...... 45 7.1.1. Variétés de riz ...... 45 7.1.2. Cycle végétatif ...... 45 7.1.3. Engrais pour le riz ...... 45 7.1.4. Absorption de l’eau ...... 46 7.1.5. Période de croissance du riz ...... 46 7.2. LA POMME DE TERRE ...... 46 7.2.1. Variétés de pommes de terre ...... 46 7.2.2. Engrais pour pomme de terre ...... 47 7.2.3. besoins en eau de la pomme de terre ...... 47 7.2.4. Cycle végétatif de la pomme de terre ...... 47 7.3. LE MAIS ...... 47 7.3.1. Les engrais pour le maïs ...... 48 7.3.2. Stade végétatif du mais ...... 48 7.4. LE HARICOT ...... 48 7.4.1. Stade végétatif du haricot ...... 48 CHAPITRE 8. ETUDE DES AMENAGEMENTS ...... 49

8.1. DIAGNOSTICS DE LA SITUATION ACTUELLE ...... 49 8.1.1. Les infrastructures existantes : ...... 49 ...... 52 8.2. ETUDE ET CONCEPTION DES AMENAGEMENTS ...... 53 8.2.1. Le barrage de dérivation ...... 53 8.2.2. Le type de barrage adéquat au projet ...... 56 8.2.3. Les canaux d’irrigation ...... 66 8.2.4. Les ouvrages sur canaux ...... 68 8.2.5. Les ouvrages de drainage ...... 71 CHAPITRE 9. ÉTUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ...... 73

9.1. MISE EN CONTEXTE DU PROJET ...... 73 9.2. DESCRIPTION DU PROJET ...... 73 9.3. DESCRIPTION DU MILIEU RÉCEPTEUR ...... 74 9.4. IDENTIFICATION DES IMPACTS ...... 76 9.5. ANALYSE ET ÉVALUATION DES IMPACTS ...... 77 9.6. MESURES D’ATTÉNUATION : ...... 77 9.7. PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTALE ...... 78 PARTIE III : ETUDE DE RENTABILITE FINANCIERE ET ECONOMIQUE...... 80 CHAPITRE 10. ÉTUDES FINANCIERES ET ÉCONOMIQUES ...... 81

10.1. INTRODUCTION ...... 81 10.2. LES HYPOTHÈSES DE BASE ...... 81 10.3. LES CHARGES D’EXPLOITATION ...... 82 10.3.1. Coût d’utilisation des matériels agricoles ...... 82 10.3.2. Coût des intrants ...... 82 10.3.3. Coût de la main d’œuvre ...... 82 10.3.4. Coût du projet ...... 82 10.4. LES RECETTES D’EXPLOITATION ...... 83 10.5. LE TAUX DE RENTABILITÉ INTERNE : TRI ...... 83 10.5.1. La VAN ...... 83 10.5.2. Le gain relatif à la VAN ...... 84

11 10.5.3. Le taux de rentabilité interne : TRI ...... 84 CONCLUSION ...... 86 BIBLIOGRAPHIE...... 87

12 RAKOTONJANAHARY Ranto – Mémoire de fin d’études – Hydraulique Promotion 2003

INTRODUCTION

A Madagascar, 80% de la population vivent en milieu rural et ont comme principale activité l’agriculture qui l’on sait constitue le secteur primaire. Ces agriculteurs s’adonnent surtout à la production rizicole et pratiquent peu l’élevage de bétail et l’aviculture.

Or, le rendement de la production surtout la production du riz reste encore aussi faible et l’Etat ou plus précisément le gouvernement face à cela doit importer alors que notre pays contient des périmètres qui pourront après réhabilitation, donner des millions de tonnes pouvant conduire à l’autosuffisance alimentaire de la population et même jusqu’ à la possibilité d’exportation des produits.

Ainsi, pour résoudre ce problème, grâce à l’appui des bailleurs de fonds par l’intermédiaire du P.S.D.R qui finance l’étude et la réhabilitation des micro- périmètres tel le cas de notre étude s’intitulant « Projet de réaménagement hydroagricole du périmètre de Maroaomby – Commune rurale d’Ambatosoa – sous préfecture d’Ambohimahasoa – Fianarantsoa ».

L’objet de l’étude concerne surtout la résolution du problème de la non maîtrise de l’eau pour l’irrigation. Le mémoire comprend trois partie ; la première présente le projet et la zone d’étude de son état physique jusqu’à l’étude agro socio économique ; la deuxième partie comporte toutes les études techniques très importantes pour les aménagements à apporter et enfin la troisième partie expose l’étude de la rentabilité du projet.

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PARTIE I : PRESENTATION DU PROJET ET DE LA ZONE D’ETUDE

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CHAPITRE 1.PRÉSENTATION DU PROJET

1.1.GENERALITES DU PROJET

Le projet concerne la réhabilitation et l’aménagement du périmètre de Maroaomby, projet financé par le PSDR ou le Projet de Soutien au Développement Rural de Fianarantsoa. Le projet est monté par une association légale des bénéficiaires dénommée « Mamisoa » dans le but d’augmenter le rendement de la production agricole tout particulièrement le riz.

1.2.OBJECTIFS DU PROJET

Les objectifs du projet se présentent sous trois grandes catégories entre autres :

1.2.1.LES OBJECTIFS SOCIO-ÉCONOMIQUES

Le présent projet est surtout conçu pour apporter des solutions adéquates aux problèmes actuels du périmètre et dont les résultats attendus sont nombreux comme : - La maîtrise de l’eau pour l’irrigation des rizières ; - L’augmentation de la production agricole donc du rendement ; - L’autosuffisance alimentaire de la région ; - L’amélioration de la situation sociale et augmentation du revenu des exploitants.

1.2.2.OBJECTIF ENVIRONNEMENTAL

L’objectif envisagé après la réalisation du projet en matière d’environnement repose principalement dans le domaine de l’environnement naturel donc sur la formation des bénéficiaires pour la conservation et la protection de l’environnement plus précisément sur la couverture végétale du bassin versant.

1.2.3.OBJECTIF POLITIQUE OU PERSPECTIVE POLITIQUE

Ce n’est qu’un objectif accessoire par rapport aux autres cités précédemment. La réalisation des travaux conduira certainement aux dirigeants l’augmentation de leurs taux de popularité et apportera des voix supplémentaires lors des diverses élections.

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CHAPITRE 2. PRÉSENTATION DES DONNÉES PHYSIQUES DE LA ZONE

2.1.LOCALISATION DE LA RÉGION

Le périmètre de Maroaomby se trouve dans le fokontany Maroamby, commune rurale d’Ambatosoa, sous préfecture d’Ambohimahasoa et dans la province autonome de Fianarantsoa. La région se situe sur le plateau central et possède les mêmes caractéristiques physiques que les zones des Hauts Plateaux de Madagascar. Voici la figure montrant la localisation de la zone :

Figure 1 : plan de la région (échelle 1 :100.000)

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Figure 2 : plan de situation par rapport à Madagascar

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2.1.1.COORDONNÉES GÉOGRAPHIQUES

Les coordonnées géographiques de la zone sont déterminées de la carte FTM feuille 0-52 avec une échelle 1 :100.000 è ; le périmètre se situe entre les latitudes 23°30’ Sud et 23°31’ Sud ; et entre les longitudes 047°12’ et 047°14’ Est.

2.1.2.ACCESSIBILITÉ

Le périmètre ne contient qu’une seule voie d’accès en empruntant la RN 7 jusqu’à la commune rurale de Vohiposa et en suivant ensuite la direction Nord-est sur une distance de 12 Km environ. Mais il est à signaler que cet accès s’avère difficile avec l’état actuel de la piste qui présente beaucoup de dégradations.

2.2.CLIMAT

Le régime climatique de la région se définit comme un climat tropical des hautes terres, caractérisé par l’alternance de 2 saisons bien distinctes : la saison sèche et la saison humide. Nous verrons les détails des données climatiques dans la deuxième partie mais il faut signaler quand même que la répartition annuelle de la pluie est irrégulière dans la région avec un enregistrement maximal au mois de Décembre (230 mm de pluie moyenne) et une hauteur minimale au mois d’Août (7,5 mm) et que la température varie suivant la saison et ou l’altitude joue un rôle important avec une température maximale de 34°C en Novembre et de 3,5°C en Juin.

2.3.NATURE PÉDOLOGIQUE DU TERRAIN

Considéré comme région des Hauts Plateaux ou les rivières drainent des bassins à pente relativement faible, et les bassins constitués par la couverture de sol en sol latéritique ; on a bien constaté lors des descentes sur terrain que la texture du terrain se subdivise selon la dénivellation avec sur les hauteurs l’affleurement des latérites rouges et sur les versants une alternance de latérites et de sols limoneux sableux et où l’érosion commence à faire son effet, et enfin sur les bas fonds on a la prédominance de l’argile.

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2.4.VÉGÉTATION ET OCCUPATION DU SOL

Au nord du périmètre, on trouve une formation boisée constituée par l’eucalyptus s’alternant avec les maniocs et les sisals. A l’ouest, cette formation est isolée. A l’est, le paysage est dégagé avec les collines déboisées. Sur les pentes, on constate la présence des herbacés avec quelques pins. Les rizières occupent les bas fonds ou les zones basses et les villages se trouvent sur les hauteurs.

2.5.HYDROGRAPHIE

Le principal cours d’eau qui alimente le périmètre est constitué par le ruisseau de « Sahavendranona ». La largeur de son lit varie entre 1m à 1,5m ainsi que sa profondeur. Ce ruisseau sert aussi à la population à de multiples usages outre l’irrigation. Notons aussi la présence de quelques sources naturelles sur les berges des rizières qui constituent des sources supplémentaires pour les eaux d’usages domestiques.

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CHAPITRE 3. LES DONNÉES AGRO SOCIO-ÉCONOMIQUES

3.1.HISTORIQUE

D’après les enquêtes faites auprès de la population, on peut dire que le terroir Maroaomby est un terroir d’immigrants venant surtout de Vohiposa et ce n’était que vers les années cinquante qu’un timide mouvement migratoire commençait à peupler la zone. Actuellement, les nouveaux venus se composent surtout des exploitants forestiers et des missionnaires luthériens du mouvement « Fifohazana ». Ces derniers étant très actifs et constituent un groupe leader de la commune tant au niveau culturel qu’au niveau socio- économiques.

3.2.POPULATION ET DÉMOGRAPHIE

3.2.1.POPULATION

La population de la région est constituée d’une population jeune et le phénomène d’immigration et la natalité rendent la zone très active. Le tableau ci-dessous montre l’évolution du nombre de la population de l’année 1998 à 2000.

TABLEAU 01 : EVOLUTION DE LA POPULATION DE LA COMMUNE RURALE DE 1998 À 2000

Année Hommes Femmes Total 1998 5.000 6.000 11.000 1999 5.435 5.886 11.321 2000 7.199 7.797 14.996

Source : Commune Rurale d’Ambatosoa

D’après ces données, on constate l’évolution du nombre de la population avec un taux d’accroissement de 30%. Ainsi, on peut estimer le nombre de la population de la commune à 19100 habitants en 2003.

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3.2.2.DISTRIBUTION DE LA POPULATION PAR TRANCHE D’ÂGE

Les données présentées dans le tableau ci-dessous confirment que la population dans la commune est très jeune avec environ les 71% âgées de moins de 18 ans et 23% âgées moins de 5 ans.

TABLEAU 02 : RÉPARTITION PAR TRANCHE D’ÂGE DE LA POPULATION DE LA COMMUNE

Classe d’âge Effectif Pourcentage (%) [0 - 1 [ 1.320 8 ,02 [1 - 5 [ 2.283 15,22 [5 – 10[ 3.030 20,20 [10 - 18 [ 4.173 27,82 [18 – 64 [ 3.760 25,07 64 et plus 430 2,86 Total 14.996 100,00 Source : commune rurale d’Ambatosoa

3.2.3.LES VILLAGES

6 fokontany constituent la commune rurale d’Ambatosoa entre autre le fokontany Ambatohazo, Ankaditany, Maroaomby, Ranomainty, Sahimira et Soanataonjafy. La répartition de la population dans ces fokontany et les distances respectives des fokontany de la commune figurent dans le tableau ci-dessous.

TABLEAU 03 : RÉPARTITION DE LA POPULATION EN 2000

Fokontany Effectif Pourcentage (%) Distance à la commune Ambatohazo 1.615 10,76 5 Km au nord Ankaditany 3.386 22,57 5 Km au sud Maroaomby 5.325 35,50 8 Km à l’est Ranomainty 1.499 10,00 6 Km à l’ouest Sahimira 1.783 11,88 Bureau de la commune soanataonjafy 1.388 9,25 10 Km au Sud ouest Source : CSB Ambatosoa

D’après ces données figurant dans le tableau ci dessus, on constate que plus du tiers de la population se trouvent dans le fokontany Maroaomby, qui montre l’importance du périmètre et montre aussi le flux de migration vers l’Est.

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3.3.LES INFRASTRUCTURES ET ÉQUIPEMENTS SOCIO COLLECTIFS

3.3.1.ÉQUIPEMENTS SCOLAIRES

Vu la jeunesse de la population, l’éducation occupe une place et un rôle assez important dans la région. C’est pourquoi, on voit le nombre des établissements scolaires assez élevés dans la commune. Ils sont au nombre de 4 dont 3 établissements confessionnels et un établissement publique pour le niveau primaire. Dans le tableau suivant figurent les données récentes des noms des établissements, suivies des effectifs des élèves, des enseignants, puis le nombre de salles et enfin le taux de réussite au CEPE.

TABLEAU 04 : SITUATION DE L’ENSEIGNEMENT PRIMAIRE DANS LA COMMUNE EN 2002

Etablissement Effectif élèves Effectifs salles Taux de réussite au enseignants CEPE (%) E.P Luthérien 192 04 04 1OO % Ranomena E.P.P 280 05 05 60 % Ankaramarivo E.P Catholique 160 03 03 100 % Ranomena E.P Catholique 120 02 02 100 % Ambatosoa Total 752 14 14 _

Source : E.P Luthérienne Ranomena

Le cycle primaire est complet pour l’ensemble des écoles et on constate la présence de la concurrence positive des écoles confessionnelles pour le résultat du C.E.P.E et un faible rendement pour l’école publique. Pour le cycle secondaire, la commune dispose d’un CEG doté d’un établissement en bon état et d’un personnel enseignant suffisant.

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3.3.2.ÉQUIPEMENTS SANITAIRES

Quant aux équipements sanitaires, la commune ne dispose qu’un centre de santé de base niveau II dont les infrastructures, les équipements et les appareils sanitaires sont très âgés. En plus, le centre présente un faible nombre de personnels avec seulement un médecin d’état et un assistant sanitaire. Malgré tous les efforts menés par la commune pour les différentes campagnes de sensibilisation (campagne de vaccination, planning familial,…), la population semble ne pas être attirée ou intéressée par le centre et le problème s’aggrave avec la présence des médecines parallèles. Les principales maladies qui touchent le population sont : la toux, le paludisme et la diarrhée. Maladies liées surtout au problème d’alimentation en eau de la commune. Ces maladies se manifestent avec les saisons comme la toux pour la saison sèche avec 16% des enfants atteints ; le paludisme et la diarrhée avec la saison de pluie. Le tableau suivant montre la situation de ces maladies en 2001 et 2002

TABLEAU 05: SITUATION DES PRINCIPALES MALADIES DANS LA COMMUNE EN 2001/2002

Année Toux Paludisme Diarrhée 2001 295 227 429 2002 562 175 656

Source : CSB Ambatosoa

3.3.3.RELIGION

Deux sortes de religion dominent dans la commune dont la religion Catholique et la religion Luthérienne. Cette dernière est surtout marquée par l’inauguration du nouveau « Toby » dans le fokontany d’Ambatosoa le 15 juin dernier. Comme nous avons vu auparavant toutes deux possèdent des écoles d’enseignement primaire.

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3.4.LES ACTIVITÉS ÉCONOMIQUES SOURCES DE REVENUS

3.4.1.L’AGRICULTURE

C’est l’activité primaire et prioritaire de la commune et la demande des bénéficiaires pour la réhabilitation du réseau d’irrigation de leur périmètre approuvée par la commune montre que la commune s’intéresse surtout à l’amélioration du rendement de la production de riz. Outre la riziculture, il y aussi la culture des pommes de terre, les maniocs,… dont les rendements restent moyennes par rapport aux rendements nationaux. Le tableau suivant donne ces différents rendements :

TABLEAU 06 : PRODUCTION ANNUEL

Spéculation Surface cultivée Production Rendement estimé Rendement moyen (ha) (t) (t/ha) national (t/ha) Riziculture 653 980 1,5 2 Pomme de terre 15,5 77,5 5 5,7 Maïs 60 120 2 1 Haricot 35 28 0,8 0,85

3.4.2.L’ÉLEVAGE

L’élevage est surtout marqué par l’élevage bovin dont l’utilisation reste limitée à la préparation de sol jusqu’au transport des récoltes en utilisant les charrettes et à la production des fumures remplaçant les engrais. Les enquêtes sur terrain nous ont donné leur nombre à 3600. A part l’élevage bovin, il y a l’aviculture qui est surtout destiné à la consommation et rarement au commerce. Quelques ménages pratiquent aussi l’apiculture qui est liée étroitement avec la forêt d’eucalyptus et dont la production est destinée au commerce et constitue une source d’appoint. L’apiculture est actuellement menacée avec le déboisement dû à des exploitations forestières trop intenses. Enfin, il y a l’élevage porcin pratiqué par quelques ménages avec 250 têtes selon le dernier recensement en l’an 2000.

3.4.3.L’ARTISANAT

L’artisanat fait aussi parti des activités sources de revenus de la commune. Avec la culture des sisals sur les montagnes constituant le bassin, les habitants pratiquent l’artisanat malgache avec la confection des paniers, des chapeaux, …, destinés au commerce.

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3.4.4.LE TOAKA GASY

Avec la religion qui domine dans la région, seuls quelques ménages produisent du « toaka gasy » qui est destiné à la vente locale et à la vente extérieure même si sa production reste encore illégale actuellement.

3.4.5.LES AUTRES SOURCES DE REVENUS

Cette source est liée à l’exploitation de la forêt d’eucalyptus avec la production de madriers et de planches et aussi la production de charbons dont le sac se vend à 10.000 Fmg. Il est à noter que les réglementations pour l’exploitation de la forêt n’existent pas encore et cela constitue un grand problème pour la région avec la déforestation excessive et aussi à la dégradation de l’environnement.

3.5.LES PROBLÈMES RENCONTRÉS

La population de la commune se trouve confronter à de nombreux problèmes tels que les problèmes sociaux et les problèmes économiques.

3.5.1.LES PROBLÈMES SOCIAUX

Ce sont les problèmes majeurs de la population car leur survie en dépend. Il y a :

3.5.1.1.MANQUE D’EAU POTABLE

La population de la commune reste encore privée d’eau potable actuellement et n’utilise que les eaux de la rivière et/ou les eaux de sources qui se trouvent sur les berges des rizières et dont les qualités sont très douteuses et constatables même par la présence de différentes maladies.

3.5.1.2.SANTÉ PUBLIQUE

Ce problème se pose surtout sur les infrastructures et les équipements vétustés du centre de santé de base et à part cela il y a la distance assez considérable du centre aux habitations et enfin le manque de personnels et de médicaments.

3.5.2.PROBLÈMES ÉCONOMIQUES

Les problèmes d’ordre économiques sont les problèmes qui peuvent limiter les revenus des habitants et peuvent aussi être considéré comme des problèmes sociaux comme :

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3.5.2.1.LE MAUVAIS ÉTAT DE PISTE

Même si une partie plus précisément le tronçon Vohiposa- Maroaomby a été déjà réhabilitée avec le financement du FID, l’état actuel des pistes avec ses dégradations par faute d’entretien constitue un problème à la population et il n’y a pas d’échange ni de communication entre les villages.

3.5.2.2.CONTRAINTES TECHNIQUES

C’est le problème qui affecte les productions agricoles surtout pour le riz. C’est pourquoi l’association des bénéficiaires a demandé aux autorités compétentes le financement nécessaire pour l’aménagement du réseau d’irrigation du périmètre pour accroître les rendements de la production.

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PARTIE II : LES ETUDES TECHNIQUES DE BASE

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Cette partie comprend toutes les études avec l’exploitation des données observées et reçues lors des enquêtes et reconnaissances sur terrain. On va voir successivement les études hydrologiques, les différents calculs pour les besoins en eau, l’étude agronomique puis les aménagements et enfin l’étude d’impact environnemental.

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CHAPITRE 4.ETUDES HYDROLOGIQUES

Ainsi on va voir successivement l’étude du bassin versant du périmètre, ensuite la pluviométrie et enfin l’étude hydrologique avec l’estimation des apports et l’estimation du débit de crue.

4.1.ETUDE DU BASSIN VERSANT

4.1.1.DÉFINITION

Le « bassin versant » se définit comme étant un ensemble de points ayant un exutoire commun pour ses écoulements de surface. Plus précisément, le bassin versant est une surface élémentaire hydrologiquement close c’est à dire qu’aucun écoulement n’y pénètre de l’extérieur et que tous les excédents de précipitations s’évaporent ou s’écoulent par une seule section à l’exutoire.

4.1.2.LES CARACTÉRISTIQUES DU BASSIN VERSANT

Les caractéristiques physiographiques d’un bassin versant influencent fortement sa réponse hydrologique et notamment le régime des écoulements en période de crue ou d’étiage. On va voir respectivement pour le bassin versant sa surface, son périmètre, sa forme, sa pente et à ces facteurs s’ajoute encore le type de sol, la couverture végétale et l’ensemble sera donné dans un tableau à la fin.

4.1.2.1.SUPERFICIE DU BASSIN VERSANT

C’est l’aire de réception des précipitations et d’alimentation des cours d’eau. Plus la surface est grande, plus le volume de la crue écoulée sera important. Exprimée en km2 elle est mesurée pour notre cas par la méthode de la planimétrie en utilisant un appareil appelé planimètre sur la carte topographique (échelle : 1/100.000).

4.1.2.2.PÉRIMÈTRE DU BASSIN VERSANT

C’est la longueur totale du contour du bassin. Exprimé en Km, le périmètre est obtenu en utilisant un appareil appelé curvimètre.

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4.1.2.3.FORME DU BASSIN VERSANT

La forme d’un bassin versant influence l’allure de l’hydrogramme à l’exutoire. Comme par exemple, une forme allongée favorise pour une même pluie les faibles débits de pointe de crue ; ceci en raison des temps d’acheminement de l’eau à l’exutoire plus importants. En revanche, les bassins en forme d’éventails présentant le temps d’acheminement plus court auront les plus forts débits de pointe.

L’indice de compacité de GRAVELIUS (1914) est un des exemples d’indices morphologiques permettant de caractériser le milieu mais aussi de comparer les bassins versants entre eux. Cet indice symbolisé par KG est défini comme le rapport du périmètre du bassin au périmètre de cercle équivalent. Soit donc la formule :

P KG = 0.28* S Dans la quelle - KG est l’indice de compacité de Gravelius - P : le périmètre du bassin en [Km] - S : la surface du bassin versant en [km2]

Remarque : pour un bassin de forme quasiment circulaire, KG est proche de 1et il est supérieur à 1 pour un bassin de forme allongé. Pour notre cas KG= 1,02 donc notre bassin est de forme plus ou moins allongée.

4.1.2.4.LE PLUS LONG CHEMINEMENT HYDRAULIQUE L [KM]

C’est la longueur maximale du cours d’eau du bassin, mesurée avec le curvimètre dans la carte topographique,

4.1.2.5.LE RELIEF ET LA PENTE

L’influence du relief sur l’écoulement se conçoit aisément, car de nombreux paramètres hydrométéorologiques varient avec l’altitude (précipitations, températures…) et la morphologie du terrain. En outre la pente influe sur la vitesse de l’écoulement. Pour notre zone d’étude, le relief est caractérisé par la présence de zones montagneuses et des vallées, lieux ou la population pratique leur culture comme le manioc et sisals pour les zones hautes et le riz pour le bas fond.

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Le relief se détermine lui aussi à l’aide des autres caractéristiques suivantes :

4.1.2.6.LA COURBE HYPSOMÉTRIQUE

C’est la courbe exprimant la fraction de superficie d’un bassin située au dessus d’une altitude donnée ; courbe qui fournit une vue synthétique de la pente du bassin donc de son relief. Cette courbe représente alors la répartition de la surface du bassin en fonction de son altitude. Elle porte en abscisse la surface ou le pourcentage de la surface du bassin qui se trouve au dessus ou au dessous de l’altitude représentée en ordonnée.

4.1.2.7.LES ALTITUDES CARACTÉRISTIQUES

 Les altitudes maximales et minimales Elles sont obtenues directement par des cartes topographiques. L’altitude maximale représente le point le plus élevé du bassin tandis que l’altitude minimale le point le plus bas, généralement à l’exutoire. Elles sont symbolisées respectivement par Zmax et Zmin.

 L’altitude moyenne Elle se déduit directement de la courbe hypsométrique ou de la lecture d’une carte topographique. Cette altitude est symbolisée Z moy.

4.1.2.8.LE RECTANGLE ÉQUIVALENT

Par définition, le rectangle équivalent à un bassin versant donné est la transformation géométrique de ce bassin en un rectangle de même périmètre et de même superficie. Le rectangle équivalent est caractérisé par sa longueur L et sa largeur l qui sont donnés par les formules suivantes :

 2   S   1.12  =    + −    L K G *   *  1 1   1.12    K   Et

 2   S   1.12  =    − −    l K G *   *  1 1   1.12    K  

Dans les quelles :

KG représente le coefficient de compacité de GRAVELLIUS S représente la superficie du bassin versant en [km2]

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4.1.2.9.LA PENTE MOYENNE DU BASSIN VERSANT

Symbolisée par I et exprimée en [m / Km], la pente d’un bassin est obtenue par la formule suivante : Z max− Z min I = 0.95* L Dans la quelle : Zmax est l’altitude maximale en [m]; Zmin l’altitude minimale en [m] ; et L le plus long cheminement hydraulique exprimé en [km].

4.1.2.10.LE TEMPS DE CONCENTRATION TC

En étroite relation avec la pente, le temps de concentration des eaux sur un bassin versant se définit comme la durée nécessaire à une goutte d’eau pour parcourir le chemin hydrologique entre le point le plus éloigné du bassin et l’exutoire.

TABLEAU 07: TABLEAU RÉSUMANT LES CARACTÉRISTIQUES DU BASSIN VERSANT rivière P (Km) S (km2) KG L (Km) Zmax(m) Zmin (m) Zmoy (m) I (m/Km) sahavendranona 9 6 1,02 5 1450 1300 1375 29

4.2.ETUDE PLUVIOMÉTRIQUE

4.2.1.BUT

Le but de cette étude est de déterminer la hauteur et l’intensité de la pluie tombée dans la zone d’étude ainsi que sa répartition spatio-temporelle.

4.2.2.STATION PLUVIOMÉTRIQUE

Comme la zone d’étude ne possède pas de station, alors on va utiliser les données de la station la plus proche qui n’est autre que la station pluviométrique de Fianarantsoa et on peut dire que les données sont fiables parce que les deux régions possèdent les mêmes conditions climatiques et se trouvent tous les deux dans la zone des hautes terres centrales.

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4.2.3.EXPLOITATION DES DONNÉES PLUVIOMÉTRIQUES

Les données obtenues à la station de Fianarantsoa sont les pluviométries mensuelles et les pluviométries maximales journalières, toutes les deux exprimées en [mm]. A partir de ces données, on va calculer les pluviométries mensuelles de différentes fréquences et aussi les pluviométries maximales journalières de différentes fréquences.

4.2.3.1.PLUVIOMÉTRIES MENSUELLES INTERANNUELLES

Les valeurs enregistrées à la station sont données en annexe. Comme nous ayons des valeurs moyennes alors on va utiliser la loi de Gauss pour l’ajustement. Les calculs figurent dans les annexes. Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous :

TABLEAU 08 : VALEURS DE LA PLUVIOMÉTRIE DE DIFFÉRENTES FRÉQUENCES janv fév mars avril mai juin juil août sept oct nov dec An Pm 248.2 225.2 146.8 40.5 24.1 12.8 21.8 12.7 15.8 60.8 106.1 217.4 1132, P5s 208.3 189.0 123.2 34.0 20.3 10.7 18.3 10.7 13.3 51.0 89.0 182.5 950.2 P5h 319.1 289.9 189.4 52.4 30.6 16.0 27.7 16.0 20.4 78.7 136.9 279.7 1456.9 P10s 187.4 170.1 110.9 30.6 18.2 9.6 16.4 9.6 11.9 45.9 80.1 164.2 855.0 P10h 354.6 322.2 210.5 58.3 34.0 17.8 30.8 17.8 22.7 87.4 152.2 310.9 1619.2

Où : • Pm : la pluviométrie moyenne • P5s : la pluviométrie quinquennale sèche • P5h : la pluviométrie quinquennale humide • P10s : la pluviométrie décennale sèche • P10h : la pluviométrie décennale humide

4.2.4.PLUVIOMÉTRIES MAXIMALES DE DIFFÉRENTES FRÉQUENCES

Les différentes valeurs sont aussi données en annexe. L’ajustement se fait à l’aide de la loi de GUMBEL qui est une des méthodes donnant un résultat satisfaisant.

4.2.4.1.LA LOI DE GUMBEL :

On a : = + PF Po Ag *uF Dans laquelle :

• PF : les pluies maximales journalières de fréquence F ; • Po = Pm − 0.45*σ

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• Pm= les pluies moyennes maximales journalières

• σ : écart type σ • Ag = c’est le gradex où le gradient exponentiel. 1.28

• uF= -log (- log F) la variable réduite de GUMBEL

Les résultats figurent dans le tableau suivant :

TABLEAU 09 : LES PLUVIOMÉTRIES Pluviométrie de différentes fréquences Valeurs en [mm] Pmax m 80.7 Pmax 5h 106.8 Pmax 10h 128.1

Avec :

• Pmax m : la moyenne des pluviométries maximales journalières • Pmax 5h : la pluviométrie maximale journalière en année quinquennale humide • Pmax 10h : la pluviométrie maximale journalière en année décennale humide.

4.3.ESTIMATION DES APPORTS

Il s’agit d’estimer les apports que le bassin versant pourrait apporter et par conséquent on peut déterminer la superficie qu’on puisse irriguer. Deux méthodes peuvent être utilisées pour l’estimation des apports notamment la méthode de la station de référence et la méthode CTGREF.

4.3.1.LA MÉTHODE STATION DE RÉFÉRENCE

La méthode est basée sur l’exploitation des valeurs observées sur les stations hydrométriques et dont la plus proche pour la zone d’étude est la station de Mahatsiatra à Malakialina. Les apports inter annuels sont donnés dans le tableau suivant :

TABLEAU 10: APPORTS INTERANNUELS À LA STATION DE MAHATSIATRA À MALAKIALINA

Apports de différentes fréquences symbole Valeurs en ( l/ s/ km2 )

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Apport moyen annuel q2 19.3

Apport quinquennal sec q5s 14.9 Source : fleuves et rivières de Madagascar, ORSTOM 1993

L’apport moyen annuel et l’apport quinquennal sec sont obtenus en multipliant la superficie du bassin versant par les débits spécifiques q2 et q5s. Soit donc par la formule suivante : Qf = qi * S Le tableau ci-après récapitule les résultats après calculs.

TABLEAU 11 : APPORTS INTER ANNUELS AU DROIT DU BARRAGE

2) 2 Temps de retour (ans) S (Km q (l /s /Km ) Qaf (l/s) 2 6 19.3 115.8 5 6 14.9 89.4

4.3.1.1.APPORTS MENSUELS DE DIVERSES FRÉQUENCES

On peut aussi trouver les apports moyens mensuels et les apports quinquennaux secs mensuels au droit du barrage en utilisant les coefficients de répartition mensuelle définis par ALDEGHERI caractéristiques des hautes terres centrales R1. On appliquera la formule suivante :

12*Qaf * R Qmf = 100 Dans laquelle :

Qmf = apport mensuel de fréquence, exprimé en [l/s]

Qaf = apport moyen annuel pour une année de fréquence, exprimé en [l/s] R = coefficient de répartition mensuelle de la région. Le tableau suivant donne les différentes valeurs des coefficients de répartition pour tout Madagascar :

TABLEAU 12: COEFFICIENT DE RÉPARTITION D’ALDEGHERI SUIVANT LES RÉGIONS mois J F M A M J J A S O N D R1 16.9 16.4 17.0 9.7 5.7 4.1 3.7 3.4 2.6 2.4 4.8 12.8 R2 17.9 18.1 20.5 8.75 4.8 3.7 3.05 2.65 2.05 2.0 4.4 11.6 R3 13.4 14.8 15.7 9.9 6.9 5.7 5.8 6.0 4.4 3.6 4.5 9.2 R4 23.7 18.9 17.1 6.6 3.7 2.7 2.3 1.95 1.53 1.5 3.2 15.7 Source : ALDEGHERI, 1986-Etudes hydrologiques des PPI de première tranche,

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Dans ce tableau, R1 donne ceux des hautes terres centrales R2 pour les grands bassins sortis Nord- Ouest des hautes terres R3 pour les bordures orientales des hautes terres R4 pour les bassins du centre sud, centre ouest et petits bassins de la bordure occidentale des hautes terres

Dans notre cas, la zone est classée parmi les hautes terres centrales, le coefficient est donc égal à R1. Le tableau suivant mentionne les apports mensuels calculés selon la méthode de station de référence.

TABLEAU 13 : APPORTS MENSUELS SECS DE DIVERSES FRÉQUENCES PAR LA MÉTHODE DE STATION DE RÉFÉRENCE

Mois jan Fév. Mars Avril mai juin juill. août sept oct nov Déc. R1 16.9 16.4 17.0 9.7 5.7 4.1 3.7 3.4 2.3 2.4 4.8 12.8 Q2 234.8 232.1 237.6 134.8 79.2 57.0 51.4 47.2 36.1 33.4 66.7 179.3 Q5 181.3 179.2 183.4 104.1 61.1 44.0 39.7 36.5 27.9 25.7 51.5 138.4

4.3.2.MÉTHODE CTGREF

C’est une méthode empirique donnée par l’expression suivante :

5 1 S  P  3  Zm  3 Q = *   *   31.5  B   100 

Avec :  Q l’apport moyen annuel exprimé en [l /s]  S la superficie du bassin versant donnée en [km2]  P la pluviométrie quinquennale sèche annuelle exprimée en [mm]  B le paramètre régionalisé  Zm l’altitude moyenne du bassin versant en [m]

Les résultats obtenus en appliquant cette formule figurent dans le tableau suivant :

TABLEAU 14: LES DIFFÉRENTS APPORTS

2 SBV en [km ] P [mm] B Zm[m] Apport moyen annuel [l/s] Apport quinquennal sec [l/s] 6 1132.5 46 1375 95 ,0 71,0 ESPA- CNEAGR PAGE 24

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Les apports moyens mensuels et quinquennaux secs peuvent être obtenus de la même manière que celle de la station de référence en utilisant les coefficients de répartition mensuelle d’ALDEGHERI. Les résultats figurent dans les tableaux ci-dessous :

TABLEAU 15 : APPORTS MOYENS MENSUELS AU DROIT DU BARRAGE – MÉTHODE CTGREF (L/S) mois Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept Oct Nov Déc

Q2 192,7 190,4 195,0 110,6 65,0 46,7 42,2 38,8 29,6 27,4 54,7 147,1

TABLEAU 16 : APPORTS QUINQUENNAUX SECS MENSUELS AU DROIT DU BARRAGE – MÉTHODE CTGREF (L/S) mois Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept Oct Nov Déc

Q5s 143,9 142,2 145,6 82,6 48,5 34,9 31,5 29,0 22,1 20,4 40,9 109,9

4.3.3.SYNTHÈSE

En comparant les apports mensuels donnés par les deux méthodes, on constate que ceux obtenus par la méthode des stations de référence sont supérieurs à ceux donnés par la méthode CTGREF et donc on va utiliser les résultats donnés par la méthode des stations de référence parce que la zone même est proche de la station considérée. Ces résultats seront majorés par un coefficient multiplicateur 1.1 du fait qu’on a un corridor forestier plus proche de la zone. Le résultat final sera donné dans le tableau qui suit :

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TABLEAU 17 : APPORTS QUINQUENNAUX SECS MENSUELS RETENUS AU DROIT DU BARRAGE (L/S) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juillet Août Sept Oct Nov Déc 199,4 197,1 201,8 114,5 67,3 48,4 43,7 40,1 30,7 28,3 56,6 152,2

4.4.ESTIMATION DES CRUES

Cette étude faite partie des points les plus importants pour les aménagements et les réhabilitations des périmètres parce que ce sera à partir des résultats qu’elle donne qu’on va dimensionner les ouvrages à commencer par le barrage et ses ouvrages annexes. Comme le bassin versant ne possède qu’une superficie très faible ; alors, la méthode de la station de référence ne peut y être appliquée car cette méthode demande une superficie supérieure à 100 km2. La méthode qu’on pourra utiliser ici est alors la méthode empirique par l’utilisation des formules rationnelles du BCEOM et de Louis DURET.

4.4.1.LA MÉTHODE RATIONNELLE

Cette méthode est valable pour un bassin versant ayant une superficie inférieure à 4 Km2. pour cela BCEOM a établie la formule suivante : Qf = 0.278*C * I * S Dans laquelle :

3 Qf : le débit de crue de fréquence f exprimé en [m /s] ; C : le coefficient de ruissellement qui est fonction de la couverture végétale et la pente du bassin ; S : la superficie du bassin versant, en [km2]. i : intensité de pluie exprimée en [mm/h] ; i est obtenue par la formule de Montana suivante : P(t, F) i(t, F) = t P(t, F) = H (24, F) *(t / 24)b où : i(t,F) : l’intensité maximale en [mm/h] P(t,F) : hauteur de pluie tombée pendant la durée t pour une fréquence F ; H(24,F) : hauteur de pluie maximale de 24 heures tombée en un point quelconque du bassin versant pour la même fréquence F B : paramètre régionalisé

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Remarque : Le temps de concentration est obtenu à l’aide de la formule de PASSINI :  1   ( S * L) 3  Tc = 0.108*    I  Avec : - Tc le temps de concentration exprimé en [h] - L : longueur du plus long cheminement hydraulique en [km] - I : la pente du bassin versant, en [m/m] Ainsi, on a les résultats suivants :

TABLEAU 18 : DÉBIT DE CRUE AU DROIT DU BARRAGE- BCEOM S [Km2] Tc [h] Q5h [m3 /s] Q10h [m3/s] 6 2.0 22 26 Q5h est le débit quinquennal humide et Q10h le débit décennal humide.

4.4.2.MÉTHODE LOUIS DURET

La formule de Louis DURET a été simplifiée par le bureau d’étude SOMEAH lors des études des petits périmètres irrigués (PPI) des hautes terres centrales. Pour un bassin versant de superficie inférieure à 150 Km2, l’expression de la formule de Louis Duret simplifiée est la suivante : Qf = 0.009* S * I 0.32 * P1.39 Où : - Qf est le débit de crue de fréquence f exprimé en [m3/s] ; - Pf : la pluviométrie maximale journalière de même fréquence f, exprimé en [mm] - I : la pente du bassin versant, exprimé en [m/Km] - S la surface du bassin versant exprimée en [km2]

On a alors le résultat suivant :

TABLEAU 19: DÉBITS DE CRUE DE DIFFÉRENTES FRÉQUENCES AU DROIT DU BARRAGE – LOUIS DURET

S [Km2] I [m/km] P[mm] Q [m 3 /s] 6 29 P5s= 106.8 Q5= 43 6 29 P10= 128.1 Q10 = 55

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4.4.3.DONNÉES OBSERVÉES SUR TERRAIN :

La descente sur terrain a permis d’avoir le niveau ou la hauteur de la laisse de crue au droit du barrage existant lors des levés topographiques. Cette laisse de crue correspond au passage du cyclone GERALDA à Madagascar et qui a une fréquence de retour de 25 ans.

Le débit correspondant est donné par la formule du déversoir suivant :

3 Q = m * L * 2g * H 2

Dans la quelle : - Q : le débit en [m3/s]; - m : coefficient de débit du déversoir, fonction des caractéristiques du seuil déversant ; - g : l’accélération de la pesanteur [m/s2]; - H : la hauteur de la laisse de crue en [m].

3 Ainsi, on a trouvé Q25Obs= 35 m /s. Il faudra alors calculer les débits de crue des deux formules précédentes pour pouvoir comparer leurs résultats à celui observé sur terrain. ♦ Méthode BCEOM

3 Pour une fréquence de 25 ans, on trouve Q25 BCEOM= 32 m /s

♦ Méthode Louis DURET

3 En appliquant sa formule, on trouve Q25 DURET= 71m /s.

4.4.4.SYNTHÈSE :

En comparant les débits de fréquence 25 ans des deux méthodes à celui observé sur terrain, on constate que la méthode rationnelle du BCEOM présente le résultat plus proche du débit observé. Ainsi le débit de projet retenu est le débit décennal obtenu par la méthode rationnelle parce qu’on va dimensionner tous les ouvrages avec la fréquence décennale. Soit donc le débit de crue décennal égal à 26 m3/s qui doit être multiplié pat le coefficient multiplicateur 0.9 du fait de la proximité de la zone d’étude du corridor forestier. Le résultat final nous donne la valeur du débit de crue décennal de 24m3 /s.

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CHAPITRE 5.ETUDES DES BESOINS EN EAU

Le calcul des besoins en eau permet de dimensionner les ouvrages d’irrigations tels que les canaux d’irrigation, les prises, les partiteurs, etc.… Différents paramètres doivent être connus avant d’aborder le calcul proprement dit à savoir : l’évapotranspiration, le coefficient cultural, la pluie efficace, le calendrier et la pratique culturale…

5.1.L’ÉVAPOTRANSPIRATION

5.1.1.DÉFINITION

C’est le phénomène de passage de l’eau du sol et de la plante de l’état liquide à l’état gazeux sous forme de vapeur par respectivement l’évaporation pour l’eau du sol et la transpiration pour les plantes. L’évapotranspiration potentielle connue sous le symbole « ETP » dépend et peut être calculée à partir de plusieurs facteurs comme la température, le vent, l’humidité relative, etc.

5.1.2.MESURE DIRECTE DE L’ÉVAPORATION

On peut le faire avec des instruments de mesure tels que : • Le bac d’évaporation de classe A du weather Bureau ; • Le bac enterré de type COLORADO ; • L’évaporomètre WILD : balance de type pèse mètre ; et • L’évaporomètre PICHE. Mais des méthodes empiriques anciennes peuvent être utilisées pour déterminer l’évapotranspiration que nous verrons dans la section suivante.

5.1.3.CALCUL DE L’ETP

Plusieurs formules empiriques peuvent être utilisées pour déterminer sa valeur mais leur utilisation dépend aussi de la connaissance des données recueillies qui proviennent du service de la météorologie. Citons entre autres : • La formule de Blaney Criddle • La formule de Turc • La formule de Thorntwaite • La formule de Penmann

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5.1.3.1.LA FORMULE DE BLANEY CRIDDLE

Elle est basée sur 2 paramètres qui sont la température et la durée mensuelle du jour exprimée en heures. Sa formule est : H ETP = (15 + 0.84t ) * 100

Dans la quelle : H= durée mensuelle du jour en [h] t= la température moyenne mensuelle de l’air en [°C]

5.1.3.2.LA FORMULE DE TURC

C’est une formule basée sur la température et la radiation solaire, elle nécessite la connaissance de deux données météorologiques qui sont la température et la durée d’insolation effective du mois. Elle est donnée par l’expression :

• Si l’humidité relative est inférieure à 50% t  50  ETP = 0.40* ( Ig + 50) * *  1 − Hr  t + 15  70 

• Si l’humidité relative est supérieure à 50% t ETP = 0.40* ( Ig + 50) * t + 15

Avec : ETP= évapotranspiration potentielle mensuelle exprimée en [mm] Ig= la radiation solaire globale du mois, exprimée en [cal/cm2/j]

Ig= Iga (0.18+ 0.62 h/H)

2 Iga= la radiation maximale exprimée en [cal/cm /j] h= durée d’insolation effective du mois en [h] H= durée mensuelle du jour exprimée en [h] en fonction de la latitude et de la période de l’année Hr= humidité relative de l’air en [%] t= température moyenne mensuelle en [°C]

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5.1.3.3.FORMULE DE THORNTWAITE

Elle n’est fonction que de la température moyenne de la région

 10t  a ETP = 1.6α *    I  Avec :

1.6I a = + 0.5 100

12  t  1.514 I = ∑   1  15  ETP= évapotranspiration en [cm] t= température moyenne mensuelle en [°C] I= indice thermique annuelle α= coefficient correcteur obtenu à l’aide des tableaux numériques

5.1.3.4.FORMULE DE PENMANN

C’est la formule qui permet d’avoir une meilleure estimation de l’ETP, sous tous les climats. Elle nécessite d’avoir de nombreuses informations climatiques, rarement disponibles sur une même station météorologique. Elle est donnée par la formule : ∆ * RN + γ Ea ETP = ∆ + γ

Une autre méthode plus fiable et la plus utilisée actuellement pour le calcul de l’ETP est l’utilisation du le logiciel CROPWAT, créé par Martin Smith, service des eaux AGLW- FAO et dont la formule utilisée est celle de PENMAN-MONTEITH . Les paramètres qui entrent en jeu dans le calcul sont : la température, l’insolation, l’humidité relative, la vitesse du vent et la radiation solaire. Ce dernier paramètre est obtenu en fonction de la position géographique de la station considérée c’est à dire la longitude et la latitude de la station tandis que les quatre autres sont déjà enregistrés à la station.

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Comme tous les paramètres sont considérés dans le logiciel alors on ne va utiliser que les résultats qu’il donne.

Les résultats obtenus en utilisant et en suivant les différentes instructions du logiciel figurent dans le tableau suivant :

TABLEAU 20 : EVAPOTRANSPIRATION Evapotranspiration de référence ETo de PENMAN-MONTEITH Pays : Madagascar Station climatique : Fianarantsoa (20 ans) Altitude : 1250 mètres Coordonnées : 21°47 LS 47°10 LE Mois Radiation MJ/m².jour ETo PenMon mm/jour Janvier 13,4 4,2 Février 12,8 4,0 Mars 10,9 3,4 Avril 9,3 3,0 Mai 7,4 2,4 Juin 6,1 1,9 Juillet 6,3 1,9 Août 8,2 2,6 Septembre 11,2 3,6 Octobre 13,0 4,2 Novembre 13,8 4,5 Décembre 13,4 4,2 ANNÉE 10,5 1211,4

Le tableau ci-dessous donnera un exemple de résultat de valeurs de l’ETP obtenues avec l’utilisation de formule empirique. Les données que nous exploitons sont portées en annexe. Nous avons comme données les valeurs du coefficient correcteur α et la durée astronomique du jour en [h] par mois dans la latitude Sud. Ainsi nous pourrons avoir les valeurs de l’ETP à partir de la formule de Blaney Criddle.

TABLEAU 21 : VALEUR DE L’ETP PAR LES FORMULES EMPIRIQUES jan fév mars avril Mai juin juillet août Sept oct nov Déc B C 137.5 120.6 123.3 110.3 102.7 90.5 91.8 98.3 105.1 122.3 129.5 138.2

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5.2.PLUIE EFFICACE

C’est la quantité de pluie essentielle à la croissance d’une plante. Elle est donnée par la formule ci- après :

Pe= min (0.8*P5s ; 100) Où :

• P5s est la valeur de la pluie quinquennale sèche en [mm] • Pe est exprimée en [mm].

Remarque : Si la valeur de la pluie efficace Pe calculée pour un mois donné dépasse la valeur ou est supérieure à 100, alors on prendra la valeur de Pe= 100.

5.3.LA DURÉE DE PHASE DE CROISSANCE DE LA PLANTE

Il est aussi nécessaire de connaître la durée de phase de croissance de la plante car les paramètres qui suivent en dépendent. Le riz immergé a 6 phases en incluant les périodes correspondant à la croissance en pépinière et à la préparation du sol. La durée de chaque phase est fixée comme suit : - Pépinière : 30 jours - Préparation du sol : 20 jours - Phase initiale correspondant à la période de repiquage : 30 jours - Phase de développement : 30 jours - Mi - saison : 40 jours - Arrière saison : 30 jours

5.4.LE COEFFICIENT CULTURAL

Ce coefficient est lié au stade végétatif et aussi aux taux d’occupation du sol en cas d’étalement de repiquage par la plante. Il peut varier de 1,10 à 0.95 pour le riz. Nous allons voir quelques résultats des exemples de calcul de ce coefficient symbolisé par Kc pour mieux illustrer et éclaircir notre étude. Les calculs proprement dits se trouvent dans les annexes.

TABLEAU 22 : VALEURS DE KC POUR UN RIZ SANS ÉTALEMENT DE REPIQUAGE Mois 1ER MOIS 2è MOIS 3è MOIS 4è MOIS 5è MOIS 6è MOIS cycle COURT 1.10 1.10 1.05 0.95 _ MOYEN 1.10 1.10 1.05 1 0.95 _ LONG 1.10 1.10 1.05 1.05 1 0.95

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5.5.BESOIN EN EAU DE LA PLANTE

C’est la quantité d’eau à compenser par l’irrigation parce que la pluie ne suffit pas ou bien l’évapotranspiration est trop grande par rapport à la pluie. Ce besoin symbolisé par Bp est obtenu à partir de la formule : BP = Kc * ETP − Pe Où : • Kc= coefficient cultural • ETP= l’évapotranspiration potentielle • Pe= la pluie efficace Si la valeur calculée est négative, elle sera considérée comme nulle.

5.6.BESOIN LIÉ À LA PRATIQUE CULTURALE

Pour la riziculture, il y a 4 phases à suivre et dont leurs applications conduisent à des valeurs de besoin en eau différentes. Ces phases sont :

5.6.1.LA MISE EN BOUE (MB)

C’est la méthode utilisée pour maintenir l’état liquide de la boue pour saturer le profil. Elle exige un apport d’eau variant de 100 mm pour un sol argileux à 200 mm pour un sol sableux donc selon la nature du sol. On pourra ensuite repiquer après cette phase.

5.6.2.LE REMPLISSAGE DE CLOS (RP)

Effectué après le repiquage, cette phase consiste à avoir un plan d’eau uniforme dans la rizière. Pour cela, on cherche à avoir une lame d’eau constante de 100 mm au dessus du profil.

5.6.3.LA MISE A SEC (AS)

La mise à sec est pratiquée avant et après sarclage et on procède à l’assèchement de la rizière suivi du sarclage et puis on apporte de nouveau de l’eau dont la quantité sera égale à celle pendant le remplissage de clos.

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5.6.4.ENTRETIEN (E)

Effectuée après sarclage, cette phase consiste à assurer l’oxygénation de l’eau dans les parcelles. L’opération sert donc à renouveler la hauteur de la lame d’eau de 50 mm, hauteur constante jusqu’à la récolte.

5.7.BESOINS NETS (BN)

Ce sont les besoins nets c'est-à-dire la quantité à fournir à la culture ;ces besoins sont obtenus en faisant la somme de toutes les valeurs trouvées auparavant en utilisant la formule ci-dessous :

BN = 10*(BP + MB + RP + As + E) Dans la quelle :

3 • BN = les besoins nets en [m /ha] • BP= les besoins de la plante en [mm] • MB= la valeur du besoin correspond à la mise en boue exprimée en [mm]

• RP= la valeur du besoin correspondant au remplissage de clos exprimée en [mm]

• AS= la valeur correspondant à l’assec exprimée en [mm] • E= valeur correspondant à l’entretien exprimé en [mm]

5.8.EFFICIENCE

C’est le rapport entre les besoins de la plante et le débit du réseau plus précisément le volume d’eau réellement utilisé par la plante et celui fourni en tête du réseau. On a trois sortes d’efficience :

5.8.1.L’EFFICIENCE AGRONOMIQUE OU EFFICIENCE À LA PARCELLE : EP

C’est le rapport entre les besoins de la plante et l’eau distribuée en tête des parcelles. Sa valeur peut se situer entre 0,7 à 0,9.

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5.8.2.L’EFFICIENCE DU RÉSEAU : ER

C’est le rapport entre la quantité d’eau distribuée en tête de chaque parcelle à la quantité prélevée en tête du réseau. Cette efficience a comme valeur comprise entre 0,7 à 0,9.

5.8.3.L’EFFICIENCE GLOBALE : EG

C’est la valeur qui nous intéresse dans notre calcul. Elle est obtenue par le produit des deux efficiences citées ci-dessus. Pour notre cas on va prendre la valeur de l’efficience globale égale à 0,5.

5.9.LES BESOINS BRUTS (BB)

Par définition, ce sont les besoins d’eau nécessaires à prélever dans la ressource disponible afin de satisfaire les besoins en eau demandés par le périmètre. Ils sont donnés par la formule suivante :

BN BB = eg Où :

• BN= besoins nets en (mm)

• eg= efficience globale

5.10.LE DÉBIT FICTIF CONTINU OU DFC :

C’est le débit fourni d’une façon continue par unité de surface. Il sert au calcul du débit à extraire des ouvrages de la prise du barrage pour satisfaire les besoins pour une période donnée. Le dfc est obtenu par : 1000* BB dfc = N *86400 Où : • BB : les besoins bruts en (m3/ha) • N : le nombre de jours du mois considéré.

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5.11.LE CALENDRIER CULTURAL

D’après les enquêtes sur terrain, le repiquage dans la zone d’étude commence le mois de décembre et continue jusqu’au mois de janvier selon la saison. Mais les usagers souhaitent repiquer en septembre si les ressources disponibles leur permettent. Dans le calcul, nous allons essayer de chercher le moment idéal pour la culture et considérons comme début de repiquage la date du 1er septembre ; toutefois d’autres dates seront proposées pour le repiquage tardif. Prenons les hypothèses suivantes pour le calcul.

5.12.HYPOTHÈSES DE CALCULS POUR NOTRE CAS

• Le riz est à cycle court. • On pratique la culture sans étalement de repiquage. • Date de début de repiquage : le 01 septembre ; 01 octobre ; 01 novembre • Le sarclage se fait après 1 mois du repiquage.

Pour notre étude, nous allons comparer les résultats calculés en utilisant ces différentes formules et ceux obtenus par le logiciel CROPWAT. On va voir successivement alors les différents tableaux donnant ces résultats ; ensuite, on fera les commentaires et à la fin en tirer des conclusions. Les calculs détaillés se trouvent en annexe (annexe : besoin en eau) et nous ne trouvons ici que les résultats.

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TABLEAU 24: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- FORMULE CLASSIQUE

Repiquage : Septembre Octobre Novembre Décembre Janvier 1er septembre Besoins [mm] 358.2 202.4 120.55 73.69 -

Besoins [m3/ha] 3582 2024 1205 737 -

Besoins nets [m3/ha] 7164 4048 2410 1474 -

Dfc [l/s/ha] 2.76 1.51 0.92 0.54 -

Le débit de pointe est de 2.76 l/s/ha pour le repiquage commencé le 1er septembre.

TABLEAU 25 : BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- CROPWAT

Repiquage : Août Septembre Octobre Novembre Décembre Janvie 1er septembre r Décade 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 Besoins [mm] 22,0 94,2 114,1 45,0 48,5 47,0 45,9 44,8 43,0 40,8 38,6 34,5 25,4 13,6 5,9 0 6 Besoins [m3/ha] 220 942 1141, 450 485 470 459 448 430 408 386 345 254 136 59 0 6 Besoins 440 1884 2283, 900 970 940 918 896 860 816 772 690 508 272 118 0 Nets[m3/ha] 2 Dfc [l/s/ha ] 0,51 2,18 2,64 1,04 1,12 1,09 1,06 1,04 1,00 0,94 0,89 0,80 0,59 0,31 0,14 0

Le besoin de pointe est de 2,64 l/s/ha pour un début de repiquage fixé au 1er Septembre

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TABLEAU 26: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- FORMULE CLASSIQUE

Repiquage : Octobre Novembre Décembre Janvier Février 1er octobre Besoins [mm] 352.4 177.3 86.7 53.69 -

Besoins [m3/ha] 3524 1773 867 537 -

Besoins nets [m3/ha] 7048 3546 1734 1074 -

Dfc [l/s/ha] 2.63 1.36 0.64 0.40 -

Le débit de pointe est de 1.62 l/s/ha pour cette méthode

TABLEAU 27: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- CROPWAT

Repiquage : Septembre Octobre Novembre Décembre Janvier Févrie 1er octobre r Décade 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 Besoins [mm] 23,2 98,5 118,6 44,9 43,1 41,2 39,7 38,2 34,5 29,7 25,2 25,4 21,7 14,3 5,7 0 Besoins [m3/ha] 232 985 1186 449 431 412 397 382 345 297 252 254 217 143 57 0 Besoins nets [m3/ha] 464 1970 2372 898 862 824 794 764 690 594 504 508 434 286 114 0 Dfc [l/s/ha 0,54 2,28 2,75 1,04 1,00 0,95 0,92 0,88 0,80 0,69 0,58 0,59 0,50 0,33 0,13 0

Le besoin de pointe est de 2,75 l/s/ha pour un début de repiquage fixé au 1er Octobre.

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TABLEAU 28: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- FORMULE CLASSIQUE

Repiquage : Novembre Décembre Janvier Février mars 1er novembre Besoins [mm] 327.3 143.2 86.7 56.4 -

Besoins [m3/ha] 3273 1432 867 564 -

Besoins nets [m3/ha] 6546 2864 1734 1128 -

Dfc [l/s/ha] 2.52 1.07 0.64 0.46 -

Le débit de pointe est de 1.31 l/s/ha pour cette méthode dont la date du repiquage est le 1er novembre

TABLEAU 29: BESOINS EN EAU SUIVANT LA DATE DE DÉBUT DE REPIQUAGE- CROPWAT

Repiquage : Octobre Novembre Décembre Janvier Février Mars 1er novembre Décade 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 Besoins [mm] 23,3 97 114,3 38,6 36,4 32,6 28,6 24,8 25,4 25,9 25,8 24,9 19,9 12 3 0 Besoins [m 3/ha] 233 970 1143 386 364 326 286 248 254 259 258 249 199 120 30 0 Besoins nets [m3/ha] 466 1940 2286 772 728 652 572 496 508 518 516 498 398 240 60 0 Dfc [l/s/ha] 0,54 2,25 2,65 0,89 0,84 0,75 0,66 0,57 0,59 0,60 0,60 0,58 0,46 0,28 0,07 0

Le besoin de pointe est de 2,65 l/s/ha pour un début de repiquage fixé au 1er Novembre.

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5.13.COMPARAISON DES RÉSULTATS

D’après les résultats obtenus en utilisant les deux méthodes (méthode classique et utilisation du logiciel de Cropwat), on constate qu’il y a des différences ; dressons un petit tableau montrant ces différences :

TABLEAU 30: COMPARAISON DES RÉSULTATS DE CALCUL DU BESOIN EN EAU

Date de repiquage Méthode sans étalement de repiquage CROPWAT sans étalement

1er Septembre 2.76 2.64

1er Octobre 2.63 2.75

1er Novembre 2.52 2.65

Ces différences sont constatables du fait que :  Les méthodes de calculs sont différentes avec les considérations ou non des paramètres.  Les considérations des pratiques culturales sont différentes.

On peut dresser le tableau suivant pour mieux illustrer ces comparaisons

TABLEAU 31: COMPARAISON DES MÉTHODES DE CALCULS DE BESOIN EN EAU

Méthode classique Utilisation de CROPWAT Pépinière Cette phase n’est pas prise Prise en compte par le en compte dans le calcul logiciel Méthode de calcul  Le calcul débute au  Le calcul débute dès moment du repiquage la pépinière  Le calcul se fait par  Le calcul se fait par mois décade Irrigation Le calcul continue et se L’irrigation s’arrête 4 à 5 poursuit jusqu’ à la récolte décades avant la récolte

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5.14.CONCLUSION

Les résultats donnés par CROPWAT sont plus fiables et plus sûrs pour les calculs du fait que nombreux paramètres sont considérés par le logiciel et pour l’irrigation, il faut utiliser des résultats plus grands pour mieux assurer le dimensionnement des différents ouvrages d’irrigation donc pour la bonne circulation de l’eau dans ces ouvrages.

5.15.ADÉQUATION RESSOURCE BESOIN

Ce paragraphe est très utile pour notre étude car avec cette méthode, on peut vérifier si les ressources disponibles pour un mois donné pourraient satisfaire les besoins en eau pendant ce mois même. Bien évidemment, il faut que ces besoins soient inférieurs aux apports pour que l’irrigation soit assurée. Pour pouvoir faire l’adéquation ressource besoin, il faut calculer d’abord les besoins de pointe qui, sont obtenus en multipliant la surface totale au débit fictif continu. Les apports considérés sont ceux en année quinquennale sèche. Le tableau ci-dessous montre la comparaison des valeurs des apports aux valeurs des besoins en supposant que le calendrier cultural commence en mois de septembre.

TABLEAU 32 : ADÉQUATION RESSOURCE BESOIN- REPIQUAGE SEPTEMBRE Septembre octobre Novembre décembre Ressources disponibles 30,7 28,3 56,6 152,2 [l/s] Besoins [l/s] 115.9 63.4 38.7 22.7

Ainsi, compte tenu de ces résultats, on ne peut pas repiquer la totalité en septembre mais il faut étaler le repiquage jusqu’au mois de décembre, là où les apports deviennent suffisants.

5.15.1.DÉBIT DE POINTE

C’est la plus grande valeur du débit fictif continu trouvée dans les calculs de besoin en eau.

Pour ce projet, il a comme valeur dfcmax= 2.76 l/s /ha.

5.15.2.DÉBIT D’ÉQUIPEMENT QE :

C’est le débit avec lequel on dimensionne les ouvrages. Sa valeur dépend des ressources disponibles c'est-à-dire :

• qe= dfcmax lorsque les ressources disponibles sont limitées,qe> dfcmax lorsque les ressources disponibles sont largement suffisantes.

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5.15.3.DÉBITS NOMINAUX :

Les débits nominaux sont donnés par la formule suivante : Qn = qe* S Où : - Qn= débit nominal dans un tronçon alimentant la superficie S, - qe= le débit d’équipement, - S= la superficie de la parcelle irriguée

Pour notre cas le débit d’équipement est le dfc max = 2.75l/s/ha et le débit nominal Qn= 115l/s soit Qn= 0.11m3/s.

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CHAPITRE 6.ETUDES TOPOGRAPHIQUES

6.1.RECHERCHE ET CHOIX DU SITE DU BARRAGE

Lors de la reconnaissance sur terrain, l’emplacement du barrage a été déjà déterminé ; il s’agit de l’ancien emplacement et l’étude topographique effectuée concerne surtout les levés de détails autour de l’ouvrage et de l’ouvrage même. Cependant, les critères techniques et économiques suivants doivent être vérifiés si on veut éviter de changer son emplacement :

6.2.CRITÈRES TECHNIQUES

• la retenue d’eau doit dominer le périmètre à irriguer sans être obligé de concevoir un barrage très haut. • Le site doit être situé le proche possible des rizières pour limiter la longueur et les ouvrages sur les réseaux d’irrigation.

6.3.CRITÈRES ÉCONOMIQUES

Le choix du site doit également tenir compte du coût des ouvrages et des facilités d’accès au chantier. C’est la connaissance du financement alloué aux travaux qui peuvent déterminer non seulement le site mais aussi les différentes dimensions de l’ouvrage avec ses ouvrages annexes possibles.

6.4.LES AUTRES ÉTUDES TOPOGRAPHIQUES

Il s’agit des levés effectués tout le long des ouvrages d’irrigation et du périmètre dont les résultats obtenus nous ont aidé à sortir le plan du réseau avec le logiciel AUTO CAD. Les levés et les calculs sont portés en annexe.

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CHAPITRE 7.ETUDES AGRONOMIQUES

Cette étude concerne les études agronomiques simples telles que l’étude des variétés, l’absorption en eau et le cycle végétatif des cultures pratiquées sur la zone. Nous allons voir successivement le riz qui est la principale activité de la zone, ensuite la pomme de terre, puis le maïs et enfin les haricots.

7.1.LE RIZ

Le riz connu sous le terme technique « oryza sativa » est originaire de l’Asie du sud- est. Actuellement, la production mondiale est environ à 345 millions de tonne sur une surface de 142 millions d’hectares soit une production de 2.43T/ha.

7.1.1.VARIÉTÉS DE RIZ

En général, il y a deux variétés de riz dont le riz indica qui est cultivé sous les tropiques humides et le riz japonica qui convient mieux aux climats tempérés subtropicaux.

7.1.2.CYCLE VÉGÉTATIF

La période végétative totale est normalement de 90 jours à 150 jours selon la variété, la température et la sensibilité à la durée de jour. Il faut des températures comprises entre 22°C et 30°C pour assurer un bon développement à tous les stades de la croissance, mais au moment de la floraison et de la formation du produit, il faut que les écarts de température entre le jour et la nuit soient minimes si l’on veut obtenir un bon résultat. Le riz est normalement repiqué au hasard, avec un écartement optimal de 0.15*0.15 à 0.30*0.30m. Une large gamme de sol se prête à la culture du riz mais celui-ci préfère des sols lourds dans lesquels les pertes par percolation sont faibles, la culture a une bonne tolérance à l’acidité avec un pH optimal de 5.5 à 6.

7.1.3.ENGRAIS POUR LE RIZ

Pour une bonne production, il faut des engrais composés de l’azote N, du phosphate P et de potassium K dont les valeurs par hectare sont les suivantes : • N de 100 à 150 Kg, • P de 20 à 40 Kg, et • K de 80 à 120 Kg.

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7.1.4.ABSORPTION DE L’EAU

Le système radiculaire du riz augmente progressivement à partir du repiquage pour atteindre son maximum au moment de l’épiaison et, à la maturité, la plupart des racines sont mortes. Le développement des racines se poursuit quand les concentrations en oxygène sont faibles dans le sol. Au début de la formation des épis, la croissance des racines se fait horizontalement et vers le haut, ce qui produit un tapis artificiel dense. La profondeur maximum d’enracinement est d’environ 1 mètre en l’absence des couches denses dans le sous sol.

7.1.5.PÉRIODE DE CROISSANCE DU RIZ

On pourra voir dans le tableau suivant cette période de croissance avec le nombre de jour correspondant.

TABLEAU 33: PÉRIODES DE CROISSANCE DU RIZ phase levée Plantu Jau- Tallage Developpe- Epiaison Remplissage mûrissement -le ne ment de grains Durée 25 - 30 10 40 - 60 10 - 15 25 -35 10 - 20 [j]

Source : FAO, les réponses de rendements en eau

7.2.LA POMME DE TERRE

Connue sous le terme technique « solanum tuberosum », la pomme de terre est originaire des zones tropicales de haute altitude des Andes. Elle est cultivée dans le monde entier mais a une importance particulière sous les climats tempérés. La production mondiale actuelle est de quelques 290 millions de tonnes de tubercules frais provenant de 21 millions d’hectares. La température influe sur les rendements et les moyennes journalières optimales sont de 18 à 20 °C. La température du sol pour un bon développement des tubercules est de 15 à 18 °C.

7.2.1.VARIÉTÉS DE POMMES DE TERRE

Les variétés sont fonction de la durée de la phase de croissance de la plante. Il y a : • Les variétés précoces de 90 à 120 jours, • Les variétés moyennes de 120 à 150 jours, et

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• Les variétés tardives de 150 à 180 jours. On cultive la pomme de terre en assolement avec d’autres cultures telles que le maïs, le haricot… afin de conserver la productivité du sol, et aussi d’enrayer la croissance des mauvaises herbes et de diminuer les pertes de récoltes dues aux insectes et aux maladies, en particulier aux maladies transmises par le sol.

7.2.2.ENGRAIS POUR POMME DE TERRE

Les besoins d’engrais sont : • Pour N de 80 à 120 Kg par hectare, • P de 50 à 80 kg par ha, et • K de 125 à 160 Kg par ha.

7.2.3.BESOINS EN EAU DE LA POMME DE TERRE

Les besoins en eau de la culture correspondants à des rendements élevés produits en 120 à 150 jours sont de 500 à 700 mm selon le climat.

7.2.4.CYCLE VÉGÉTATIF DE LA POMME DE TERRE

Le tableau suivant donne le stade végétatif de la plante avec le nombre de jours correspondants et le coefficient cultural.

TABLEAU 34: CYCLE VÉGÉTATIF DE LA POMME DE TERRE Stade Initial développement intermédiaire Stade final maturité Jours 20 - 30 30 - 40 30 – 60 25 - 35 - Kc 0.4 – 0.5 0.7 – 0.8 1.05 – 1.2 0.85 – 0.95 0.7 – 0.75 Source : FAO, réponses de rendements à l’eau

7.3.LE MAIS

Le maïs est connu sous le terme « zea mays », son origine est de la région Andine de l’Amérique Latine. C’est une des céréales les plus importants, tant pour la consommation humaine que pour la consommation animale. La production mondiale est de l’ordre de 335 millions de tonnes pour 118 millions d’hectares. On le cultive sous une gamme de climats de tempérés à tropicaux pendant la période où les températures journalières moyennes sont supérieures à 15°C et où le gel ne sévit pas. Cette plante vient bien sur la plupart des sols, moins bien sur les argiles denses extrêmement lourdes et les sols très sableux. Le sol doit être de préférence bien aéré et bien drainé car la culture est sensible à l’engorgement.

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7.3.1.LES ENGRAIS POUR LE MAÏS

Le maïs a besoin par hectare de : • N à 200 Kg ; • P de 50 à 80 Kg ; et • K de 60 à 100 Kg

7.3.2.STADE VÉGÉTATIF DU MAIS

Le tableau ci-dessous montre les différentes phases de croissance de la plante suivie du nombre de jours correspondants et le coefficient cultural.

TABLEAU 35 : STADE VÉGÉTATIF DU MAÏS Stade Initial développement intermédiaire final récolte Jours 15 – 30 30 - 45 30 - 45 10 - 30 - Kc 0.3 – 0.5 0.7 – 0.85 1.05 – 1.2 0.8 -0.9 0.55 -0.6 Source : FAO, réponse des rendements à l’eau

7.4.LE HARICOT

Le haricot où le « phaseolus vulgaris » porte différents noms tels le haricot vert, le haricot à par chemin, le haricot filet et le haricot à rames. Il peut être soit en légume pour ses gousses fraîches soit comme légumineuse pour ses graines sèches. La production mondiale de haricots secs est de l’ordre de 18.7 millions de tonnes pour quelque 30 millions d’hectares tandis que la production de haricots verts ne donne que 2.2 millions de tonnes pour 0.4 millions d’hectares. Le haricot commun pousse bien dans les régions de moyennes pluviométries mais c’est une culture qui ne convient pas aux tropiques humides : des pluies trop abondantes et un climat chaud font tomber les fleurs et les gousses tout en multipliant des cas de maladies.

7.4.1.STADE VÉGÉTATIF DU HARICOT

Il est donné dans le tableau ci- après :

TABLEAU 36: STADE VÉGÉTATIF DU HARICOT Stade initial développement intermédiaire final récolte Jours 15 - 20 15 – 25 20 - 30 5 - 20 - Kc 0.3 – 0.4 0.65 – 0.75 0.95 – 1.05 0.9 – 0.95 0.85 – 0.9 Source : FAO, réponse des rendements à l’eau

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CHAPITRE 8.ETUDE DES AMENAGEMENTS

Avant de voir les aménagements nécessaires à apporter à la zone d’études, il nous faut d’abord voir les états actuels du périmètre et de ces environs.

8.1.DIAGNOSTICS DE LA SITUATION ACTUELLE

Ces résultats sont obtenus grâce à la descente sur terrain que l’on a effectué.

8.1.1.LES INFRASTRUCTURES EXISTANTES :

Le réseau comprend : • Un barrage de dérivation avec une prise sur la rive gauche, • Un avant canal en terre, • Un canal principal rive gauche, • Un passage sous piste, • Un partiteur • Quelques canaux secondaires.

Nous allons prendre un à un ces ouvrages tout en commentant leurs états actuels.

8.1.1.1.BARRAGE DE DÉRIVATION

Le barrage existant est un barrage traditionnel constitué de blocs d’enrochement ; il est implanté sur un sol meuble et a une longueur d’environ 10 m. Le problème avec ce barrage actuel est que les blocs qui le constituent sont toujours emportés par les crues et les gens sont obligés de les remettre en place chaque fois que cela se reproduit. Au niveau du barrage sur la rive gauche du ruisseau existent aussi des rizières hors périmètre qui sont inondées en cas de forte crue.

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Figure 2 : l’ancien barrage

Figure 3 : vue en profil de l’ancien barrage

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8.1.1.2.AVANT CANAL

L’avant canal est en terre et ayant environ une longueur de 60 m ; situé en bordure aval des rizières citées précédemment, il reçoit également les eaux de drainage de ces rizières.

8.1.1.3.LES CANAUX D’IRRIGATION

Ils sont constitués par un canal principal en rive gauche et de quelques canaux secondaires et ce sont tous des canaux en terre. Le canal principal a une longueur de 1235 m.

8.1.1.4.DALOT OU PASSAGE SOUS PISTE

Il s’agit d’un dalot en maçonnerie de moellon qui se trouve sous la piste et qui représente un énorme trou qui peut par la suite provoquer la destruction de l’ouvrage et même rendre inaccessible la route menant à la commune.

8.1.1.5.PARTITEUR

Il s’agit d’une prise spéciale partageant le débit en deux ou plusieurs fractions constantes. L’écoulement y est à surface libre. Condition :- les crêtes des deux seuils doivent être au même niveau pour un partiteur partageant le débit en deux. On a alors deux valeurs de débit : Q1 et Q2 Avec :

3 2 , Q1 = m * L1 * 2g * h

et

3 2 Q2 = m * L2 * 2g * h

Où L1 et L2 sont respectivement les longueurs du seuil du partiteur 1 et 2. Le dimensionnement du partiteur est donné par la formule suivante : Q L 1 = 1 Q2 L2

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Figure 4 : le partiteur

Figure 5 : l’ancien dalot

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8.2.ETUDE ET CONCEPTION DES AMENAGEMENTS

Les ouvrages qu’on va voir dans ce chapitre sont les ouvrages que l’on va aménager et des ouvrages existants qui ensemble vont résoudre les problèmes liés au besoin en eau du périmètre.

8.2.1.LE BARRAGE DE DÉRIVATION

8.2.1.1.TYPE DE BARRAGE DE DÉRIVATION

Ce type de barrage sert à élever le niveau de l’eau pour qu’on puisse dériver une partie vers un canal qui est pour notre cas un canal d’irrigation et laisser l’autre partie suivre son cours d’eau normal. On a deux types de barrages de dérivation : • Le barrage fixe, • Le barrage mobile. Leur choix dépend du site, de la topographie, de la géologie, des ouvrages annexes nécessaires et des conditions économiques.

8.2.1.1.1.LE BARRAGE FIXE

C’est un barrage qui arrête d’une façon permanente l’eau et il peut être en béton où en maçonnerie de moellon qui par leur conception présente aussi des avantages et des inconvénients à ne pas négliger pour la décision finale.

 Barrage fixe en enrochement

Le corps du barrage est formé de gros cailloux. • Ses inconvénients : Le barrage n’est pas imperméable par lui-même et laisse donc circuler l’eau à travers son corps qui conduit à la destruction de l’ouvrage. Il faut donc adjoindre des organes d’étanchéités pour assurer cette imperméabilité. • Ses avantages

Comme avantage, on peut dire qu’il peut supporter assez bien la submersion et en plus le coût de sa réalisation est assez raisonnable et assez faible par rapport aux autres.

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 Barrage en béton

On peut en distinguer 3 types selon leur forme et leur comportement. Entre autres il y a : • Le barrage poids, • Le barrage voûte, • Le barrage à contreforts.

 Le barrage poids

Constitué de massifs en béton ou en maçonnerie de moellon, il peut résister à la poussée de l’eau par son propre poids. En cas de fondation rocheuse, le barrage supporte mieux le phénomène de cavitation et de renardage. Par contre, sur un sol meuble, à part le phénomène de renard, le risque de tassement et de l’érosion en aval est à craindre.

 Le barrage voûte

On en peut distinguer trois types dont : • Les barrages constitués d’une voûte unique mince, • Les barrages voûtes épaisses appelés aussi poids voûtes, • Les barrages multivoûtes constitués par plusieurs voûtes juxtaposées s’appuyant sur des contreforts.

La conception d’un barrage voûte est projetée si la vallée a une gorge étroite ; l’effet de l’arc sur les rives est illusoire à moins de rompre l’encastrement dans le fond de la vallée. Grâce à leur forme, ces barrages résistent mieux à la poussée de l’eau. La conception d’un barrage voûte exige : • Un béton soigné de première qualité, • Un coffrage beaucoup plus compliqué, • Des fouilles plus profondes et terrassement plus important aux appuis, • Des injections finales délicates. Du point de vue économique, il est plus cher que le barrage poids.

 Barrage à contreforts

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Il est constitué par deux éléments principaux : • Le voile étanche généralement en plancher, en dalle mince, en béton armé ou bien en voûte, • Les contreforts qui sont des murs verticaux. La stabilité est assurée par le poids propre et le poids de l’eau sur le voile étanche. Il faut envisager un barrage à contreforts dans le cas où le barrage poids massif en béton serait très coûteux et où aussi le barrage voûte n’est pas mécaniquement possible. Ce type de barrage présente lui aussi des inconvénients tels sa fragilité lors des séismes et le coffrage de surface compliqué. Ses principaux avantages reposent sur une moindre vulnérabilité à une surélévation accidentelle du plan d’eau que les barrages poids.

8.2.1.2.LES BARRAGES MOBILES

Ce type de barrage est aussi utilisé pour élever le plan d’eau et pour tenir le niveau de l’eau amont constant. On les appelle barrage mobile du fait qu’on les supprime au moment des crues pour laisser libre le passage de l’eau. Ces principaux types sont : • Les barrages à vannes, • Les barrages à poutrelles, • Les barrages à aiguilles, • Les barrages à fermettes mobiles, et • Les barrages gonflables. A Madagascar, les barrages les plus couramment utilisés sont les barrages à poutrelles et les barrages à aiguilles.

 Les barrages à poutrelles

Les poutrelles sont formées par des bois superposés horizontalement et dont les extrémités sont engagés dans les rainures ménagées dans les bajoyers et les piles. Si on veut rétablir l’écoulement, on enlève tout simplement les poutrelles.

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 Les barrages à aiguilles Pour ce type de barrage, les aiguilles sont formées de bois formant écran et disposés verticalement. Le pieds repose sur un neurtoir ménagé dans le radier et la tête s’appuie sur une partie en bois ou en acier au dessus du lit : la barre.

8.2.2.LE TYPE DE BARRAGE ADÉQUAT AU PROJET

Suite aux critères techniques et économiques de chaque type de barrage décrit précédemment, le barrage poids en maçonnerie de moellon sera le plus convenable pour notre cas et en plus les matériaux sont disponibles même dans la région.

8.2.2.1.CARACTÉRISTIQUES DU BARRAGE

8.2.2.1.1.CÔTE DE LA CRÊTE DU BARRAGE

Elle est calculée à partir de la côte la plus haute de la rizière, ainsi que la hauteur voulue dans la rizière. On remontera ensuite vers l’amont en tenant compte de toutes les pertes de charges le long du canal et celles crées par la prise et les ouvrages de franchissement.

On obtient cette côte ZB par addition de ces différents éléments :

ZB= Zr + hr+ ∆h1+ ∆h2+ ∆h3

Où : Zr = 95.74 m, la côte de la rizière la plus élevée hr= 0.10m la hauteur d’eau voulue dans la rizière, ∆h1= 0.001m la perte de charge continue dans les canaux, à multiplier par la longueur totale du canal. ∆h2= 0.10m la perte de charge dans la prise d’eau des rizières, ∆h3= 0.10m la perte de charge dans la prise du barrage.

Ce qui donne la côte de la crête du barrage ZB= 97.27 m

8.2.2.1.2.HAUTEUR DU BARRAGE

Le barrage doit comme on l’a dit auparavant dominer toute la superficie du périmètre en relevant le plan d’eau. Sa hauteur est donnée par la différence de la côte de la crête du barrage ZB et de celle du fond ZF.

Soit donc : HB= ZB- ZF

Avec ZF= 96.30

D’où la valeur de HB prise égale à HB= 1m

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8.2.2.1.3.PROFIL DU BARRAGE

On va adopter le barrage à profil trapézoïdal du fait qu’il présente les avantages suivants : • Le coffrage est plus économique et l’exécution des travaux plus rapide, et • Le calcul de la stabilité du barrage devient plus simple.

8.2.2.1.4.SEUIL DEVERSANT ET HAUTEUR DE LA LAME D’EAU

La longueur du seuil est de 11.4m qui n’est autre que la largeur de la rivière. La largeur de la crête du barrage est de 0.75m avec un parement aval présentant une pente 1/1. La hauteur de la lame d’eau au dessus du seuil est déterminée à partir de la formule de déversoir :

3 Q = m * L * 2g * H 2

D’où

2  Q  3 H =    m * L * 2g 

On a après calcul : H= 1.11m Remarque : la hauteur de la lame d’eau au dessus du barrage est supérieure à la hauteur du barrage donc on a un barrage type déflecteur.

8.2.2.1.5.LE BASSIN DE DISSIPATION

C’est l’ensemble radier et enrochement qui se trouve en aval du seuil déversant.  Le radier : On peut dimensionner le radier avec la connaissance des contraintes hydrauliques telles l’énergie cinétique à dissiper et la sous pression. Il faut aussi vérifier la règle de LANE.

 L’enrochement : Connaissant la longueur totale du bassin de dissipation et celle du radier, on peut obtenir facilement la longueur de l’enrochement.

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 Calcul de la puissance de l’énergie à dissiper : On a : P = ρ * g * ∆ Η *Q Avec : - P : la puissance exprimée en [W] - ρ : la masse volumique de l’eau exprimée en [kg/m3] - ∆ Η : dénivelée entre plan d’eau amont aval en [m] - Q : le débit de crue du projet en [m3/s]

 Les différentes caractéristiques de l’enrochement Il s’agit du poids moyen et du diamètre moyen de l’enrochement. On a : = 2 P50 1.2*V *0.345/ 2g 1 = π ρ ' 3 d50 (6P50 / ) Où :

- P50 : poids moyen du 50% de l’enrochement en [kg]

- d50 : diamètre moyen du 50% de l’enrochement en [m] - ρ’ : masse volumique de l’enrochement en [kg/m3] - V : vitesse de l’eau en aval en [m/s] - g : intensité de la pesanteur en [m/s2]

 Règle de Lane Elle est donnée par la relation suivante : Lh Lv + = C'*∆ h 3 Dans laquelle: . Lv est la longueur des cheminements verticaux en [m] . Lh la longueur des cheminements horizontaux en [m], . C’ le coefficient correspondant au sol de fondation, . ∆h la différence de charge amont- aval [m].

Une programmation sur EXCEL portée en annexe nous montre les différents résultats de calculs. Ainsi, on adoptera les différentes caractéristiques du barrage suivantes :  Longueur du seuil du barrage donnée par la largeur du cours d’eau de la rivière égale à 11.4m,  Largeur de la crête égale à 0.75m, ESPA- CNEAGR PAGE 58

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 Hauteur du barrage prise égale à 1m,  Longueur radier amont égale à 1m,  Longueur radier aval égal à 2 m,  Longueur parafouille amont égale à 1.50m,  Longueur parafouille aval égale à 0.75m,  Longueur enrochement égale à 2.3m. Le barrage contient une vanne de chasse qui doit être ouverte en période de crue et nécessite donc la prise de responsabilité des bénéficiaires.

lame d'eaularg. crête

H (NPHE) ressaut H seuil

Rad amont Rad aval H aval G Parafouille amont parafouille aval

Figure 6: les différentes caractéristiques du barrage

8.2.2.2.STABILITÉ DU BARRAGE

La figure suivante montre les différentes actions agissant sur le barrage :

P1 P2 G1

Ps G W4

G2 O W2 W3 W1

Figure 7: les forces agissant sur le barrage

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8.2.2.2.1.HYPOTHÈSE DE CALCUL

Les forces suivantes ne sont pas prises en compte pour la vérification de la stabilité de l’ouvrage : -Le poids de l’eau au dessus de la crête du déversoir, - la poussée de l’eau sur le parement aval.

Le poids des matériaux constitue un élément essentiel au calcul de la stabilité ; le tableau suivant représente les poids volumiques de ces matériaux.

TABLEAU 37: POIDS VOLUMIQUE DES MATÉRIAUX EN [KG/M3] Type Composition Poids volumique en [kg/m3] Maçonnerie ordinaire -granite, syénites, gneiss 2480 - calcaire 2400 -grès 2100 Béton - roches volcaniques 2400 - 2500 - graviers 2240 – 2500 -granite, syénites, gneiss 2160 – 2500 -calcaire 2240 – 2320 -grès 2080 – 2240

Source : V. BAUZIL- traité d’irrigation,

8.2.2.3.LES ÉLÉMENTS CARACTÉRISTIQUES

8.2.2.3.1.POUSSÉE DE L’EAU

C’est l’ensemble de la force de pression hydrostatique exercé par l’eau sur le parement amont du barrage. Elle est donnée par :

P= P1+ P2 Avec : P1 = ρ eau * Ho * Hb et 1 P2 = ρ eau * Hb 2 2

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Dans lesquelles: ρ • eau : La masse volumique de l’eau exprimée en [kg/m3] • Ho : la charge en amont du déversoir en [m] • Hb : la hauteur du barrage exprimée en [m] • P : la poussée de l’eau en [kgf]

8.2.2.3.2.POUSSÉE DES DÉPÔTS SOLIDES

Sa valeur est donnée par l’expression suivante :

1 π Φ Ps = γ i * hs 2 *tg 2 ( − ) 2 4 2

Dans laquelle :

[i : le poids volumique immergé [1.6 T/m3ﻻ   hs : épaisseur du dépôt en amont du barrage en [m]  Φ : Angle de frottement interne.

8.2.2.3.3.LA SOUS PRESSION

C’est l’action de l’eau au niveau de la fondation. Elle varie linéairement sous la fondation. Sa valeur est donnée par l’expression :

Ui = γ eau * Lb * Hi

Où :  Lb est la longueur du radier sous le barrage en [m], et  Hi les charges amont ou aval du barrage exprimées en [m].

8.2.2.3.4.LE POIDS DE L’OUVRAGE

C’est l’action généralement stabilisatrice ; le poids du barrage est donné par la somme des poids de toutes les parties du barrage (corps, radier, parafouille,...)

8.2.2.4. LA STABILITÉ AU GLISSEMENT

Les forces horizontales plus précisément les poussées de l’eau et la poussée des sédiments ont tendance à déplacer l’ouvrage vers l’aval. La stabilité au glissement est assurée si l’expression suivante est vérifiée :

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∑ (W − U )tgϕ Kg = ≥ 1 ∑ P

Avec :  W poids de l’ouvrage en [kg]  U la sous pression en [kg]  P la poussée de l’eau en [kgf]  Tg φ : le coefficient de frottement du béton sur le terrain de fondation . Tg φ = 0.60 pour le frottement béton – roche tendre . Tg φ = 0.75 pour le frottement béton sur béton ou béton sur rocher de qualité.

Source : R. Rolley-1997- Technique des barrages en aménagement rural,

8.2.2.5.LA STABILITÉ AU RENVERSEMENT

L’ouvrage sous l’effet de la poussée de l’eau et de la sous pression a tendance à se basculer vers l’aval et seul son poids agit pour le stabiliser. La stabilité au renversement est assurée si le coefficient Kr est supérieur ou égal à 1.5.

On a Ms Kr = ≥ 1.5 Mr Dans laquelle : ♦ Ms représente le moment de la stabilité de toutes les forces par rapport au point à l’extrémité aval du barrage ♦ Mr le moment des forces par rapport à ce même point qui tendent à renverser l’ouvrage.

8.2.2.6.LA STABILITÉ ÉLASTIQUE

8.2.2.6.1.VÉRIFICATION DES CONTRAINTES DU SOL DE FONDATION

Le but est de vérifier si les contraintes exercées au sol de fondation ne dépassent pas sa capacité portante admissible c'est-à-dire qu’il faut que la valeur de la contrainte maximale

σ max doive être inférieure à la contrainte au sol de fondation σ s.

Les valeurs de σ s sont données dans le tableau ci-après :

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TABLEAU 38: VALEURS DES CONTRAINTES AU SOL

2 Nature du sol σs en [T/m ] Argile compacte bien sèche 80 Argile compacte humide 30 Sable humide mêlé de cailloux 60 à 80 Sable fin humide 50 Remblai ancien (1 siècle) 10 Sable argileux et aquifère 20 Roches compactes 100 à 150 Gravier terreux 20 à 50 Cailloux et graviers 40 à 60 Terre vierge non humide 20 Terre végétale qui a été tassée et pilonnée 10 Vase et argile molle 5

Source : J.D RASOLOFONIAINA - formation dans le domaine technique en matière de MPI

La contrainte sur le sol de fondation peut être obtenue par l’expression suivante : N M *v σ max = ± S I B 3 B Avec I = et v = 12 2

Soit enfin : N 6M σ max = ± S B2 Dans laquelle : N : somme des efforts normaux à la section en [kg] S : aire de la section en [m2]  M : moment fléchissant dans la section par rapport à l’axe passant par le centre de gravité de la base,  I : le moment d’inertie par rapport à l’axe passant par le centre de gravité de la section du radier exprimé en [m4]  v : la distance maximale de l’axe neutre exprimée en [m]  B : la base de fondation en [m]

8.2.2.7.STABILITÉ À LA FLOTTAISON

Elle est vérifiée si le rapport « «poids du barrage- surcharge » par la sous pression est supérieur à 1.1.

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Soit le coefficient : ∑ (W + Sc) Kf = 〉 1.1 ∑ U

Dans la quelle : W : forces verticales dues au poids du barrage Sc : forces verticales dues à la surcharge provoquée par le poids de l’eau sur le radier,

∑ U : Sous pression

On a les résultats des calculs des différentes stabilités dans le tableau suivant :

TABLEAU 39 : RÉSULTAT DE LA STABILITE

Coefficient Kg Kr Kf σ max

Valeur calculée 1.22 1.67 1.81 1.11

Valeur limite 1 2 1.1 30

Conclusion Le barrage est stable

Les différents calculs de stabilité du barrage se trouvent en annexe (annexe : stabilité du barrage).

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 Les ouvrages annexes Les ouvrages annexes sont les ouvrages solidaires au corps du barrage tels que l’ouvrage de prise, les vannes de chasse, les passes batardables et le mur d’encaissement. ; Il y a aussi les canaux à ciel ouvert et enfin les ouvrages sur canaux.

 L’ouvrage de prise Fonctionnement hydraulique L’ouvrage de prise peut être noyé ou dénoyé ; les formules de débit qui leur correspondent sont représentées dans le tableau suivant :

TABLEAU 40 : FORMULE PRISE Prise dénoyée Prise noyée Débit 3 m * S * 2g∆ h m * L * 2g * H 2

Dans les quelles : • m représente le coefficient de contraction, prise égale à 0.4 • S l’aire de l’orifice en [m2]

• ∆h est égale à la charge sur l’orifice soit à la différence du niveau d’eau en amont et en aval de la prise exprimée en [m] • g l’accélération de la pesanteur exprimée en [m/s2]

-Dimensionnement : Le débit pour dimensionner l’ouvrage de prise est le débit nominal qu’il doit transiter à travers l’avant canal.

 Le mur d’encaissement Le mur d’encaissement a pour rôle d’empêcher le débordement de l’écoulement sur les côtés et de protéger les talus contre l’érosion. Pour notre cas, on va le concevoir en maçonnerie de moellon. Sa hauteur correspond à la somme de la hauteur de la crête du barrage ajoutée de la revanche qui est la charge maximale au dessus du barrage en période de crue correspondant donc à la valeur du débit de crue décennale calculée auparavant. Soit donc Hmur = Hcrête + Ho Après application numérique, on trouve Hmur= 2.11 m

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 Les vannes de chasse • Les vannes de chasse sont situées dans le corps du barrage et dont leur nombre dépend de la longueur du barrage ; ces ouvertures facilitent l’entretien de l’ouvrage par l’évacuation des dépôts solides accumulés en amont du barrage. • L’emplacement idéal des vannes de chasse est le point qui est à la fois le plus bas du barrage et le plus près de la prise. • La somme des largeurs de ces ouvertures ne doit pas être inférieure au 1/10è de la longueur du barrage. Pour ce projet, nous adoptons une vanne de chasse située au milieu du barrage dont les dimensions sont les suivantes :  Largeur : la largeur de la vanne de chasse sera de 1m  Hauteur : quant à la hauteur elle sera de 1m aussi Les vannes de chasse contiennent des accessoires telles que les poutrelles et les passerelles.  Poutrelles : Elles sont constituées par des madriers introduits dans les rainures construites dans le seuil.  Passerelles : Elles sont en béton armé et sont réservés pour les manipulateurs.

8.2.3.LES CANAUX D’IRRIGATION

Il s’agit des différents canaux qu’on puisse trouver dans le réseau d’irrigation à commencer par l’avant canal jusqu’aux canaux desservant les parcelles. Voyons pour cette section en premier lieu les différents caractéristiques des canaux d’irrigation et ensuite vérifier ces caractéristiques pour le projet de réhabilitation des canaux du périmètre.

-Caractéristiques des canaux d’irrigation :

 Formule de débit Pour un régime d’écoulement uniforme, la formule de Manning Strickler est la plus utilisée et dont son expression est la suivante :

2 1 Qn = K * S * Rh 3 * I 2 Dans laquelle : • Qn est le débit nominal exprimé en [m3/s] • K le coefficient de rugosité • S la section mouillée en [m2]

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• Rh le rayon hydraulique exprimé en [m] • I la pente moyenne du canal exprimé en [m/m]

 Rugosité La rugosité des canaux est définie par le coefficient qui dépend de la nature des parois du canal. En général, sa valeur varie de 60 à 70 pour les canaux en béton, de 45 à 50 pour les canaux maçonnés et 30 à 40 pour ceux en terre. Pour ce projet, nous allons prendre K=30 pour les canaux en terre et K= 45 pour ceux en maçonnerie de moellon.

 Vitesse La vitesse de l’eau dans les conduites doit respecter des valeurs limites pour éviter le risque d’érosion au fond et sur les parois si sa valeur est trop grande ou bien éviter le dépôt des matières en suspension si elle est trop faible. Dans la pratique, les valeurs suivant sont retenues : • Canal en terre : 0.5 m/s< V < 1m/s • Canal revêtu: 1 m/s < V < 2.50 m/s. (Source: M POIREE & COLLIER, irrigation p 77)

 Pente des talus La pente des talus peut varier avec la nature des sols. Le tableau suivant indique les valeurs du fruit correspondant.

TABLEAU 41: FRUIT DU CANAL EN FONCTION DE LA NATURE DU SOL

Nature du sol Fruit m Sol latéritique 1/2 Sol argileux 1/2 Sol limon sableux 1/1 Sable gravier 3/2 Sable fin 2/1

Source : J.D RASOLOFONIAINA - formation dans le domaine technique en matière de MPI

 Revanche La revanche se définit comme étant la différence entre la côte du niveau d’eau et la crête de la berge du canal ; elle peut avoir des valeurs entre 10 cm et 50 cm. Pour notre cas, nous allons prendre : r = 10 cm pour les canaux en maçonnerie de moellon,

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RAKOTONJANAHARY Ranto – Mémoire de fin d’études – Hydraulique Promotion 2003 r = 20 cm pour ceux en terre.

 Principes de calcul Les critères suivants doivent être aussi vérifiés : ∆ Q Qc − Qn a) = < 5% Qn Qn Avec : • Qc le débit calculé à partir de la formule de Manning STRICKLER, • Qn le débit nominal dans le canal

h b) R = ; section à débit maximal avec : 2 R le rayon hydraulique et h la hauteur d’eau.

c) Vmin < V < Vmax c'est-à-dire que la vitesse de l’eau dans le canal doit être comprise entre la vitesse minimale et la vitesse maximale possible. d) h< b < 2h avec b le largeur du fond. Après calcul, les différentes dimensions suivantes sont obtenues pour le regabaritage des canaux en terre : . canal de profil trapézoïdal de base b= 0.3m ; . hauteur d’eau dans le canal : h= 0.5m ; . pente du canal : I= 1/1000 ; et . Fruit du canal : m= ½.

 Avant canal Pour notre cas, l’avant canal est conçu en maçonnerie de moellon de dimension 0.50*0.50m avec une revanche de 10 cm.

8.2.4.LES OUVRAGES SUR CANAUX

 dalot Pour notre projet, il s’agit d’un ouvrage de franchissement de section à piédroit en maçonnerie de moellons avec un fond en béton ordinaire couvert d’une dalle en béton armé. Un remblai de 0.50 m d’épaisseur est nécessaire pour servir de couche de roulement pour la piste.

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Voyons ces différentes caractéristiques : • fonctionnement hydraulique Le dalot sert à faire passer l’eau sous la piste ; l’écoulement est à surface libre et la vitesse moyenne de l’eau est de 1.5 à 2.5 fois plus grande que celle du canal amont. Pour notre cas, un regard de visite se trouve en amont du dalot qui par conséquent rétablira cette vitesse à la normale.

• formule de débit L’écoulement à l’intérieur du dalot est supposé uniforme ; ce qui nous permet d’utiliser la formule de Manning STRICKLER suivante :

2 1 Qn = K * S * Rh 3 * I 2

• perte de charge locale En général, il existe des pertes de charges aux raccordements des canaux amont et aval du dalot ce qui n’est pas le cas pour notre projet du fait de l’existence du regard en amont. Elles peuvent être calculées par les formules suivantes : V 2 − V 2 ∆ Η c = (I + Kc) * 2 1 2g Et

V 2 − V 2 ∆ Η d = (Kd − 1) * 2 3 2g Dans les quelles :

• V1 est la vitesse de l’eau à l’amont de l’ouvrage,

• V2 la vitesse de l’eau dans l’ouvrage, et

• V3 la vitesse à l’aval de l’ouvrage. • Kc et Kd sont les coefficients variant en fonction du type de raccordement.

. perte de charge linéaire La perte de charge linéaire est donnée par : ∆ Η = I * L Où I est la pente du fond et L la longueur de l’ouvrage.

. Dimension du dalot du projet La longueur du dalot est de 4.80 m et la section de 0.50 x 0.50 m.

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 passage à boeufs Pour éviter la destruction du canal pour les traversées fréquentes des bœufs, alors on implante l’ouvrage appelé « passage à bœuf ». Le débit pour le dimensionnement est le même que pour les autres canaux d’irrigation mais il faut tout simplement réduire le pente des parois latérales. L’ouvrage est maçonné et doit contenir des balises pour guider les bœufs.

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8.2.5.LES OUVRAGES DE DRAINAGE

Le drainage ne constitue pas un problème pour notre périmètre mais, tout périmètre d’irrigation doit être pourvu d’un réseau complet de drainage, qui constitue en quelque sorte le négatif du réseau de distribution C’est faute d’avoir donné à ce réseau de drainage toute l’importance qu’il mérite que, dans nombre de périmètres, les sols ont été rapidement transformé en marécages et salés. L’eau que les drains doivent évacuer provient : ♦ des pertes par percolation dans les canaux ; ♦ des pertes résultant de fausses manœuvres dans l’exploitation des canaux adducteurs et du réseau de distribution ; ♦ des eaux ruisselantes à la surface du sol et provenant d’irrigation trop copieuse; ♦ des eaux d’infiltration profondes sur les champs mêmes ; ♦ des eaux de ruissellement lors des averses.

Ainsi, le réseau de distribution doit être complété du réseau de colature qui doit recueillir et conduire hors de la surface à irriguer les eaux non utilisées ou qui deviendraient nuisibles aux cultures : excédents d’eau d’irrigation ou de pluies, trop plein des canaux… La structure du réseau de colature est réciproque de celle du réseau de distribution. On y trouve d’abord des « fossés », établis au point bas de chaque parcelle, pour collecter les eaux excédentaires dans celles ci. Ces fossés se jettent ensuite dans des drains primaires, qui rassemblent les eaux d’un même quartier et les déversent dans des drains secondaires tracés sur les limites des secteurs. Les drains secondaires aboutissent dans des drains principaux qui recueillent ainsi toutes les eaux venant d’une zone et les conduisent dans un collecteur ou « exutoire général » prévu pour recevoir tous les débits excédentaires du périmètre et les évacuer hors de celui ci. La figure ci dessous montre le système d’irrigation et de drainage :

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CHAPITRE 9.ÉTUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL

Cette étude consiste à analyser les conséquences de la réalisation du projet tant sur le milieu naturel que sur les habitants de la zone. L'étude se divise en 7 parties dont: ♦ la mise en contexte du projet ; ♦ la description du projet ; ♦ la description du milieu récepteur ; ♦ l’identification des impacts ♦ l’analyse et évaluation des impacts ; ♦ les mesures d’atténuation à prendre ; et enfin ♦ l’élaboration du plan de gestion environnemental.

9.1.MISE EN CONTEXTE DU PROJET

Face, à l’accroissement du nombre de la population de la zone, au besoin de nouveaux espaces irrigables et dans le but de lutter contre l’insuffisance alimentaire, la malnutrition et la lutte contre la pauvreté ; une association des bénéficiaires dénommée « Mamisoa » a été légalement formée à Fianarantsoa et a eu la réponse du PSDR Fianarantsoa sur leur demande de financement pour le « projet de réhabilitation de ce périmètre de Maroamby, dans la commune rurale d’Ambatosoa, sous la préfecture d’Ambohimahasoa ». Les objectifs du projet sont d’augmenter la superficie irrigable et aussi augmenter les rendements des cultures. Actuellement, les projets d'investissements publics ou privés susceptibles de porter atteinte à l'environnement doivent faire l'objet d'une étude d'impact selon la Charte de l'environnement (Art 10 - loi n° 90 033 du 21/12/90, modifié par la loi n°97 012 du 06/06/97).

9.2.DESCRIPTION DU PROJET

Le projet consiste à résoudre le problème lié à l’alimentation en eau du périmètre avec la construction d’un nouveau barrage de dérivation de 11.4m de longueur sur la rivière Sahavendranona, construit sur un sol meuble qui nécessite la présence des parafouilles amont et aval et une fondation sur pieux .Le barrage est de hauteur 1 m comprenant une vanne de chasse au milieu. Ensuite, il y a la reconstruction de l’avant canal de 15m, le

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RAKOTONJANAHARY Ranto – Mémoire de fin d’études – Hydraulique Promotion 2003 regabaritage des canaux d’environ 930m, la mise en place d’un passage à bœufs et enfin la construction du dalot de longueur 4.80m.

9.3.DESCRIPTION DU MILIEU RÉCEPTEUR

Le milieu récepteur est composé de l’environnement naturel qui existait il y a longtemps et aussi les transformations apportées par les nouveaux venus. On va essayer de voir ce milieu dans la figure ci dessous, suivie des légendes.

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W AmbatosEST oa

Anjamany

Rivière Sahavendranona

Manioc Ecole Habitation Haricot Eucalyptus Ri riz Maïs

Figure 8: coupe transversale présentant la zone

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9.4.IDENTIFICATION DES IMPACTS

Le projet comporte trois phases qui sont la phase préparatoire, la phase construction et la phase exploitation. Dans cette partie, on va essayer de voir les conséquences de la réalisation de chaque phase tant sur le milieu biophysique composé, des éléments naturels tels que le sol, le faune, la flore, l’air et le paysage naturel ; que sur le milieu humain. Pour cela, essayons de les illustrer dans un tableau :

TABLEAU 42 : IDENTIFICATION DES IMPACTS Phase Etape des travaux Source d’impact Milieu biophysique Milieu humain sol flo fau air pn soci éco Préparatoire Fourniture en Utilisation des + + + matériaux matériels dans la carrière

Transport Utilisation de + + + + + + camion Construction Barrage Décapage + + + Fouille + + + + + + maçonnerie + + + + Dalot Fouille + + + + + maçonnerie + + + Passage à bœufs Décapage et + + + + + + fouille maçonnerie + + + + + Exploitation Riziculture Augmentation de + + + + + + + la superficie

Les signes positifs dans le tableau montrent que les activités menées dans la phase affectent vraiment aux milieux. Prenons par exemple le cas de l’utilisation des camions pour le transport des matériaux dans la phase préparatoire ; on voit que son utilisation conduit à de nombreuses conséquences tant sur le milieu naturel que sur le milieu humain. Pour la phase construction, on voit que c’est surtout avec la fouille qu’on constate les impacts. Enfin, concernant la phase exploitation, on constate des conséquences positives pour les deux milieu.

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9.5.ANALYSE ET ÉVALUATION DES IMPACTS

Pour cette partie, on va essayer de voir l’importance des impacts en essayant de donner des notes pour pouvoir tirer des conclusions. Le tableau montre cette étude :

TABLEAU 43 : ÉVALUATION DES IMPACTS Impact portée durée intensité importance 1. inondation rivière en amont du barrage 1 1 2 4 2. ensablement du barrage 1 2 1 4 3. augmentation de la surface cultivable 2 3 3 9 4. problème social entre les habitants propriétaires de rizières amont et aval 1 3 2 6

Le tableau suivant montre les différentes correspondances à ces notes :

TABLEAU 44 : EXPLICATION DES NOTES Note portée durée intensité 1 Locale occasionnelle Faible 2 Zonale Temporaire Moyenne 3 régionale Permanente forte

• On a les notes correspondantes à l’importance en faisant la somme des différentes notes de la portée, de la durée et l’intensité. • Pour une note entre 7 – 9, on a une importance majeure ; 5 – 6, on a une importance moyenne ; et 3 – 4, on a une importance mineure.

9.6.MESURES D’ATTÉNUATION :

Les mesures d’atténuation dans le tableau suivant sont à prendre pour alléger ces impacts.

TABLEAU 45 : MESURES D’ATTÉNUATION Impact Mesure d’atténuation responsable Coût

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Inondation rivière amont Berge en amont du barrage sur la AUE 20.000fmg/m3 rive gauche de la rivière à remblayer Ensablement barrage batardeau à enlever régulièrement AUE 50.000/an Problème social Etablissement des accords entre les les propriétaires de rizières en amont et propriétaires - en aval du barrage amont et aval

Les impacts proposés ci-dessus sont les impacts négatifs c’est pourquoi on propose leurs mesures d’atténuation. Outre ces impacts, on a constaté sur les bassins versants le début des phénomènes de « lavakisation » dont les mesures d’atténuation à prendre sont le reboisement et l’aménagement de ces bassins versants en courbe de niveau et dont le responsable n’est autre que les bénéficiaires.

9.7.PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTALE

Après avoir essayer de proposer des mesures d’atténuation face aux impacts ; il est maintenant obligatoire d’établir le plan de gestion environnemental. Pour cela, on doit suivre l’évolution et le changement de certains paramètres pour qu’on puisse apporter à la zone un équilibre au point de vue environnement. On va présenter ce plan sous forme de tableau à l’intérieur duquel, on a les indicateurs de suivi, les méthodes de suivi, les outils de suivi, les fréquences de suivi, les acteurs impliqués et enfin le résultat attendu.

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TABLEAU 46 : PLAN DE GESTION ENVIRONNEMENTAL

Impact choisi Indicateur Méthode de Outils de Fréquence Acteurs Résultat de suivi suivi suivi de suivi impliqués attendu Inondation en Surface Constatation Les yeux Lors de la AUE Surface amont inondée visuelle crue inondée estimée à 0.5 égale à 0 ha Ensablement Volume du Mesures des mètre Pendant AUE Volume du du pied du sable au pied dépôts l’étiage sable égal à barrage du barrage 0 Problème Nombre de enquêtes fiches Par an AUE Pas de social plaintes plaintes déposées déposées auprès des autorités

Conclusion partielle : La réhabilitation du périmètre aura des impacts tant négatifs que positifs mais en les comparant ; on peut dire que ce projet conduira à l’amélioration de la production et à l’amélioration du niveau de vie de la population.

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PARTIE III : ETUDE DE RENTABILITE FINANCIERE ET ECONOMIQUE

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CHAPITRE 10. ÉTUDES FINANCIERES ET ÉCONOMIQUES

10.1.INTRODUCTION

Cette étude concerne surtout sur l’évaluation financière et économique du projet c'est-à-dire l’analyse de l’intérêt du projet sur l’économie tant régional que national. La rentabilité du projet est exprimée par le TRI ou le « Taux de rentabilité Interne » dont la valeur doit être supérieure au taux d’intérêt bancaire qui est actuellement de 15%. Pour pouvoir déterminer le TRI, on doit passer par de nombreuses étapes dont premièrement voir les hypothèses de base, les charges d’exploitation, le coût du projet et les recettes d’exploitation.

10.2.LES HYPOTHÈSES DE BASE

Les hypothèses suivantes sot à prendre en compte pour mieux faire l’étude :

 les recettes obtenues par l’élevage et des autres activités sources de revenus dans la région sont négligées,  seules les activités de la production rizicole annuelle sont considérées. L’extension de 2 ha de la rizière après réhabilitation sera prise en compte.

Le tableau suivant résume la situation de l’avant et de l’après projet avec leur rendement respectif

TABLEAU 47 : SITUATION AVANT ET APRÈS PROJET Désignation Avant Aménagement Après Aménagement Superficie Rendement Superficie Rendement Riziculture (ha) (t/ha) (ha) (t/ha) 40 1,5 42 2,5

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10.3.LES CHARGES D’EXPLOITATION

Les valeurs présentées dans cette partie sont les résultats des enquêtes effectuées auprès des bénéficiaires. Les détails des coûts sont donnés en annexe et seuls les résultats sont présentés dans ce chapitre.

10.3.1.COÛT D’UTILISATION DES MATÉRIELS AGRICOLES

Les matériels utilisés pour l’exploitation agricole sont l’angady, les herses, les charrues et les pulvérisateurs mais les plus utilisés sont l’angady, matériels traditionnels dont les paysans possèdent, et les herses à louer au prix de 15000 F par journée de travail (en 2002).

10.3.2.COÛT DES INTRANTS

Les intrants qui sont des éléments entrant dans la production tels les semences ou les engrais sont presque autos produites dans la région. Donc leur coût sont minimes car les semences sont obtenues dans la région même et donc seules les fumures dont leur utilisation reste encore limitée, constitue le coût des intrants.

10.3.3.COÛT DE LA MAIN D’ŒUVRE

Il s’agit des sommes dépensées pour les mains d’œuvres nécessaires pendant toutes les étapes de production du paddy et dont le prix journalier reste constant pendant toutes les activités et sa valeur s’élève à 5000 Fmg. Seul varie le nombre des hommes nécessaires pour chaque phase du travail par hectare (rendement homme jour par hectare). En annexe se trouve un tableau donnant ces différentes opérations avec leurs rendements respectifs. Les charges d’exploitation par hectare de rizière cultivée dans le Périmètre se répartissent en « matériels », en « intrants » et en « Main d’œuvre ». Exprimés en milliers de FMG (x1000FMG), leurs coûts sont évalués successivement à 75, 8 et 75 par saison de culture.

10.3.4.COÛT DU PROJET

Les valeurs qu’on trouve ici sont les valeurs obtenues lors de l’étude de devis et métré effectuée par le bureau d’étude CNEAGR. L’estimation du coût du projet a été effectuée sur la base des quantités mesurées sur l’ensemble des ouvrages projetés et du bordereau des prix unitaires ajouté des montants de l'apport de bénéficiaire , de l'approvisionnement en semences améliorées et les frais d'études. Ces prix unitaires résultent d’une analyse des prix pratiqués pour ces types de travaux par des petites et moyennes entreprises locales, sous les conditions économiques du premier trimestre 2003. Les coûts ont été explicités dans les sections précédentes.

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Dans ce coût de projet est compris le coût des travaux c'est-à-dire de la réhabilitation et le coût de la maîtrise d’œuvre. Son montant est de 106.314.000 FMG.

10.4.LES RECETTES D’EXPLOITATION

Les recettes d’exploitation sont par hypothèse calculées à partir du prix du paddy produit. Outre la superficie cultivée, les recettes d’exploitation sont calculées suivant des estimations des rendements résultant des enquêtes et des cours des prix de paddy de la dernière campagne 2002. Le prix de la tonne du paddy varie entre 1.250.000 FMG et 1.500.000 FMG. Le prix moyen de 1.375.000 FMG sera retenu pour le calcul.

10.5. LE TAUX DE RENTABILITÉ INTERNE : TRI

Pour pouvoir évaluer cet indicateur, il nous faut voir différents paramètres dont la « valeur actualisée nette » ou VAN, et le « gain relatif en valeur actualisée nette » ou le GR VAN. Supposons que la durée minimale pour garantir la rentabilité est de 10 ans.

10.5.1.LA VAN

Elle est donnée par la formule suivante : − n k VAN = ∑ Bk *(1 + i) 0

Ou encore :

− n k n VAN = ∑ Rk(1 + i) − ∑ Dk(1 + i) − k 1 0

Dans les quelles :  Bk représente le bénéfice à l’année k,  Rk donne la valeur de la recette à l’année k, et  Dk le total de la dépense à l’année k.

Après avoir déterminer la VAN tout en trouvant une valeur positive, on peut dire déjà que le projet est rentable. Les résultats et les différents calculs sont portés en annexe.

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10.5.2.LE GAIN RELATIF À LA VAN

La VAN indique si un projet est rentable ou pas sans toutefois préciser l’importance de l’apport initial. Pour cela, il nous faut calculer le gain relatif en VAN. Sa valeur est obtenue par la relation suivante : VAN GRVAN = Do

Dans laquelle :  VAN est la valeur actualisée nette, et  Do est l’apport initial ou les dépenses à l’année 0.

10.5.3.LE TAUX DE RENTABILITÉ INTERNE : TRI

Le TRI est la valeur qui annule la VAN c'est-à-dire : VAN(TRI) = 0

Le tableau suivant donne les étapes à suivre pour le calcul du TRI ainsi que les résultats.

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TABLEAU 48 : CALCUL DU TRI

Rubriques A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 VAN

Production /an en T 60 105 105 105 105 105 105 105 105 105 105

Prix unitaire / T 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375 1.375

Recette annuelle 82500 144.375 144.375 144.375 144.375 144.375 144.375 144.375 144.375 144.375 144.375

Investissement init 106.314

Entretien - 2.658 2.658 2.658 2.658 2.658 2.658 2.658 2.658 2.658 2.658

Amortissement 10.631 10.631 10.631 10.631 10.631 10.631 10.631 10.631 10.631 10.631

Totale dépense 106.314 13.289 13.289 13.289 13.289 13.289 13.289 13.289 13.289 13.289 13.289

Bénéfice net -106.314 48.271 48.271 48.271 48.271 48.271 48.271 48.271 48.271 48.271 48.271

Coefficient 1.000 0.694 0.482 0.335 0.233 0.162 0.112 0.078 0.054 0.038 0.026 d’actualisation 44% Bénéfice actualisé à -106.314 33.521 23.279 16.166 11.226 7.796 5.414 3.760 2.611 1.813 1259 531 44% Coefficient 1.000 0.690 0.476 0.328 0.226 0.156 0.108 0.074 0.051 0.035 0.024 d’actualisation 45% Bénéfice actualisé à -106.314 33.290 22.929 15.834 10.920 7.531 5.194 3.582 2.470 1.704 1.175 -1657 45% Le tri est obtenu par interpolation linéaire entre ces bénéfices actualisés aux coefficients. Soit après calcul la valeur du TRI de 44.24%.

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CONCLUSION

On peut dire en premier temps que le périmètre de Maroaomby situé dans la commune rurale d’Ambatosoa sous la préfecture d’Ambohimahasoa, Fianarantsoa est un périmètre très important pour la survie économique de la région mais il fait face actuellement à de nombreuses contraintes liées à la non maîtrise de l’eau pour l’irrigation et aussi des contraintes socio économiques telles le problème sur l’accessibilité dans la région et la manque ou la vétusté des infrastructures d’où les différentes maladies touchant la population alors que la majeur partie se trouve dans cette zone.

En second lieu avec les études techniques faites, on peut tirer les conclusions partielles suivantes : Avec l’étude hydrologique, on peut dire que la région ou la zone où se trouve le périmètre présente les mêmes caractéristiques physiques et climatologiques que les zones des hautes terres centrales et c’est pourquoi on a utilisé les données de la station de Fianarantsoa pour les différents calculs pluviométriques. Concernant les apports, on a une station hydrométrique plus proche de la zone qui n’est autre que la station de Mahatsiatra à Malakialina. Concernant les besoins en eau, on a pu constater après calcul qua le fait d’avancer la date du repiquage en Septembre s’avère impossible sans la pratique de la distribution par rotation ou bien étaler le repiquage jusqu’au mois de Décembre. Les études menées sur terrain surtout sur le plan topographique nous ont permis de déterminer les différents emplacements des ouvrages et aussi de délimiter le paramètre. Pour les quatre cultures pratiquées dans la zone ( riz, pomme de terre, maïs et haricot) on a essayer de voir et d’étudier ces plantes avec l’étude agronomique simple allant des cycles végétatifs, puis du besoin en eau jusqu’aux besoins en engrais N.P.K. Les aménagements à apporter commencent avec la réhabilitation du barrage de dérivation puis de la réhabilitation de l’avant canal ensuite la construction d’un passage à bœuf et enfin la réhabilitation d’un passage à bœuf. Côté impact du projet sur l’environnement, on peut dire que l’aménagement apporté conduira surtout à des impacts positifs pour l’amélioration de la vie sociale et économique de la zone et même de la commune.

Enfin l’étude de la rentabilité nous permet de dire que le projet est rentable avec le T.R.I ou le taux de rentabilité interne qui s’élève à environ 45% qui est largement supérieur au taux bancaire. BIBLIOGRAPHIE

♦ ANDRE KERGREIS et Jaques Claude. Utilisation rationnelle de l’eau des bassins versants en zone aride. Universités francophones. ♦ CHAPERON P, J.DANLOUX et L.FERRY-1993 - Fleuves et rivières de Madagascar ♦ GERARD DEGOUTTE. Petits barrages, recommandations pour la conception, la réalisation et le suivi. Comité français des grands barrages. ENGREF ♦ JEAN VERDIER et Jean Louis Millo. Maintenance des périmètres irrigués. Techniques rurales en Afrique ; ministère de la coopération et du développement ♦ J.D RASOLOFONIAINA - 2003- Formation dans le domaine technique en matière de MPI ♦ J. DOORENBOS, A.H. Kassam. Réponses des rendements à l’eau. Bulletin FAO d’irrigation et de drainage n : 33. ♦ J. DOORENBOS. Les besoins en eau des cultures. FAO Bulletin n: 24. ♦ J.P. LAHAYE, J.M. Gressillon. Quelques aspects de l’hydraulique des barrages. République française, ministère de la coopération ; C.I.E.H ; E.I.E.R ♦ LOUIS DURET-1977- Estimation des débits de crue à Madagascar. Fonds d’aide et de coopération de la république française. MICHEL DUCROCQ les bases de l’irrigation, Techniques Agricoles Méditerranéennes. ♦ MAURICE POIREE, Charles Olivier ; Irrigation. Bibliothèque de l’institut de topométrie du conservatoire international des arts et métiers ; Eyrolles ♦ NGUYENN VAN TUU -1981- Hydraulique routière. République française, ministère de la coopération et du développement. ♦ R BOUILLOT. Hydraulique agricole et urbaine. Ecole nationale supérieure d’Hydraulique de Grenoble. SOGREAH ♦ SOGETHA, C.I.E.H. Les petits barrages en terre. Technique rurale en Afrique. République française, secrétariat d’état aux affaires étrangères chargé de la coopération. ♦ SYLVAIN BERTON, La maîtrise des crues dans les bas fonds, petits et micro barrages en Afrique de l’Ouest. Coopération française ♦ V. BAUZIL. 1952-Traité d’irrigation. Editions Eyrolles ANNEXE I : PLUVIOMETRIE Les étapes à suivre pour l’analyse pluviométrique sont :

• Calcul de la pluviométrie moyenne

La pluviométrie moyenne est obtenue par la formule suivante : ∑ Pi P = N Dans la quelle Pi représente la pluviométrie annuelle N représente le nombre d’année dont les données sont complètes

• Calcul de l’écart type

L’écart type est obtenu par l’expression :

∑ (Pi − P) 2 σ 2 = N − 1 σ est l’écart type et son carré la variance, Pi la pluviométrie annuelle P la pluviométrie moyenne N le nombre d’année Après calcul, on a trouvé la valeur de σ =216,5

• Calcul des pluviométries sèches de différentes fréquences Les pluviométries qui nous intéressent sont les pluviométries quinquennale sèche et décennale sèche annuelle : La pluviométrie quinquennale annuelle sèche est obtenue par : P5SA = P − U5s *σ et

La pluviométrie décennale sèche annuelle par : P10sa = P − U10s *σ On a les valeurs de U suivantes : Fréquence F (U) Quinquennale Décennale U 0.84 1.28 • Calcul du pourcentage entre pluviométrie moyenne mensuelle et la pluviométrie moyenne annuelle

• Calcul de la pluviométrie quinquennale sèche mensuelle Cette dernière est obtenue par : Pm P5sm = P5sa *% Pa

Le résultat final est donné dans le tableau suivant : J F M A M J J A S O N D TOTAL H 1981 45,1 164,2 209,2 21,4 30,4 8,1 8,1 3,3 6,8 97,8 125,9 172,7 893,0 1982 476,0 221,4 255,5 46,4 4,8 20,3 34,4 7,6 23,4 107,3 133,2 68,7 1399,0 1983 131,6 98,1 118,4 31,0 6,3 24,0 6,6 8,8 0,9 54,4 116,7 318,2 915,0 1984 393,2 285,4 108,5 36,5 13,6 16,8 18,7 29,4 26,3 152,4 155,2 125,5 1361,5 1985 111,2 363,3 189,5 54,4 17,0 19,5 12,1 27,6 42,2 52,9 123,6 338,7 1352,0 1986 127,9 287,9 219,9 26,1 9,1 13,6 10,1 15,4 0,2 17,8 120,4 350,8 1199,2 1987 277,1 100,2 111,4 76,2 19,9 10,8 35,9 10,9 0,9 49,8 43,2 168,7 905,0 1988 374,1 162,5 126,3 26,3 23,7 10,8 37,9 3,3 0,0 62,5 99,1 118,8 1045,3 1989 329,0 282,7 89,6 29,7 51,1 18,6 10,6 24,0 47,9 82,3 121,2 344,6 1431,3 1990 335,9 102,5 64,2 67,0 27,4 5,0 1,5 21,3 34,6 43,2 84,5 362,6 1149,7 1991 89,5 173,4 103,0 53,2 59,9 16,2 5,0 3,9 0,6 18,4 111,1 180,4 814,6 1992 312,1 104,7 160,2 18,5 10,0 7,2 20,0 24,4 1,9 52,7 249,0 73,5 1034,2 1993 239,0 238,1 186,9 30,1 11,2 20,1 67,2 7,1 16,1 41,7 39,3 141,3 1038,1 1994 374,4 361,2 177,2 65,3 52,1 8,6 26,5 5,9 10,6 45,0 103,6 67,6 1298,0 1996 308,9 197,0 353,0 37,5 12,9 5,5 2,0 0,2 2,6 64,4 43,4 345,1 1372,5 1997 204,8 253,4 91,0 16,0 82,7 5,2 41,0 14,0 28,3 73,5 163,4 210,5 1183,8 1998 141,1 526,2 66,4 43,1 1,6 10,3 22,6 11,8 32,6 14,9 0,4 367,5 1238,5 1999 196,1 131,9 12,6 49,8 0,6 8,9 31,5 10,3 8,8 62,5 76,0 157,9 746,9 4467, 4054, TOTAL V 0 1 2642,8 728,5 434,3 229,5 391,7 229,2 284,7 1093,5 1909,2 3913,1 20377,6 PM 248,2 225,2 146,8 40,5 24,1 12,8 21,8 12,7 15,8 60,8 106,1 217,4 1132,1 % PM/PA 21,9 19,9 13.0 3.6 2,1 1,1 1,9 1,1 1,4 5,4 9,4 19,2 100 P5SM 208,3 189 123,2 34 20,3 10,7 18,3 10,7 13,3 51 89 182,5 950,2 Analyse de la pluviométrie maximale journalière

PLUVIOMÉTRIE MAXIMALE JOURNALIÈRE (MM)

Pmax Pmax Année journalière Année journalière 1961 83,6 1981 35,7 1962 64 1982 72,8 1963 60,2 1983 35,2 1964 56,6 1984 72,5 1965 99,7 1985 229,5 1966 82,4 1986 92,2 1967 70,7 1987 88,2 1968 77,6 1988 72,5 1969 98,4 1989 105,8 1970 186,3 1990 98,8 1971 83,4 1991 81,9 1972 59,2 1992 70,7 1973 70,4 1993 86,9 1974 81,2 1994 72,6 1975 40,2 1995 1976 55,9 1996 1977 79,3 1997 75,8 1978 53,4 1998 1979 65,1 1999 51,7 1980 94,9 2000

Les étapes à suivre sont :

 Le calcul de la moyenne La moyenne de la pluviométrie maximale journalière est obtenue comme auparavant par la formule :

∑ Pi Pm = N où Pi est la somme ou le total de la pluviométrie, et N le nombre d’année contenant des données.

 La détermination de l’écart type Il est lui aussi obtenu par la même formule déjà donnée auparavant : ∑ (Pi − P) 2 σ 2 = N − 1

 Calcul de Po

Elle est obtenue par :

Po = Pm − 0.45*σ  Le calcul de la gradex Ag

Le gradex est donné par l’expression : σ Ag = 1.28 Avec σ l’écart type.

 Calcul des variables U

Les variables U sont obtenues par la relation :

U = − ln(− ln F) Où F correspond à la valeur de la fréquence.

 Les pluviométries de différentes fréquences Ces valeurs sont obtenues en appliquant la formule suivante :

Pf = Po + Uf * Ag le tableau suivant donne le résumé de toutes ces étapes :

Moyenne 80,7 écart type 36,2 Po 64,4 Ag 28,3 U2h 0,37 U5h 1,50 U10h 2,25

P5h 106,8 P10h 128,1 P20h 148,4 P25h 154,9 ANNEXE II: ETUDE DES BESOINS EN EAU Pour le calcul des besoins en eau de la plante, nous n’allons voir que la méthode classique car pour le logiciel, il ne suffit qu’introduire les données ou même exploiter les données qu’il contient déjà dans son programme. Il faut seulement connaître les paramètres qui y sont mis en jeu comme la durée de phase de croissance de la plante, le coefficient cultural, la superficie de la pépinière, l’apport pour la préparation du sol (180 mm) et le taux de percolation égal à 1.5mm/j.

Les différentes étapes à suivre pour le calcul des besoins en eau en utilisant la méthode classique sont :  Le calcul de l’évapotranspiration potentielle symbolisée par l’ETP Les valeurs de l’ETP qu’on va utiliser sont les valeurs données par le logiciel CROPWAT même. Les valeurs qui nous intéressent sont données dans le tableau suivant : unité septembre Octobre novembre décembre janvier février mars ETP mm/j 3.6 4.2 4.5 4.2 4.2 4.0 3.4 ETP mm/mois 108 130.2 135 130.2 130.2 112 105.4

 Le tableau suivant donne les valeurs du facteur correcteur α et la durée astronomique du jour en [h] dans la latitude Sud. Avec ces valeurs, on pourra trouver les valeurs de ETP par les autres formules. FACTEUR CORRECTEUR α - LATITUDE SUD

J F M A M J J A S O N D 5 1.06 0.95 1.04 1.00 1.02 0.99 1.02 1.03 1.00 1.05 1.03 1.06 10 1.08 0.97 1.05 0.99 1.01 0.96 1.00 1.01 1.00 1.06 1.05 1.10 15 1.12 0.98 1.05 0.98 0.98 0.94 0.97 1.00 1.00 1.07 1.07 1.12 20 1.14 1.00 1.05 0.97 0.96 0.91 0.95 0.99 1.00 1.08 1.09 1.15 25 1.17 1.01 1.05 0.96 0.94 0.88 0.93 0.98 1.00 1.10 1.11 1.18 30 1.20 1.03 1.06 0.95 0.92 0.85 0.90 0.96 1.00 1.12 1.14 1.21 35 1.23 1.04 1.06 0.94 0.89 0.82 0.87 0.94 1.00 1.13 1.17 1.25 40 1.27 1.06 1.07 0.93 0.86 0.78 0.84 0.92 1.00 1.15 1.20 1.29 42 1.28 1.07 1.07 0.92 0.85 0.76 0.82 0.92 1.00 1.16 1.22 1.31 44 1.30 1.08 1.07 0.92 0.83 0.74 0.81 0.91 0.99 1.17 1.23 1.33 46 1.32 1.10 1.07 0.91 0.82 0.72 0.79 0.90 0.99 1.17 1.25 1.35 48 1.34 1.11 1.08 0.90 0.80 0.70 0.76 0.89 0.99 1.18 1.27 1.37 50 1.37 1.12 1.08 0.85 0.77 0.67 0.74 0.88 0.99 1.19 1.29 1.41

DUREE ASTRONOMIQUE DU JOUR « H » EN HEURES PAR MOIS LATITUDE SUD 0° 2° 4° 6° 8° 10° 12° 14° 16° 18° 20° 22° 24° 26° 28° 30° Janvier 376 378 382 385 389 392 392 399 403 406 410 413 417 421 425 429 Février 342 343 345 346 348 350 352 354 358 358 360 362 364 366 358 371 Mars 375 375 376 376 377 377 378 378 379 379 379 379 380 380 380 330 Avril 363 362 361 359 358 357 355 353 352 351 349 348 347 346 342 340 Mai 375 373 371 368 365 362 359 356 353 350 347 344 340 336 333 329 Juin 363 359 355 351 348 345 341 337 334 331 327 323 319 315 312 308 Juillet 375 372 369 366 363 360 357 354 351 347 343 339 335 331 327 322 Août 375 374 372 370 368 366 364 362 360 358 356 354 352 349 346 343 Septembre 363 363 362 362 362 362 361 361 361 360 360 360 359 358 358 357 Octobre 375 376 377 378 379 351 381 383 385 387 388 390 302 394 396 398 Novembre 362 365 368 371 374 377 380 383 386 389 392 395 399 401 405 409 Décembre 375 378 382 386 390 394 397 400 404 408 412 416 421 426 434 436

 Le calcul de la pluie efficace De même, les valeurs de la pluie efficace qu’on va utiliser sont les données de CROPWAT unité septembre octobre novembre décembre janvier février mars Pe mm 10.6 40.8 71.2 100.0 100.0 100.0 98.6

Les valeurs de l’ensemble seront données dans le tableau suivant mais il est à noter que ce sont aussi des données climatiques pour les études climatiques de la région. DONNÉES CLIMATIQUES

Evapotranspiration de référence ETo de PENMAN-MONTEITH Pays : Madagascar Station climatique : Fianarantsoa (20 ans) Altitude : 1250 mètres Coordonnées : 21°47 LS 47°10 LE Mois T max °C T min °C Humidité Vitesse du Insolation Radiation ETo relative % vent h/jour MJ/m².jour PenMon Km/jour mm/jour Janvier 30 15 83 193 6,2 13,4 4,2 Février 29,6 15,8 85 194 6,1 12,8 4,0 Mars 29 14 85 183 5,5 10,9 3,4 Avril 28,8 11,4 83 203 6,0 9,3 3,0 Mai 27,2 8,6 83 140 6,0 7,4 2,4 Juin 25,1 5,3 84 143 5,6 6,1 1,9 Juillet 24,3 5,5 85 161 5,3 6,3 1,9 Août 26,1 5,7 82 196 6,2 8,2 2,6 Septembre 29 7,2 79 209 7,4 11,2 3,6 Octobre 30,1 9,1 79 218 7,4 13,0 4,2 Novembre 31,2 12,4 79 205 7,1 13,8 4,5 Décembre 30,5 13,8 82 184 6,2 13,4 4,2 ANNÉE 28,4 10,3 82 186 6,3 10,5 1211,4

Pluie efficace Pays : Madagascar Station Fianarantsoa (20 ans) pluviométrique : Mois Pluie moyenne Pluie quinquennale sèche Pluie efficace Janvier 248,2 208,3 100,0 Février 225,2 189,0 100,0 Mars 146,8 123,2 98,6 Avril 40,5 34,0 27,2 Mai 24,1 20,3 16,2 Juin 12,8 10,7 8,6 Juillet 21,8 18,3 14,6 Août 12,7 10,7 8,6 Septembre 15,8 13,3 10,6 Octobre 60,8 51,0 40,8 Novembre 106,1 89,0 71,2 Décembre 217,4 182,5 100,0 ANNÉE 1 132,1 950,2 596,3

 Le calcul de la pluviométrie quinquennale sèche mensuelle Cette étape est déjà vue dans les études pluviométriques de l’annexe I.  Le calcul des coefficients culturaux Kc Pour cette partie, on fera le calcul du coefficient cultural des mois de septembre à janvier en supposant que le repiquage commence le 1er septembre avec un étalement de repiquage de 6 semaines. Soit le tableau montant la pratique culturale suivant : septembre octobre novembre décembre Janvier

Kc sept=4/6*1.10= 0.73 KC oct= 4/6*1.10+2/6*1.10=1.10 Kc nov= 4/6*1.05+2/6*1.10= 1.06 Kc dec= 4/6*0.95+2/6*1.05=0.98 Kcjan= 2/6*.95= 0.31

 La recherche des valeurs des besoins liés à la pratique culturale septembre octobre novembre décembre Janvier

Il s’agit de la recherche des valeurs correspondantes aux phases de la mise en boue jusqu’ à l’entretien. Ces valeurs sont fonction de l’étalement de repiquage. - La mise en boue : Avec notre hypothèse d’étalement de repiquage de 6 semaines, on a les valeurs suivantes tout en sachant que la mise en boue demande une hauteur d’eau de 100mm. Ainsi, en septembre, la mise en boue demande une quantité correspondant à la 4/6 de 100mm soit 67mm. En octobre, il faut apporter le reste c’est à dire 100-67 =33mm. - Le repiquage : Cette phase demande les mêmes quantités d’eau que les précédents.

- L’à sec : L’à sec est une phase qui n’entre en jeu qu’après 1 mois du repiquage et demande aussi la même hauteur d’eau que les précédents. Donc l’à sec pour Décembre est de 67mm, et pour le mois de janvier de 33mm.

- L’entretien L’entretien par contre demande une hauteur d’eau allant de la moitié des valeurs trouvées précédemment jusqu’à une valeur maximale de 50mm.

Résultats des calculs de besoins en eau : -sans étalement de repiquage : début mois de septembre septembre Octobre Novembre Décembre janvier

P5s 13.3 51.0 89.0 182.5 208.3 Pe 10.6 40.8 71.2 100.0 100.0 ETP 108 130.2 135 130.2 130.2 Kc 1.10 1.10 1.05 0.95 - B 108.2 102.42 70.55 23.69 - MB 150 RP 100 As 100 E

BT [mm] 358.2 202.4 120.55 73.69

3 BT [m /ha] 3582 2024 1205 737

3 BB [m /ha] 7164 4048 2410 1474 Dfc [l/s/ha] 2.76 1.51 0.92 0.54

Le débit fictif continu du mois de septembre s’élève à 2.76 l/s/ha. Sans étalement de repiquage: début 1er octobre Octobre Novembre Décembre janvier février

P5s 51.0 89.0 182.5 208.3 189.0 Pe 40.8 71.2 100.0 100.0 100.0 ETP 130.2 135 130.2 130.2 112 Kc 1.10 1.10 1.05 0.95 - B 102.4 77.3 36.71 23.69 MB 150 RP 100 As 100 E 50 50

BT [mm] 352.4 177.3 86.7 53.69

3 BT [m /ha] 3524 1773 867 537

3 BB [m /ha] 7048 3546 1734 1074 Dfc [l/s/ha] 2.63 1.36 0.64 0.40 Le débit fictif pour le repiquage en octobre est de 2.63 l/s/ha.

Sans étalement de repiquage: début 1er novembre Novembre Décembre janvier février Mars

P5s 89 182.5 208.3 189.0 123.2 Pe 71.2 100.0 100.0 100.0 98.6 ETP 135 130.2 130.2 112 105.4 Kc 1.10 1.10 1.05 0.95 - B 77.3 43.22 36.71 6.4 MB 150 RP 100 As 100 E 50 50

BT [mm] 327.3 143.22 86.71 56.4

3 BT [m /ha] 3273 1432 867 564

3 BB [m /ha] 6546 2864 1734 1128 Dfc [l/s/ha] 2.52 1.07 0.64 0.46

Le débit fictif correspondant est de 2.52 l/s/ha. ANNEXE III: STABILITÉ DU BARRAGE CARACTERISTIQUES ET STABILITE D'UN BARRAGE SEUIL

larg lame d'eau crète

H amont H seuil

H Rad amont Rad aval aval

G

Par amont Par aval

O Enrochement aval

Masse vol Débit (m3/s) 24 Epaisseur radier (m) 0,25 barrage 2 500 Mas vol im Longueur seuil (m) 11,4 Parafouille amont (m) 1,50 sédiments 1 600 Hauteur de Lame d'eau (m) 1,11 Parafouille aval (m) 0,75 sédiments 0,50 Angle Frot Hauteur seuil (m) 1,00 Seuil aval (m) 0,20 interne (°) 25 Largeur Largeur crête (m) 0,70 Base (m) 2,11 fondation 5,11 Epaisseur Talus paroi aval 1,41 H amont (m) 2,11 parafouille 0,20 Ouverture chasse Radier amont (m) 1,00 H aval (m) 1,21 (m) 1 Radier aval (m) 2,00 Pesanteur (m/s2) 10,00

AFFOUILLEMENT : Règle de LANE lv+(lh/3) = C' h

Cheminement vertical lv (m) 4

Cheminement horizontal lh (m) 5,11 Dénivelée d'eau (m) 0,90 C' calculé 6,3 C' sol de fondation 1,6 Règle de Lane vérifiée STABILITE

MOMENTS % à O FORCES (kg) BRAS DE LEVIER % à O (m) (kg.m) Poids du Poids du barrage Poids du barrage barrage W1 (massif) 1 750 dW1 3,76 MW1 6 587 W2 (masif) 1 768 dW2 2,94 MW2 5 202 W3 (radier) 3 196 dW3 2,56 MW3 8 173 W4 (paraf amont) 625 dW4 5,01 MW4 3 134 W5 (paraf aval) 250 dW5 0,10 MW5 25 W6 (seuil aval) 100 dW6 0,10 MW6 10 Total Total W 7 689 M(W) 23 132 Poussée Poussée de l'eau Poussée de l'eau de l'eau P1 (lame d'eau) 1 110 dP1 1,25 MP1 1 388 P2 (res eau) 500 dP2 1,08 MP2 542 Poussée de Poussée de sédiments Poussée de sédiments sédiments Ps 81 dPs 0,92 MPs 74 Total Total P 1 691 M(P) 2 004 Sous- Sous-pression Sous-pression pression U1 3 094 dU1 2,56 MU1 7 912 U2 1 151 dU2 3,41 MU2 3 923 Total Total U 4 245 M(U) 11 835 Surcharge Sc radier amont 2 110 Stabilité à la flottaison Sc crète 777 Si coef sécu >1,1 Sc radier aval 2 420 Sc paraf aval 253 Kf 1,81 Total Sc 5 560 STABLE

Stabilité au glissement Tg φ = 0,6 Stabilité au renversement Si coef sécu >1 Si coef sécu >1,5

Kg 1,22 Kr 1,67 STABLE STABLE

Volume barrage/ml (m3) 3,08 Volume BA/ml (m3) 1,67 CARACTERISTIQUES ET STABILITE D'UN BARRAGE SEUIL

lame d'eau

H amont H seuil

H Rad amont Rad aval aval

G Enrochement aval

Par amont O Par aval

Débit (m3/s) 24 Epaisseur radier (m) 0,25 Masse vol barrage 2 500 Parafouille amont Mas vol im Longueur seuil (m) 11,4 (m) 1,50 sédiments 1 600 Hauteur de Lame d'eau (m) 1,11 Parafouille aval (m) 0,75 sédiments 0,50 Hauteur seuil (m) 1,00 Seuil aval (m) 0,20 Angle Frot int 25 Largeur crête (m) 0,70 Base (m) 2,11 Largeur fondation 5,11 Talus paroi aval 1.41 H amont (m) 2,11 Epaisseur parafouille 0,20 Radier amont (m) 1,00 H aval (m) 1,21 Radier aval (m) 2,00 Pesanteur (m/s2) 10,00 STABILITE INTERNE FORCES (kg) BRAS DE LEVIER % à G (m) MOMENTS % à G (kg.m) Poids du barrage Poids du barrage Poids du barrage W1 (massif) 1 750 dW1 1,21 MW1 2 112 W2 (massif) 1 768 dW2 0,39 MW2 682 W3 (radier) 3 196 dW3 0,00 MW3 0 W4 (paraf amont) 781 dW4 2,43 MW4 1 900 W5 (paraf aval) 313 dW5 -2,43 MW5 -760 W6 (seuil aval) 125 dW6 -2,43 MW6 -304 Total W 7 933 Total M(W) 3 630 Poussée de l'eau Poussée de l'eau Poussée de l'eau P1 (lame d'eau) 1 110 dP1 -0,63 MP1 -694 P2 (res eau) 500 dP2 -0,46 MP2 -229 Poussée de sédiments Poussée de sédiments Poussée de sédiments Ps 81 dPs -0,29 MPs -24 Total P 1 691 Total M(P) -947 Sous-pression Sous-pression Sous-pression U1 3 094 dU1 0,00 MU1 0 U2 1 151 dU2 -0,85 MU2 -981 Total U 4 245 Total M(U) -981 Moment % à G (kg.m) 1 703 ΣN (kg) 3 688 σ max (T/m2) 1,11 v (m) 2,55711 0,33 Moment d'inertie (m4) 11,15 σ s (T/m2) 30 Section (m2) 5,11 STABLE

DIMENSIONNEMENT BASSIN DE DISSIPATION ENROCHEMENT

Vitesse aval Hauteur de chute (m) 0,90 (m/s) 2,17

Puissance fournie (CV) 294 P50 (kg) 44

Volume bassin (m3) 59 D50 (m) 0,32 Longueur bassin Epais couche (m) 4 Enr 0,52 Longueur enrochement (m) 2,3 ANNEXE IV : CALCUL CONCERNANT LA RENTABILITÉ DU PROJET 1. HYPOTHESES Avant Aménagement Après Aménagement Désignation Superficie (ha) Rendem.(t/ha) Superficie (ha) Rendem.(t/ha) Riziculture 40 1.5 42 2.5

2. COUTS D'UTILISATION DES MATERIELS AGRICOLES (x 1000 fmg) Désignation Quantité / P.U /demi Couts / ha demi jour/ha jour/ha Charrues 7 0 Herses 5 15.00 75 Pulvérisateurs 2 0 TOTAL 75

3. COUTS DES INTRANTS (x 1000 fmg) Désignation Quantité /ha P.U /ha Couts /ha Semence (30kg/ha) 30 0 Engrais NPK (sac) 0.5 15 8 Total 8

4. COUTS DES MAINS D'OEUVRE (x 000fmg) Rendement Désignation P.U (hj/ha) Couts / ha (hj/ha) Pépinières (4ares/ha) 6 0 Curage 5 0 Mise en eau 1 0 Finition labour mécanique 5 2.5 13 Nivellement 10 0 Repiquage 25 2.5 63 Entretien 14 0 Désherbage (2 fois) 15 0 Traitement 5 0 Récolte 30 0 Transport des bottes 10 0 Battage 10 0 Vannage/Séchage 5 0 Total 75

5. COUTS DES TRAVAUX D'AMENAGEMENT (x 1000 fmg) Coût des travaux 98.325

6. CHARGES D'EXPLOITATIONS par hectare (x 1000 fmg) Matériels 75 Intrants 8 Main d'oeuvre 75 Total 158

7. PRIX PAR TONNE PADDY (x 1000 fmg) Paddy 1375 BORDEREAU DES PRIX UNITAIRES N° DESIGNATION Unité Prix unitaire (fmg) I. TERRASSEMENT 101 Décapage et débroussaillage M2 2.000 102 Fouille d’ouvrage M3 12.000 103 Remblai compacté M3 20.000 104 Démolition d’ouvrage Fft 800.000 105 Engazonnement Fft 4.000

II. PROTECTION 201 Pieux en bois de diamètre 150 mm U 10.000

III. MACONNERIE ET BETON 301 Béton de propreté dosé à 150 kg/m3 M3 480.000 302 Béton ordinaire dosé à 300 kg/m3 M3 800.000 303 Béton armé dosé à 350 kg/m3 avec coffrage M3 1.700.000 304 Maçonnerie de moellon M3 350.000 305 Enduit ordinaire dosé à 400 kg/m3 M2 25.000

IV. DIVERS 401 Vanne métallique U 2.500.000 BORDEREAU DETAIL ESTIMATIF RECAPITULATION N° Désignation unité quantité Prix unitaire montant 0- TRAVAUX PREPARATOIRE 000 installation de chantier Fft 1.0 3.000.000 3.000.000 sous total généralité 3.000.000

II- PROTECTION 201 Pose pieux en bois U 230.0 4.000 920.000 202 Enrochement M2 11.0 10.000 110.000 Sous total protection 1.030.000

III- MACONNERIE ET BETON 301 Béton de propreté à 150 kg M3 2.9 480.000 1.392.000 302 Béton de propreté à 300 kg M3 1.9 800.000 1.520.000 303 Béton de propreté à 350 kg M3 18.9 950.000 17.964.500 304 Maçonnerie de moellons M3 20.7 350.000 7.255.500 305 Chape dosée à 400 kg M2 46.0 20.000 920.000 306 Enduit dosé à 400kg M3 74.0 30.000 2.220.000 307 Perrés maçonnés M2 6.0 100.000 600.000

Sous total maçonnerie et béton 56.455.000 401 IV- DIVERS U 14.0 Madrier 7*17 pour batardeau l= 15.000 1.02m 210.000 Sous total divers 210.000 TOTAL GENERAL TRAVAUX 60.695.000

TVA 20 % 12.139.000

TOTAL TTC 72.834.000

APPORT BENEFICIAIRES 15% 15.947.100

FRAIS MAITRISE D’ŒUVRE TTC 33.480.000

Calcul du TRI : Le TRI est la valeur qui annule le GRVAN. Pour le faire donc, on doit trouver deux valeurs actualisées de signes différentes pour pouvoir le déterminer. Le résultat du tableau présenté dans le corps du devoir nous a donné deux valeurs actualisées respectivement aux taux d’actualisation de 44% et de 45% de 531 et de –1657. Ie TRI se trouve alors entre ces deux taux d’actualisation et sa détermination nécessite la pratique de la méthode d’interpolation linéaire : taux 44% TRI % 45% Valeurs actualisée 531 0 -1657

On a : 45− TRI = 45− 44 − 1657 − 1657− 531 Soit donc TRI= 45-0.75 On a enfin TRI= 44.25% Nom: RAKOTONJANAHARY Prénom : Ranto TIT RE : « Projet de réaménagement hydroagricole du périmètre de Maroaomby – Commune rurale d’Ambatosoa – sous préfecture d’Ambohimahasoa – Fianarantsoa » Nombre de page : 114 Nombre de tableau : 47 Nombre de figures : 9

RESUME : Le présent mémoire concerne à résoudre le problème d’approvisionnement en eau du périmètre de Maroaomby, périmètre qui se trouve dans la commune rurale d’Ambatosoa sous la préfecture d’Ambohimahasoa, province de Fianarantsoa. Le périmètre a une superficie d’environ 40 hectare avec un rendement assez faible de 1.5 T/ ha. Le projet est financé suite à une demande élaborée par l’association « Mamisoa » des bénéficiaires, par le Programme de Soutien au Développement Rural où le PSDR. L’aménagement à apporter se trouve surtout sur le réseau d’irrigation à commencer par la réhabilitation d’un barrage de dérivation qui va remplacer le barrage traditionnel en enrochement ; ensuite la reconstruction des canaux avec l’avant canal en maçonnerie de moellons et les autres canaux en terre à regabariter, puis en une mise en place d’un passage à bœuf dans le canal et enfin la réhabilitation de l’ouvrage de franchissement où dalot. Le coût total du projet s’élève à 106.314.000 Fmg et on estime qu’après projet, le rendement de la production va passer à 2.5 T/ha soit une augmentation de 1 T, ce qui rend le projet rentable avec l’indice de la rentabilité où le taux de rentabilité Interne d’environ 45%. Les mots clés : - Irrigation - Besoins en eau - Barrage de dérivation - Crue, étiage

Directeur de mémoire : Jean Donné RASOLOFONIAINA, Directeur du centre National d’Etudes et d’Applications du Génie Rural ; BP 12117, route d’Ambatobe Nanisana, Antananarivo 101. Tél. 22.416.41. Email : [email protected]

Ad resse de l’auteur : lot VS 53 Ambavahadimitafo – Antananarivo 101 Tél. 0331155531 – Email : [email protected]