UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT HYDRAULIQUE

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

APPLICATION DE LA NORME NIHYCRI DANS LA

CONCEPTION ET LE DIMENSIONNEMENT DES INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES DU PERIMETRE D’AMBALASASATRA DANS LES COMMUNES RURALES D’ANTANETIBE ET DE , DISTRICT

SOAVINANDRIANA, REGION ITASY

Présenté par : RANDRIANARIVO Taratra

Date de soutenance : 14 Novembre 2014 Promotion 2012

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT HYDRAULIQUE

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

APPLICATION DE LA NORME NIHYCRI DANS LA CONCEPTION ET LE DIMENSIONNEMENT DES

INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES DU PERIMETRE

D’AMBALASASATRA DANS LES COMMUNES RURALES D’ANTANETIBE ET DE SOAVINANDRIANA, DISTRICT SOAVINANDRIANA, REGION ITASY

Président du jury : Monsieur RAMANARIVO Solofomampionona Encadreur pédagogique : Monsieur RANDRIANARIVONY Charles Honoré Encadreur professionnel : Monsieur RAZAFINDRANALY Beranto Patrice Examinateurs : Monsieur RANDRIANASOLO David Monsieur RANJATOSON Claude Invitée : Madame RAFALIMANANA Oliva

Promotion 2012

Remerciements

REMERCIEMENTS

Je tiens tout d’abord à remercier Dieu le tout puissant et miséricordieux, qui m’a donné la force et la patience d’accomplir ce mémoire. En second lieu, je souhaite adresser mes remerciements les plus sincères aux personnes qui m’ont apporté leur aide et qui ont contribué à l’élaboration de ce mémoire, en particulier :

 Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’ESPA qui n’a pas ménagé son temps pour promouvoir l’image de cette prestigieuse école d’ingénieur ;

 Monsieur RAMANARIVO Solofomampionona, Enseignant chercheur et Chef du Département Hydraulique, qui a fourni tous les moyens pour améliorer notre formation ;

 Monsieur RANDRIANARIVONY Charles Honoré, Enseignant chercheur au sein de l’ESPA, de m’avoir accordé son temps pour suivre de près la réalisation de ce mémoire et d’avoir donné des directives et précieux conseils malgré ses occupations;

 Madame RAFALIMANANA Oliva, Directeur du Génie Rural, de m’avoir consacré son précieux temps pour me soutenir malgré son emploi du temps très chargé ;

 Monsieur RAZAFINDRANALY Beranto Patrice, Coordinateur National du Projet d’Urgence pour la Préservation des Infrastructures et la Réduction de la Vulnérabilité (PUPIRV), de m’avoir fait honneur de rapporter ce travail ;

 Monsieur RAVONISON Njara, Directeur du Bureau d’Etude GERCO, qui, malgré ses nombreuses occupations m’a aidé dans la récolte des données nécessaires.

 Tous les enseignants du Département Hydraulique qui nous ont donné les meilleurs d’eux même tout au long de notre formation. A toute l’équipe de Génie Rural et de GERCO de m’avoir accueilli à bras ouvert au cours de mon stage de mémoire. Mes vifs remerciements vont également aux membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté à ma recherche en acceptant d’examiner mon travail et de l’enrichir par leurs propositions. Je n’oublie pas mes parents et ma famille pour leur contribution et leur soutien tout au long de mes études.

Enfin, j’adresse mes sincères remerciements à tous mes amis, qui m’ont toujours encouragé et soutenu au cours de la réalisation de ce mémoire. Merci à tous et à toutes.

Mémoire de fin d’étude Page i

Déclaration sur l’honneur

DECLARATION SUR L’HONNEUR

Je soussigné, RANDRIANARIVO Taratra, auteur de ce mémoire intitulé : « Application de la norme NIHYCRI dans la conception et le dimensionnement des infrastructures hydroagricoles du périmètre d’Ambalasasatra dans les Communes Rurales d’Antanetibe et de Soavinandriana, District Soavinandriana, Région Itasy » déclare sur l’honneur que :

 Ce document est le résultat de mes travaux de recherche personnelle, travaux qui n’ont pas été publiés.  Dans cet écrit, je n’ai ni copié, ni produit l’œuvre d’autrui.  Conformément à l’usage en matière de travaux destinés au public, j’ai précisé à partir de la bibliographie les sources exactes des extraits et des documents exploités.

Fait à Antananarivo, le …………………………………2014

RANDRIANARIVO Taratra

Mémoire de fin d’étude Page ii

Sommaire

SOMMAIRE

REMERCIEMENTS

SOMMAIRE

LISTE DES ABREVIATIONS

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES ILLUSTRATIONS

INTRODUCTION

PARTIE 1 : GENERALITES

Chapitre 1. Généralités sur la zone d’étude

Chapitre 2. Généralités sur la norme NIHYCRI

Chapitre 3. Justifications de l’application de NIHYCRI sur le projet

Chapitre 4. Analyse de la situation actuelle

PARTIE 2 : CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES

Chapitre 5. Etude hydrologique

Chapitre 6. Conception du réseau hydroagricole

Chapitre 7. Dimensionnement des principaux ouvrages

PARTIE 3 : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL, ANALYSE-COÛT ET AVANTAGES DE L’UTILISATION DE NIHYCRI

Chapitre 8. Etude d’Impact Environnemental (EIE)

Chapitre 9. Analyse- coût

Chapitre 10. Avantages de l’application de NIHYCRI dans le projet

CONCLUSION GENERALE

BIBLIOGRAPHIE

ANNEXES

TABLE DES MATIERES

Mémoire de fin d’étude Page iii

Liste des abréviations

LISTE DES ABREVIATIONS

AUE : Association des Usagers de l’Eau AVC : Avant Canal BB : Besoins Bruts BCEOM : Bureau Central d’Etudes d’équipements d’Outre-Mer BD : Base de Données BV : Bassin Versant CMP : Crue Maximale Probable CP : Canal Primaire CR : Commune Rurale CS : Canal Secondaire CTEGREF : Centre Technique de Génie Rural des Eaux et Forets DAS : Durée Admissible de Submersion dfc : Débit Fictif Continu DRCI : Délai de Récupération du Capital Investi ESPA : Ecole Supérieure Polytechnique d'Antananarivo ETP : Evapotranspiration Potentielle FAO : Food and Agriculture Organization Fft : Forfaitaire FTM : Foibe Taosaritanin’i Madagasikara IP : Indice de Profitabilité MAEP : Ministère de l’Agriculture, de l’Elevage et de la Pêche Max : Maximal Min : Minimal Moy : Moyenne NIHYCRI : Normes malgaches de construction des Infrastructures Hydroagricoles contre les Crues et Inondations ORSTOM : Organisme de Recherche Scientifique et Technique d’Outre-Mer PHE : Plus Hautes Eaux

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Liste des abréviations

PK : Point Kilométrique PP : Prise Parcellaire PPRD : Prise Principale sur Rive Droite PU : Prix Unitaire RN : Route Nationale SIG : Système d'Information Géographique SRA : Système de Riziculture Améliorée SRF : Station de Référence SRI : Système de Riziculture Intensive TRI : Taux de Rentabilité Interne TTC : Toute Taxes Comprises TVA : Taxe des Valeurs Ajoutées USDA : United States Departement of Agriculture VAN : Valeur Actualisée Nette WGS 84 : World Geodetic System 1984

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Liste des tableaux

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Précipitation moyenne annuelle (1950 - 1980) ...... 4 Tableau 2 : Température moyenne de la zone d'étude ...... 4 Tableau 3 : Donnée démographique du District de Soavinandriana en 2006 ...... 6 Tableau 4 : Donnée sur l'enseignement dans le District de Soavinandriana ...... 8 Tableau 5 : Nombre des infrastructures sanitaires en 2006 ...... 9 Tableau 6 : Principales productions agricoles du District de Soavinandriana ...... 9 Tableau 7 : Effectif de l'élevage dans le District de Soavinandriana...... 10 Tableau 8 : Production halieutique déclaré en 2006 [kg] ...... 10 Tableau 9 : Jours de marché pour chaque commune ...... 11 Tableau 10 : Classes des infrastructures hydroagricoles (en fonction de la superficie totale des parcelles) ...... 15 Tableau 11 : Classes des infrastructures hydroagricoles (en fonction des impacts lors de la rupture des infrastructures clés) ...... 15 Tableau 12 : Typologie régionale générale des risques par rapport aux crues, inondation et ensablement dans la région d’Itasy ...... 16 Tableau 13 : Répartition du périmètre d’Ambalasasatra en sous-périmètres ...... 18 Tableau 14 : Caractéristiques du BV d'Ambalasasatra ...... 25 Tableau 15 : Valeurs pratiques de F(P) en fonction de u ...... 27 Tableau 16 : Test de χ2 sur la loi de GAUSS ...... 28 Tableau 17 : Pluie moyenne mensuelle de fréquence quinquennale sèche ...... 29 Tableau 18 : Test de χ2 sur la loi de GUMBEL ...... 30 Tableau 19 : Pluies maximales journalières de différentes périodes de retour ...... 31 Tableau 20 : Débits spécifiques donnés par la station de Tsinjony ...... 31 Tableau 21 : Apports annuels de différentes périodes de retour calculés par la méthode SRF ...... 32 Tableau 22 : Coefficients de répartition d'ALDEGHERI ...... 32 Tableau 23 : Apports moyens mensuels en l/s (par la méthode SRF) ...... 33 Tableau 24 : Apports quinquennaux secs mensuels en l/s (par la méthode SRF) ... 33 Tableau 25 : Apports décennaux secs mensuels en l/s (par la méthode SRF) ...... 33 Tableau 26 : Apports annuels de différentes périodes de retour calculés par la méthode CTGREF ...... 34 Tableau 27 : Apports moyens mensuels en l/s (par la méthode CTGREF) ...... 34 Tableau 28 : Apports quinquennaux secs mensuels en l/s (par la méthode CTGREF) ...... 34 Tableau 29 : Apports décennaux secs mensuels en l/s (par la méthode CTGREF) . 34 Tableau 30 : Synthèse des apports quinquennaux secs mensuels en l/s ...... 35 Tableau 31 : Synthèse des apports décennaux secs mensuels ...... 35 Tableau 32 : Crues de projet et de sûreté pour chaque classe ...... 35 Tableau 33 : Exigences en matière de procédure de calcul des crues ...... 35 Tableau 34 : Débits de crue de différentes périodes de retour calculés par la méthode de Louis Duret ...... 37 Tableau 35 : Crue décennale par la méthode ORSTOM ...... 37

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Liste des tableaux

Tableau 36 : Synthèse des résultats des crues de différentes périodes de retour ... 37 Tableau 37 : Calendrier cultural ...... 42 Tableau 38 : Besoin en eau pour le riz de la première saison (Vary aloha) ...... 43 Tableau 39 : Besoin en eau pour le riz de la seconde saison (Vary be) ...... 43 Tableau 40 : Adéquation ressource besoin (riz de contre saison et riz de saison) ... 44 Tableau 41 : Débit calibré de chaque prise ...... 47 Tableau 42 : Débit nominal de chaque tronçon ...... 47 Tableau 43 : fruit des talus ...... 49 Tableau 44 : Calage hydraulique de l'avant canal ...... 51 Tableau 45 : Calage hydraulique des tronçons de canaux ...... 53 Tableau 46 : Calcul du débit à évacuer ...... 54 Tableau 47 : Prescriptions sur la section des drains ...... 55 Tableau 48 : prescriptions relatives à la vitesse maximale admissible dans un drain55 Tableau 49 : Caractéristiques du drain ...... 55 Tableau 50 : Dimensionnement des prises parcellaires ...... 56 Tableau 51: Dimensionnement de la prise principale PPRD ...... 57 Tableau 52 : Calcul de la hauteur de la crête du barrage ...... 57 Tableau 53 : Détermination de la hauteur d'eau en aval du barrage ...... 60 Tableau 54 : Dimensions du radier est des parafouilles ...... 61 Tableau 55: Calcul du coefficient C par la règle de LANE ...... 62 Tableau 56 Calcul de la contrainte maximal sur le sol de fondation ...... 64 Tableau 57 : Calcul de l'excentricité ...... 65 Tableau 58 : Récapitulation des calculs de stabilité ...... 65 Tableau 59 : Caractéristiques du bassin de dissipation ...... 68 Tableau 60 : Caractéristiques du bassin de décantation ...... 70 Tableau 61 : Caractéristiques du chenal d'évacuation du dessableur ...... 70 Tableau 62 : Calage hydraulique de la digue ...... 71 Tableau 63 : Calcul de la hauteur de la digue ...... 73 Tableau 64 : Dimensions caractéristiques de la digue ...... 73 Tableau 65 : Valeur de θ et ψ en fonction de β et φ ...... 74 Tableau 66 : Coordonnées du cercle de glissement critique ...... 75 Tableau 67 : Calcul du coefficient de sécurité ...... 78 Tableau 68 : Calage hydraulique de la rivière ...... 79 Tableau 69 : Dimensionnement de l'enrochement de la digue ...... 79 Tableau 70 : Blocométrie du revêtement de la digue [kg] ...... 79 Tableau 71 : Hauteur du déversoir latéral de sécurité ...... 80 Tableau 72 : Caractéristiques du déversoir de sécurité ...... 81 Tableau 73 : Caractéristique du bassin de dissipation du déversoir de sécurité ...... 81 Tableau 74 : Caractéristiques du chenal d'évacuation du déversoir de sécurité ...... 82 Tableau 75 : Caractéristiques du fossé de garde ...... 83 Tableau 76 : Coefficients de pondération des analyses multicritères ...... 86 Tableau 77 : Résultats des analyses d'impact avant la réalisation des travaux ...... 87 Tableau 78 : Résultats des analyses d'impact pendant la réalisation des travaux ... 89 Tableau 79 : Résultats des analyses d'impact après la réalisation des travaux ...... 92

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Liste des tableaux

Tableau 80 : Mesure d'atténuation ou de compensation ...... 93 Tableau 81 : Récapitulation du coût des travaux ...... 95 Tableau 82 : Hypothèse de base sur le rendement ...... 96 Tableau 83 : Cash-flows actualisés (x1000 Ar) ...... 98 Tableau 84 : Extrait de cumul des cash-flows actualisés ...... 100 Tableau 85 : Tableau comparatif du coût du projet ...... 101 Tableau 86 : Recette du projet avec l’ancienne pratique (x1000 Ar) ...... 103 Tableau 87 : VAN et TRI avec l’ancienne pratique (x1000 Ar) ...... 104

Mémoire de fin d’étude Page viii

Liste des illustrations

LISTE DES ILLUSTRATIONS

Illustration 1 : Localisation de la zone d’étude ------2 Illustration 2 : Accessibilité vers la zone d’étude ------3 Illustration 3 : Carte de l'occupation du sol ------5 Illustration 4 : Type d'habitation en briques cuites avec des toits en tôles ------7 Illustration 5 : Type d'habitation en terre avec des toits en chaume ------7 Illustration 6 : Plan d'ensemble du périmètre d'Ambalasasatra ------19 Illustration 7 : Passage à charrette ------20 Illustration 8 : Etat actuel du canal primaire ------20 Illustration 9 : Glissement de terrain sur la rive droite de la rivière Mariarano (en amont du barrage) ------21 Illustration 10 : Vue en aval de l’actuel barrage d'Ambalasasatra ------21 Illustration 11 : Délimitation du bassin versant d'Ambalasasatra ------23 Illustration 12 : Emplacement de la station de Soavinandriana par rapport à la zone du projet ------26

Illustration 13 : Evapotranspiration ET0 de la station de Soavinandriana obtenu avec le logiciel CROPWAT ------39 Illustration 14 : Résultats des calculs de pluies efficaces par le logiciel CROPWAT 40 Illustration 15 : Paramètres relatifs aux cultures donnés par le logiciel CROPWAT - 40 Illustration 16 : Coupe transversale d'un canal trapézoïdal ------48 Illustration 17: Présentation des tronçons de canaux traversant des versants ------52 Illustration 18 : Coupe transversal d'un barrage ------58 Illustration 19 : Schéma de calcul de la règle de LANE ------61 Illustration 20 : Déferlement des vagues ------72 Illustration 21 : Cercle de glissement critique ------75 Illustration 22 : Composante normale et tangentielle du poids dans une tranche ---- 76 Illustration 23 : Pression interstitielle ------77

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Introduction générale

INTRODUCTION GENERALE

Mémoire de fin d’étude

Introduction générale

INTRODUCTION

L’agriculture a toujours pris une place très importante dans l’économie du pays. Ce secteur regroupe plus de 75% de la population Malgache. La fertilité des sols et la disponibilité d’un immense terrain cultivable constituent une grande potentialité pour la pratique de l’agriculture dans le pays, qui en fonction de la région peut se spécialiser en un ou plusieurs types de culture. La vivacité de la population Malgache et son dynamisme aussi forment une main d’œuvre abondante pour le secteur agricole. La présence de nombreux plans d’eau et ou de systèmes hydrographiques comme dans la région d’Itasy constituent aussi une potentialité pour les agriculteurs. Pour autant, l’agriculture reste peu prometteuse pour la population locale faute de moyens techniques et d’infrastructures étant donné que la production d’un périmètre est liée à la maîtrise d’eau. En plus, les infrastructures hydroagicoles existantes ou nouvellement implantées se dégradent facilement dus aux catastrophes naturelles telles que les crues et inondations, un phénomène qui ne permet pas la durabilité de l’agriculture.

Ainsi, serait-il envisageable de mettre en œuvre des infrastructures hydroagricoles durables et capables de résister aux catastrophes naturelles pour être bénéfiques au pays? Le présent mémoire a pour objectif d’élucider cette problématique en appliquant la norme NIHYCRI dans la conception et le dimensionnement des infrastructures hydroagricoles pour le cas du périmètre d’Ambalasasatra. Afin d’apporter plus d’éclaircissement, le travail sera divisé en trois (3) parties énumérées ci-après :  Généralités  Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles  Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

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Partie 1 : Généralités

Partie 1 : GENERALITES

Mémoire de fin d’étude

Partie 1 : Généralités

Chapitre 1. Généralités sur la zone d’étude 1.1. Situation géographique

Le périmètre suscitant l’objet de la présente étude est le périmètre irrigué d’Ambalasasatra. Il appartient au complexe de Fitandambo qui se trouve au Sud du lac Itasy. Plus précisément, il se situe dans les communes rurales (CR) d’Antanetibe et de Soavinandriana qui font parties du District de Soavinandriana, dans la région d’Itasy. Les deux communes sont limitées :  Au Nord par la CR d’ et d’ ;  Au Sud par la CR de Masindray et Faratsiho ;  À l’Est par la CR de Talata Dodona et de ;  À l’Ouest par la CR de et d’ Antsinanana ; En système WGS 84, les coordonnées géographiques du barrage d’Ambalasasatra sont les suivants :  Longitude : 46°49'18.35"E  Latitude : 19° 9'42.31"S

Illustration 1 : Localisation de la zone d’étude

Source : BD 500 FTM, traitement SIG

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Partie 1 : Généralités

1.2. Accessibilité

On y accède en prenant la RN1 qui relie la ville d’Antananarivo et la ville de Tsiroanomandidy. Arrivé à la ville de au PK80, on quitte la route nationale pour emprunter ensuite une piste en terre vers la direction Sud Sud-Ouest. On peut facilement apercevoir le site après avoir parcouru 33 km environ. La route menant vers la zone d’étude est impraticable en période de pluies.

Zone d’étude

Illustration 2 : Accessibilité vers la zone d’étude Source : GERCO

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Partie 1 : Généralités

1.3. Climatologie

La région d’Itasy fait partie des hauts plateaux de . La région est dominée à l’Est par les alizés. La zone d’étude hérite du climat tropical tempéré par altitude et est caractérisée par deux (02) saisons bien distinctes : La saison pluvieuse entre novembre et mars, la saison sèche et fraîche qui s’étend du mois d’avril au mois d’octobre. 1.4. Pluviométrie

Pendant la saison pluvieuse, la hauteur moyenne des précipitations est estimée à 1512,7 mm alors que pendant la saison sèche elle n’est que 259,2 mm. Le tableau suivant résume la moyenne de précipitation annuelle observée depuis 1950 à 1980 : Tableau 1: Précipitation moyenne annuelle (1950 - 1980) Mois de Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. l’année

Précipitation moyenne en 366,2 312,9 257,4 80,3 28,8 9,5 16,7 12,5 19,9 93,4 197,9 378,1 mm

Source : Service de la météorologie Ampandrianomby – Station de Soavinandriana 1.5. Température

La température moyenne annuelle est de 17°C. La température varie entre 6 et 26°C. Le mois de Juillet correspond au mois le plus froid de l’année. Le mois le plus chaud de l’année est compris entre Octobre et Janvier. Le tableau suivant montre les moyennes de températures enregistrées à Soavinandriana depuis 1961 à 1990 : Tableau 2 : Température moyenne de la zone d'étude Mois Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc.

T Max 24,7 25,3 25,2 24,1 22,9 21,9 21,5 22 24,5 25,6 25,5 25,6 [°C] T Min 11,6 11,8 11,8 10,3 9,4 7,7 6,7 7 8,6 10,7 11,9 12,4 [°C] T Moy 18,1 18,5 18,5 17,2 16,1 14,8 14,1 14,8 16,6 18,2 18,7 19,0 [°C] Source : Service de la météorologie Ampandrianomby – Station de Soavinandriana 1.6. Pédologie du sol

En matière de pédologie, la zone est caractérisée par trois (03) types de sols :

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Partie 1 : Généralités

 Les sols néo-volcaniques fertiles qui sont favorables à des cultures de rente : maïs, pomme de terre, tomate, riz pluvial, jatropha, avocatier...

 Les sols ferralitiques couvrant généralement les collines. Dans l'ensemble, ces sols sont compacts, difficiles à travailler et très sensibles à l'érosion. Néanmoins, ce type de sol est facile à fertiliser et peuvent être favorables à la culture de maïs et de manioc.

 Les sols d'alluvions ou baiboho sur la partie Ouest du district de Soavinandriana. Ce type de sol est caractérisé par des aptitudes culturales élevées. 1.7. Végétation

Le district de Soavinandriana est caractérisé par une faible couverture forestière et une grande étendue herbeuse. Les types de formations observées sont des forêts sclérophylles de moyenne altitude et entrecoupées par des savanes plus ou moins arborées. Dans les communes rurales de Soavinandriana et d'Antanetibe, la végétation dominante est la savane herbeuse. Les mosaïques cultures et les rizières n’occupent qu’une faible partie de la superficie. La carte ci-dessous donne des indications sur les occupations du sol de la zone d’étude :

Illustration 3 : Carte de l'occupation du sol Source : BD 100 FTM, traitement SIG

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Partie 1 : Généralités

1.8. Hydrographie

Le District de Soavinandriana bénéficie d’un important réseau lacustre. En effet, 9 des 51 lacs recensés dans la région d’Itasy (soit 18%) se trouvent dans ce District. Le périmètre d’Ambalasasatra est drainé par la rivière Mariarano. La rivière de Mariarano est un cours d’eau pérenne qui débouche dans le lac Itasy. 1.9. Relief

La région d’Itasy fait partie des hautes terres centrales. La crête de l’Ankaratra s’abaisse progressivement en une longue croupe allongée, suivie par des rivières qui découpent la terminaison des plateaux du District d’. Dans le District de Miarinarivo, le bastion d’ au Nord (1 500 m) et la montagne du Manja au Sud (1 765 m) un alignement granitique de direction méridienne et constituent une ligne de partage des eaux. Dans le District de Soavinandriana, le massif volcanique de de l’Itasy présente des formes diverses comme :

 Les cônes de scories avec leurs coulées et les dômes trachytiques, de part et d’autre d’Analavory ;  Les cratères d’explosions dans les environs d’Ampefy. 1.10. Milieu humain et social

1.10.1. Situation démographique Le District de Soavinandriana est composé de 14 CR et compte au total 118 Fokontany. En 2006, l’effectif de la population est estimé à 153 579 habitants. Pour les deux communes concernées par le projet (Soavinandriana et Antanetibe), la population est estimée à 39 146 habitants pour la même année. La situation démographique du District est donnée par le tableau suivant : Tableau 3 : Donnée démographique du District de Soavinandriana en 2006 Population Superficie Densité Commune Fokontany [hab] [km2] [hab/km2] Soavinandriana 32 31 090 178 175 Antanetibe 7 8 056 62 130 2 6 366 94 68 Ampefy 11 14 333 170 84 6 7 625 40 191 Ampary 4 7 256 30 242 7 14 243 241 59 Ambatoasana 3 3 525 152 36

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Partie 1 : Généralités

Tamponala 6 10 999 235 47 Mananasy 12 16 052 160 100 Mahavelona 10 15 254 210 72 Masindray 6 5 953 120 50 6 5 975 171 35 Amberomanga 4 4 890 107 46 Total 118 153 579 1 970 78 Source : District de Soavinandriana

A part les autochtones, la population est composée essentiellement de plusieurs ethnies telles que les Merina, les Betsileo, et les Antandroy dont la plupart provient de , Faratsiho, , et d’autres régions pour jouir des potentialités économiques de la région. Presque chaque individu appartient à un groupement religieux (Catholique, Protestant, Adventiste, Apocalipsy, Shalom, Ara-pilazantsara, Jesosy mamonjy, Manamboara vatsy, Orthodoxe, Vaovao mahafaly, MET, FFJM). Malgré l’expansion du christianisme dans cette région, des pratiques traditionnelles y émergent encore dans la région. En effet, la plupart de la population ne travaillent pas le mardi, une partie de la population ne mange pas de porc, d’oignon, de l’ail et de ses dérivés. 1.10.2. Agglomération Environ 70% des lotissements rencontrés sont de type malagasy ; ce sont des maisons en terre avec des toits en chaume. Les habitations bâtis en briques cuites avec des toits en tôles ne représentent que 30%.

Illustration 4 : Type d'habitation en Illustration 5 : Type d'habitation en terre briques cuites avec des toits en tôles avec des toits en chaume

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Partie 1 : Généralités

1.10.3. Education La situation par rapport au niveau d’instruction des chefs d’exploitation dans le District de Soavinandriana est également assez critique : 12,7% de chefs d’exploitation n’ont pas pu fréquentés l’école et 71,42% se sont arrêtés au niveau primaire (source : Recensement de l’agriculture Campagne agricole 2004-2005 - MAEP). L’observation de la population de la zone d’influence reflète un taux anormalement élevé d’enfants scolarisable mais qui ne fréquentent pas l’école. Le tableau suivant donne un peu plus de renseignement sur la statistique de ce niveau d’éducation de la région : Tableau 4 : Donnée sur l'enseignement dans le District de Soavinandriana Etablissements Nombre de salles Effectif des élèves Nombre d’enseignants a) Niveau I : - Publics 305 16 896 334 - Privés 184 7 822 199 b) Niveau II : - Publics 37 1 250 54 - Privés 34 1 147 48 c) Niveau III : - Publics 6 187 17 - Privés - - - Total 266 27 302 652 Source : District de Soavinandriana Ce tableau confirme que le niveau d’instruction est assez critique. Le niveau primaire représente 90,53% des fréquentations. En effet, 9,47% seulement continuent à poursuivre leurs études qu’au-delà du niveau I, dont 2 397 étudiants soit 8,78% fréquentent le niveau II collégiale, et 187 élèves arrivent à atteindre le Lycée en niveau III. 1.10.4. Santé La situation par rapport aux infrastructures sanitaires est également déplorable. En effet, les plus proches centre de santé de base se trouvent à Antanetibe, Manazary ou Soavinandriana. Des parcours à pieds de plusieurs heures sont nécessaires pour atteindre ces centres. La médecine traditionnelle est encore pratiquée dans la région. Pour Antanetibe, on recense 04 guérisseurs et 05 renin- jaza (source : CR Antanetibe). L’IRA (Insuffisance rénale Aigu), les diarrhées, les sénilités, et la malnutrition touchent le plus la population.

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Partie 1 : Généralités

Le tableau ci-dessous donne des indications sur les infrastructures sanitaires du District de Soavinandriana : Tableau 5 : Nombre des infrastructures sanitaires en 2006 Infrastructures Nombre Service de Santé de District (SSD) public 1 Centre Hospitalier de District (CHD) public 1 Centre de Soins et de Santé de Base (CSSB 2) public 12 Centre de Soins et de Santé de Base (CSSB 2) privé 1 Centre de Santé de Base 1 (CSB 1) 5 Source : District de Soavinandriana 1.11. Activités socio-économiques

1.11.1. Agriculture Zone volcanique favorables à l’agriculture, combinée avec des conditions climatiques meilleures, le District de Soavinandriana offre des potentialités agricoles très importantes dans l’ex-province d’Antananarivo. Le riz irrigué, le maïs, et l’arachide constituent entre autres les principales cultures agricoles du District. Les données communiquées par le District de Soavinandriana pour l’an 2006 se présentent comme suit : Tableau 6 : Principales productions agricoles du District de Soavinandriana Désignation Superficies Production [T] Rendement [T/ha] cultivées [ha]  Cultures vivrières Riz irrigué 15 000 46 350 3,09 Riz tanety 6 880 11 390 1,65 Brèdes 250 125 0,5 Haricot 3 720 3 860 1,03 Manioc 4 490 63 850 - Patate douce 300 2 400 - Pomme de terre 2 800 2 400 - Saonjo 75 375 5 Maïs 11 880 25 250 2,125 Tomate 2 600 52 000 -

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Partie 1 : Généralités

 Cultures industrielles Arachides 23 350 2 7500 1,17 Café 98 588 6 Tabac 415 378 0,91  Cultures fruitières Ananas 25 250 10 Bananiers 170 2 550 15 Avocatiers 50 1 600 32 Pêches et pruniers 15 187,5 12,5 Agrumes 5 60 12 Source : District de Soavinandriana 1.11.2. Elevage et pêche L’élevage et la pêche constituent aussi l’activité principale de la population. La pêche est un secteur incontournable pour l’économie locale à cause de l’abondance des plans d’eau dans le District. Le nombre de cheptel et la production halieutique comptabilisée à partir des visas de conformité du service des eaux et forêts se présentent comme suit pour l’an 2006 : Tableau 7 : Effectif de l'élevage dans le District de Soavinandriana Désignation Nombre du cheptel (têtes) Bœufs 39 035 Porcs 4 900 Volailles 124 560 Source : District de Soavinandriana

Pour l’année 2011, on recense 2 625 têtes de bovins, 1 406 têtes pour les porcins et 7 811 têtes de volaille dans la Commune d’Antanetibe. En ce qui concerne la production de poissons, le tableau suivant donne des indications sur la production halieutique déclarée pour l’année 2006 : Tableau 8 : Production halieutique déclaré en 2006 [kg] Carpe Tilapia Black-bass Cyprin doré FIBATA Anguille 81 386 121 743 2 734 20 997 1 822 4 Source : District de Soavinandriana

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Partie 1 : Généralités

1.11.2.1. Commerce Généralement, la commercialisation des produits agricoles se fait aux grands marchés. Les produits sont donc acheminés, soit à Soavinandriana (chaque lundi), soit à Antanetibe (chaque jeudi), soit à Miarinarivo (chaque mercredi). Les jours de marché pour chaque commune du District de Soavinandriana sont illustrés dans le tableau suivant : Tableau 9 : Jours de marché pour chaque commune Commune Jours de marché Soavinandriana Lundi Antanetibe Jeudi Ampefy Samedi Ankaranana Jeudi Ampary Lundi-Jeudi Ankisabe Jeudi Mahavelona Vendredi Mardi Ambatoasana Samedi Masindray Mercredi Mananasy Mercredi Amparaky Mardi Amberomanga Vendredi Dondona Mardi

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Partie 1 : Généralités

Chapitre 2. Généralités sur la norme NIHYCRI 2.1. Contexte

Plus de 75% des Malgaches vivent en milieu rural dont la grande majorité est accaparée par les activités agricoles. À Madagascar, on estime environ 1,2 millions d’hectares de périmètre irrigué. Correctement irrigué et avec la pratique des techniques de riziculture améliorées (SRI/SRA), le rendement de riz d’un périmètre peut atteindre 6 T/Ha alors que si la maîtrise d’eau est incorrecte le périmètre ne produit que 1,5 à 3 T/Ha. Or, environ 100 000 Ha seulement sont correctement irrigués soit 10% des périmètres. Les 90% restant ont besoin de réhabilitation. En effet, la Grande île n’est pas à l’abri des fléaux naturels tels que les cyclones, crues et inondations dont l’effet dévastateur détruit des milliers d’hectare de culture chaque année. En plus, ces infrastructures hydroagricoles sont vétustes (la plupart date de l’époque coloniale) et leur durée de vie est assez courte qu’elles succombent vite à la dégradation et à l’ensablement face aux impacts du changement climatique et de la dégradation de l’environnement. Afin de dénouer le problème, le gouvernement Malgache a alors élaboré les Normes malagasy de construction des infrastructures hydroagricoles contre les crues et inondations (NIHYCRI) sous le décret n° 2013-070 du 5 février 2013 avec l’aide financière de la Banque mondiale. 2.2. Objectifs de NIHYCRI

L’objectif principal de NIHYCRI est d’accroître la sécurité des infrastructures hydroagricoles de façon à protéger les biens contre les risques associés à leur présence. Ainsi, ces infrastructures normalisées :

 Résistent aux crues et inondations dans le cadre de la durée de vie technique projet des infrastructures ;

 Sont à l’abri de l’ensablement qui constitue un facteur aggravant, conduisant à la destruction des infrastructures, à un niveau de crues inférieures à celles pour lesquelles, elles sont dimensionnées. 2.3. Résultats attendus

L’application de NIHYCRI devra assurer la durabilité des nouvelles infrastructures, les travaux d’entretien et de réhabilitation ainsi que l’amélioration de la production agricole sur les périmètres bénéficiant de ces infrastructures. Le pays pourra alors économiser sur les dépenses destinées aux travaux de réhabilitation post-crue ou post-inondation et ses économies pourraient aider à étendre les superficies irriguées. En effet, la durabilité accrue de ces infrastructures fait en sorte d’éviter la dépense régulière sur la réparation. Ainsi, le pays pourrait alors mettre de côté ces sommes pour aménager des nouvelles superficies.

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Partie 1 : Généralités

2.4. Cibles de NIHYCRI

NIHYCRI cible tous acteurs techniques entrant dans le processus de la construction d’infrastructures hydroagricoles. Les cibles sont principalement :  La direction du génie rural auprès du ministère de l’agriculture ;  Les responsables techniques auprès des différents services techniques des ministères concernés par l’aménagement hydroagricole ;

 Les responsables techniques auprès des différents organismes et institutions de financement ;

 Les responsables techniques auprès des différents projets et programmes œuvrant dans la construction des infrastructures hydroagricoles ;

 Les responsables techniques auprès de la collectivité décentralisée au niveau des sites de projets d’aménagement hydroagricole (niveau régional et communal) ;

 Les responsables techniques auprès des structures organisationnelles des usagers de l’eau ;  Les professionnels du secteur de bureaux d’études ;  Les professionnels du secteur des travaux de construction hydroagricole. (Source : [3]1) 2.5. Portée de NIHYCRI

NIHYCRI donne des prescriptions et exigences purement techniques en matière de conception, dimensionnement, construction, contrôle des travaux en relation directe avec les risques des crues et inondations sur les infrastructures hydroagricoles et leurs zones d’influence directes.

NIHYCRI s’applique à toutes les infrastructures destinées à l’irrigation, au drainage et à la protection des périmètres irrigués susceptibles d’être concernées par la problématique de crues, inondations et ensablement. NIHYCRI présente des exigences obligatoires, des prescriptions et des recommandations. NIHYCRI a pour objet d'accroître la sécurité des infrastructures hydroagricoles de façon à :

 protéger les personnes et les biens contre les risques associés à la présence de ces infrastructures ;

1 Le chiffre entre-crochets [XX] indique les références bibliographiques

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Partie 1 : Généralités

 atténuer les impacts socio-économiques des crues et inondations sur les périmètres irrigués ;

 sécuriser les investissements réalisés dans le cadre de l’aménagement hydroagricole. NIHYCRI s’applique :

 à toute nouvelle construction sur des nouveaux aménagements hydroagricoles ;

 à toute réhabilitation visant la reconstruction d’infrastructures clés sur des réseaux hydroagricoles existants ;

 à toute réhabilitation intégrant le volet remise en conformité par rapport aux normes. (Source : [3]) 2.6. Exigences et prescriptions

Dans les différents articles constitutifs de NIHYCRI, on distingue les exigences des prescriptions : 2.6.1. Exigences Les exigences sont des termes que l’on doit obligatoirement respecter. Les exigences de portée générale sont axées sur les types d’activités à réaliser. 2.6.2. Les prescriptions À la différence des exigences, les prescriptions sont des guidelines ou guide de bonne pratique qui servent de référence et sont à adapter selon le contexte réel du projet. Il n’est donc pas obligatoire de les suivre à la lettre. 2.7. Limites de NIHYCRI

Ce sont des normes techniques s’appuyant sur la protection des infrastructures hydroagricoles contre les catastrophes naturelles dans le cadre de conception, dimensionnement, construction et maîtrise d’œuvre des projets d’aménagement hydroagricole. Aucune prescription d’ordre socio-organisationnel, environnemental et administratif n’est donnée. En outre, NIHYCRI se focalise seulement en ce qui concerne la sécurité et la durabilité des infrastructures hydroagricoles par rapport aux crues et inondations. 2.8. Principe de classement des infrastructures hydroagricoles

Selon NIHYCRI, les infrastructures hydroagricoles sont classées selon les critères suivants :

 En fonction de leur importance du point de vue socio-économique, qui dépend de la superficie totale des parcelles de cultures que le réseau domine.

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Partie 1 : Généralités

Tableau 10 : Classes des infrastructures hydroagricoles (en fonction de la superficie totale des parcelles) Classes Caractéristiques Classe I Superficie supérieure à 3000 Ha Classe II Superficie comprise entre 1000 et 3000 Ha Classe III Superficie comprise entre 200 et 1000 Ha Classe IV Superficie comprise entre 75 et 200 Ha Classe V Superficie inférieur à 75 Ha Source : [3]

 En fonction de leur importance du point de vue impact de la rupture des infrastructures clés (barrage, retenue et digue de protection) sur le milieu humain. Tableau 11 : Classes des infrastructures hydroagricoles (en fonction des impacts lors de la rupture des infrastructures clés) Classes Caractéristiques Infrastructure (barrage, retenue ou digue de Sous-classe M protection) dont la rupture risque de causer directement des pertes de vie humaines. Source : [3]

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Partie 1 : Généralités

Chapitre 3. Justifications de l’application de NIHYCRI sur le projet 3.1. Présentation des niveaux de risque par rapport aux crues, inondation et ensablement

3.1.1. Au niveau régional D’un point de vue global, La zone du projet est située dans la région d’Itasy dont la typologie des risques par rapport aux crues et inondations se résume par le tableau suivant : Tableau 12 : Typologie régionale générale des risques par rapport aux crues, inondation et ensablement dans la région d’Itasy Typologie et niveau de risque Zone caractéristiques Crues Eaux Ensablement Erosion Inondations rivières sauvages cours d’eaux BV direct Pluviométrie : peu intensive à moyenne

Réseau hydrographique : crues de moyenne importance Itasy Moyen Important Moyen Important Important Couverture végétale : savane et savane arborée

Relief : accidenté marqué aussi par l’abondance de plaines Source : [3], extrait typologie régionale des risques par rapport aux crues, inondation et ensablement Ce tableau montre que la région présente un niveau de risque important d’érosion, d’ensablement et des eaux sauvages alors que le risque est de niveau moyen pour les crues de rivières et les inondations. 3.1.2. Au niveau du bassin versant

Pour le bassin versant (BV) du périmètre d’Ambalasasatra, la couverture végétale existante ne permet pas de freiner suffisamment les écoulements des eaux de ruissellement et n’arrive pas à retenir convenablement les couches de terre. En effet, la couverture végétale dominante dans le BV est la savane herbeuse. En plus,

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Partie 1 : Généralités

les collines étant essentiellement formées de carapace latéritique, les feux de brousse et la pratique de culture sur les versants laisse le terrain nu et accroit ainsi sa vulnérabilité aux attaques des eaux sauvages. Les crues et le transport solide sont donc importants, surtout aux niveaux des sous-bassins versant. 3.1.3. Au niveau du périmètre Concernant le périmètre lui-même, il se trouve sur une vaste plaine traversée par une rivière qui est la principale ressource en eau du périmètre. La plaine constitue en quelque sorte le lit majeur de la rivière. La plaine est un endroit favorable pour le dépôt des sédiments provenant des bassins versant avoisinants. En plus, pendant les saisons pluvieuses, Le débordement de la rivière entraine l’inondation de la plaine d’où inondation du périmètre. Le risque d’ensablement et d’inondation est donc important dans le périmètre. 3.2. Conclusion

Le niveau de risque par rapport aux eaux sauvages, inondations et ensablements est donc important dans la zone d’étude. Pour assurer la durabilité des infrastructures hydroagricoles et des ouvrages sur rivière à implanter, il est impératif que ces infrastructures et ouvrages soient normalisés c’est à dire :  Capable de résister aux attaques des eaux sauvages et aux crues,  Capable d’entonner les crues de la rivière,  Capable d’évacuer les dépôts de sédiment. L’adoption de NIHYCRI pour le dimensionnement de ces infrastructures est donc une solution incontournable pour ce projet.

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Partie 1 : Généralités

Chapitre 4. Analyse de la situation actuelle 4.1. Description du périmètre

Le périmètre d’Ambalasasatra englobe une partie ou la totalité des quatre (4) sous-périmètres suivants : Ambohibary, Andranofotsy, Ambodivona et Mitsinjo. Une association des usagers de l’eau (AUE) indépendante gère respectivement chacun de ces sous périmètres. Le tableau ci-dessous représente la répartition du périmètre d’Ambalasasatra en sous-périmètre : Tableau 13 : Répartition du périmètre d’Ambalasasatra en sous-périmètres Sous-périmètre AUE Superficie [Ha] Exploitants Tsaramandroso Ambohibary 128 140 Ambohibary Andranofotsy Taratr’i Fitandambo 140 330 Ambodivona Ambodivona 45 115 Miavotra Mitsinjo Mitsinjo Tsinjovary 285 130 Source : GERCO

Le réseau d’Ambalasasatra domine topographiquement une superficie totale de 351 Ha et est principalement aménagé pour la riziculture. Par sa superficie (comprise entre 200 et 1000 Ha), le périmètre est donc de classe III (voir chapitre 2). Malgré ses fortes potentialités, le périmètre ne produit que 2,5 tonnes de riz par hectare à cause de la mauvaise irrigation. Le plan d’ensemble du périmètre est donné ci-dessous :

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Partie 1 : Généralités

Illustration 6 : Plan d'ensemble du périmètre d'Ambalasasatra Source : GERCO

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Partie 1 : Généralités

4.2. Etat actuel de la maîtrise d’eau

4.2.1. Infrastructures hydroagricoles existantes L’actuel réseau d’Ambalasasatra comprend :  Un barrage de dérivation de 15 m de longueur ;  Un avant canal en terre de 309 m, un canal principal en terre de 3 990 m de longueur, et deux canaux secondaires en terre totalisant 3 086 m;  Un passage à charrette ;  Un ouvrage de décharge. 4.3. Problèmes principaux du périmètre

Le réseau d’Ambalasasatra est drainé par la rivière Mariarano. Depuis 1999, ce réseau n’a bénéficié d’aucuns travaux de réhabilitation. Les dégâts qu’il a subis se sont alors accumulés au fil de temps. Actuellement, presque tout le réseau est hors service à cause de sa vétusté et de son mauvais état de fonctionnement. Le principal problème vient des sous-bassins versants qui à chaque saison de pluies déversent des tonnes de débit solide qui ensablent les rizières. Les dépôts formés causent l’obstruction des rivières et drains et favorisent la rupture des digues qui entraine par la suite l’inondation et l’ensablement des parties basses. Les parcelles se trouvant à proximité du lit de la rivière (Ambohibary, Andranofotsy et Mitsinjo) sont les plus touchées par le problème de crue et d’inondation. La réhabilitation du barrage d’Ambalasasatra remonte au temps de la micro- hydraulique et actuellement ce barrage n’est plus visible parce qu’il est entièrement enseveli par le sable. Compte tenu de ces méfaits, l’état actuel du réseau d’irrigation n’arrive plus à satisfaire les besoins en eau du périmètre. Il est alors impératif de procéder à la réhabilitation de ce dernier en utilisant la norme NIHYCRI dans la conception et le dimensionnement des infrastructures hydroagricoles.

Illustration 7 : Passage à charrette Illustration 8 : Etat actuel du canal primaire

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Partie 1 : Généralités

Illustration 9 : Glissement de terrain sur la rive Illustration 10 : Vue en aval de l’actuel barrage droite de la rivière Mariarano (en amont du barrage) d'Ambalasasatra

4.4. Aménagement proposés

Compte tenu de la situation actuelle, l’aménagement du périmètre d’Ambalasasatra consiste à :

 Aménager le barrage de dérivation d’Ambalasasatra pour maîtriser la hauteur d’eau de la rivière.

 Mettre en place un système de protection pour limité le glissement de terrain en amont du barrage afin de réduire l’ensablement au niveau du barrage ;

 Construire un dessableur à 140 m de l’avant canal pour piéger les particules solides charriées par l’eau et les matières en suspension ;

 Aménager les canaux existants et construire les ouvrages sur canaux pour assurer la distribution de l’eau dans tout le périmètre ;

 Construire des digues en rive droite et rive gauche de la rivière Fitandambo pour protéger les périmètres sur les deux rives contre l’inondation ;  Construire un déversoir de sécurité pour évacuer les eaux de ruissellement provenant des versants ;  Aménager les réseaux de drainage pour l’assainissement. 4.5. Détail technique des aménagements proposés

Pour le barrage, le dimensionnement est basé sur les études hydrologiques. Le débit de crue de sureté est utilisé pour le dimensionnement. Pour les canaux et drains, le principe de dimensionnement est basé sur le calage hydraulique dont les principaux paramètres sont : la pente du terrain, la vitesse de l’eau et le débit à faire passer.

Pour la digue, le dimensionnement est basé sur le calage hydraulique. Le débit de crue de sureté est utilisé pour le dimensionnement.

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Partie 1 : Généralités

Pour le déversoir de sécurité, le dimensionnement est basé sur les études hydrologiques. Le débit de dimensionnement est le débit de crue de projet. Les principaux paramètres sont : le débit à évacuer, la charge au-dessus du déversoir, la longueur du déversoir. Pour le dessableur, le dimensionnement est basé sur le calage hydraulique. Les principaux paramètres sont : taille de la particule à éliminer et sa vitesse de chute dans l’eau.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Partie 2 : CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES

Mémoire de fin d’étude

Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Chapitre 5. Etude hydrologique 5.1. Objectifs

L’objet de cette étude est d’estimer les apports mensuels de la rivière concernée ainsi que les débits de crue pour différentes périodes de retour. Ce chapitre mettra en relief le BV, les apports, les crues et les besoins en eau du périmètre. 5.2. Bassin versant

5.2.1. Définition Le bassin versant en une section d'un cours d'eau est défini comme la surface drainée par ce cours d'eau et ses affluents en amont de la section. Tout écoulement prenant naissance à l'intérieur de cette surface doit donc traverser la section considérée, appelée exutoire, pour poursuivre son trajet vers l'aval. 5.2.2. Présentation du bassin versant Le bassin versant à étudier et le bassin versant d’Ambalasasatra dont l’exutoire se situe au niveau l’ancien barrage. La carte ci-dessous représente la délimitation du BV :

Illustration 11 : Délimitation du bassin versant d'Ambalasasatra Source : BD 100 FTM, traitement SIG

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

5.2.3. Caractéristiques du bassin versant 5.2.3.1. Surface du bassin versant : S C’est la surface qui collecte les précipitations tombées dans le BV. Elle est limitée par la ligne des crêtes. Plus cette surface est importante plus le volume d’eau transité dans le BV est important. L’obtention de sa valeur se fait par digitalisation sur le logiciel MapInfo des cartes FTM numérisées à l’échelle 1/100000è. Appliquée sur les feuilles M47, N47, M48 et N48 on estime la superficie du BV d’Ambalasasatra à 34,5 km2. 5.2.3.2. Périmètre du bassin versant : P

Le périmètre du BV s’obtient de la même façon que la surface. On l’évalue à 28,03 km. 5.2.3.3. Forme du bassin versant

L’indice de compacité de Gravélius KG permet de caractériser la forme du BV. Par définition, c’est le rapport entre le périmètre du BV et le périmètre d’un cercle de même surface :

(1)2 √ P : périmètre du BV [km] S : surface su BV [km2]

Si KG ≈ 1, le BV est de forme quasiment circulaire

Si KG >>1 le BV est de forme allongée Les bassins versants de forme allongée présentent un écoulement rapide tandis que les bassins versant de forme arrondie présentent un écoulement lent.

Dans le cas actuel, KG est égale à 1,35, c’est-à-dire que le BV est de forme allongée. 5.2.3.4. Longueur du plus long cheminement hydraulique : L C’est la longueur maximale du cours d’eau depuis sa naissance jusqu’à l’exutoire. Sa détermination est la même que pour la surface et le périmètre du BV. Elle est évaluée à 10,5 km. 5.2.3.5. Pente moyenne du bassin versant : I Tout en tenant compte de la totalité du relief, la pente moyenne est déterminée à partir de la formule :

(2)

2 Le chiffre entre-parenthèses (XX) indique le numéro de la formule

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Dans laquelle : I : pente moyenne du BV en [m/km]

Zmax : altitude maximale du BV en [m]

Zmin : altitude minimale du BV en [m] L : longueur du plus long cheminement hydraulique en [km] Le tableau ci-dessous récapitule les caractéristiques du BV : Tableau 14 : Caractéristiques du BV d'Ambalasasatra Superficie S 34,5 km2 Périmètre P 28,03 km Plus long cheminement L 10,5 km

Indice de compacité de Gravelius KG 1,35

altitude maximale Zmax 1606 m

altitude minimale Zmin 1234 m Pente moyenne I 33,66 m/km ou 0,034 m/m]

5.3. Etude pluviométrique

5.3.1. Objectifs L’étude pluviométrique a pour objectif de déterminer la hauteur et l’intensité de pluie tombée dans la zone d’étude ainsi que sa répartition spatio-temporelle. 5.3.2. Station de prélèvement des données La station de prélèvement des données pluviométriques utilisées dans cette étude est la station de Soavinandriana. Elle se situe à 1575 m d’altitude et ses coordonnées en système WGS 84 sont les suivants :  Longitude : 46,75°E  Latitude : 19,16°S Cette station est la plus proche car elle se trouve à environ 6 km en vol d’oiseau de la zone du projet. La carte ci-dessous donne une indication plus précise sur son emplacement :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Illustration 12 : Emplacement de la station de Soavinandriana par rapport à la zone du projet Source : BD 100 FTM, traitement SIG 5.3.3. Pluies moyennes interannuelles On utilise généralement les pluviométries moyennes annuelles pour l’étude d’étiage. Pour avoir les pluies moyennes interannuelles de différentes fréquences, on effectue des ajustements statistiques en utilisant des lois de distribution telles que la loi de GAUSS ou la loi de GALTON. 5.3.3.1. Loi de GAUSS La loi de GAUSS ou loi normale est définie par la fonction de répartition suivante :

( ) ∫ (3) √ Dans laquelle u est appelée variable réduite de GAUSS avec :

̅ (4)

Où :

PF : pluviométrie de fréquence F [mm] ̅ : moyenne arithmétique de la série de pluie [mm] σ : écart-type de la série de pluie [mm]

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

On obtient les valeurs de F(P) en fonction de u en utilisant la table de GAUSS. Les principales valeurs utilisées en pratique sont données dans le tableau ci-après : Tableau 15 : Valeurs pratiques de F(P) en fonction de u T (ans) 5 10 20 25 50 100 F =1/(1-T) 0,8 0,9 0,95 0,96 0,98 0,99 u 0,84 1,28 1,63 1,75 2,05 2,33

5.3.3.2. Loi de GIBRAT-GALTON

La loi de GIBRAT-GALTON ou loi de log-normale est très proche de la loi de GAUSS du point du vu fonction de répartition. Elle est définie par :

( ) ∫ (3) √ Dans laquelle la variable réduite u est :

( ) (5)

Cette expression fait apparaître trois paramètres : a, b et P0. En utilisant la méthode des moments, on obtient trois équations à trois inconnues :

( ̅ ) (6) ( )

Où µ3 est le moment centré d’ordre 3 avec :

∑ ( ) (7) ( )( )

Les paramètres a et b sont déterminés par :

(8)

√ [ ] ( ̅ )

( ̅ ) (9)

On peut déterminer P0 en résolvant l’équation (6) par approximation successive. Connaissant P0 on résout l’équation (8) pour avoir a ; puis connaissant a et P0 on résout l’équation (9) qui donne b. 5.3.3.3. Test de validité de l’ajustement A. Test de χ2 C’est un test d’adéquation qui permet de savoir si l’échantillon observée est compatible avec la loi d’ajustement.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Soit un échantillon de N éléments avec une loi de répartition F(X). Pour mettre en œuvre le test, on procède comme suit :

 Découper l'échantillon en k (>4) classes contenant chacun ni (>5) éléments ;

ème  Calculer le nombre d’élément théorique vi qui devrait se trouve dans la i classe à partir de la loi ajustée aux observations :

( ) ( ) (10)  Calculer le terme suivant :

( ) ∑ (11)

 Déterminer le nombre de degrés de liberté n :

(12)

Où p est le nombre de paramètre définissant la loi ajustée

 Ramener ensuite la valeur de χ2 correspondant à λ dans la table de chi-deux (Cf. Annexe) pour trouver la probabilité de dépassement P(χ2). L’ajustement est satisfaisant si P(χ2)>0,05 c’est-à-dire qu’il n’y pas lieu de remettre en cause l’ajustement considérer. Dans le cas contraire on le rejette. L’application du test de Χ2 sur la loi de GAUSS donne les résultats suivants : Tableau 16 : Test de χ2 sur la loi de GAUSS Loi de GAUSS

( ) Classes ni vi

P<1551,1 6,000 5,900 0,001 P≤1551,1<1680,2 6,000 5,100 0,162 P≤1680,2<1784 6,000 5,900 0,001 P≤1784<1978,6 7,000 7,700 0,056 P≥1978,6 6,000 7,400 0,269 χ2 0,488 λ 2,000 P(χ2) 0,780

La loi de GAUSS est compatible avec l’échantillon de pluie considéré, elle sera adoptée pour l’estimation des pluviométries moyennes mensuelles de différentes fréquences.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

5.3.3.4. Calcul de la pluie moyenne mensuelle de différentes fréquences Après ajustement par la loi de GAUSS, le tableau ci-dessous donne la

pluviométrie moyenne mensuelle quinquennale sèche (P0,2) : Tableau 17 : Pluie moyenne mensuelle de fréquence quinquennale sèche Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année

P0,2 320,5 273,8 225,3 70,3 25,2 8,3 14,6 11,0 17,4 81,7 173,2 330,9 1552,2

5.3.4. Pluies maximales journalières On les obtient à partir des relevés pluviométriques journaliers interannuels. La pluie maximale journalière pour une année donnée est la plus forte précipitation observée pendant la même année. On les utilise généralement pour l’estimation des crues. Les pluies maximales journalières de différentes fréquences seront obtenues par ajustement suivant des lois de distributions telles que la loi de GUMBEL ou la loi de FRECHET. 5.3.4.1. Loi de GUMBEL

La fonction de répartition de la loi de GUMBEL se présente sous la forme :

( ) (13)

La variable réduite de GUMBEL est définie par :

(14)

Dans laquelle :

PF : pluviométrie de fréquence F [mm],

P0 : paramètre de position [mm],

aG : paramètre d’échelle ou gradex Avec :

̅ (15)

(16) ̅ est la moyenne arithmétique de la série de pluie et σ son écart-type. 5.3.4.2. Loi de FRECHET Sa fonction de répartition s’écrit :

( ) (13)

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

La variable réduite u est définie par :

( ) ( ) (17)

Avec : ̅̅̅̅̅̅ ( ) (18)

(19)

5.3.4.3. Test de validité de l’ajustement A. Test de χ2 Le tableau ci-après résume les résultats du test de Χ2 appliqué sur la loi de GUMBEL : Tableau 18 : Test de χ2 sur la loi de GUMBEL Loi de GUMBEL

( ) Classes ni vi

P<50,3 6,000 6,000 0,000 P≤50,3<56 6,000 4,100 0,898 P≤56<67,2 7,000 4,600 1,210 P≤67,2<84,2 7,000 11,600 1,821 P≥84,2 6,000 5,000 0,187 χ2 4,116 λ 2,000 P(χ2) 0,130

La loi de GUMBEL est compatible avec l’échantillon de pluie considéré, elle sera utilisée pour l’estimation des pluies maximales journalières de différentes périodes de retour. 5.3.4.4. Calcul des pluies maximales journalières de différentes périodes de retour Les pluies maximales journalières de différentes périodes de retour sont données par le tableau suivant :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Tableau 19 : Pluies maximales journalières de différentes périodes de retour Années Humide Période de retour T 5ans 10ans 20ans 25ans 50ans 100ans 225ans Pluie maximale 81,8 93,7 105,1 108,8 119,9 131,0 144,0 journalière P(24,T) 5.4. Estimation des débits

5.4.1. Estimation des apports L’estimation des apports de la rivière au niveau du barrage peut se faire en utilisant les deux méthodes suivantes :  La méthode des stations de référence (SRF),  La méthode de Centre Technique de Génie Rural et des Eaux et Forêts (CTGREF). 5.4.1.1. Méthode des stations de référence La méthode consiste à exploiter les données observées sur la station hydrométrique la plus proche de la zone d’étude. La station considérée sera alors appelée station de référence. Pour le présent cas, la station la plus proche est la station de Tsinjony. A. Apports annuels Connaissant le débit spécifique associé à la station de référence, l’apport annuel s’obtient en multipliant le débit spécifique par la superficie du BV à étudier. Cela nous ramène à la formule suivante :

(20) Où :

QF : apport annuel de fréquence F [l/s],

2 qF : débit spécifique associé à la station de référence [l/s/km ] ; S : superficie du BV à étudier [km2]; Le tableau suivant donne les débits spécifiques pour la station de Tsinjony : Tableau 20 : Débits spécifiques donnés par la station de Tsinjony

Récurrence Années sèches Médiane Années 10 5 2 5humides 10 q [l/s/km²] 18,8 21,4 26,7 32,9 36,3 Source : [2]

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On obtient alors l’apport moyen annuel, l’apport quinquennal et l’apport décennal en multipliant les débits spécifiques précédent par la superficie du BV d’Ambalasasatra. Les résultats sont résumés dans le tableau ci-après : Tableau 21 : Apports annuels de différentes périodes de retour calculés par la méthode SRF Apport Apport annuel sec Apport annuel humide Barrage moyen annuel 5ans 10 ans 5ans 10 ans Ambalasasatra 921,2 738,3 648,60 1 135,1 1 252,4

B. Répartition mensuels des apports Les apports mensuels s’obtiennent en appliquant les coefficients de répartition d’ALDEGHERI aux apports annuels. On utilise alors la formule suivante :

(21)

Où :

Qm : apport mensuel de fréquence donnée [l/s],

Qa : apport annuel de fréquence donnée [l/s],

Rm : coefficient de répartition d’ALDEGHERI À Madagascar, il existe 4 coefficients de répartition d’ALDEGHERI : Tableau 22 : Coefficients de répartition d'ALDEGHERI R Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année R1 16,9 16,7 17,1 9,7 5,7 4,1 3,7 3,4 2,6 2,4 4,8 12,9 100 R2 17,9 18,2 20,5 8,8 4,8 3,7 3,1 2,8 2,2 2 4,4 11,6 100 R3 13,4 14,8 15,8 9,9 6,9 5,7 5,8 6 4,4 3,6 4,5 9,2 100 R4 23,8 19 17,2 6,8 3,8 2,7 2,4 2,1 1,6 1,5 3,3 15,8 100

 R1 correspond aux bassins versants des hautes terres centrales  R2 correspond aux grands bassins versant du Nord-Ouest  R3 correspond aux bassins versants de la bordure orientale  R4 correspond aux bassins versants du Centre Ouest du Sud-Ouest et petits bassins versants du Nord-Ouest.

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Le BV à étudier appartient aux hautes terres centrales, il convient donc d’utiliser le coefficient d’ALDEGHERI R1 pour le calcul des apports mensuels de différentes fréquences. Les tableaux suivants donnent les résultats des calculs des apports mensuels de différentes fréquences par la méthode des stations de référence : Tableau 23 : Apports moyens mensuels en l/s (par la méthode SRF) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1 868,1 1 846,0 1 890,2 1 072,2 630,1 453,2 409,0 375,8 287,4 265,3 530,6 1 425,9 921,2

Tableau 24 : Apports quinquennaux secs mensuels en l/s (par la méthode SRF) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1 497,3 1 479,6 1 515,0 859,4 505,0 363,2 327,8 301,2 230,3 212,6 425,3 1 142,9 738,3

Tableau 25 : Apports décennaux secs mensuels en l/s (par la méthode SRF) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1315,4 1299,8 1330,9 755,0 443,6 319,1 288,0 264,6 202,4 186,8 373,6 1004,0 648,6

5.4.1.2. Méthode CTGREF A. Apports annuels Les apports annuels sont calculés par la formule empirique suivante :

( ) ( ) ⁄ ( ) ⁄ (22)

Où :

QF : apport annuel de fréquence F [l/s], B : coefficient régional,

PF : pluviométrie moyenne annuelle de fréquence F [mm],

Zm : altitude moyenne du BV [m], S : superficie du BV [km2]. Les apports annuels de différentes fréquences calculés à partir de la méthode CTGREF sont donnés par le tableau suivant :

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Tableau 26 : Apports annuels de différentes périodes de retour calculés par la méthode CTGREF Apport annuel Apport Apport annuel sec Barrage moyen humide annuel 5ans 10 ans 5ans 10 ans Ambalasasatra 1 050,4 841,1 739,0 1 277,9 1 404,0

B. Répartition mensuels des apports

On obtient les apports mensuels en procédant de la même façon que par la méthode des stations de référence c’est-à-dire en appliquant les coefficients de répartition d’ALDEGHERI sur les apports annuels. Les tableaux suivants donnent les résultats des calculs des apports mensuels de différentes fréquences par la méthode CTGREF : Tableau 27 : Apports moyens mensuels en l/s (par la méthode CTGREF) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 2059,7 2035,3 2084,0 1182,2 694,7 499,7 450,9 414,4 316,9 292,5 585,0 1572,2 1015,6

Tableau 28 : Apports quinquennaux secs mensuels en l/s (par la méthode CTGREF) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1649,3 1629,8 1668,8 946,6 556,3 400,1 361,1 331,8 253,7 234,2 468,4 1258,9 813,3

Tableau 29 : Apports décennaux secs mensuels en l/s (par la méthode CTGREF) Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1649,3 1629,8 1668,8 946,6 556,3 400,1 361,1 331,8 253,7 234,2 468,4 1258,9 813,3

5.4.1.3. Synthèse des résultats Afin d’avoir plus de précision, les résultats obtenus à partir de ces deux méthodes (SRF et CTGREF) devront être confrontés aux débits observés sur le terrain. Mais les données réelles nous font défaut du fait que nous n’avons qu’un débit journalier ponctuel (correspondant au mois d’Octobre) pendant la descente sur terrain. Il serait alors judicieux de prendre la moyenne des résultats obtenus entre les deux méthodes.

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La synthèse des apports quinquennaux secs mensuels et apports décennaux secs mensuels sont donnés par les tableaux suivants : Tableau 30 : Synthèse des apports quinquennaux secs mensuels en l/s Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1573,3 1554,7 1591,9 903,0 530,6 381,7 344,4 316,5 242,0 223,4 446,9 1200,9 775,8

Tableau 31 : Synthèse des apports décennaux secs mensuels Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année 1382,2 1365,9 1 398,6 793,4 466,2 335,3 302,6 278,1 212,7 196,3 392,6 1055,1 681,6

5.4.2. Estimation des débits de crues 5.4.2.1. Période de retour des crues de dimensionnement

La connaissance de la valeur du débit de crue est fondamentale pour le dimensionnement et la tenue des ouvrages hydrauliques. La durée de vie de l’ouvrage dépend de la période de retour du crue de dimensionnent ou crue de projet. Selon la classe du périmètre, NIHYCRI exige des périodes de retour à considérer dans le calcul des crues de projet et de sureté. Le tableau ci-dessous donne les crues de projet et de sureté pour chaque classe : Tableau 32 : Crues de projet et de sûreté pour chaque classe Classes Durée de vie [ans] Crues de projet [ans] Crues de sureté [ans] M CMP I 100 100 450 II 75 75 350 III 50 50 225 IV 20 à 30 20 à 30 90 à 135 V 10 10 45 Source : [3] Ambalasasatra est un périmètre de classe III, sa durée de vie sera de 50 ans avec des crues de projets de 50 ans et des crues de sureté de 225 ans. 5.4.2.2. Méthodes utilisées pour avoir le débit de crue En matière de méthode de calcul des crues, NIHYCRI a des exigences minimales à considérer selon les différentes classes et le fait que le BV soit jaugé ou non. Ces exigences sont résumées dans le tableau suivant : Tableau 33 : Exigences en matière de procédure de calcul des crues Classe Bassin versant jaugé Bassin versant non jaugé M Modélisation : déterministe

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I Statistique Modélisation : déterministe II Statistique Empirique III Statistique Empirique IV Statistique Empirique V Statistique Empirique Source : [3] Aucun jaugeage n’a été effectué sur le BV, et comme le périmètre et de classe III, les méthodes empiriques seront utilisées pour le calcul des crues. Les méthodes empiriques les plus utilisées sont :

 Méthode Rationnelle qui est une méthode réservée au petit BV dont la superficie est inférieure à 4 km2,

 Méthode de Louis Duret qui dérive de la méthode rationnelle mais adaptée à des bassins versants de superficie supérieure à 10 km2, La méthode adaptée au présent cas est la méthode de Louis Duret. Pour avoir plus de précision sur les résultats, la méthode ORSTOM sera utilisée pour corriger des débits trouvés. 5.4.2.3. Méthode de Louis Duret Ajustée et appliquée à Madagascar, la simplification de la formule de Louis Duret donne deux variantes qui diffèrent selon la superficie du BV :  Pour une superficie inférieure à 150 km2 :

( ) (23)  Pour une superficie supérieure à 150km2 :

( ) (24) Avec :

3 QT : débit de crue de période de retour T [m /s], I : pente moyenne du BV [m/km], S : surface du BV [km2], P(24,T) : hauteur de pluie maximale en 24 h et de période de retour T. L’application de la méthode sur un BV de 34,5 km2 (<150km2) donne les débits de crue de différentes périodes de retour suivants :

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Tableau 34 : Débits de crue de différentes périodes de retour calculés par la méthode de Louis Duret Q Q Q Q Q Q Q Barrage 5 10 20 25 50 100 225 [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/s] Ambalasasatra 74,2 89,7 105,2 110,3 126,4 142,9 162,9

5.4.2.4. Méthode ORSTOM Le débit de crue décennal est donné par la formule :

(25) Avec :

3 Q10 : débit de crue décennale [m /s], I : pente du BV [m/km],

PF : pluie maximale journalière de fréquence F [mm] ; S : surface du BV [km2], E : indice d’exondité, G : coefficient de perméabilité, V : indice de couverture végétale. Les valeurs de E, G et V sont données dans d’ouvrage Fleuves et Rivières de Madagascar de Chaperon. P. Tableau 35 : Crue décennale par la méthode ORSTOM

3 Barrage S [km²] I [m/km] P [mm] E G V Q10 [m /s] Ambalasasatra 34,5 33,7 93,7 0,6 1,0 0,5 58,8

5.4.2.5. Synthèse des résultats Les résultats obtenus à partir de la méthode de Louis Duret seront multipliés par un coefficient multiplicateur α défini par :

(26)

Après calcul, α = 0,66. Les valeurs de débit de crue retenues sont représentées dans le tableau ci-après : Tableau 36 : Synthèse des résultats des crues de différentes périodes de retour

3 3 3 3 3 3 3 Barrage Q5 [m /s] Q10 [m /s] Q20 [m /s] Q25 [m /s] Q50 [m /s] Q100 [m /s] Q225 [m /s] Ambalasasatra 48,7 58,8 69,1 72,4 82,9 93,8 106,9

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D’après ce tableau, le débit de crue de projet est égale à 82,9 m3/ et le débit de crue de sureté et de 106,9 m3/s. 5.5. Etudes des besoins en eau

L’étude des besoins en eau du périmètre permet de dimensionner les ouvrages d’irrigation (canaux, prises,…). L’étude consiste à chercher le débit fictif continu (dfc) qui servira de base pour les dimensionnements par moyen du logiciel CROPWAT 8.0. Pour aboutir au résultat final, quelques paramètres sont à considérer : L’évapotranspiration potentielle (ETP), le coefficient cultural Kc, la pluie efficace (Pe), le calendrier et le pratique cultural,…. 5.5.1. L’évapotranspiration pour la station de Soavinandriana L’évapotranspiration, combinaison de l’évaporation et la transpiration de la plante, représente la somme des volumes d’eau enlevés au sol pendant un temps donné et sur une surface déterminée par : les plantes et l’évaporation directe du sol. En d’autre terme, elle est définie par l’ensemble des pertes en eau d’un couvert végétal abondamment pourvue en eau lorsque l’énergie d’évaporation de l’atmosphère est le seul facteur qui limite cette évaporation. Il existe plusieurs formules permettant de déterminer la valeur de l’évapotranspiration. Le choix de ces formules dépend des données climatiques à disposition. Le logiciel CROPWAT 8.0 utilise la formule de Penman-Monteith pour le calcul de l’ETP :

( ) ( ) (27) ( ) Dans laquelle : ETP : évapotranspiration potentielle [mm/j], γ : constante psychrométrique [KPa°C-1],

2 Rn : radiation nette à la surface du champ [MJ/m /jour], G : densité du flux de chaleur du sol [MJ/m2/jour], t : température moyenne journalière mesurée à 2 m du sol [°C], u2 : vitesse de l’air mesurée à 2 m de hauteur [m/s], es : pression de vapeur saturante [KPa], ea : pression de vapeur actuelle [KPa], es-ea : déficit de pression de vapeur saturante [KPa], Δ : pente de la courbe de la pression de vapeur [Kpa°C-1]

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Pour la station de Soavinandriana, les résultats du calcul sont illustrés par le tableau suivant :

Illustration 13 : Evapotranspiration ET0 de la station de Soavinandriana obtenu avec le logiciel CROPWAT

5.5.1.1. Pluie efficace La pluie efficace représente la part de précipitation qui peut être effectivement utilisée par les plantes. En effet, toute la totalité des précipitations n’est pas disponible puisqu’une partie est perdue par ruissellement et d’autre, perdue par percolation en profondeur.

Plusieurs formules sont suggérées par le logiciel CROPWAT 8.0 pour le calcul des pluies efficaces mais ce que l’on va retenir est la formule du service USDA Conservation des sols :

 Pour

( ) (28)

 Pour

(29)

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Les résultats du calcul sont résumés dans le tableau suivant :

Illustration 14 : Résultats des calculs de pluies efficaces par le logiciel CROPWAT

5.5.1.2. Coefficient cultural Kc Le coefficient cultural Kc dépend de la plante et de sa phase de croissance. Pour le riz, il existe deux types de Kc : le Kc sec et le Kc humide. Les différentes valeurs de Kc données par CROPWAT sont présentées par le tableau suivant :

Illustration 15 : Paramètres relatifs aux cultures donnés par le logiciel CROPWAT

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5.5.1.3. Besoin en eau de la plante Les besoins en eau des plantes se traduisent par les quantités d’eau perdues par ces plantes, par le phénomène d’évapotranspiration (évaporation et transpiration des plantes), qui ne sont pas comblées par la pluie. Ils sont donnés par la formule suivante :

(30) Avec :

Bp : besoin en eau de la plante [mm] ;

Kc : coefficient cultural ; ETP : évapotranspiration potentiel [mm] ;

Peff : pluie efficace [mm]. 5.5.1.4. Efficience C'est le rapport entre la quantité d'eau distribuée en tête de chaque parcelle à la quantité prélevée en tête du réseau. Elle varie de 0,7 à 0,9. Pour le cas de ce projet on va prendre la valeur de l’efficience du réseau égale à 0,7. 5.5.1.5. Besoins bruts Il s’agit des quantités d’eau utiles à dériver au niveau de la ressource disponible pour compenser les pertes dans le réseau ainsi que les pertes aux niveaux des parcelles afin de satisfaire les besoins en eau demandés par le périmètre. Ils sont donnés par la formule :

(31)

BB : besoin brut en [mm], BN : besoin net de la culture en [mm], e : efficience du réseau. 5.5.1.6. Débit fictif continu C’est le débit qu’on doit fournir de manière permanente 24 heures sur 24, permettant de satisfaire les besoins en eau d’une période donnée pour la surface unitaire. Il sert au calcul du débit à extraire des ouvrages de la prise du barrage pour satisfaire les besoins en une période donnée. Le débit fictif continu est obtenu par la formule suivante :

(32) dfc : débit fictif continu en [l/s/ha],

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BB : besoins bruts en [m3/ha], N : nombre de jours considérés = 10 jours. 5.5.1.7. Calendrier cultural Les enquêtes menées lors de la descente sur le terrain ont révélé l’existence de deux saisons culturales :

 La première saison débute à partir de mois de Juillet où l’ensemble du périmètre est exploité en riz de contre-saison (vary aloha) ou en pommes de terre ou en haricots de contre-saison.

 La seconde saison débute à partir du mois de Novembre où le périmètre est exploité en riz de saison (vary be). Le tableau suivant donne plus de détail sur le calendrier cultural : Tableau 37 : Calendrier cultural Spéculations Activités culturales Périodes Préparation sol/pépinière Juillet

Riz de contre-saison (vary Repiquage Août aloha) Sarclage Septembre-Octobre Récolte Novembre-Décembre Préparation sol/pépinière Novembre-Décembre Repiquage Décembre-Janvier Riz de saison (vary be) Sarclage Janvier-Février Récolte Avril-Mai Préparation sol Juillet Pomme de terre ou haricots Plantation Août Récolte Novembre Source : GERCO Dans toute la suite, on ne tiendra pas compte des autres spéculations. On suppose que seul la riziculture est pratiquée en contre saison. 5.5.1.8. Adéquation ressource besoin L’adéquation ressource besoin consiste à vérifier si la ressource en eau disponible de la rivière pour un mois donné subvient aux besoins en eau pour l’irrigation du périmètre pour le même période. Pour que les conditions d’irrigation soient assurées, il faut que la différence entre les apports disponibles et les besoins en eau du périmètre maintienne un débit de réserve pour les besoins écologiques de valeur de 5 l/s.

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Tableau 38 : Besoin en eau pour le riz de la première saison (Vary aloha) Date de Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre repiquage 01-août 0 73,3 153,6 30,6 32,8 40,1 41,6 46,8 42,1 35,9 31,4 31,4 17 8 0 0 0 08-août 0,7 53,5 30,1 169,7 32,8 39,3 40,5 45,5 41,7 35,7 31,2 31,3 18,5 9,8 4,8 0 0 15-août 0 0 66,8 99,5 88,7 39,2 39,4 44,3 40,5 35,5 31 31,1 18,7 11,5 6,6 1,2 10,4 22-août 0 0 0 78 119,7 97,3 39 43,2 39,3 34,6 30,9 30,9 18,5 12,3 8,4 3 0 01-sept 0 0 0 0 80,1 179,1 39 42,4 37,7 32,9 29,9 30,7 18,3 12,1 9,8 5,5 0 Besoin 0,1 25,4 50,1 75,6 70,8 79,0 39,9 44,4 40,3 34,9 30,9 31,1 18,2 10,7 5,9 1,9 2,1 [mm] Besoin net 1,4 253,6 501,0 755,6 708,2 790,0 399,0 444,4 402,6 349,2 308,8 310,8 182,0 107,4 59,2 19,4 20,8 [m3/Ha] BB [m3/Ha] 2,0 362,3 715,7 1079,4 1011,7 1128,6 570,0 634,9 575,1 498,9 441,1 444,0 260,0 153,4 84,6 27,7 29,7 dfc [l/s/Ha] 0,00 0,42 0,83 1,25 1,17 1,31 0,66 0,73 0,67 0,58 0,51 0,51 0,30 0,18 0,10 0,03 0,03

Tableau 39 : Besoin en eau pour le riz de la seconde saison (Vary be) Date de Novembre Décembre Janvier Février Mars Avril Mai repiquage 08-déc 1,7 51,1 3,1 107,7 0 4,7 1,1 2,2 9,7 4,6 4,9 0 0,4 0 6,1 9 0 0 0 15-déc 0 0 51,7 70,2 0 4,5 0 1,1 8,8 4,6 4,9 0 0,5 0 7,7 10,7 0,6 0 0 22-déc 0 0 0 52,3 63,5 4,3 0 0 7,6 4 4,9 0 0,5 0 9,3 12,1 17 0 0 01-janv 0 0 0 0 52,3 71,1 0 0 5,8 2,5 4,3 0 0,5 0 10,4 14 18,9 19 0

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08-janv 0 0 0 1,2 50,9 2,6 70 0 5 1,4 3,2 0 0,4 0 10,4 15 20,2 20,3 10,7 Besoin 0,3 10,2 11,0 46,3 33,3 17,4 14,2 0,7 7,4 3,4 4,4 0,0 0,5 0,0 8,8 12,2 11,3 7,9 2,1 [mm] Besoin Net 3,4 102,2 109,6 462,8 333,4 174,4 142,2 6,6 73,8 34,2 44,4 0,0 4,6 0,0 87,8 121,6 113,4 78,6 21,4 [m3/Ha] BB 4,9 146,0 156,6 661,1 476,3 249,1 203,1 9,4 105,4 48,9 63,4 0,0 6,6 0,0 125,4 173,7 162,0 112,3 30,6 [m3/Ha] dfc 0,01 0,17 0,18 0,77 0,55 0,29 0,24 0,01 0,12 0,06 0,07 0,00 0,01 0,00 0,15 0,20 0,19 0,13 0,04 [l/s/Ha]

Tableau 40 : Adéquation ressource besoin (riz de contre saison et riz de saison) Mois Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre Janvier Février Mars Avril Mai dfc [l/s/ha] 0,83 1,31 0,73 0,58 0,35 0,80 0,24 0,07 0,15 0,20 0,04 Superficie irriguée (% de la 68% 68% 68% 68% 68% 100% 100% 100% 100% 100% 100% surface totale) Superficie irriguée [Ha] 238,5 238,5 238,5 238,5 238,5 351,0 351,0 351,0 351,0 351,0 351,0 Apports disponible [l/s] 344,45 316,52 242,04 223,43 446,85 1200,91 1573,29 1554,67 1591,90 903,01 530,63 Besoin périmètre [l/s] 197,56 311,52 175,24 137,70 82,65 279,85 82,53 25,77 50,96 70,57 12,42 Débit restant [l/s] 146,89 5,00 66,80 85,73 364,20 921,06 1490,76 1528,90 1540,95 832,44 518,22

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Il en découle de ces tableaux qu’en année quinquennale sèche les ressources ne dominent que 68% de la superficie totale du périmètre pour la riziculture de contre-saison. En effet, durant le mois d’Août l’apport disponible de la rivière ne satisfait plus aux besoins en eau du riz. Le dfc adopté est le maximum observé et sera donc égal à 1,31 l/s/ha.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Chapitre 6. Conception du réseau hydroagricole 6.1. Calcul de débit

6.1.1. Débit de pointe En divisant le volume total d’eau nécessaire pour irriguer un hectare d’une culture pendant toute la durée de son cycle végétatif, par le nombre de secondes contenues dans cette durée, on obtient le débit fictif continu. Le débit de pointe est la plus grande valeur du dfc trouvée dans les calculs de besoin en eau. Pour ce projet, il a comme valeur dfcMAX = 1,31 l/s/ha. 6.1.2. Débit d’équipement : Qe C'est le débit utilisé pour le dimensionnement des ouvrages. Sa valeur est inhérente aux ressources disponibles c'est-à-dire :

 (33) : lorsque les ressources disponibles sont limitées

 (34) : lorsque les ressources disponibles sont largement suffisantes.

Pour ce projet, on suppose que les ressources disponibles sont limitées. Le débit d’équipement considéré sera donc égal à la formule (33).

On trouve : Qe = 1,44 l/s/ha.

6.1.3. Débit nominal théorique : Qth C’est le débit en tête du réseau. On l’obtient par multiplication du débit d’équipement par la surface à irriguer :

(35) Avec :

Qth : débit en tête du réseau en [l/s]

Qe : débit d'équipement en [l/s/ha] S : surface à irriguer en [ha] 6.1.4. Main d’eau La main d’eau est le débit qu’un homme peut manipuler sans être débordé. D’habitude, la valeur de la main d’eau prise est égale à 5 l/s.

6.1.5. Débit Calibré : Qcalibré

C’est le débit le plus proche du débit nominal théorique Qth et qui est multiple de la main d’eau.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Tableau 41 : Débit calibré de chaque prise

Prises sur canaux Superficie à desservir [ha] Qe [l/s] Qth [l/s] Qcalibré [l/s] PRD 351 505,4 505 PP1 8,9 12,8 15 PP2 26,8 38,5 40 PP3 8,1 11,7 15 PP4 43,7 63,0 65 PP5 13,0 18,8 20 PP6 2,2 3,1 5 PP7 20,7 1,44 29,8 30 PP8 24,6 35,4 35 PP9 15,4 22,2 25 PP10 46,8 67,4 70 PP11 31,9 45,9 45 PP12 50,1 72,1 75 PP13 36,7 52,9 55 PP14 22,2 31,9 35

6.1.6. Débit nominal : QN C’est la somme des débits nominaux calibrés de chaque prise existants au sein du canal. Le tableau ci-dessous résume le débit nominal de chaque tronçon : Tableau 42 : Débit nominal de chaque tronçon

3 Canal QN [m /s] AVC 0,530 CP1 0,515 CP2 0,515 CP3 0,475 CP4 0,475 CP5 0,475 CP6 0,475 CP7 0,475 CP8 0,515 CP9 0,460 CP10 0,395 CP11 0,375 CP12 0,305 CP13 0,280 CP14 0,210 CP15 0,165 CP16 0,090 CP17 0,035

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

6.2. Principes de dimensionnement des canaux

6.2.1. Objectifs Le calage hydraulique consiste à déterminer les paramètres suivants :  la base b du canal,  la revanche r, qui est égale 0,15 m pour la classe III,  la hauteur d'eau h dans le canal,  la hauteur totale H du canal telle que H = h +r

Illustration 16 : Coupe transversale d'un canal trapézoïdal

6.2.2. Coefficient de rugosité K Ce coefficient indique l’aptitude du canal vis-à-vis de l’écoulement, il dépend de la caractéristique et nature des parois. Les valeurs du coefficient K utilisées sont données en annexe (Cf. Annexe 3, page A13). 6.2.3. La vitesse Les vitesses aux voisinages des parois et du fond ne doivent pas dépasser certaines valeurs qui risqueraient de provoquer les érosions des berges. D’autre part, la vitesse ne doit pas descendre au-dessous d’un certain minimum pour éviter le dépôt des matériaux transportés. La vitesse d’écoulement V dans les canaux doit donc obéir aux critères suivants :

 0,5 m/s < V < 1 m/s pour les sols peu cohésifs et 0,5 m/s < V < 1,5 m/s pour les sols cohésifs  V< 2,5 m/s pour les canaux maçonnés ;  V> 2,5 m/s pour les canaux bétonnés. 6.2.4. Fruit des talus et profil de canal Le fruit des talus à adopter pour le profil des canaux diffère selon la nature des sols. Le tableau suivant donne les différentes valeurs qu’il peut prendre :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Tableau 43 : fruit des talus Nature du sol Fruit m = horizontal / vertical Terres franches 1/1 Terres sablonneuses 3/2 Terrains sableux 2/1 Terres argileuses 1/2 Terrains rocheux 0/1 Source : [8] Les profils de canal utilisés dans ce projet sont les suivants :  le profil trapézoïdal qui correspond à m = 1/1 ou m = 2/1  le profil rectangulaire qui correspond à m = 0. 6.2.5. La section et périmètre mouillés Pour un profil de canal trapézoïdal de pente m, la section et périmètre mouillés sont données par :

(36)

√ (37)

Avec : S : surface mouillée [m2], P : périmètre mouillé [m], b : base du canal [m], h : hauteur d’eau dans le canal [m], m : fruit du canal, 6.2.6. Calage hydraulique La détermination de b et h se fait à l’aide de la formule de Manning-Strickler :

⁄ ⁄ (38)

Dans laquelle : Q : débit transité par le canal [m3/s], K : coefficient de Manning-Strickler, S : surface mouillée [m2],

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

R : rayon hydraulique [m] ; (39)

I : pente longitudinale du canal [m/m]. La valeur de h est trouvée en fixant b tout en vérifiant les critères suivants :

 Erreur relative (40)

 pour le critère économique de terrassement

6.2.7. Nombre de Froude Il est à envisager de mettre en place des ouvrages de chutes ou de coursier à chaque passage du régime fluvial au régime torrentiel, il est alors nécessaire de calculer le nombre de Froude pour chaque tronçon de canal afin de connaître le régime d’écoulement. Le nombre de Froude est donné par la formule :

(41) √ Avec : V : vitesse d’écoulement dans le canal [m/s],

hm : hauteur moyenne de l’eau dans le canal telle que : où LS est la largeur de la surface libre de S la surface mouillée. L’interprétation des valeurs possibles de F se présente comme suit :

 Si F > 1 : le régime est torrentiel, une petite perturbation ne peut pas se propager vers l’amont.

 Si F < 1 : le régime est fluvial, une petite perturbation peut se propager vers l’amont.  Si F = 1 : le régime est critique. 6.2.8. Cas de tronçon de canal dépourvu ouvrage de décharge à son aval Si l’un des canaux secondaires relatifs à un tronçon se ferme, il y a surplus de débit dans les tronçons avals. Par mesure de précaution, le débit transité par les tronçons avals est donné par la formule suivante :

(42) Q : est le débit transité par le tronçon [m3/s],

3 QN : le débit nominal du tronçon considéré [m /s],

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

3 QNAmont : le débit nominal du tronçon amont [m /s], k : coefficient égale à 3/4, 2/3 ou 1/2.

Toutefois, on doit vérifier que le résultat de est au moins égal au débit de la plus importante prise du tronçon amont. 6.2.9. Cas des tronçons de canaux longeant un versant Pour ces tronçons de canaux, il faut éviter autant que possible que les eaux de ruissellement soient collectées directement par le tronçon de canal par :

 La conception de systèmes de collecte et de franchissement des eaux sauvages sur des points précis, pour chaque micro sous-bassin versant de déversement direct.

 La mise en place d’un drain de garde ou ceinture destiné à récupérer les eaux de ruissellement. Il est à implanter entre le versant et le canal d’irrigation et doit déboucher vers un exutoire. Dans la mesure où les entrées d’eaux sauvages ne peuvent pas être écartées :

 Le tronçon du canal devant transiter les eaux sauvages jusqu’au premier exutoire ou décharge est dimensionné de façon à pouvoir transiter la somme du débit nominal d’irrigation et des crues de projet relatives aux eaux sauvages.

 Il est recommandé de mettre en place en fin de chaque tronçon où des possibilités d’entrée d’eaux sauvages ne sont pas écartées, un système de dessableur – décharge (déversoir de sécurité) (Source : [3]) 6.3. Dimensionnement des canaux

6.3.1. L’avant canal

L’avant canal de longueur totale de 309 m se situe sur la rive droite du barrage de dérivation. Il est de section rectangulaire et est dimensionné à pouvoir transité le débit d’équipement Q = 0,530 m3/s. Pour minimiser les pertes en eau par infiltration, l’avant canal est revêtu de maçonnerie de moellon. Les résultats du dimensionnement de l’avant canal sont représentés dans le tableau suivant : Tableau 44 : Calage hydraulique de l'avant canal Côte du fond du Longueur Pente Q b h H Froude Canal canal [m] N K m [m] [m/m] [m3/s] [m] [m] [m] F Amont Aval AVC 309 1235 1234,66 0,001 0,530 45 0 1,50 0,53 0,70 0,30

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

6.3.2. Canal primaire Le canal primaire est divisé en dix-sept (17) tronçons numérotés de CP1 à CP17. Du CP2 jusqu’au CP8 le canal primaire traverse des sous-bassins versants. À cause de la configuration du terrain et l’importance des eaux de ruissellement provenant de ces sous-bassins versant, les solutions envisagées pour la protection de ces tronçons sont les suivantes : mise en place d’une digue de retenu le long des canaux ou le transport des eaux sauvages par les canaux jusqu’à un ouvrage de décharge. Pour ce projet, on a considéré le cas où les entrées des eaux sauvages dans les tronçons de canaux sont inévitables :

 CP2 reçoit un débit de ruissellement Q1 à son amont et Q2 à son aval. À la fin du tronçon CP2 le débit Q1 et Q2 seront évacués par un déversoir de sécurité.  CP4 reçoit un débit de ruissellement Q3.  CP5 reçoit un débit de ruissellement Q4.  CP6 reçoit un débit de ruissellement Q5.  CP7 reçoit un débit de ruissellement Q6.

Les débits de ruissellement Q3, Q4, Q5 et Q6 seront évacués à la fin du tronçon CP8 par un ouvrage de décharge. L’image suivante représente les entrées des eaux sauvages dans les tronçons :

Illustration 17: Présentation des tronçons de canaux traversant des versants

Source : Google Earth Mémoire de fin d’étude Page 52

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Les calculs des crues de projet relatives aux eaux sauvages sont donnés en annexe (Cf. Annexe 5, page A18). Après calage hydraulique, les dimensions des tronçons de canaux sont résumées dans le tableau suivant : Tableau 45 : Calage hydraulique des tronçons de canaux Côte du fond du Longueur Pente Q Q b h H Froude Canal canal [m] N e K m [m] [m/m] [m3/s] [m3/s] [m] [m] [m] F Amont Aval CP1 93 1234,66 1234,49 0,002 0,515 0,515 45 1 0,40 0,61 0,75 0,34 CP2 237 1234,49 1234,03 0,002 0,515 6,446 45 1 1,30 1,45 1,60 0,43 CP3 208 1234,03 1233,29 0,004 0,475 0,475 45 1 0,40 0,50 0,65 0,48 CP4 158 1233,29 1232,8 0,003 0,475 4,203 45 1 1,00 1,14 1,30 0,52 CP5 81 1232,8 1232,59 0,003 0,475 4,761 45 1 1,00 1,26 1,40 0,48 CP6 135 1232,59 1232,18 0,003 0,475 8,896 45 1 1,30 1,53 1,70 0,54 CP7 425 1232,18 1230,6 0,004 0,475 11,14 45 1 1,30 1,62 1,80 0,60 CP8 107 1230,6 1230,2 0,004 0,515 11,18 45 1 1,30 1,62 1,80 0,60 CP9 71 1230,2 1230,04 0,002 0,460 0,460 30 1 0,50 0,63 0,80 0,26 CP10 307 1230,04 1229,13 0,003 0,395 0,395 30 1 0,40 0,58 0,75 0,29 CP11 405 1229,13 1228,1 0,003 0,375 0,375 30 1 0,40 0,59 0,75 0,27 CP12 260 1228,1 1227,15 0,004 0,305 0,340 30 1 0,40 0,51 0,65 0,32 CP13 330 1227,15 1225,81 0,004 0,280 0,328 30 1 0,40 0,49 0,65 0,34 CP14 310 1225,81 1224,9 0,003 0,210 0,293 30 1 0,40 0,50 0,65 0,29 CP15 218 1224,9 1224,52 0,002 0,165 0,270 30 1 0,40 0,55 0,70 0,22 CP16 164 1224,52 1224,05 0,003 0,090 0,233 30 1 0,40 0,45 0,60 0,29 CP17 790 1224,05 1221,94 0,003 0,035 0,205 30 1 0,40 0,43 0,60 0,28

Pour chaque tronçon, le nombre de Froude F est inférieur à 1 c’est-à-dire que le régime d’écoulement est fluvial tout au long du canal principal. 6.3.3. Réseaux de drainage Il est nécessaire d’avoir une lame d’eau de 2 à 10 cm dans les parcelles. Le drainage a pour rôle d’évacuer les excès d’eau causant une submersion prolongée du riz. La présence d’une lame d’eau supérieure à 15 cm ne doit pas donc dépasser la DAS de 3 jours pour le riz.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

NIHYCRI recommande d’utiliser la période de retour relatif aux crues de projet ou les crues décennales dans le dimensionnement d’un réseau de drainage. Pour ce projet, on utilisera les crues de projet qui est de 50 ans. 6.3.3.1. Calcul du débit à évacuer Le débit à évacuer est égale au volume de crue correspondant au temps de concentration additionné du volume correspondant au débit de base pendant les 3 jours de submersion. Le débit à évacuer est :

(43)

Avec :

3 Vc : volume de crue correspondant au temps de concentration Tc [m ],

3 Vb : Volume correspondant au débit de base pendant 3 jours de submersion [m ],

3 Qc : débit de crue de projet du BV considéré [m /s],

3 Qb : débit de base du BV considéré, c'est le débit le plus élevé de l'année [m /s], Tc : temps de concentration [h] Le résultat du calcul (Cf. Annexe 7, page A28) est résumé dans le tableau suivant : Tableau 46 : Calcul du débit à évacuer Surface du bassin versant [m2] 0,42 Longueur du plus long cheminement hydraulique [km] 1,21 Pente [m/m] 0,13 Temps de concentration Tc [h] 0,21 Débit de crue de projets [m3/s] 14,0 Volume de crue à évacuer [m3] 10732 Apports humide du mois de mars [m3/s] 0,038 Volume d’eau à évacuer en 3 jours [m3] 9961 Débit à évacuer [m3/s] 0,080

6.3.3.2. Dimensionnement du drain Le dimensionnement du drain se fait par calage hydraulique tout en considérant les prescriptions suivantes :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Tableau 47 : Prescriptions sur la section des drains Types de sols Section Fruits des berges (base/hauteur) Organiques Parabolique Argile Trapézoïdale 1/1 Limon Trapézoïdale 1,5/1 sable Trapézoïdale 2 à 3/1 Source : [3] Tableau 48 : prescriptions relatives à la vitesse maximale admissible dans un drain Type des sols Vitesse maximale admissible [m/s] Sable fin cohésif 0,76 Loam sableux non cohésif 0,76 Loam limoneux non cohésif 0,91 Limons alluvionnaires non cohésifs 1,07 Loam ferme 1,07 Argile dure très cohésive 1,50 Limons alluvionnaires cohésifs 1,50 Schistes argileux et sols compacts 1,80 Gravier fin 1,50 Loam pierreux non cohésif 1,50 Loam pierreux cohésif 1,70 Gravier grossier 1,80 Cailloux et galets 1,70 Source : [3] Les caractéristiques du drain sont données par le tableau ci-dessous : Tableau 49 : Caractéristiques du drain Longueur [m] 1525,3 Pente [m/m] 0,002 Débit d’évacuation [m3/s] 0,08 Coefficient de rugosité K 30 Fruit des talus [m/m] 2/1 Largeur à la base [m] 0,20 Tirant d’eau [m] 0,29 Surface mouillée [m2] 0,23 Périmètre mouillée [m] 1,50 Rayon hydraulique [m] 0,15 Vitesse de l’eau [m/s] 0,36

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Chapitre 7. Dimensionnement des principaux ouvrages 7.1. Ouvrages de prise

7.1.1. Principe de dimensionnement L’écoulement dans les ouvrages de prise est considéré comme un écoulement par un orifice. L’écoulement peut être noyé ou dénoyé mais dans le présent cas toutes les prises sont considérées comme noyées. Le débit est en pratique donné par la formule suivante :

√ (44)

Avec : Q : débit en [m3/s], µ : coefficient de contraction du débit (µ = 0,62), S : l’aire de l’orifice en [m2], g : accélération gravitationnelle (9,81 m/s2), ΔH : charge sur le centre de l’orifice en [m]. Elle est égale à la différence entre les niveaux d’eau en amont et en aval de la prise. La vitesse de l’eau dans les orifices doit être comprise entre 0,6 et 1 m/s. 7.1.2. Prises parcellaires Les prises parcellaires alimentent directement les parcelles. Il s’agit d’une buse munie d’une vanne pour mieux contrôler le débit. Tableau 50 : Dimensionnement des prises parcellaires

3 2 Prises Q [m /s] ΔH [m] S[m ] Φ [m] Φ [mm] ΦCalibré [mm] PP1 0,015 0,59 0,00712 0,10 95 140 PP2 0,040 0,22 0,03139 0,20 200 240 PP3 0,015 1,45 0,00454 0,08 76 140 PP4 0,065 0,45 0,03547 0,21 213 290 PP5 0,020 1,15 0,00679 0,09 93 160 PP6 0,005 0,42 0,00282 0,06 60 80 PP7 0,030 0,74 0,01273 0,13 127 200 PP8 0,035 0,29 0,02383 0,17 174 220 PP9 0,025 0,04 0,04694 0,24 244 250 PP10 0,070 0,45 0,0382 0,22 221 300 PP11 0,045 0,69 0,01975 0,16 159 240 PP12 0,075 0,84 0,02976 0,19 195 310 PP13 0,055 0,28 0,03785 0,22 220 270 PP14 0,035 0,44 0,01918 0,16 156 220

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7.1.3. Prise principale La prise principale se trouve sur la rive droite du barrage. Elle fonctionne en orifice noyé et est équipée d’une vanne à crémaillère avec un système de levage manuelle. La prise principale est de section rectangulaire et sa base est au niveau du plafond de l’avant canal. Tableau 51: Dimensionnement de la prise principale PPRD Prise Q [m3/s] ΔH [m] S [m2] l [m] h [m] PPRD 0,530 0,10 0,61 1,50 0,4 l : largeur à la base de la prise, h : hauteur de la prise. 7.2. Barrage de dérivation

7.2.1. Caractéristiques du barrage 7.2.1.1. Hauteur du barrage C’est la différence entre la côte de la crête du barrage et celle du radier.

La côte du radier étant choisie égale à la côte du fond du lit au niveau de la section d’étude, elle est obtenue par levé topographique au niveau de la même section. La côte de la crête est égale à la côte du plan d’eau dans l’avant canal au niveau de la prise principale. Elle est donc égale à : Tout calcul fait, les résultats sont résumés par le tableau suivant : Tableau 52 : Calcul de la hauteur de la crête du barrage Côte du fond de l’avant canal 1235 m Hauteur d’eau dans l’avant canal au niveau de la prise 0,53 m Côte de la crête du barrage 1235,53 m Côte du fond du radier 1233,50 m Hauteur du barrage (arrondie) 2,05 m

La mise en place d’une échelle limnimétrique est exigée par NIHYCRI pour toute classe de barrage. De ce fait, le barrage en sera équipé.

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7.2.2. Longueur du seuil La longueur L du seuil est égale à la largeur du lit de la rivière sur le site d’implantation. Elle est égale à 15 m et sera décomposée en deux longueurs : L1 : longueur de la partie fixe ; L2 : longueur de la partie mobile formée par les passes batardables.

Illustration 18 : Coupe transversal d'un barrage

7.2.2.1. Calculs des longueurs L1 et de L2 La détermination de L1 et L2 revient à résoudre le système d’équation suivant :

{ (45) √ ( ( ) ) Dans laquelle : Q : débit de crue de sureté égale à 107 m3/s, m : coefficient de débit qui est égale à 0,4 pour le présent cas. hb : hauteur du barrage, h : hauteur d’eau au-dessus du seuil fixe et sera fixée comme suit :

(46)

HBerge : hauteur de la berge, HBerge = 3,28 m. R : revanche, R = 0,5 m. On trouve h = 0,73 m. g : accélération de la pesanteur égale à 9,81 [m/s²].

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Tout calcul fait, on trouve : L1 = 2,24 m et L2 = 12,8 m. Or, d’une part les passes batardables ont des longueurs normalisées ; soit 1 m soit 1,50 m. La longueur L2 correspond à donc à 13 passes batardables de 1 m. D’autre part, le nombre de passe maximal de 1 m pour une longueur de 15 m et de 10 passes. Il convient alors de prendre 10 passes de 1 m c’est-à-dire que L1 = 5 m et L2 = 10 m et reprendre le calcul pour évaluer la nouvelle hauteur d’eau au- dessus du seuil pour savoir s’il y a débordement ou pas. En effectuant le calcul, on trouve h = 1,09 m. Les longueurs adoptées pour le seuil sera donc : L = 15 m, L1 = 5 m, L2 = 10 m. Ces valeurs indiquent que le barrage à construire est mobile. 7.2.3. Hauteur d’eau maximale au-dessus du seuil et hauteur maximale d’eau en amont La hauteur d’eau maximale au-dessus du seuil est la hauteur d’eau correspondant au cas le plus défavorable pour faire passer le débit de sécurité. C’est le cas où toutes les vannes sont fermées. Le barrage sera alors considéré comme un déversoir à seuil épais. La hauteur d’eau au-dessus du seuil est tirée à partir de la formule de déversoir :

√ (47) Dans cette formule : Q : débit de crue de sureté [m3/s], m : coefficient de débit (m = 0,4), L : longueur du seuil [m], g : gravitation (9,81 m/s2)

H0 : hauteur d’eau au-dessus du seuil [m]

L’expression de H0 est donc :

( ) (48) √

Le calcul donne : H0 = 2,53 m Cette valeur de H sera utilisée dans les calculs de stabilité du barrage. La hauteur maximale de l’eau en amont du barrage peut se calculer par la formule :

(49)

Où HB est la hauteur de la crête du barrage.

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Après calcul : HAmont = 4,58 m. 7.2.4. Hauteur d’eau en aval du barrage La hauteur d’eau en aval du barrage est obtenue par calage hydraulique de la rivière par rapport au débit de crue de sureté. Le résultat du calage est donné par le tableau suivant : Tableau 53 : Détermination de la hauteur d'eau en aval du barrage

3 Qn [m /s] K m I [m/m] b [m] HAval [m] 107 25 0 0,005 15,00 2,57

D’après le tableau HAval = 2,57 m 7.2.5. Prédimensionnement du barrage Les dimensions transversales du barrage à construire sont les suivants :  Largeur de la crête : 1,50 m,  Hauteur du seuil : 2,05 m,  Fruit de la paroi aval : 2/1,  Largeur de la base : 5,60 m À partir de ces dimensions, les critères de stabilité du barrage doivent être vérifiés. 7.2.6. Etude de la stabilité du barrage L’étude de la stabilité consiste à vérifier :  La règle de LANE,  La stabilité au glissement,  La stabilité au renversement,  La stabilité à la flottaison,  La stabilité interne. 7.2.6.1. Règle de LANE La fondation du barrage se repose sur un sol meuble, il faudra donc placer des parafouilles et des pieux pour protéger la fondation de l’ouvrage.

Les dimensions du radier et des parafouilles doit respecter la règle de LANE pour assurer que le barrage soit à l’abri du renard. Pour que la règle de LANE soit vérifiée, il faut que :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

(50)

Csol : coefficient de LANE pour le sol de fondation. Il dépend de la nature du sol est ses différentes valeurs sont données en annexe. Pour ce projet Csol = 5 (gros sable). C : coefficient de LANE calculé à partir de la relation suivante :

(51)

C’est-à-dire : (51’)

Avec : lv : La longueur des cheminements verticaux (comptés comme dans la théorie de BLIGH de haut en bas et de bas en haut) lh : La longueur des cheminements horizontaux,

ΔH : La dénivelée entre le niveau d’eau amont (HAmont) et le niveau d’eau aval (HAval).

Illustration 19 : Schéma de calcul de la règle de LANE Les tableaux suivant donnent les dimensions caractéristiques du radier et des parafouilles ainsi que le calcul du coefficient C par la règle de LANE : Tableau 54 : Dimensions du radier est des parafouilles Radier aval 1 m Epaisseur du radier 0,30 m Parafouille amont 2,90 m Parafouille aval 2,30 m

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Tableau 55: Calcul du coefficient C par la règle de LANE

Cheminement vertical lv [m] 9,80

Cheminement horizontal lh [m] 6,60 Dénivelée d'eau ΔH [m] 2,00 C calculé 5,99 C sol de fondation 5,00 (Détail de calcul Cf. Annexe 8, page A36) Ce tableau montre que la règle de LANE est vérifiée. 7.2.6.2. Stabilité au glissement Pour s’assurer que le barrage ne risque pas d’être emporté par les crues, il faut vérifier sa stabilité par rapport au glissement. En effet, les forces horizontales qui s’exercent sur le barrage tendent à le faire glisser. Le coefficient de sécurité vis-à-vis à un glissement doit être supérieur à 1 :

(52)

N : résultante des forces stabilisantes, T : résultante des forces déstabilisantes ; tgφ : coefficient de frottement entre le sol de fondation et le béton, tgφ = 0,6 pour le contact entre sol meuble et béton.

Après calcul (Cf Annexe 8, page A37), Kg = 1,23 donc le barrage est stable par rapport au glissement. Il est tout de même indispensable de placer des pieux au niveau de la fondation du barrage. 7.2.6.3. Stabilité au renversement

La stabilité au renversement du barrage traduit son équilibre statique par rapport au moment des forces exercées. Le coefficient de sécurité au renversement est :

(53)

Ms : somme des moments des forces qui tendent à renverser le mur; Mr : somme des moments des forces qui tendent à stabiliser le mur. La valeur de Kr doit être comprise entre 1,5 et 2.

Le calcul (Cf. Annexe 8, page A38) a donné une valeur Kr = 1,71 donc le barrage est stable au renversement.

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7.2.6.4. Stabilité à la flottaison En cas de décrue rapide, il faut vérifier la stabilité de du barrage par rapport à la flottaison. En effet, la sous-pression induite par les charges verticales avant les décrues tend à soulever l’ouvrage et risque de flotter. Le coefficient de sécurité à la flottaison doit être supérieur à 1,1 c’est-à-dire :

∑( ) (54) ∑ 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.

Après calcul (Cf. Annexe 8, page A38), Kf = 2,27 donc l’ouvrage est stable à la flottaison. 7.2.6.5. Stabilité interne La vérification de la stabilité interne consiste à vérifier :  La condition de non poinçonnement du sol de fondation,  La règle de tiers centrale. A. Condition de non poinçonnement du sol de fondation, Cette condition revient à vérifier si la contrainte maximale à la base de l’ouvrage ne dépasse pas la capacité portante du sol de fondation c’est-à-dire il faut que :

(55)

σsol est la résistance du sol de fondation, elle varie selon le type de sol d’après 2 le tableau suivant (voir annexe 8, page A38). Pour ce projet σsol = 40 T/m .

σmax est la contrainte maximale sur le sol de fondation, elle peut être calculée par la formule classique de la résistance des matériaux :

(56)

Avec : 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,

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v : la distance maximale de l’axe neutre exprimée en [m]

(57) b : la base de fondation en [m]. I : moment d’inertie par rapport à l’axe passant par le centre de gravité de la section du radier exprimé en [m4],

(58)

Les résultats sont exprimés dans le tableau ci-après : Tableau 56 Calcul de la contrainte maximal sur le sol de fondation M [kg.m] 13 380 N [kg] 15 016 v (m) 3,3 I [m4] 23,96 S [m2] 6,60

2 σmax [T/m ] 4,12

2 σsol [T/m ] 40

D’après ce tableau, résistance du sol de fondation n’est pas dépassée ; la condition de non poinçonnement est donc vérifiée. B. Règle de tiers centrale Cette règle consiste à vérifier que la résultante des forces appliquées sur le barrage passe dans le tiers central, il faut donc vérifier que :

(59) e : excentricité de la direction de la résultante des forces appliquées par rapport au centre de la base de l’ouvrage. b : largeur de la base du barrage [m] La contrainte maximale est donnée par la formule :

( ) (60)

σmax : contrainte maximale sur la base du barrage, N : Effort normal, avec

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L’excentricité est tirée à partir de la relation (60), on obtient alors :

( ) (61)

Le tableau suivant résume les résultats de calcul de l’excentricité : Tableau 57 : Calcul de l'excentricité

2 σmax [T/m ] N [T] b [m] b/6 [m] e [m] 4,12 15,02 5,60 0,93 0,50

D’après ce tableau, e = 0,50 m est inférieur à donc la règle de tiers central est vérifiée. 7.2.6.6. Récapitulation Les résultats de calcul des différentes stabilités du barrage sont résumés dans le tableau suivant : Tableau 58 : Récapitulation des calculs de stabilité Stabilité au Stabilité au Stabilité à la glissement renversement flottaison Condition Kg > 1 1,5 < Kr < 2 Kf > 1,1 Calculé 1,23 1,71 2,27 Conclusion Stable Stable Stable Ces résultats confirment que le profil de barrage considéré est réalisable du point de vue technique. 7.3. Les ouvrages annexes du barrage

7.3.1. Mur d’encaissement Les murs d’encaissement jouent principalement les rôles suivants :

 Stabilisation des berges du terrain naturel au droit du barrage en agissant comme un mur de soutènement ;

 Parafouille latérale pour éviter l’écoulement latéral entre le terrain naturel et le mur d’ancrage. La hauteur du mur d’encaissement est égale à la hauteur du barrage ajoutée de la hauteur maximale d’eau au-dessus du seuil correspondant aux crues de sureté dans le cas le plus défavorable (c’est-à-dire toutes les vannes sont fermées). La hauteur est telle que :

(62)

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Avec :

Hmur : hauteur du mur d’encaissement [m]

HB : hauteur de la crête du barrage [m], HB = 2,05 m ; H : hauteur d’eau maximale au-dessus du seuil correspondant au débit de crue de sureté [m], H = 2,53 m.

La hauteur du mur d’encaissement est donc : Hmur = 4,60 m. 7.3.2. Bassin de dissipation

Après le passage de l’eau sur le seuil, il est nécessaire de mettre en place un bassin de dissipation à l’aval pour briser l’énergie cinétique de l’eau. Le bassin sera de forme trapézoïdale de fruit 2/1 et une largeur de base de 10 m. 7.3.2.1. Puissance de l’énergie à dissiper La puissance de l'énergie à dissiper se calcule par :

(63) [8]

Avec : P : puissance exprimée en Watts Q : débit de crue de sureté [m3/s] ΔH = dénivelée entre plan d'eau amont aval [m] g : pesanteur [m/s2] ρ : masse volumique de l'eau [kg/m3] 7.3.2.2. Volume et longueur du bassin de dissipation Pour les ouvrages hydrauliques dans le projet d'aménagement hydroagricole, on admet qu'il faudra 1 m3 de bassin pour dissiper une puissance de 2 à 10 CV (source : [8]). Pour ce projet, on va donc admettre qu’il faudra 1 m3 de bassin pour dissiper une puissance de 6 CV. Le volume du bassin de dissipation sera donc :

(64)

Avec : V : volume du bassin de dissipation en [m3] P : puissance de l’énergie à dissiper en CV, La longueur du bassin de dissipation s’obtient par :

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(65)

Où :

Lbassin : longueur du bassin de dissipation [m], L : Longueur du barrage (L = 15 m),

Haval : hauteur de l’eau en aval du barrage [m] 7.3.2.3. Longueur de l’enrochement

La longueur de l’enrochement aval est égale à la longueur du bassin de dissipation diminué de la longueur du radier aval du barrage. 7.3.2.4. Dimensionnement de l’enrochement Le calcul de diamètre médian se fait par la formule d’Isbash [3] :

( ) (66) ( ) Où : d50 : diamètre médian [m],

3 γw : poids volumique de l’eau [KN/m ],

3 3 γS : poids volumique de l’enrochement [KN/m ], γS = 25,5 KN/m . V : vitesse d’écoulement correspondant aux crues de sureté [m/s], g : accélération gravitationnelle égale à 9,81 m/s2. Ce diamètre sera ensuite corrigé pour le cas des talus inclinés par le coefficient de stabilité λ de Lane [3] :

( ) √ (67) ( )

λ : coefficient de stabilité de Lane, Φ : angle avec l’horizontal de la pente du talus, Φ = 27° θ : angle avec l’horizontal du talus d’équilibre du matériau, θ varie de 37° à 45°. On va prendre la valeur qui donne la plus grand valeur de d50 pour plus de sécurité, c’est à dire θ = 37°. Le diamètre médian pour le talus sera donc :

(68)

La hauteur d’enrochement est égale au moins à .

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Tout calcul fait, les caractéristiques du bassin de dissipation sont les suivants : Tableau 59 : Caractéristiques du bassin de dissipation Puissance fournie [CV] 2 859,00 Volume bassin [m3] 477,00 Longueur bassin [m] 12,00 Longueur enrochement [m] 11,30

d50 [m] 0,17 λ 0,66

dtalus [m] 0,26 Epaisseur de la couche d’enrochement [m] 0,50

7.4. Dessableur

L’eau de la rivière de Mariarano présente un taux élevée de transport solide provenant de l’érosion des bassins versant, de la berge et du fond de la rivière. Il est donc nécessaire de mettre en place un dispositif de dessablage dans l’avant canal. Le dessableur est implanté dans l’avant canal est se trouve à 140 m de la prise principale. 7.4.1. Hypothèses Les hypothèses de calcul sont les suivants :

 Les particules sont considérées comme indépendantes et tombent à leur propre vitesse  L’écoulement est laminaire, sans turbulence ni courant  On néglige toute perturbation thermique

 La vitesse de l’eau à l’intérieur du dessableur doit être comprise entre 0,2 et 0,4 m/s  La taille des particules à éliminer est de 0,2 mm 7.4.2. Dimensionnement Selon la prescription, les dimensions du dessableur doit être calculées pour une fréquence de dessablage de 3 mois pour les périmètres de classe III comme Ambalasasatra. D’une part, on a la relation suivante dans le dessableur :

(69)

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Avec :

Veau : Vitesse de l'eau à l’intérieur de l’ouvrage [m/s],

VP : Vitesse de chute d’une particule [m],

LB : Longueur du bassin de décantation [m],

HB : Tirant d'eau dans le bassin de décantation [m]. D’autre part, le débit nominal à transiter est :

(70) Q : Débit nominal de l’avant canal [m3/s], lB : largeur du bassin de décantation [m]

Veau, HB : déjà définies. Par ailleurs, la longueur du bassin de décantation doit vérifier la condition suivante pour assurer son bon fonctionnement :

(71) On a donc les équations suivantes :

(72)

{

Pour résoudre ce système d’équation (72), on fixe Veau et HB tout en vérifiant la relation (71). 7.4.2.1. Calcul de la vitesse de chute d’une particule La vitesse de chute est obtenue par la formule établie par Stockes :

( ) (73)

VP : vitesse de chute d’une particule,

3 3 ρs : masse volumique de la particule [kg/m ], ρs = 1600 kg/m ,

3 ρw : masse volumique de l'eau [kg/m3], ρw =1000 kg/m , d : diamètre de la particule [m], d = 0,0002 m, µ : Viscosité dynamique de la particule [poiseuille], µ = 0,001 poiseuille.

Le calcul donne VP = 0,013 m/s.

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

7.4.3. Récapitulations Les dimensions caractéristiques du dessableur sont présentées dans le tableau suivant : Tableau 60 : Caractéristiques du bassin de décantation Débit transité [m3/s] 0,530 Vitesse de l’eau dans le bassin [m/s] 0,21 Vitesse de chute des particules [m/s] 0,013 Tirant d’eau [m] 1 Largeur [m] 2,55 Longueur [m] 15,90

7.5. Les ouvrages annexes du dessableur

7.5.1. Système de chasse de sable Le système de chasse fonctionne comme un orifice munis d’une vanne à ouverture manuelle. Le dimensionnement est donné par la formule :

√ ( ) (74) Q : débit transité [m3/s] ; m : coefficient de débit, m = 0,6 ; l0 : longueur de l'orifice [m] ; h0 : hauteur de l'orifice [m] ; h : hauteur normale de l'eau dans le dessableur [m]

En fixant h0 = 0,5 m on trouve l0 = 0,41 m. 7.5.2. Chenal d’évacuation

Un chenal d’évacuation évacue le sable dans la rivière. Le chenal est de section rectangulaire et mesure 64,3 m. Après calage hydraulique, les caractéristiques du chenal d’évacuation sont les suivants : Tableau 61 : Caractéristiques du chenal d'évacuation du dessableur Longueur [m] 64,3 Pente [m/m] 0,004 Débit d’évacuation [m3/s] 0,530 Coefficient de rugosité K 45

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Pente des talus 0 Largeur à la base [m] 1 Tirant d’eau [m] 0,49 Surface mouillée [m2] 0,49 Périmètre mouillée [m] 1,97 Rayon hydraulique [m] 0,25 Vitesse de l’eau [m/s] 1,1

7.6. Ouvrages de protection

7.6.1. Digue en terre 7.6.1.1. Prédimensionnement A. Fruit des talus Les fruits respectifs des parements amont et aval sont les suivants :  Parement amont : 2/1  Parement aval : 2/1 B. Largeur de la crête La largeur de la crête prise sera égale à 1,5 m. Cette largeur est suffisante pour faire passer un petit engin pendant le compactage. 7.6.1.2. Hauteur totale de la digue La hauteur de la digue est en fonction du niveau du PHE correspondant aux crues de sureté majorée d’une revanche tenant compte de l’effet du vent.

(75)

HD : hauteur totale de la digue en [m],

HPHE : hauteur de la plus haute eau correspondant au débit de crue de sureté,

RT : revanche totale en [m], A. Calage hydraulique

Le calage hydraulique de la digue permet de trouver la HPHE. L’opération est la même que pour les canaux. Tableau 62 : Calage hydraulique de la digue

3 Pente Q [m /s] K m b [m] HPHE [m]

0,005 106,9 25 2/1 10 2,60

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

B. Calcul de la revanche totale La revanche totale doit tenir compte de l’effet du vent sur l’eau et du tassement de la digue. L’utilisation de la Formule de Molitor et de Kalal est prescrite par NIHYCRI. D’après la formule empirique de Molitor [3], la hauteur des vagues est donnée par :

Si F <30 km : √ √ (76)

Si F>30km : √ (77) Dans lesquelles : hV : hauteur des vagues en [m], v : vitesse du vent en [km/h], F : fetch en [km]. Le fetch est la distance sur un plan d’eau au-dessus de laquelle souffle un vent donné sans rencontrer d’obstacle depuis l’endroit où il est créé. Pour ce projet le fetch est la longueur du plus long tronçon de la rivière Fitandambo jusqu’à la rencontre d’une coude considérée comme un obstacle. Elle est égale à 1km.

Après calcul, hV = 0,59m. La revanche sera ensuite donnée par la formule de Kalal [3] :

(78)

Avec : R : revanche en [m], hV : Hauteur des vagues en [m], k : coefficient fonction des parements (Cf Annexe 3, page A13), 1/n : tan (α), pente du parement amont de la digue.

Illustration 20 : Déferlement des vagues

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Le calcul donne R = 0,67 m, ce qui donne une hauteur de 3,28 m à la digue. Or, la hauteur de la digue doit permettre de compenser le tassement après sa construction. Il est généralement inférieur à 1% de la hauteur de la digue. Le tableau suivant résume le calcul de la hauteur de la digue : Tableau 63 : Calcul de la hauteur de la digue Vitesse du vent 7,2 km/h Fetch 1 km Hauteur de la vague 0,59 m Coefficient k 0,72 Pente du parement amont 1/2 m/m Revanche 0,67 m Tassement 1% de la hauteur 0,033 m Revanche totale 0,71 m Hauteur totale de la digue (arrondie) 3,30 m

C. Récapitulation Les dimensions caractéristiques de la digue sont présentées dans le tableau suivant : Tableau 64 : Dimensions caractéristiques de la digue Largeur de la Hauteur [m] Fruits des parements crête [m] Amont Aval 1,5 3,30 2/1 2/1

7.6.1.3. Etude de stabilité de l’ouvrage Pour l’étude de stabilité de l’ouvrage, la méthode de Fellenius ou méthode des tranches verticales, permettant de calculer le coefficient de sécurité relatif à un cercle de glissement, a été utilisée. Théoriquement, la méthode consiste à déterminer le cercle de glissement critique qui correspond au coefficient de sécurité minimal supérieur à 1,5. (Source : [4]) A. Caractéristiques du sol à mettre en œuvre Le matériau est du limon argileux sableux dont les propriétés mécaniques sont les suivantes :  Cohésion C = 0,25 bars;  Angle de frottement interne Ф = 10°;

3  Poids volumique humide γh = 1,8 T/m

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

B. Calcul du coefficient de sécurité Le talus amont a le même fruit que le talus aval, qui est de 2/1. L’étude de stabilité du talus amont est donc la même que celle du talus aval. C. Détermination de la position du cercle de rupture Le rayon r du cercle de glissement critique est déterminé par la formule suivante :

(79) ⁄ ( ⁄ ⁄ ) H : hauteur du remblai en [m] ; θ : angle délimitant le cercle ; ψ : angle formé par la corde du cercle et l'horizontale. La valeur de θ et ψ sont déterminés par tableau suivant : Tableau 65 : Valeur de θ et ψ en fonction de β et φ β φ ψ θ 0 47,6 30,2 90 10 53 27 20 58 24 0 41,8 51,8 75 10 47,5 47 20 53 44 0 35,3 70,8 60 10 41 66 20 46,5 60,4 0 28,2 89,4 45 10 34 79,4 20 38 69 0 20 106,8 30 10 25 88 20 28 62 0 10,6 121,4 15 10 14 68

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

D. Coordonnées du centre du cercle

Le centre O a pour coordonnées : { (80)

Avec : ( ) (81)

E. Détermination de θ et ψ par interpolation D’après le tableau 57 :

{ on a : {

{ on a : {

Donc :

Pour : { on a : {

Après calcul, on trouve les résultats suivants : Tableau 66 : Coordonnées du cercle de glissement critique

β [°] φ [°] H [m] ψ [°] θ [°] r [m] X0 Y0 27 10 3,50 22,8 84 6,75 2,22 6,37

Illustration 21 : Cercle de glissement critique

F. Calcul du moment moteur et moment résistant

On considère la tranche i de largeur horizontale li après avoir décomposé la surface limitée par le terrain d’une part et le cercle d’autre part en n tranches limitées par des plans verticaux.

Mémoire de fin d’étude Page 75

Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Dans la méthode de Fellenius, on fait l’hypothèse que chaque tranche est en équilibre sous l’action de son propre poids, des forces latérales (qui s’annulent 2 à 2) et de la réaction le long de la ligne de glissement. a. Moment moteur

Le poids Wi de la tranche i se décompose au niveau du cercle de glissement en deux composantes :

 Force normale (82)

 Force tangentielle (83)

Le poids propre est donné par (84) Où :

γh : le poids spécifique humide

Si : la surface de la tranche i

Illustration 22 : Composante normale et tangentielle du poids dans une tranche

La force tangentielle T a tendance à entrainer le glissement ; elle est motrice.

Le moment moteur dans la tranche i est :

(85) Pour toutes les tranches :

∑ (86)

Mémoire de fin d’étude Page 76

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b. Moment résistant La force N est stabilisatrice car elle mobilise le frottement interne ; elle crée une force résistante opposée à T. Pour une tranche i, le moment résistant est :

( ) (87)

Avec : (88)

Ui : pression interstitielle normale à la surface de la tranche i. Pour toutes les tranches :

∑( ( ) ) (89) c. Détermination de la pression interstitielle

Soit UP la pression interstitielle et M, M’, P et P’ des points de côte respective ZM, ZM’, ZP et ZP’.

Illustration 23 : Pression interstitielle

P appartient à la surface de glissement. La surface libre de la nappe est une ligne de courant, donc la droite MP perpendiculaire à la surface libre de la nappe est une équipotentielle. D’après le théorème fondamental de l’hydrostatique :

(90)

Dans laquelle γw est le poids volumique de l’eau.

M se trouve à la surface libre de la nappe donc : UM = 0

D’où : ( ) (90’)

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Or, d’une part :

(91)

Ce qui donne : (92) D’autre part :

(93)

Ainsi : ( ) (93’)

Finalement on obtient : ( ) (94) Le coefficient de sécurité est défini comme le rapport du moment résistant au moment moteur :

∑ ( ) (95) ∑ C : cohésion φ : angle de frottement,

Wi : poids de la tranche i,

Si : section de la tranche i,

Ui : pression interstitielle régnant sur la zone, li : longueur de l’arc de la tranche i,

θi : angle délimitant la tranche par rapport au centre du cercle de glissement. Le cercle de glissement est divisé en 5 parties de largeur horizontale 1,66 m.

Les caractéristiques de chaque tranche avec les moments moteurs et les moments résistants sont dans le tableau suivant : Tableau 67 : Calcul du coefficient de sécurité

Tranche c bi φ γh θi Zp' - Zp α Ui Li Si Wi Mr Mm 1 2,5 1,65 10 1,8 12 0,56 0,48 1,68 1,02 1,84 4,37 -0,38 2 2,5 1,65 10 1,8 2 1,36 1,17 1,65 2,61 4,70 4,61 0,17 3 2,5 1,65 10 1,8 16 1,75 22 1,51 1,72 3,53 6,35 4,92 1,78 4 2,5 1,65 10 1,8 32 1,68 1,45 1,95 3,66 6,59 5,37 3,46 5 2,5 1,65 10 1,8 50 0,92 0,79 2,67 1,94 3,49 6,70 2,68 Total 25,97 7,72 f 3,37 Comme la valeur de f = 3,37 est supérieure à 1,5, la stabilité de la digue est assurée.

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7.6.1.4. Protection de la digue Le tableau ci-dessous donne les résultats du calage hydraulique de la rivière par rapport à la crue de projet : Tableau 68 : Calage hydraulique de la rivière Qn [m3/s] K m I [m/m] b [m] h [m] S [m²] P [m] Qc [m3/s] V [m/s] 82,9 25 2/1 0,005 10,00 2,28 33,21 20,20 83 2,50

On constate que V > 1 m/s ; il est prescrit de mettre en place un revêtement pour protéger la digue contre l’érosion pour cette valeur de la vitesse. A. Dimensionnement de l’enrochement a. Calcul du diamètre médian Le diamètre médian de l’enrochement est calculé à partir de la formule d’Isbash. Après calcul on obtient les résultats suivants : Tableau 69 : Dimensionnement de l'enrochement de la digue Couche ρ [KN/m3] V [m/s] d [m] θ λ d [m] S 50 talus d’enrochement [m] 25,5 2,68 0,16 45 0,77 0,21 0,4

b. Blocométrie

Pour la blocométrie, il faut déterminer : Pmin = P/3, Pmax = 8P avec Pmin, P et Pmax sont respectivement le poids du plus petit bloc, du bloc d50 et du plus grand bloc. La blocométrie de l’enrochement de la digue est présentée dans le tableau ci- dessous : Tableau 70 : Blocométrie du revêtement de la digue [kg]

Pmin P Pmax 8 24 191

7.6.2. Déversoir de sécurité En aval du tronçon CP1, il est nécessaire de mettre en place un déversoir de sécurité afin d’évacuer les crues de ruissellement provenant des sous-bassins versant voisin. Le déversoir considéré sera de forme trapézoïdale.

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7.6.2.1. Pré dimensionnement A. Fruit des talus Les fruits respectifs des parements amont et aval du déversoir sont les suivants :  Parement amont : 2/1  Parement aval : 2/1 B. Largeur de la crête La largeur de la crête prise sera égale à 0,5 m. C. Hauteur du déversoir Selon la prescription, la hauteur du déversoir est calée de façon à ce que le déversoir se met en action dès que le débit dans le canal dépasse 10% de son débit nominal. Le tronçon de canal le long duquel se trouve le déversoir sera en béton. La rive droite a un fruit m1 = 0 alors que la rive gauche adopte la pente du parement amont du déversoir c’est-à-dire m2 = 1/2. Le résultat du calage de la hauteur du déversoir est donné par le tableau suivant : Tableau 71 : Hauteur du déversoir latéral de sécurité Qn [m3/s] K m1 m2 I [m/m] b [m] h [m] S [m²] V (m/s) 0,567 60 0 1/2 0,002 0,60 0,50 0,55 1,04

La hauteur du déversoir est donc : HD = 0,5 m D. Longueur du déversoir La longueur du déversoir est obtenue à partir de la relation suivante :

√ (47) Q : débit de crue de projet relative aux sous-bassins versant [m3/s], Q = 11,43 m3/s (source : Annexe). L : longueur du seuil [m], g : gravitation (9,81 m/s2)

H0 : hauteur d’eau au-dessus du seuil [m], cette hauteur est fixée à 1,20 m. m : coefficient de débit. Pour ce type de déversoir m = 0,451 (Source : [1], Page 378) La longueur est telle que :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

(96) √ Après calcul on trouve : L = 4,4 m. 7.6.2.2. Récapitulation Le tableau suivant résume les caractéristiques du déversoir de sécurité : Tableau 72 : Caractéristiques du déversoir de sécurité Largeur de la Fruit Hauteur [m] Longueur Débit à crête [m] [m] évacuer Parement Parement [m3/s] amont [m/m] aval [m/m] 0,5 2/1 2/1 0,5 4 ,4 11,43

7.6.2.3. Les ouvrages annexes du déversoir de sécurité A. Bassin de dissipation Après passage au régime critique au-dessus de la crête du déversoir, Il est nécessaire de mettre en place un bassin de dissipation à son aval pour briser l’énergie cinétique de l’eau. Les caractéristiques du bassin de dissipation sont résumées dans le tableau suivant : Tableau 73 : Caractéristique du bassin de dissipation du déversoir de sécurité Hauteur d'eau en amont [m] 1,70 Hauteur d'eau en aval [m] 1,21 Hauteur de chute [m] 0,49 Puissance fournie [CV] 145,29 Volume du bassin [m3] 24,22 Longueur du bassin [m] 4,6 Longueur enrochement [m] 4,6

d50 [m] 0,10 λ 0,66

dtalus [m] 0,16 Epaisseur de la couche d’enrochement [m] 0,3

B. Chenal d’évacuation L’eau est évacuée par un chenal d’évacuation de section trapézoïdale et revêtue de en maçonnerie de moellon jusqu’ à la rivière. Le chenal d’évacuation a les caractéristiques suivantes :

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

Tableau 74 : Caractéristiques du chenal d'évacuation du déversoir de sécurité Longueur [m] 341 Pente [m/m] 0,002 Débit d’évacuation [m3/s] 11,43 Coefficient de rugosité K 45 Pente des talus 1/1 Largeur à la base [m] 4 Tirant d’eau [m] 1,21 Surface mouillée [m2] 6,33 Périmètre mouillée [m] 7,43 Rayon hydraulique [m] 0,85 Vitesse de l’eau [m/s] 1,81

7.6.3. Protection de la rive droite en amont du barrage contre l’érosion A environ 15 m en amont du barrage, la berge rive droite de la rivière, au cours ses dernières années a été érodée sur une longueur d’environ 73 m. L’érosion du fond a fini par faire glisser le terrain sur une hauteur de 15 m qui contribue à l’ensablement de la rivière surtout au niveau du barrage. Pour limité le glissement de terrain, les solutions adoptées sont les suivantes :  Mise en place d’un mur en gabion,  Mise en place d’un fossé de garde.  Mise en place d’un système de ligne antiérosive. A. Caractéristique du mur en gabion Le mur en gabion est placé au niveau de la rivière sur lequel se trouve le glissement de terrain, c’est-à-dire sur la rive droite de la rivière. Il a seulement pour rôle de protéger la rive droite contre l’érosion due à la montée des eaux de la rivière. Les dimensions caractéristiques du mur sont les suivants :  Longueur : 73 m  Largeur de la base : 3 m  Hauteur : 3 m B. Caractéristique du fossé de garde Le fossé de garde est implanté à 26 m en amont de la rive droite qui s’est écroulée. Il a pour rôle de collecter les eaux de ruissellement provenant du versant

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Partie 2 : Conception et dimensionnement des infrastructures hydroagricoles

afin d’empêcher la saturation de la massif de terre en amont. D’autre part, le fossé protège l’avant canal contre les eaux sauvages. Le fossé de garde est calé pour pouvoir transiter le débit de projet relatif à ce versant. Ces caractéristiques sont présentées dans le tableau suivant : Tableau 75 : Caractéristiques du fossé de garde Longueur [m] 154 Pente [m/m] 0,04 Débit d’évacuation [m3/s] 3,123 Coefficient de rugosité K 60 Pente des talus 0 Largeur à la base [m] 1 Tirant d’eau [m] 0,61 Hauteur totale [m] 0,75 Surface mouillée [m2] 0,61 Périmètre mouillée [m] 2,23 Rayon hydraulique [m] 0,28 Vitesse de l’eau [m/s] 5,1

Le calcul du débit d’évacuation est donné en annexe (Cf. Annexe 5, page A22). C. Caractéristiques de la ligne antiérosive La ligne antiérosive est placée entre le terrain qui s’est écroulé et le fossé de garde. Elle a pour rôle de stabiliser le massif de terre de l’amont en minimisant l’érosion par les eaux de ruissellement.

Le système de ligne antiérosive choisie est le vétiver. En effet, c’est la plante la plus utilisée pour la lutte contre l’érosion, l’ensablement et les inondations. Elle a la faculté d’arrêter l’érosion du sol en piégeant les grains des sols érodés par le vent ou les ruissellements. Le système de ligne antiérosive doit couvrir une surface d’environ 5600 m2.

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Partie 3 : Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

Partie 3 : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL, ANALYSE-COÛT ET AVANTAGES DE L’UTILISATION DE NIHYCRI

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Partie 3 : Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

Chapitre 8. Etude d’Impact Environnemental (EIE) 8.1. Généralités

L’adoption de la loi portant Charte de l’Environnement Malagasy et la promulgation du décret relatif à la Mise en Compatibilité des Investissements avec l'Environnement (MECIE) impliquent une obligation pour les projets d’investissements publics ou privés susceptibles de porter atteinte à l'environnement d’être soumis soit à une étude d’impact environnemental (EIE). Cette EIE a été préparée pour répondre aux objectifs principaux suivants :

 respecter les obligations réglementaires du gouvernement Malagasy (Décret N°99-54 du 15 Décembre 1999 modifié par le décret N°2004-167du 03Février 2004) ;  apporter un appui à la planification du projet et aider à assurer l’avancement de la construction avec un minimum d’impacts négatifs environnementaux et socio-économiques ;

 démontrer comment le projet s’intègre dans son milieu, en présentant l’analyse détaillée des impacts potentiels (positifs et négatifs) et en définissant les mesures destinées à corriger les impacts néfastes à la qualité de l’environnement et à maximiser ceux susceptibles de l’améliorer. 8.2. Etude d’impact environnemental

8.2.1. Identification des impacts Le projet portant sur l’application de la norme NIHYCRI dans la conception et le dimensionnement des infrastructures hydroagricoles du PI d’Ambalasasatra comprend trois (3) phases : la préparation, la construction, l’exploitation. On distingue les impacts négatifs et positifs en fonction de la période à laquelle ils peuvent intervenir :  Les impacts liés à la phase de préparation ;  Les impacts liés à la phase de construction ;  Les impacts liés à la phase d’exploitation ; 8.2.2. Evaluation des impacts 8.2.2.1. Intensité de l’impact L'intensité de l’impact environnemental exprime l'importance relative des conséquences attribuables à l'altération d'une composante de l’environnement. Elle dépend à la fois de la valeur de la composante environnementale considérée et de l’ampleur de la perturbation (degré de perturbation) qu’elle subit.

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Forte intensité : la source de l’impact met en cause l’intégrité de l’élément et altère fortement sa qualité, Moyenne intensité : l’impact réduit la qualité de l’élément de l’environnement sans en modifier les fonctions, Faible intensité : l’impact n’entraine pas de modification importante ou modifie de façon limitée un élément du milieu. 8.2.2.2. Etendue de l’impact L'étendue de l’impact environnemental exprime la portée ou le rayonnement spatial des impacts engendrés par une intervention sur le milieu. Régionale : lorsque l’impact touche un vaste espace jusqu'à une distance importante du site du projet ou qu'il est ressenti par l'ensemble de la population de la zone d'étude Locale : lorsque l’impact touche un espace relativement restreint situé à l'intérieur, à proximité ou à une faible distance du site du projet. Ponctuelle : lorsque l’impact ne touche qu'un espace très restreint à l'intérieur ou à proximité du site du projet 8.2.2.3. Durée de l’impact La durée de l’impact environnemental et social est la période de temps pendant laquelle seront ressenties les modifications subies par une composante. Longue durée : pour les impacts ressentis de façon continue pour la durée de vie de l'équipement ou des activités et même au-delà dans le cas des effets irréversibles; Moyenne durée : pour les impacts ressentis de façon continue sur une période de temps relativement prolongée mais généralement inférieure à la durée de vie de l'équipement ou des activités;

Courte durée : pour les impacts ressentis sur une période de temps limitée, correspondant généralement à la période de construction des équipements ou à l’amorce des activités. 8.2.2.4. Importance de l’impact L'interaction entre l'intensité, l'étendue et la durée permet de déterminer l'importance de l’impact environnemental et social sur une composante touchée par le projet.

Le tableau suivant donne les coefficients de pondération en vue de l’analyse multicritère des impacts :

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Partie 3 : Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

Tableau 76 : Coefficients de pondération des analyses multicritères

Critère Appréciation Point Forte 3 Intensité Moyenne 2 Faible 1 Régionale 3 Portée Locale 2 ponctuelle 1 Longue 3 Durée Moyenne 2 Courte 1

La méthode consiste à attribuer des cotes de 1 à 3 pour chaque critère d’évaluation. Puis, on additionne les cotes de degré choisi pour un critère afin d’obtenir l’intervalle de valeur suivant :  ]7-9] : importance majeure ;  [5-7] : importance moyenne ;  [3-5[ : importance mineure.

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8.3. Résultat de l’analyse des impacts potentiels

Les résultats de l’analyse d’impact sont représentés dans les tableaux ci-dessous :

Tableau 77 : Résultats des analyses d'impact avant la réalisation des travaux Critères d’évaluation Phase Source Milieu récepteur Impact Nature Importance Intensité Portée Durée - Création d’emploi Recrutement des - Augmentation des Impact positif – Population 3 3 2 Majeure ouvriers revenus de chaque foyer direct environnant - Pollution de l’air (émission de gaz et Impact négatif – 2 1 2 Moyenne poussière) direct

Milieux physiques - Pollution des sols (fuite Impact négatif – 2 1 2 Moyenne d’huile, carburant,…) direct - Tassement des sols Impact négatif – Transport et 2 1 3 Moyenne circulation direct - Piétinement des rizières Impact négatif – des engins Rizière 2 1 2 Moyenne direct - Création des ennuis à cause des bruits ; Impact négatif – 3 2 1 Population - Risque de maladie et direct Moyenne

AVANT CHANTIER AVANT d’accident ; - Gène à la circulation - Destruction des Impact négatif – Terrassement Sol, faune et flore couvertures végétales 2 1 3 Moyenne direct - Risque d’érosion - Contamination des Construction du ressources en eau par baraquement de Impact négatif – Sol, faune et flore rejet des eaux usées et 3 2 1 Moyenne chantier sur le direct par la production des site déchets ménagers

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Partie 3 : Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

Résultats des analyses d'impact avant la réalisation des travaux (suite)

Critères d’évaluation Phase Source Milieu récepteur Impact Nature Importance Intensité Portée Durée - Augmentation des

pressions sur les Construction du ressources baraquement de environnantes : Impact négatif – Sol, faune et flore 3 2 2 Moyenne chantier sur le exploitation de bois de direct

AVANT AVANT site chauffe du personnel, CHANTIER pêche dans la rivière Mariarano

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Tableau 78 : Résultats des analyses d'impact pendant la réalisation des travaux Critères d’évaluation Phase Source Milieu récepteur Impact Nature Importance Intensité Portée Durée - Dégradation de la flore Impact négatif – Flore – végétation - Erosion direct 2 2 2 Moyenne - sol - pollution de l’air - Création des ennuis à Impact négatif – cause des bruits ; direct Exploitations des Population - Maladies pulmonaires 3 1 2 Moyenne carrières

irréversibles dues aux

poussières de carrière - Création d’excavations Impact négatif – Sols et paysage aux zones d’emprunts direct 3 2 3 Majeure Inesthétique du paysage - Perturbation des Impact négatif – Extraction de animaux et modification direct Faune 1 1 1 Mineure sable de rivière de leurs comportements

- Risque de pollution par Impact négatif – Magasin de Sols et paysage le stockage des huiles de direct 2 1 3 Moyenne stockage vidange - Risques de maladies Impact négatif – causées par le manque direct REALISATIONDES TRAVAUX d’hygiène 3 1 1 Moyenne Relation entre Personnel du personnel chantier - Risques de Impact négatif - contamination par les direct 3 2 3 Majeure MST et le SIDA - Risque d’accident de Impact négatif – 3 1 1 Moyenne travail direct

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Résultats des analyses d'impact pendant la réalisation des travaux (suite)

Critères d’évaluation Phase Source Milieu récepteur Impact Nature Importance Intensité Portée Durée - Nuisance sonore Concassage, - Risque d’accident de Personnel du Impact négatif – broyage, travail 2 2 1 Moyenne chantier direct criblage. - Santé menacée des

ouvriers. Parties aval de la - Production de gravats, rivière Mariarano risque d’ensablement des Construction du et les rizières parties aval de la rivière Impact négatif – barrage 1 2 2 Mineure environnantes – Mariarano pendant la direct d’Ambalasasatra écosystème démolition de l’ancien

aquatique barrage. DESTRAVAUX - Contamination de la rivière (augmentation de la turbidité, accumulation Construction du Partie aval de la des matières en Impact négatif – barrage 1 2 2 Moyenne rivière Mariarano suspension,…) pendant direct d’Ambalasasatra

les travaux de démolition REALISATION et les travaux de bétonnages. - Modification de Déviation des Rivière de Impact négatif – l’écoulement des eaux de 1 1 3 Mineure cours d’eau Mariarano direct surface

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Résultats des analyses d'impact pendant la réalisation des travaux (suite)

Critères d’évaluation Phase Source Milieu récepteur Impact Nature Importance Intensité Portée Durée - Enlèvement de la couverture végétale Sol, Couverture Impact négatif – protectrice du sol, amorce 3 1 2 Moyenne végétale direct d’érosion et instabilité des pentes Exploitation et extraction des Impact négatif – Milieu physique - Pollution de l’air 2 1 2 Moyenne matériaux direct meubles - Risque de maladie Impact négatif – Population 3 1 2 Moyenne pulmonaire direct - Modification du profil Impact négatif – Sol 2 1 3 Moyenne pédologique du sol direct - Contamination de la rivière (augmentation de la Rivière de turbidité, accumulation Impact négatif – 1 2 2 Moyenne Construction de Fitandambo des matières en direct digues sur les suspension,…) par les deux rives de la produits de remblai. rivière Sol, parcelles Impact négatif – REALISATIONDES TRAVAUX Fitandambo - Tassements des sols 2 1 3 Moyenne concernées direct - Expropriation des Impact négatif – Bénéficiaires 2 1 3 Moyenne terrains sur les berges direct - Perturbation de la vie Réalisation des Impact négatif – Bénéficiaires économique pendant des 3 1 2 moyenne travaux direct travaux

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Tableau 79 : Résultats des analyses d'impact après la réalisation des travaux Critères d’évaluation Phase Source Milieu récepteur Impact Nature Importance Intensité Portée Durée - Contamination des ressources en eau Impact négatif – Eau, rivière 3 1 3 Moyenne par les fertilisants et direct engrais chimique - Renforcement de la capacité organisationnelle et Impact positif – Population 2 2 3 Moyenne amélioration du direct système d’organisation Exploitation du - Maitrise d’eau et périmètre accroissement du rendement Impact positif – Population 3 2 3 Majeure - Réduction de direct

APRESCHANTIER l’insuffisance alimentaire - Augmentation du revenu des Impact positif – Population exploitants et 3 2 3 Majeure direct amélioration de la qualité de vie

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8.4. Mesures d’atténuation

Ces mesures viseront à atténuer ou adoucir les impacts négatifs du projet sur l’environnement. Tableau 80 : Mesure d'atténuation ou de compensation Composante Impact potentiel Mesure d’atténuation - Maintenir les véhicules de transport et les engins en bon état pour éviter les fuites de polluant (huile, - Pollution du sol carburant,…). - Disposer d’un plan de gestion des déchets (bacs à ordures, aires de stockage,…) - Eviter au maximum le passage sur un terrain - Tassement du sol et des cultivable ; rizières - Labourer les rizières touchées ;

- Réglementer la circulation des engins lourds Sol - Assurer le suivi de la reprise végétative (arrosage, regarnissage…) ; - Erosion des pentes et des versants - Engazonner ou planter des arbres ou arbustes sur les pentes raides (versant, talus de remblais ou digues,..)

ou les stabiliser par des plantes à longues racines fixatrices comme les vétivers ; - Réutiliser les anciens gîtes et carrières déjà exploités ; - Modification du paysage - Disposer d’un plan d’aménagement et de restauration pour chaque site utilisé. - Eviter tout déversement ou rejet d’eaux usées, de boues, hydrocarbures, et polluants de toutes natures, dans les eaux superficielles ou souterraines, fossés de drainage ; - Contamination et pollution de l’eau (augmentation de la - Maintenir les véhicules de transport et les engins en turbidité, accumulation des bon état pour éviter les fuites et le déversement de Eau, rivière matières en suspension, polluant (huile, carburant,…) dans la rivière. modification de la qualité de - Utiliser des palplanches pour éviter la modification de l’eau…) la qualité de l’eau en aval pendant les travaux de construction ou de démolition d’ouvrage dans les rivières. - Respects les doses de fertilisants conseillées - Maintenir les véhicules de transport et les engins en bon état pour minimiser les émissions de gaz ; - Arroser périodiquement les routes en terre, arroser les Air - Pollution de l’air remblais pour éviter la propagation de poussière ; - Utiliser une couverture en bâches pour protéger les matériaux contre des éventuelles rafales de vent.

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- Interdire toute coupe sauvage d’arbre ;

- Augmentation de la - Interdire l’utilisation abusive de bois de chauffe ; Milieu pression et raréfaction des biologique - Interdire aux ouvriers d’avoir accès aux ressources de ressources environnantes la rivière ; - Faire des reboisements après la fin des travaux. - Clôturer le chantier, mettre des panneaux d’interdiction d’accès ; - Port d’EPI obligatoire pour chaque ouvrier (casque, lunette de protection, chaussure de protection,…) ; - Respecter les normes techniques de sécurité et - Accident de travail d’hygiène ; - Avertir la population environnante par des coups de sifflet ou sirène avant chaque utilisation d’explosif dans les carrières ; - Lors de la fermeture des carrières, assurer que la zone ne constitue pas un danger pour la population. Santé - Sensibiliser les personnels sur le danger des MST et publique du sida ; - Distribuer gratuitement des préservatifs aux ouvriers ; - Atteinte à la santé des - Sensibiliser la population à boire et à n’utiliser que de travailleurs et de la l’eau potable ; population locale - Boucher les trous d’excavation pour éviter la prolifération des moustiques ; - Eviter l’infestation des animaux nuisibles aux alentours des baraquements et de chantier - Organiser l’heure des travaux (pas de travail la nuit) ; - Nuisance sonore - Bien entretenir les véhicules et les engins pour faire le moins de bruit possible ; - Perturbation de la vie - Effectuer les travaux de façon à nuire le moins Socio- économique pendant des possible aux cultures et aux pratiques culturelles économique travaux - Expropriation de terrains - Dédommager les propriétaires

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Chapitre 9. Analyse- coût 9.1. Estimation du coût du projet

L’estimation du coût du projet a été effectuée sur la base des quantités mesurées sur l’ensemble des ouvrages projetés et du bordereau de prix unitaire présent en annexe (Cf. Annexe 9). Ces prix unitaires résultent d’une analyse des prix pratiqués par ces types de travaux par des bureaux d’études locaux sous les conditions économique. Le coût des travaux est reparti comme suit : Tableau 81 : Récapitulation du coût des travaux DÉSIGNATION MONTANT (Ar) Frais généraux 416 223 349 Réhabilitation du réseau d'irrigation 925 179 213 Construction des ouvrages de prise 7 414 082 Construction d'un dessableur 27 974 030 Construction d'un déversoir de sécurité 292 500 914 Réhabilitation du réseau de drainage 5 866 327 Construction d'un nouveau barrage sur le site d'Ambalasasatra 143 337 935 Construction d'une digue de 5,48 km sur la rive gauche et droite 6 816 313 171 de la rivière Fitandambo Protection contre l’érosion de la rive droite en amont du barrage 105 881 299 MONTANT TOTAL HT 8 740 690 321 TVA 20% MONTANT TTC 10 488 828 385

9.2. Estimation de la rentabilité du projet

L’objectif est de mesurer la viabilité financière et économique du projet d’aménagement. Les indicateurs utilisés pour évaluer la rentabilité du projet sont le Taux de Rentabilité Interne (TRI) et la Valeur Actuelle Nette (VAN). 9.2.1. Hypothèses de base La mesure se base sur la production rizicole annuelle. De plus, l’ensemble de parcelles irriguées du périmètre réaménagé sera considéré comme une seule exploitation. Les autres spéculations ne seront pas prises en compte car les investissements réalisés viseront à priorité la production rizicole.

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La situation des surfaces cultivable avant et après aménagement est résumée dans le tableau suivant : Tableau 82 : Hypothèse de base sur le rendement Désignation Avant Aménagement Après aménagement Superficie Rendement Superficie Rendement [Ha] [T/Ha] [Ha] [T/Ha] Riziculture 150 2,5 351 5

Pour être plus objectif dans les calculs, quelques hypothèses supplémentaires sont à envisager après l’aménagement :

 La moitié de la surface supplémentaire sera irriguée durant la première année ;

 Le trois quart de la surface supplémentaire sera irriguée durant la deuxième année ;  La totalité de la surface sera irriguée à partir de la troisième année ;  Les charge d’exploitation pour la riziculture de contre saison sera la même que celles de la riziculture de saison ;

 La production de riz en contre saison est évaluée à 68% de la riziculture de saison. Par ailleurs, l’adoption de technique de riziculture améliorée (SRA/SRI) est requise pour satisfaire ces hypothèses. 9.2.2. Les charges d’exploitation Les détails des calculs afférés aux différents coûts des charges d’exploitation sont donnés en annexe. Cette section présente seulement les résultats. 9.2.2.1. Le coût d’utilisation des matériels agricoles Les principaux matériels utilisés par les riziculteurs sont : les charrues, les herses, les sarcloirs, les pulvérisateurs et les charrettes. Le coût total de l’utilisation des matériels agricoles s’élève à 120 000,00 Ar/Ha. 9.2.2.2. Le coût des intrants Le prix des semences et des engrais constituent les seules composantes du coût des intrants. Le coût total des intrants s’élève à 87 000,00 Ar/Ha.

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9.2.2.3. Le coût des mains d’œuvre Le coût de la main d’œuvre reste constant pendant les différentes étapes de processus de production de paddy. Seul le nombre des hommes nécessaires par hectare varie pour chaque phase du travail. Le coût total des mains d’œuvre s’élève à 367 500,00 Ar/Ha. Le coût total des charges d’exploitation s’élève donc à 574 500,00 Ar/Ha. 9.2.3. 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 l’estimation des rendements résultants des enquêtes et des cours des prix de paddy. Le prix de la tonne de paddy est en moyenne de 789 000,00 Ar. 9.2.4. La valeur actuelle nette (VAN) La valeur actuelle nette est donnée par la formule :

⌊∑ ( ) ( ) ⌋ (97) Dans laquelle : VAN : valeur actuelle nette, R : la recette nette, D : la dépense totale, k : nombre d’année d’amortissement du projet, i : taux d’actualisation (actuellement ce taux est de 12% à Madagascar) Dans cette expression : R – D : cash-flow,

( ) : coefficient d’actualisation,

( ) ( ) : cash-flow actualisé La valeur actuelle nette permet de définir si un investissement va s'avérer rentable ou non, elle est acceptable si sa valeur est nulle ou positive. Le tableau ci – dessous donne les cash-flows actualisés exprimés en milliers d’ariary :

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Partie 3 : Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

Tableau 83 : Cash-flows actualisés (x1000 Ar) Année Cash-flows Coefficient d'actualisation Cash-flows actualisé 1 1 438 804,62 0,893 1 284 646,98 2 1 608 172,25 0,797 1 282 025,07 3 1 777 539,87 0,712 1 265 217,77 4 1 777 539,87 0,636 1 129 658,72 5 1 777 539,87 0,567 1 008 623,86 6 1 777 539,87 0,507 900 557,02 7 1 777 539,87 0,452 804 068,77 8 1 777 539,87 0,404 717 918,54 9 1 777 539,87 0,361 640 998,70 10 1 777 539,87 0,322 572 320,27 11 1 777 539,87 0,287 511 000,24 12 1 777 539,87 0,257 456 250,21 13 1 777 539,87 0,229 407 366,26 14 1 777 539,87 0,205 363 719,88 15 1 777 539,87 0,183 324 749,89 16 1 777 539,87 0,163 289 955,26 17 1 777 539,87 0,146 258 888,62 18 1 777 539,87 0,130 231 150,56 19 1 777 539,87 0,116 206 384,43 20 1 777 539,87 0,104 184 271,81 21 1 777 539,87 0,093 164 528,40 22 1 777 539,87 0,083 146 900,36 23 1 777 539,87 0,074 131 161,03 24 1 777 539,87 0,066 117 108,07 25 1 777 539,87 0,059 104 560,77 26 1 777 539,87 0,053 93 357,83 27 1 777 539,87 0,047 83 355,21 28 1 777 539,87 0,042 74 424,29 29 1 777 539,87 0,037 66 450,26 30 1 777 539,87 0,033 59 330,59 31 1 777 539,87 0,030 52 973,74

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Partie 3 : Etude d’impact environnemental, analyse-coût et avantages de l’utilisation de NIHYCRI

32 1 777 539,87 0,027 47 297,98 33 1 777 539,87 0,024 42 230,34 34 1 777 539,87 0,021 37 705,66 35 1 777 539,87 0,019 33 665,77 36 1 777 539,87 0,017 30 058,72 37 1 777 539,87 0,015 26 838,15 38 1 777 539,87 0,013 23 962,63 39 1 777 539,87 0,012 21 395,21 40 1 777 539,87 0,011 19 102,86 41 1 777 539,87 0,010 17 056,13 42 1 777 539,87 0,009 15 228,68 43 1 777 539,87 0,008 13 597,04 44 1 777 539,87 0,007 12 140,21 45 1 777 539,87 0,006 10 839,48 46 1 777 539,87 0,005 9 678,10 47 1 777 539,87 0,005 8 641,16 48 1 777 539,87 0,004 7 715,33 49 1 777 539,87 0,004 6 888,68 50 1 777 539,87 0,003 6 150,61 Somme des valeurs actualisées 14 324 116,16 Investissement initial 10 488 828,38

La VAN trouvée par calcul est de 3 835 287 780,00 Ar, le projet permet donc de récupérer l’investissement initial, de le rémunérer aux taux de 12% pendant 50 ans et de dégager un excédent de liquidité, la création de valeur de 3 835 287 780,00 Ar. 9.2.5. L’indice de profitabilité (IP) L'indice de profitabilité est le rapport entre le cumul actualisé des flux de trésorerie (cash-flows) et le capital investi (source : [13]), c’est à dire :

(98)

La valeur trouvée est IP = 1,37. C’est-à-dire que l’investissement génère 1,37 Ar par 1 Ar investi et crée 0,37 Ar par 1 Ar investi.

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9.2.6. Le taux de rentabilité interne (TRI) Le TRI est le taux d’actualisation qui annule la VAN :

⌊∑ ( ) ( ) ⌋ (99) Le projet peut être adopté si le TRI est supérieur ou égal au taux d’actualisation (i = 12%), c'est-à-dire si la rentabilité moyenne du projet est au moins égale au coût des ressources qui le finance. Après calcul, le taux interne de rentabilité est de TRI = 16,3 % > i = 12%. Le projet peut être adopté. 9.2.7. Délai de récupération du capital investi (DRCI) Le délai de récupération correspond au nombre de période au bout duquel le capital investi a pu être récupérer. L’investissement initial est de 10 488 828 385 Ar. Tableau 84 : Extrait de cumul des cash-flows actualisés

Année cash-flow Cash-flows actualisé Cumul des cash-flows 1 1 438 804,62 1 284 646,98 1 284 646,98 2 1 608 172,25 1 282 025,07 2 566 672,05 3 1 777 539,87 1 265 217,77 3 831 889,82 4 1 777 539,87 1 129 658,72 4 961 548,55 5 1 777 539,87 1 008 623,86 5 970 172,41 6 1 777 539,87 900 557,02 6 870 729,43 7 1 777 539,87 804 068,77 7 674 798,19 8 1 777 539,87 717 918,54 8 392 716,74 9 1 777 539,87 640 998,70 9 033 715,43 10 1 777 539,87 572 320,27 9 606 035,70 11 1 777 539,87 511 000,24 10 117 035,94 12 1 777 539,87 456 250,21 10 573 286,15 13 1 777 539,87 407 366,26 10 980 652,41 14 1 777 539,87 363 719,88 11 344 372,28 15 1 777 539,87 324 749,89 11 669 122,17 16 1 777 539,87 289 955,26 11 959 077,43 17 1 777 539,87 258 888,62 12 217 966,05 18 1 777 539,87 231 150,56 12 449 116,61 19 1 777 539,87 206 384,43 12 655 501,04 20 1 777 539,87 184 271,81 12 839 772,84

Le délai de récupération est compris entre 11 et 12 ans, par interpolation on obtient un DRCI de 11,81 ans ou 11 ans 9 mois et 22 jours.

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9.2.8. Surcoût du projet

En dimensionnant les ouvrages avec l’ancienne pratique, c’est-à-dire sans application de la norme NIHYCRI on obtient le tableau comparatif suivant : Tableau 85 : Tableau comparatif du coût du projet Ancienne pratique Nouvelle pratique DÉSIGNATION Différence coûts Pourcentage Montants (Ar) T utilisées Montants (Ar) T utilisées Frais généraux 369 408 693,91 - 416 223 348,61 - 46 814 654,70 11% Réhabilitation du réseau 812 559 589,99 - 925 179 213,38 - 112 619 623,39 12% d'irrigation Construction des 7 414 081,81 - 7 414 081,81 - 0,00 0% ouvrages de prise Construction d'un 27 974 029,90 - 27 974 029,90 - 0,00 0% dessableur Construction d'un 290 257 059,85 10 ans 292 500 914,46 50 ans 2 243 854,61 1% déversoir de sécurité Réhabilitation du réseau 4 409 239,32 10 ans 5 866 327,07 50 ans 1 457 087,75 25% de drainage Construction d'un 126 310 929,04 10 ans 143 337 935,21 225 ans 17 027 006,17 12% nouveau barrage sur le site d'Ambalasasatra Construction d'une 6 013 367 648,98 50 ans 6 816 313 170,97 225 ans 802 945 521,99 12% digue de 5,48km sur la rive gauche et droite de la rivière Fitandambo

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Protection contre 105 881 299,41 10 ans 105 881 299,41 50 ans 0,00 0% l’érosion de la rive droite en amont du barrage MONTANT TOTAL HT 7 757 582 572,21 8 740 690 320,81 983 107 748,60 11% TVA 20% 20% MONTANT TTC 9 309 099 086,65 10 488 828 384,97 1 179 729 298,32 11%

T est la période de retour des crues de dimensionnement des infrastructures. Ce tableau montre que le coût du projet et d’environ 9 309 099 086,65 Ar avec l’ancienne pratique alors qu’en appliquant la norme NIHYCRI dans la nouvelle pratique le coût devient 10 488 828 384,97 Ar. Ce qui correspond à un surcoût de 11%.

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Chapitre 10. Avantages de l’application de NIHYCRI dans le projet 10.1. Avantages sur le plan technique

Dans l’ancienne pratique, les crues de projet utilisées dans les aménagements hydroagricole est de 10 ans. Ce qui correspond à une durée de vie de 10 ans. NIHYCRY utilise le concept des crues de projet et des crues de suretés pour le dimensionnement des infrastructures hydroagricoles. Pour cette classe de périmètre, les crues de projet sont de 50 ans et les crues de sécurité sont de 225 ans. Ce qui correspond à une durée de vie minimum de 50 ans. Cette durée de vie peut même atteindre 225 ans s’il n’y a pas de changement climatique grave. Pour ce projet, les infrastructures dimensionnées avec NIHYCRI durent au moins 5 fois plus longtemps que les infrastructures habituelles. Par ailleurs, à cause des valeurs des crues de dimensionnement élevées, ces infrastructures sont robustes et résistent mieux aux catastrophes naturelles telles que les crues et inondations. 10.2. Avantages sur le plan économique

Sans l’application de NIHYCRI dans ce projet, le calcul de la rentabilité est présenté dans les tableaux ci-dessous : Tableau 86 : Recette du projet avec l’ancienne pratique (x1000 Ar) Rubrique Année 0 1 2 3 à 10 Superficie cultivée 1ère saison 150 175,5 238,7 238,68 Superficie cultivée 2ère saison 150 175,5 263,3 351 Rendement 2,5 4,5 4,5 4,5 Production Annuelle 750 1579,5 2258,69 2653,56 Recette 591 750,00 1 246 225,50 1 782 102,47 2 093 658,84 Charge d'exploitation 172 350,00 201 649,50 288 358,79 338 771,16 Investissement 9 309 099 Entretien et gestion 200 200 200 Amortissement 930909,91 930909,91 930909,91 Dépense total 9 481 449,09 1 132 759,41 1 219 468,69 1 269 881,07

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Tableau 87 : VAN et TRI avec l’ancienne pratique (x1000 Ar) Année Cash-flows Coefficient d'actualisation Cash-flows actualisés 1 113 466,09 0,893 101 309,01 2 562 633,77 0,797 448 528,20 3 823 777,77 0,712 586 348,75 4 823 777,77 0,636 523 525,67 5 1 777 539,87 0,567 1 008 623,86 6 1 777 539,87 0,507 900 557,02 7 1 777 539,87 0,452 804 068,77 8 1 777 539,87 0,404 717 918,54 9 1 777 539,87 0,361 640 998,70 10 1 777 539,87 0,322 572 320,27 Somme des valeurs actualisées 6 304 198,77 Investissement initial 9 309 099,1 VAN -3 004 900,32 TRI 5,2%

Pour cette variante, on remarque tout de suite que la VAN est inférieure à zéro et que le TRI est inférieur au taux d’actualisation de 12% ; le projet n’est pas rentable car ne permet pas de récupérer l’investissement initial au cours de sa durée de vie. En plus des entretiens périodiques, il faut réaménager de nouveau le périmètre tous les 10 ans, ce qui équivaut à un coût de 37 236 396 350 Ar en 50 ans. L’adoption de la norme NIHYCRI est donc avantageuse pour le projet. En effet :

 Les infrastructures normalisées par NIHYCRI n’ont pas besoin de beaucoup d’entretien ; ce qui permet d’économiser les coûts des entretiens.

 Par sa longévité accrue, le projet permet d’économiser environ 37 236 396 350 Ar qui est la somme destinée pour la réhabilitation. Cette somme pourrait servir d’investissement pour aménager d’autres périmètres hydroagricole.

 Au cours de sa durée de vie, le projet permet de générer la somme de 3 835 287 780,00 Ar.

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10.3. Récapitulation

Les infrastructures normalisées par NIHYCRI présentent les avantages suivants pour ce projet :  Durables,  Résistent aux crues et inondations,  Rentables à long terme,  Economiques.

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Conclusion générale

CONCLUSION GENERALE

Situé dans la région d’Itasy, le périmètre d’Ambalasasatra possède tous les atouts essentiels pour donner des meilleures productions; le site dispose des sols d'alluvions connus par ses aptitudes culturales élevées et bénéficie d’une ressource en eau permanente qui est la rivière Mariarano. L’étude des besoins en eau a montré que l’apport de la rivière permet d’irriguer 68% du périmètre en saison sèche et sa totalité en saison de pluie. Pourtant, le rendement n’est pas satisfaisant par rapport à la potentialité du périmètre car le réseau hydroagricole et les ouvrages existants sont vétustes et n’ont jamais fait l’objet de quelconque réhabilitation. Par ailleurs, le périmètre fait face à des problèmes d’ensablement et d’inondation. En saison sèche, les besoins en eau du périmètre ne sont pas assurés alors qu’en saison de pluie les parcelles proches du lit de la rivière sont victimes d’inondation. Pour optimiser le rendement du périmètre, une bonne maîtrise d’eau associée à la pratique des techniques de riziculture améliorées (SRA/SRI) est indispensable. Ce qui revient à réhabiliter le périmètre. L’aménagement consiste à :  Aménager le barrage de dérivation d’Ambalasasatra,  Protéger la rive droite en amont du barrage contre l’érosion,  Construire un dessableur à 140 m de l’avant canal,  Aménager les canaux existants,  Construire les ouvrages sur canaux,  Construire des digues en rive droite et rive gauche de la rivière Fitandambo,  Construire un déversoir de sécurité,  Aménager les réseaux de drainage.

Afin d’assurer la durabilité de la production, les infrastructures à implanter sont normalisées en appliquant NIHYCRI dans leur conception et dimensionnement. En effet, les infrastructures conçues avec NIHYCRY bénéficient d’une longue viabilité technique par rapport à l’ancienne pratique et sont résistants face aux crues et inondations. La durée de vie accrue du projet, qui est de 50 ans dans le présent cas, permet aux bénéficiaires d’exploiter au mieux le potentiel du périmètre. Le coût des travaux est évalué à dix milliards quatre cent quatre vingt huit million huit cent vingt huit mille trois cent quatre vingt cinq Ariary (10 488 828 385 Ar) alors qu’avec l’ancienne pratique il devrait être égale à neuf milliards trois cent neuf million quatre vingt dix neuf mille quatre vingt sept Ariary (9 309 099 087 Ar). L’application de NIHYCRI conduit donc à des travaux plus onéreux avec un surcoût de 11%. Cependant, l’étude financière à montrer que le projet est tout à fait rentable avec un TRI de 16,3%. Pour ce projet, l’adoption de NIHYCRI permet de créer 0,35

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Conclusion générale

Ar pour chaque Ariary investi et d’économiser une somme de 37 236 396 350 Ar destinée à la réhabilitation. Par l’application de la norme NIHYCRI, la problématique mentionnée ci- dessus est donc résolue. Dans le cadre de développement rural durable, l’adoption de cette nouvelle norme dans les projets d’aménagement hydroagricoles permet d’étendre rapidement les superficies irriguées à Madagascar car les fonds prévus pour les réhabilitations pourront servir à aménager d’autres périmètres. La durabilité de l’agriculture malgache sera donc assurée et la condition de vie de la population rurale pourrait alors être améliorée. Toutefois, elle n’est pas parfaite car son application reste encore difficile.

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Bibliographie

BIBLIOGRAPHIE

Les guides [1] Armando LENCASTRE, « Manuel d'hydraulique général », Edition Eyrolles 1986 [2] CHAPERON Pierre, DANLOUX Joël, FERRY Luc, « Fleuves et rivières de Madagascar », Edition cédérom 2005, Paris 1993 [3] GERCO, « Normes malgaches de construction des infrastructures hydroagricoles contre les crues et inondations NIHYCRI », 2013

[4] Groupe de travail permanent pour les barrages en aménagement rural, « Technique des barrages en aménagement rural », Edition Ministère de l’agriculture française, 1974 [5] J.P LABORDE, « Eléments d’hydrologie de surface », Edition 2000 [6] RASOLOFONIAINA Jean Donné, « Cours hydrologie », CNEAGR 2002 - 2003 [7] RASOLOFONIAINA Jean Donné, « Cours ouvrages hydrauliques », CNEAGR 2003 – 2004

[8] RASOLOFONIAINA Jean Donné, « Formation dans le domaine technique en matière de micro-périmètre irrigué (MPI) », 2013

Les ouvrages et supports de cours [9] RAMANANTSOA Benjamin, Cours d’hydraulique fluvial, 2012 [10] RANDRIAMAHERISOA Alain, Cours d’Etude d’Impact Environnemental, 2012 [11] RANDRIAMAHERISOA Alain, Cours d’hydrologie appliquée, 2012 [12] RANDRIANARIVONY Charles, Cours d’hydraulique à surface libre, 2010

Références webographies [13] www.wikipedia.org

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Annexes

ANNEXES

Mémoire de fin d’étude

Annexe 1

Annexe 1. Présentation des données

1) Normales de températures 1961-1990 Mois Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. T Max [°C] 24,7 25,3 25,2 24,1 22,9 21,9 21,5 22 24,5 25,6 25,5 25,6 T Min [°C] 11,6 11,8 11,8 10,3 9,4 7,7 6,7 7 8,6 10,7 11,9 12,4 T Moy [°C] 18,1 18,5 18,5 17,2 16,1 14,8 14,1 14,8 16,6 18,2 18,7 19,0 Source : Service de la météorologie Ampandrianomby – Station de Soavinandriana

2) Pluviométrie maximale journalière

Année Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Max 1950 49,4 25,5 43,3 44,3 11,4 3,5 0 7,8 24,9 41,7 52,3 36,3 52,3 1951 49,8 a 43,6 18 24,4 1,6 6,8 12,8 0 32,4 42,4 51,4 51,4 1952 49,1 49 38,4 24,4 24,3 0 9,4 3,1 7,1 29,4 29,4 48,2 49,1 1953 49 48,1 52,1 7,2 36,4 8,2 8,3 6,1 21,1 12,1 51 60 60 1954 53,2 59 48,3 14,3 0,3 3,2 0 0 5,2 12,4 52,1 56 59 1955 98 51,2 47,3 15,3 3,6 7,2 24,3 20,2 4,2 46,3 12,3 52,1 98 1956 67,2 43,1 23,1 16,1 2,6 4,4 10,3 4,3 19,4 20,1 52,3 46,2 67,2 1957 42,7 46,2 38 16,7 4,4 0 2,9 1,8 19,2 20,1 18,2 46 46,2 1958 94,4 29,3 48,2 8,5 15,6 22,1 25,6 4,3 42,2 34,3 41,3 52,2 94,4 1959 48,2 67,4 78,4 13,2 0 0,3 4,3 0 1,8 6,1 53,3 115,7 115,7 1960 64,1 119,4 71,6 14,5 0 4,5 0 6,6 6,3 12,6 32,1 112,2 119,4 1961 43,2 42,5 42,3 31,1 27,1 28 8,4 6,1 0 18,6 68,7 68,7 1962 24,6 44 48 22,4 41,2 0 0 5,9 5,7 24,8 50,3 42,9 50,3 1963 40,2 61,2 32,6 42,6 26 14,6 9,8 0 0 62,1 51 58,9 62,1 1964 40,2 48,4 39,7 32,1 6,1 10,3 29,6 0 0 27,6 42,6 50,1 50,1 1965 72,1 38 29,9 61,3 2,4 0 17,5 37,9 8,5 18,3 21 36 72,1

Mémoire de fin d’étude A1

Annexe 1

1966 45,1 39,7 39 6,4 21,2 2,5 0 10,4 17,4 28,9 57,7 77,7 77,7 1967 46,2 49,4 39,8 9,4 5,1 2 1,4 0 22,3 25,6 28 58,9 58,9 1968 37,3 31,6 43,6 34,8 5,1 1,2 1,2 0 3,2 44,5 25,6 56 56 1969 40,9 77,4 42,5 29,1 29,3 1,1 6,3 9,5 6,3 35,8 32,8 50,8 77,4 1970 63,8 68,8 53 25,2 2,1 0 0 0 0 31,7 78,9 35,5 78,9 1971 37,4 32,5 38,3 10,3 5,4 2,2 5,8 0 17,3 33,1 42,4 55,9 55,9 1972 41,7 62,1 38,4 16,6 14 6,5 14,9 6,6 3,6 32,6 27,5 34,8 62,1 1973 55,8 59 33 9,3 1,6 10,9 14,1 8,4 21,2 23,4 32,4 59 59 1974 27,8 36,7 24,3 34,6 23,3 10,4 6,2 25,9 7,2 14,5 24,8 39,6 39,6 1975 24,2 45,7 27,9 30,05 13,8 5,6 8,5 0 5,4 23,5 22,9 33,3 45,7 1976 34,7 34,6 30,5 20,3 20,9 0 9 5,6 19,9 12,5 25,4 49,3 49,3 1977 34,6 52,3 39,1 36,7 15,2 0 0 0 16,3 22,5 30,8 48,4 52,3 1978 51,6 45 12,2 24,4 10,5 3,3 23,1 0,4 55 32,8 42,3 55 1979 50,6 31,4 84,2 21,3 8,6 1,2 6,6 15,6 3,3 36,5 67,5 47,8 84,2 1980 83,7 28,7 30,5 29,1 0 38,2 6,6 0 23 22 67,5 83,7 1981 23,6 36,2 69,6 15,8 96,5 2,3 0 1,1 4,2 38,3 51,1 32,2 96,5 Source : Service de la météorologie Ampandrianomby – Station de Soavinandriana

3) Pluviométrie moyenne mensuelle

Année Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Total 1950 518,1 138,4 278,6 125 19,3 7,8 0 13,2 24,9 149,9 251,4 325,7 1852,3 1951 553,6 270,3 68,3 25,6 3 14,2 24,3 0 102,3 323,2 349,5 1734,3 1952 435,7 411,2 238 108,3 84,7 0 9,4 9,9 15,2 77,3 198,7 282 1870,4 1953 291 310,1 358 23 36,4 26,3 10,3 6,1 56,7 61,1 123,3 248,8 1551,1 1954 492,7 252,1 347,7 75 0,3 4,3 0 0 8,4 27,4 182,1 348,4 1738,4 1955 646,9 340 323,3 27,1 12 11,7 31,9 32,7 4,2 101,9 60,6 412,9 2005,2 1956 373,7 206,5 142,7 66,3 6,3 4,4 24,2 4,3 51,6 57,3 164,8 310,2 1412,3 1957 243,9 336,3 358,2 41,4 7,9 0 6,2 2,1 55,7 56,5 91,9 352,3 1552,4 1958 550,4 207,2 224,7 37,5 22,3 35,9 76,7 8,5 75,1 132,9 293,6 533,8 2198,6

Mémoire de fin d’étude A2

Annexe 1

1959 316,2 425,2 353,7 23,7 0 0,3 5,5 0 2,2 10,2 316,1 623,4 2076,5 1960 621,7 807,7 511,2 49,3 0 6,4 0 6,9 10 20,5 87,7 544,7 2666,1 1961 350,3 180,3 365,9 70,5 66,2 41,1 27,7 6,1 0 29,5 175,6 665,4 1978,6 1962 273,4 255,3 354,4 172 81,8 0 0 12,6 5,7 67,5 349,4 293,8 1865,9 1963 298,8 361,1 158,2 159,9 51,5 22,6 10,9 0 0 279,8 295,4 375,9 2014,1 1964 292,5 295 222,5 77,9 10,4 27,7 51,2 0 0 91,4 336,1 423,7 1828,4 1965 505,6 238,3 259,9 122,1 6,1 0 39,1 56,7 11,9 116,8 82,4 253,8 1692,7 1966 154,9 230,3 191,9 39,4 47,3 3,7 0 22,3 51,6 64,9 268,3 324,8 1399,4 1967 342,9 321,6 198,7 48,5 5,1 2 2,6 0 85,1 119,8 260,2 293,7 1680,2 1968 237,6 309 166,8 98,1 14,1 1,2 1,2 0 9,3 94 153,1 442,5 1526,9 1969 255,1 488,9 180,4 146,4 68,1 2 15 24 7,9 108 97,8 562,9 1956,5 1970 422,7 318,2 299,7 68,9 3,7 0 0 0 0 78,1 321,8 269,5 1782,6 1971 291,9 240,2 209,6 24,2 16 4,1 7 0 33,3 87,3 179,8 365,6 1459 1972 286,8 326 235,7 93 84,3 12,8 21,9 35,1 4,9 115,6 125,3 291,4 1632,8 1973 302,8 255,4 211,8 52,2 1,6 14,3 22,6 14 25,8 99,3 306,9 505 1811,7 1974 186,6 387 214,5 169,3 65,8 46 8,3 27,1 8,8 86,1 169,7 372,5 1741,7 1975 210 346,3 237,1 44,6 21,7 9,9 8,5 0 10 69,6 202,2 330,4 1490,3 1976 315,9 331,7 224 57,6 81,7 0 14,5 17,7 26,5 34,8 127,6 357,9 1589,9 1977 289,6 311,8 261,2 104,5 30,1 0 0 0 26,6 167,8 95,9 186,9 1474,4 1978 481,9 250,9 43,8 92,9 12,5 4,5 44 0 0,4 210,5 152,6 348,9 1642,9 1979 265,8 329,2 320,1 100,5 8,6 1,2 12,1 56,6 5,7 140,8 253 290,4 1784 1980 542 175,6 217,3 102,4 0 0 51,8 8,6 0 36,4 88,3 435,1 1657,5 Source : Service de la météorologie Ampandrianomby – Station de Soavinandriana

Mémoire de fin d’étude A3

Annexe 2

Annexe 2. Traitement des données pluviométriques

1) Calcul de la pluviométrie moyenne La pluviométrie moyenne est calculée à partir de la formule statistique : ∑ ̅

Avec :

̅ : pluviométrie moyenne,

Pi : pluviométrie, N : nombre d’années. 2) Calcul de l’écart-type L’écart-type est calculé par la formule :

∑( ̅) √

Avec : σ : écart-type,

̅ : pluviométrie moyenne,

Pi : pluviométrie, N : nombre d’années. 3) Test de chi-deux Utilisation de la table de chi-deux pour la détermination de la probabilité P. A. Table de chi-deux :

P(χ2) 0,990 0,975 0,950 0,900 0,100 0,050 0,025 0,010 0,001 λ 1 0,0002 0,0010 0,0039 0,0158 2,71 3,84 5,02 6,63 10,83 2 0,02 0,05 0,10 0,21 4,61 5,99 7,38 9,21 13,82 3 0,11 0,22 0,35 0,58 6,25 7,81 9,35 11,34 16,27 4 0,30 0,48 0,71 1,06 7,78 9,49 11,14 13,28 18,47 5 0,55 0,83 1,15 1,61 9,24 11,07 12,83 15,09 20,52 6 0,87 1,24 1,64 2,20 10,64 12,59 14,45 16,81 22,46 7 1,24 1,69 2,17 2,83 12,02 14,07 16,01 18,48 24,32 8 1,65 2,18 2,73 3,49 13,36 15,51 17,53 20,09 26,12 9 2,09 2,70 3,33 4,17 14,68 16,92 19,02 21,67 27,88

Mémoire de fin d’étude A4

Annexe 2

10 2,56 3,25 3,94 4,87 15,99 18,31 20,48 23,21 29,59

11 3,05 3,82 4,57 5,58 17,28 19,68 21,92 24,72 31,26 12 3,57 4,40 5,23 6,30 18,55 21,03 23,34 26,22 32,91 13 4,11 5,01 5,89 7,04 19,81 22,36 24,74 27,69 34,53 14 4,66 5,63 6,57 7,79 21,06 23,68 26,12 29,14 36,12 15 5,23 6,26 7,26 8,55 22,31 25,00 27,49 30,58 37,70 16 5,81 6,91 7,96 9,31 23,54 26,30 28,85 32,00 39,25 17 6,41 7,56 8,67 10,09 24,77 27,59 30,19 33,41 40,79 18 7,01 8,23 9,39 10,86 25,99 28,87 31,53 34,81 42,31 19 7,63 8,91 10,12 11,65 27,20 30,14 32,85 36,19 43,82 20 8,26 9,59 10,85 12,44 28,41 31,41 34,17 37,57 45,31

21 8,90 10,28 11,59 13,24 29,62 32,67 35,48 38,93 46,80 22 9,54 10,98 12,34 14,04 30,81 33,92 36,78 40,29 48,27 23 10,20 11,69 13,09 14,85 32,01 35,17 38,08 41,64 49,73 24 10,86 12,40 13,85 15,66 33,20 36,42 39,36 42,98 51,18 25 11,52 13,12 14,61 16,47 34,38 37,65 40,65 44,31 52,62 26 12,20 13,84 15,38 17,29 35,56 38,89 41,92 45,64 54,05 27 12,88 14,57 16,15 18,11 36,74 40,11 43,19 46,96 55,48 28 13,56 15,31 16,93 18,94 37,92 41,34 44,46 48,28 56,89 29 14,26 16,05 17,71 19,77 39,09 42,56 45,72 49,59 58,30 30 14,95 16,79 18,49 20,60 40,26 43,77 46,98 50,89 59,70

B. Test de validité de l’ajustement de GAUSS a) Pluviométrie moyenne annuelle : ̅ b) Ecart-type annuel : σ = 263,5 c) Variable réduite u par la loi normal : ̅

d) F(u) par la loi normal :

( ) ∫ √

Mémoire de fin d’étude A5

Annexe 2

e) Classement des pluviométries moyennes annuelles et calcul de F(u) :

Rang Pluviométrie moyenne annuelle Classe u F(u) 1 1399,4 -1,38 0,0836 2 1412,3 -1,33 0,0913 3 1459 -1,16 0,1240 P<1551,1 4 1474,4 -1,10 0,1363 5 1490,3 -1,04 0,1500 6 1526,9 -0,90 0,1847 7 1551,1 -0,81 0,2102 8 1552,4 -0,80 0,2116 9 1589,9 -0,66 0,2551 P≤1551,1<1680,2 10 1632,8 -0,50 0,3100 11 1642,9 -0,46 0,3237 12 1657,5 -0,40 0,3438 13 1680,2 -0,32 0,3760 14 1692,7 -0,27 0,3942 15 1734,3 -0,11 0,4560 P≤1680,2<1784 16 1738,4 -0,10 0,4621 17 1741,7 -0,08 0,4671 18 1782,6 0,07 0,5290 19 1784 0,08 0,5311 20 1811,7 0,18 0,5726 21 1828,4 0,25 0,5973 22 1852,3 P≤1784<1978,6 0,34 0,6320 23 1865,9 0,39 0,6513 24 1870,4 0,41 0,6576 25 1956,5 0,73 0,7681 26 1978,6 0,82 0,7929 27 2005,2 0,92 0,8205 28 2014,1 0,95 0,8292 P≥1978,6 29 2076,5 1,19 0,8826 30 2198,6 1,65 0,9507 31 2666,1 3,43 0,9997 Moyenne 1763,5 Ecart-type 263,5

f) Degré de liberté λ :

Avec : k = 5 et p = 2 λ = 5 – 1 – 1 λ = 2

Mémoire de fin d’étude A6

Annexe 2

g) Calcul de χ2 et détermination de la probabilité P(χ2) :

Loi de GAUSS

( ) Classes ni vi

P<1551,1 6 5,9 0,001 P≤1551,1<1680,2 6 5,1 0,162 P≤1680,2<1784 6 5,9 0,001 P≤1784<1978,6 7 7,7 0,056 P≥1978,6 6 7,4 0,269 χ2 0,488

En utilisant la table de chi-deux pour : λ = 2 χ2 = 0,488 on trouve par interpolation : P(χ2) = 0,78 P(χ2)≥ 0,05 donc l’ajustement de GAUSS est acceptable.

C. Test de validité de l’ajustement de GUMBEL a) Pluie maximale journalière moyenne: ̅ b) Ecart-type : σ = 20,4 c) Variable réduite u par la loi de GUMBEL :

Avec :

̅

Calcul de P0 et aG :

P0 = 58,0

Mémoire de fin d’étude A7

Annexe 2

aG = 15,9

d) F(u) par la loi de GUMBEL :

( ) e) Classement des pluviométries maximales journalières et calcul de F(u) :

Rang Pluie maximale journalière classe u F(u) 1 39,6 -1,16 0,0417 2 45,7 -0,77 0,1148 3 46,2 -0,74 0,1228 P<50,3 4 49,1 -0,56 0,1742 5 49,3 -0,55 0,1780 6 50,1 -0,50 0,1938 7 50,3 -0,48 0,1978 8 51,4 -0,41 0,2205 9 52,3 -0,36 0,2396 P≤50,3<56 10 52,3 -0,36 0,2396 11 55 -0,19 0,2996 12 55,9 -0,13 0,3201 13 56 -0,12 0,3224 14 58,9 0,06 0,3895 15 59 0,07 0,3918 16 59 P≤56<67,2 0,07 0,3918 17 60 0,13 0,4148 18 62,1 0,26 0,4626 19 62,1 0,26 0,4626 20 67,2 0,58 0,5717 21 68,7 0,68 0,6012 22 72,1 0,89 0,6631 23 77,4 P≤67,2<84,2 1,22 0,7451 24 77,7 1,24 0,7492 25 78,9 1,32 0,7651 26 83,7 1,62 0,8205 27 84,2 1,65 0,8255 28 94,4 2,29 0,9040 29 96,5 2,43 0,9154 P≥84,2 30 98 2,52 0,9227 31 115,7 3,63 0,9739 32 119,4 3,87 0,9793 Moyenne 67,1 Ecart-type 20,4

Mémoire de fin d’étude A8

Annexe 2

f) Degré de liberté λ :

Avec : k = 5 et p = 2 λ = 5 – 1 – 2 λ = 2

g) Calcul de χ2 et détermination de la probabilité P(χ2) :

Loi de GUMBEL

( ) Classes ni vi

P<50,3 6 6,0 0,000 P≤50,3<56 6 4,1 0,898 P≤56<67,2 7 4,6 1,210 P≤67,2<84,2 7 11,6 1,821 P≥84,2 6 5,0 0,187 χ2 4,116

En utilisant la table de chi-deux pour : λ = 2 χ2 = 4,116 on trouve par interpolation : P(χ2) = 0,13. P(χ2) ≥ 0,05 donc l’ajustement de GUMBEL est acceptable. 4) Pluviométrie moyenne mensuelle A. Ajustement par la loi de GAUSS La pluviométrie quinquennale sèche est obtenue par :

̅ Avec :

P5sec : pluviométrie quinquennale sèche annuelle, ̅ : pluviométrie moyenne annuelle, σ : écart-type, La pluviométrie quinquennale sèche mensuelle est obtenue par :

̅

Mémoire de fin d’étude A9

Annexe 2

Où P0,2 est la pluviométrie quinquennale sèche mensuelle. Les résultats du calcul sont résumés dans le tableau ci-dessous :

Année Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Total ̅ 366,2 312,9 257,4 80,3 28,8 9,5 16,7 12,5 19,9 93,4 197,9 378,1 1773,5 % ̅ 20,6% 17,6% 14,5% 4,5% 1,6% 0,5% 0,9% 0,7% 1,1% 5,3% 11,2% 21,3% 100,0% σ 263,5

P5sec 1552,2

P0,2 320,5 273,8 225,3 70,3 25,2 8,3 14,6 11,0 17,4 81,7 173,2 330,9 1552,2

5) Pluviométrie maximale journalière A. Ajustement par la loi de GUMBEL La pluviométrie de fréquence F est obtenue par relation :

Dans laquelle :

PF : Pluviométrie maximale journalière de fréquence F,

UF : Variable réduite de GUMBEL telle que :

( ( ))

P0 : paramètre de position tel que

̅

aG : le gradex tel que :

D’où les résultats ci-dessous :

UF ̅ σ P0 aG 2ans 5ans 10ans 20ans 25ans 50ans 100ans 225ans 67,1 20,4 57,97 0,37 1,50 2,25 2,97 3,20 3,90 4,60 5,41 15,88

Années Humide Médiane Période 2ans 5ans 10ans 20ans 25ans 50ans 100ans 225ans

Pmax(24,F) 67,1 63,8 81,8 93,7 105,1 108,8 119,9 131,0 144,0

Mémoire de fin d’étude A10

Annexe 3

Annexe 3. Coefficients utilisés

1) Coefficient régional B dans la formule CTEGREF

Rivière B Ikopa à Bevomanga 49 Ikopa au Bac de Fiadanana 51 Andromba à Tsinjony 50 Tafaina 47 Ikopa à Antsatrana 47 Betsiboka à Ambodiroka 46 Mangoro à Mangoro 47 Mania à Fasimena 45 Vohitra à Rogez 42 Namorona à Vohiparara 63 Mananantanana 50 Zomanadao à Ankaramena 49 Ihosy à Ihosy 47 Mahatsiatra à Malakialina 46 Mangoky à Banian 49 Mandrare à Amboasary 47 Menarandra à Tranoroa 47 Mananara à Bevia 54 Sambirano à Ambanja 36 Petits bassins ANKABOKA 35 Source : [6] 2) Coefficient de répartition mensuel R R Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. année R1 16,9 16,7 17,1 9,7 5,7 4,1 3,7 3,4 2,6 2,4 4,8 12,9 100 R2 17,9 18,2 20,5 8,8 4,8 3,7 3,1 2,8 2,2 2 4,4 11,6 100 R3 13,4 14,8 15,8 9,9 6,9 5,7 5,8 6 4,4 3,6 4,5 9,2 100 R4 23,8 19 17,2 6,8 3,8 2,7 2,4 2,1 1,6 1,5 3,3 15,8 100 Source : [6] R1 : Hautes terres centrales, R2 : Grands bassins sortie Nord-Ouest des hautes terres centrales, R3 : Bordure orientale, R4 : Bassins du Centre Sud, Centre Ouest et petits bassins de la bordure occidentale des Hautes terres.

Mémoire de fin d’étude A11

Annexe 3

3) Coefficient b dans la formule de MONTANA

Ville b Tananarive 0,14 Arivonimamo 0,28 Ivato 0,26 Fianarantsoa 0,26 Tuléar 0,24 Majunga 0,35 Tamatave 0,4 Diégo 0,39 Andapa 0,27 Morondava 0,29 reste 0,288

4) Coefficient de ruissellement

Nature de la couverture S < 10 Ha 10 Ha < S < 400 Ha végétale I < 5 5 < I <10 10 < I <30 I >30 I < 5 5 < I <10 10 < I < 30 I >30

Plateforme et chaussées 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 de routes, cours,…

Terrain dénudé ou à végétation couvrante Terrain déjà attaqué par 0,8 0,85 0,9 0,95 0,7 0,75 0,8 0,85 l'érosion labour frais

Cultures courantes céréale hautes 0,75 0,8 0,85 0,9 0,52 0,6 0,72 0,8 Petite brousse, Terre clairsemée Prairie, brousse dense 0,7 0,75 0,8 0,85 0,3 0,36 0,42 0,5 savane à sous-bois

Forêt ordinaire en futaie 0,3 0,5 0,6 0,7 0,13 0,2 0,25 0,3 Sous-bois touffus

Grande forêt primaire 0,2 0,25 0,3 0,1 0,15 0,18 0,22 0,25

Mémoire de fin d’étude A12

Annexe 3

Source : [6] S : surface du BV I : pente du BV

5) Coefficient de Strickler (K)

Béton 60 Enrochement 45 Sol 30 Source : [8] 6) Coefficient c dans la règle de LANE

Nature du Terrain c

Sables fins et limons 8,5 Sables fins 7 Sables moyens 6 Gros sables 5 Petits graviers 4 Gros graviers 3 Mélange de graviers et de gros galets 2,5 Argile plastique 3,0 Argile consistante 2 Argile dure 1,5 Source : [8] 7) Coefficient k dans la formule de Kalal Type de revêtement k Rip-rap 0,72 Pavé 1,00 Pavé de bloc en béton préfabriqués 1,25 Surface lisse 1,45 Source : [3]

Mémoire de fin d’étude A13

Annexe 4

Annexe 4. Calcul des besoins en eau

Le calcul du besoin en eau se fait par le logiciel CROWPAT. Les tableaux suivants sont issus du logiciel CROWPAT : 1) Climat/ETo

Source : Résultat obtenu avec le logiciel CROPWAT

2) Précipitations

Source : Résultat obtenu avec le logiciel CROPWAT

Mémoire de fin d’étude A14

Annexe 4

3) Culture

Source : Résultat obtenu avec le logiciel CROPWAT 4) Sol

Source : Résultat obtenu avec le logiciel CROPWAT

Mémoire de fin d’étude A15

Annexe 4

5) Résultats de calcul des besoins en eau du périmètre d’Ambalasasatra Efficience e = 0,7

Où BN est le besoin net en m3/Ha par décade donné par le logiciel CROPWAT.

BB : besoin brut en m3/Ha ; N : nombre de jours, N = 10 jours. 6) Riz de contre saison

Date de repiquage Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre 01-août 0 73,3 153,6 30,6 32,8 40,1 41,6 46,8 42,1 35,9 31,4 31,4 17 8 0 0 0 08-août 0,7 53,5 30,1 169,7 32,8 39,3 40,5 45,5 41,7 35,7 31,2 31,3 18,5 9,8 4,8 0 0 15-août 0 0 66,8 99,5 88,7 39,2 39,4 44,3 40,5 35,5 31 31,1 18,7 11,5 6,6 1,2 10,4 22-août 0 0 0 78 119,7 97,3 39 43,2 39,3 34,6 30,9 30,9 18,5 12,3 8,4 3 0 01-sept 0 0 0 0 80,1 179,1 39 42,4 37,7 32,9 29,9 30,7 18,3 12,1 9,8 5,5 0 Besoin [mm] 0,1 25,4 50,1 75,6 70,8 79,0 39,9 44,4 40,3 34,9 30,9 31,1 18,2 10,7 5,9 1,9 2,1 Besoin Net [m3/Ha] 1,4 253,6 501,0 755,6 708,2 790,0 399,0 444,4 402,6 349,2 308,8 310,8 182,0 107,4 59,2 19,4 20,8 BB [m3/Ha] 2,0 362,3 715,7 1079,4 1011,7 1128,6 570,0 634,9 575,1 498,9 441,1 444,0 260,0 153,4 84,6 27,7 29,7 dfc [l/s/Ha] 0,00 0,42 0,83 1,25 1,17 1,31 0,66 0,73 0,67 0,58 0,51 0,51 0,30 0,18 0,10 0,03 0,03 dfc de pointe = 1,31 l/s/Ha

Mémoire de fin d’étude A16

Annexe 4

7) Riz de saison

Date de repiquage Novembre Décembre Janvier Février Mars Avril Mai 08-déc 1,7 51,1 3,1 107,7 0 4,7 1,1 2,2 9,7 4,6 4,9 0 0,4 0 6,1 9 0 0 0 15-déc 0 0 51,7 70,2 0 4,5 0 1,1 8,8 4,6 4,9 0 0,5 0 7,7 10,7 0,6 0 0 22-déc 0 0 0 52,3 63,5 4,3 0 0 7,6 4 4,9 0 0,5 0 9,3 12,1 17 0 0 01-janv 0 0 0 0 52,3 71,1 0 0 5,8 2,5 4,3 0 0,5 0 10,4 14 18,9 19 0 08-janv 0 0 0 1,2 50,9 2,6 70 0 5 1,4 3,2 0 0,4 0 10,4 15 20,2 20,3 10,7 Besoin [mm] 0,3 10,2 11,0 46,3 33,3 17,4 14,2 0,7 7,4 3,4 4,4 0,0 0,5 0,0 8,8 12,2 11,3 7,9 2,1 Besoin Net [m3/Ha] 3,4 102,2 109,6 462,8 333,4 174,4 142,2 6,6 73,8 34,2 44,4 0,0 4,6 0,0 87,8 121,6 113,4 78,6 21,4 BB [m3/Ha] 4,9 146,0 156,6 661,1 476,3 249,1 203,1 9,4 105,4 48,9 63,4 0,0 6,6 0,0 125,4 173,7 162,0 112,3 30,6 dfc [l/s/Ha] 0,01 0,17 0,18 0,77 0,55 0,29 0,24 0,01 0,12 0,06 0,07 0,00 0,01 0,00 0,15 0,20 0,19 0,13 0,04 dfc de pointe = 0,77 l/s/Ha

Mémoire de fin d’étude A17

Annexe 5

Annexe 5. Hydrologie des sous-bassins versant

1) Méthode Rationnelle La formule utilisée par la méthode Rationnelle est :

Dans laquelle :

3 QT : débit de crue de période de retour T [m /s], C : coefficient de ruissellement, S : surface du BV [km2]. i : intensité de pluie [mm/h], L’expression de i par la formule de MONTANA est : ( ) ( )

Avec : P(24,F) : pluie maximale journalière de fréquence F exprimée en mm, b : coefficient régional, Tc : temps de concentration Temps de concentration Tc par la formule de Passini :

( ) ⁄

⁄

Temps de concentration Tc par la formule de Ventura :

√

Temps de concentration Tc par la formule de BCOEM :

( ) √

Avec : S : surface du BV en km2 L : longueur du plus long cheminement hydraulique en km,

Im/m : pente moyenne du BV en m/m

Mémoire de fin d’étude A18

Annexe 5

2) Calcul du débit Q1 Premier sous bassin versant :

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax[m] Zmin [m] Zmoy [m] I [m/km] I [m/m] 0,02 0,9 1,78 0,40 1319 1234 1 277 201,88 0,2019

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,05 0,040 0,061 0,05

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q [m /s] 0,80 119,9 0,05 428,5 0,02 1,9

Deuxième sous bassin versant :

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,04 1,04 1,46 0,43 1400 1234 1 317 370,07 0,3701

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,05 0,042 0,050 0,05

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q [m /s] 0,80 119,9 0,05 452,4 0,04 4,0

Q1 est la somme des deux débits : Q1 = 1,9 + 4,0 Q1 = 5,9 m3/s 3) Calcul du débit Q2 Premier sous bassin versant :

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax[m] Zmin [m] Zmoy [m] I [m/km] I [m/m] 0,01 0,44 1,74 0,19 1260 1234 1 247 127,15 0,1271

Mémoire de fin d’étude A19

Annexe 5

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,03 0,025 0,042 0,03

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q [m /s] 0,80 119,9 0,03 584,0 0,01 0,6

Deuxième sous bassin versant :

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,06 1,46 1,67 0,64 1460 1234 1 347 337,79 0,3378

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,06 0,054 0,071 0,06

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q [m /s] 0,80 119,9 0,06 363,1 0,06 4,8

Q2 est égale à Q1 plus la somme des deux débits ci-dessus : Q2 = 5,9 + 0,6 + 4,8 Q2 = 11,4 m3/s 4) Calcul du débit Q3

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,04 1,1 1,54 0,46 1388 1234 1 311 315,47 0,3155

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,05 0,045 0,057 0,05

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q3 [m /s] 0,80 119,9 0,05 419,0 0,04 3,7

Mémoire de fin d’étude A20

Annexe 5

5) Calcul du débit Q4

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,003 0,3 1,53 0,13 1259 1233 1 246 195,67 0,1957

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,02 0,016 0,025 0,02

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q4 [m /s] 0,80 119,9 0,02 837,2 0,00 0,6

6) Calcul du débit Q5

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,06 1,75 2,00 0,80 1450 1234 1 342 256,50 0,2565

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,08 0,062 0,094 0,078

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q5 [m /s] 0,80 119,9 0,078 309,9 0,06 4,1

7) Calcul du débit Q6

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,02 0,53 1,14 0,16 1270 1233 1 252 225,20 0,2252

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,03 0,035 0,028 0,03

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q6 [m /s] 0,80 119,9 0,03 593,4 0,02 2,2

Mémoire de fin d’étude A21

Annexe 5

8) Calcul du débit du sous bassin versant en amont du glissement du terrain

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I m/km] I [m/m] 0,02 0,63 1,21 0,21 1360 1256 1 308 460,21 0,4602

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) Moyen

0,03 0,027 0,027 0,03

3 C P(24,F) Tc [h] i(t) S [km²] Q [m /s] 0,80 119,9 0,03 663,9 0,02 3,1

Le débit d’évacuation du fossé de garde sur la partie amont du glissement du terrain est égal à 3,1 m3/s.

Mémoire de fin d’étude A22

Annexe 6

Annexe 6. Dimensionnement des canaux

1) Avant canal Type : canal en maçonnerie de moellons Section : rectangulaire

K m I 45 0 0,001 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,530 1,50 0,53 0,80 2,56 0,31 0,545 2,9% 0,27 0,68

2) Canal primaire A. CP1 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,002 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,515 0,40 0,61 0,61 2,12 0,29 0,515 0,0% 0,30 0,84

B. CP2 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,002 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 6,446 1,30 1,45 3,98 5,40 0,74 6,446 0,0% 0,72 1,62

C. CP3 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

Mémoire de fin d’étude A23

Annexe 6

K m I 45 1 0,004 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,475 0,40 0,50 0,45 1,81 0,25 0,475 0,0% 0,25 1,06

D. CP4 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 4,203 1,00 1,14 2,42 4,21 0,58 4,203 0,0% 0,57 1,73

E. CP5 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 4,761 1,00 1,26 2,85 4,56 0,62 4,761 0,0% 0,63 1,67

F. CP6 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 8,896 1,30 1,53 4,31 5,61 0,77 8,961 0,7% 0,76 2,08

G. CP7 Type : canal en maçonnerie de moellons

Mémoire de fin d’étude A24

Annexe 6

Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,004 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 11,140 1,30 1,62 4,72 5,88 0,80 11,200 0,5% 0,81 2,37

H. CP8 Type : canal en maçonnerie de moellons Section : trapézoïdale

K m I 45 1 0,004 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 11,180 1,30 1,62 4,73 5,88 0,80 11,246 0,6% 0,81 2,38

I. CP9 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,002 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,460 0,50 0,63 0,70 2,27 0,31 0,459 0,2% 0,31 0,65

J. CP10 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,395 0,40 0,58 0,57 2,04 0,28 0,395 0,0% 0,29 0,70

Mémoire de fin d’étude A25

Annexe 6

K. CP11 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,375 0,40 0,59 0,58 2,06 0,28 0,375 0,0% 0,29 0,65

L. CP12 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,004 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,340 0,40 0,51 0,47 1,85 0,25 0,340 0,0% 0,26 0,73

M. CP13 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,004 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,328 0,40 0,49 0,44 1,79 0,24 0,328 0,2% 0,25 0,75

N. CP14 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,293 0,40 0,50 0,46 1,82 0,25 0,293 0,2% 0,25 0,64

Mémoire de fin d’étude A26

Annexe 6

O. CP15 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,002 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,270 0,40 0,55 0,52 1,95 0,27 0,270 0,0% 0,27 0,52

P. CP16 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,233 0,40 0,45 0,39 1,68 0,23 0,233 0,3% 0,23 0,60

Q. CP17 Type : canal en terre Section : trapézoïdale

K m I 30 1 0,003 Qn [m3/s] b [m] h [m] S [m²] P [m] Rh [m] Qc (m3/s) ΔQ/Q [%] h/2 [m] V [m/s] 0,205 0,40 0,43 0,36 1,63 0,22 0,205 0,2% 0,22 0,57

Mémoire de fin d’étude A27

Annexe 7

Annexe 7. Dimensionnement du drain

1) Calcul des crues Caractéristique du bassin versant considéré :

S [km²] P [km] KG L [km] Zmax [m] Zmin [m] Zmoy [m] I [m/km] I [m/m] 0,42 3,112 1,35 1,21 1394 1231 1 313 128,05 0,13

Calcul du temps de concentration :

Tc [h] Tc [h] Tc [h] Tc Moy (PASSINI) (VENTURA) (BCOEM) 0,24 0,230 0,169 0,21

Crues de différentes périodes de retour par la méthode rationnelle :

Période C P(24,F) i(t) S[km²] Q[m3/s] 5 0,80 81,8 102,2 0,42 9,5 10 0,80 93,7 117,0 0,42 10,9 50 0,80 119,9 149,8 0,42 14,0

2) Calcul des apports Les apports moyens annuels par la méthode CTGREF :

Barrage Apport moyen Apport annuel Apport annuel humide annuel sec 5ans 10 ans 5ans 10 ans 50 ans Ambalasasatra 12,0 9,6 8,5 14,6 16,1 18,7

Les apports mensuels humides de différentes fréquences en l/s :

Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin Juil. Août Sept. Oct. Nov. Déc. Année R1 16,9 16,7 17,1 9,7 5,7 4,1 3,7 3,4 2,6 2,4 4,8 12,9 100 quinquennaux 29,7 29,3 30,0 17,0 10,0 7,2 6,5 6,0 4,6 4,2 8,4 22,6 14,6 Décennaux 32,6 32,2 33,0 18,7 11,0 7,9 7,1 6,6 5,0 4,6 9,3 24,9 16,1 cinquantenaires 38,0 37,5 38,4 21,8 12,8 9,2 8,3 7,6 5,8 5,4 10,8 29,0 18,7

Mémoire de fin d’étude A28

Annexe 7

3) Calcul du débit à évacuer Le débit à évacuer est égale au volume de crue correspondant au temps de concentration additionné du volume correspondant au débit de base pendant les 3 jours de submersion. Le débit à évacuer est :

Où :

3 Vc : volume de crue correspondant au temps de concentration Tc [m ],

3 Vb : Volume correspondant au débit de base pendant 3 jours de submersion [m ],

3 Qc : débit de crue de projet du bassin versant considéré [m /s],

3 Qb : débit de base du BV considéré, c'est le débit le plus élevé de l'année [m /s],

Tc : temps de concentration [h]. Avec:

3 Qc = 14 m /s

Tc = 0,21 h

3 Qb = 38,4 l/s = 0,038 m /s Application numérique :

3 QA = 0,08 m /s

Mémoire de fin d’étude A29

Annexe 8

Annexe 8. Dimensionnement du barrage

1) Prédimensionnement Les dimensions caractéristiques du barrage sont résumées dans les tableaux suivants :

Débit [m3/s] 106,9 Longueur seuil [m] 15,0 Lame d'eau (m] 2,5 Hauteur seuil [m] 2,0 Largeur de la crête [m] 1,5 Talus paroi aval 2,0 Radier amont [m] 0,0 Radier aval [m] 1,0

Epaisseur radier [m] 0,30 Parafouille amont [m] 2,90 Parafouille aval [m] 2,30 Seuil aval [m] 0,30 Base [m] 5,60 H amont [m] 4,58 H aval [m] 2,57

Masse vol barrage 2 500 Masse volumique immergé sédiments 1 600 Hauteur de sédiments 0,25 Angle de Frottement interne 25 Largeur de la fondation 6,6 Epaisseur parafouille 0,30

2) Calcul de nombres de passe L1 et L2 peuvent être déterminées par la relation suivante :

{ √ ( ( ) )

Mémoire de fin d’étude A30

Annexe 8

Avec : Q = 107 m3/s ; m = 0,4 ; hb = 2,05 m ; h : hauteur d’eau au-dessus du seuil fixe et sera fixée comme suit :

HBerge : hauteur de la berge, HBerge = 3,28 m. R : revanche, R = 0,5 m. h = 3,45 – 2,05 -0,5 h = 0,73 m g = 9,81 [m/s²].

En faisant la résolution dans le tableur Excel en ciblant Qcalculé pour avoir la même valeur que Q225 et en faisant varier L1 tout en vérifiant que l’erreur ΔQ ne dépasse pas 5% :

Q225 L L1 L2 Qcal m hb h ΔQ/Q 107 15 2,24 12,8 107 0,4 2,05 0,73 0,1%

Avec :

Le nombre de passes de 1 m est égale à 12,8/1 = 13 passes. Or, le nombre de passes de 1 m maximale est : 15/1,4 = 10 passes En prenant le nombre de passes de 1 m égale à 10 la valeur de L2 devient : L2 = 10x1 = 10 m.

En effectuant la même opération en ciblant encore Qcalculé mais en faisant varier cette fois-ci h on a :

Q225 L L1 L2 Qcal m hb h ΔQ/Q 107 15 5 10 107 0,4 2,05 1,06 0,1%

Mémoire de fin d’étude A31

Annexe 8

3) Stabilité A. Les forces appliquées La détermination de la stabilité du barrage nécessite la connaissance des forces appliquées sur l’ouvrage :

G

O

a) Poids propre Le poids total du barrage est :

b) Poussée de l’eau Elle est donnée par :

Avec :

Dans lesquelles :

Mémoire de fin d’étude A32

Annexe 8

3 ρeau : masse volumique de l’eau [kg/m ], H : charge au-dessus du déversoir [m], hb : hauteur du barrage [m]. c) Poussée des dépôts solides Elle est calculé par :

Dans laquelle :

3 γi : poids volumique immergé tel que γi = 1,6 T/m hs : épaisseur du dépôt en amont du barrage [m], ks : coefficient de poussée tel que :

( )

Où Ф est l’angle de frottement interne. d) Sous pression La sous pression totale est :

Dans laquelle :

Avec :

Cp : coefficient égale à 0,5 ;

LR : Longueur du radier ou barrage [m] ;

Hi : charge en amont ou en aval [m]. e) Les surcharges d’eau La surcharge totale est :

Où Sc1, Sc2c Sc3 et Sc4 sont respectivement les surcharges sur le radier amont, sur la crête du barrage, sur le radier aval et sur la parafouille aval.

Les valeurs des forces appliquées calculées dans le tableur Excel sont résumées dans les tableaux suivants :

Mémoire de fin d’étude A33

Annexe 8

Forces en Kg :

Poids du barrage W1 (massif) 7 687 W2 (massif) 10 506 W3 (radier) 4 950 W4 (parafouille amont) 1 950 W5 (parafouille aval) 1 500 W6 (seuil aval) 225 Total W 26 819 Poussée de l'eau P1 (lame d'eau) 5 184 P2 (réservoir eau) 2 101 Poussée de sédiments Ps 20 Total P 7 306 Sous-pression U1 8 496 U2 3 307 Total U 11 803 Surcharge Sc radier amont 0 Sc crête 3 793 Sc radier aval 2 575 Sc parafouille aval 682 Total Sc 7 050

B. Les moments Les moments des forces Fi par rapport aux points O et G sont donnés par :

( ) Les résultats calculés par Excel sont donnés par les tableaux suivants :

Mémoire de fin d’étude A34

Annexe 8

Moment par rapport à O [kg.m] :

Poids du barrage MW1 44 972 MW2 39 223 MW3 16 335 MW4 12 577 MW5 225 MW6 34 Total M(W) 113 366 Poussée de l'eau MP1 17 237 MP2 6 269 Poussée de sédiments MPs 48 Total M(P) 23 555 Sous-pression MU1 28 037 MU2 14 551 Total M(U) 42 588

Moments par rapport à G [kg.m] :

Poids du barrage MW1 19 603 MW2 4 553 MW3 0,00 MW4 6 142 MW5 -4 725 MW6 -709 Total M(W) 24 865 Poussée de l'eau MP1 -6 091 MP2 -1 751

Mémoire de fin d’étude A35

Annexe 8

Poussée de sédiments MPs -5 Total M(P) -7 847 Sous-pression MU1 0 MU2 -3 638 Total M(U) -3 638

C. Règle de LANE Pour que la règle de LANE soit vérifiée, il faut que :

Csol : coefficient de LANE pour le sol de fondation. Il dépend de la nature du sol d’après le tableau suivant :

Nature du Terrain Csol Sables fins et limons 8,5 Sables fins 7 Sables moyens 6 Gros sables 5 Petits graviers 4 Gros graviers 3 Mélange de graviers et de gros galets 2,5 Argile plastique 3,0 Argile consistante 2 Argile dure 1,5

Le présent cas correspond à une valeur de C = 5 (Gros sables).

C : coefficient de LANE calculé à partir de la relation suivante :

C’est-à-dire :

Mémoire de fin d’étude A36

Annexe 8

Avec :

Application numérique :

C > 5 donc la rège de LANE est vérifiée. D. Stabilité au glissement Il faut vérifier que le coefficient de sécurité vis-à-vis à un glissement soit supérieur à 1 :

N = W - U T = P tgφ = 0,6 pour le contact entre sol meuble et béton. Application numérique : ( )

Kg = 1,23 Le barrage est donc stable par rapport au glissement. E. Stabilité au renversement Il faut vérifier que le coefficient de sécurité au renversement Kr soit compris entre 1,5 et 2 :

Mémoire de fin d’étude A37

Annexe 8

Ms = M(W) (par rapport à O) Mr = M(P) + M(U) (par rapport à O) Application numérique :

Kr = 1,71 Le barrage est stable au renversement. F. Stabilité à la flottaison Il faut vérifier que le coefficient de sécurité à la flottaison soit supérieur à 1,1 : ∑( )

∑

Application numérique :

Kf = 2,27 L’ouvrage est stable à la flottaison. G. Condition de non poinçonnement du sol de fondation Cette condition revient à vérifier si la contrainte maximale à la base de l’ouvrage ne dépasse pas la capacité portante du sol de fondation c’est-à-dire il faut que :

σsol est la résistance du sol de fondation, elle varie selon le type de sol d’après le tableau suivant :

Nature du sol σsol en T/m² 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

Mémoire de fin d’étude A38

Annexe 8

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 rapportée qui a été tassée et 10 pilonnée Vase et argile molle 5 Source : [8]

2 Pour le cas actuel, σsol = 40T/m .

σmax est la contrainte maximale sur le sol de fondation, elle peut être calculée par la formule classique de la résistance des matériaux :

Avec : 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, v : la distance maximale de l’axe neutre exprimée en [m]

b : la base de fondation en [m].

I : moment d’inertie par rapport à l’axe passant par le centre de gravité de la section du radier exprimé en [m4],

Les résultats calculés dans le tableur Excel sont exprimés dans les tableaux ci-dessous :

Poids du barrage dW1 2,55 dW2 0,43 dW3 0,00

Mémoire de fin d’étude A39

Annexe 8

dW4 3,15 dW5 -3,15 dW6 -3,15 Poussée de l'eau dP1 -1,17 dP2 -0,78 Poussée de sédiments dPs -0,23 Sous-pression dU1 0,00 dU2 -1,10

Moment M par rapport à G [kg.m] 13 380 N [kg] 15 016 v [m] 3,3 Moment d'inertie I [m4] 23,96 Section [m2] 6,60

2 σMax [T/m ] 4,12

2 σMax = 4,12 est inférieure à σsol = 40 T/m donc le barrage est stable.

Mémoire de fin d’étude A40

Annexe 9

Annexe 9. Analyse-coût du projet

1) Bordereaux des prix unitaire

N ° DESIGNATION UNITE PRIX UNITAIRE [Ar] FRAIS GÉNÉRAUX 001 Installation de chantier Fft 0,00 002 Repli de chantier Fft 0,00 TERRASSEMENT 101 Défrichement m2 1 708,00 102 Décapage et débroussaillage m2 1 205,00 103 Abattage d'arbres u 29 577,00 104 Décapage rocheux m2 8 897,00 105-1 Fouille d'ouvrage sur terrain meuble m3 10 701,00 105-2 Fouille d'ouvrage sur terrain rocailleux m3 15 287,00 106-1 Déblai et creusement canal sur terrain meuble m3 10 701,00 106-2 Déblai et creusement canal sur terrain rocailleux m3 12 493,00 107 Déblai rocheux m3 237 600,00 108 Regabaritage des canaux ml 18 831,00 109 Remblais compacté m3 36 658,00 OUVRAGE ET MACONNERIE 201-1 Béton de propreté dosé à 150kg/m3 m3 167 963,00 201-2 Béton ordinaire dosé à 300kg/m3 m3 285 818,00 201-3 Béton armé dosé à 350kg/m3 m3 336 472,00 201-4 Béton cyclopéen dosé à 200gk/m3 m3 242 701,00 202 Acier pour armature kg 5 892,00 203 Maçonnerie de moellons m3 154 239,00 204 Gabion m3 127 469,00 205 Perré maçonné m2 48 001,00 206 Enduit dosé à 400gk/m3 m2 13 839,00 207 Jointoiement en mortier de ciment dosé à 350kg/m3 m2 6 454,00 208 Réfection des fissures ml 8 049,00 209 Démolition des ouvrages en maçonnerie ou en béton m3 70 122,00 210 Enrochement en pierre sèches m3 64 722,00

Mémoire de fin d’étude A41

Annexe 9

211 Pieux en bois pour fondation u 9 893,00 212 Rideau des pieux ml 276,00 213 Trou de canne d'ancrage u 20 836,00 214 Engazonnement m2 2 966,00 215 Couche filtrante en gravillon m3 69 447,00 EQUIPEMENT HYDRAULIQUE 301 Vanne à vis u 1 442 215,00 302 Vanne GR u 463 777,00 303 Tôle plane noire m2 21 610,00 304 Echelle métallique u 70 968,00 305 Grille de protection u 60 573,00 307 Buse u 45 000,00 308 Joint water stop ml 57 877,00 MESURE DE PROTECTION 401 Reboisement ha 706 345,00 402 Plantation vétiver ml 702,00 403 Peinture glycérophtalique m2 543,00

2) Bordereaux de détail quantitatif et estimatif INSTALLATION ET REPLI DE CHANTIER N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 000 FRAIS GÉNÉRAUX 001 Installation de chantier Fft 1 249734009,2 249 734 009,17 002 Repli de chantier Fft 1 166489339,4 166 489 339,44

TOTAL GÉNÉRAL 416 223 348,61

AVANT CANAL N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 293,11 1 205,00 353 197,37 débroussaillage

Mémoire de fin d’étude A42

Annexe 9

106-1 Déblai et creusement m3 537,79 10 701,00 5 754 859,89 canal sur terrain meuble Sous total terrassement 6 108 057,26 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 203 Maçonnerie de moellons m3 264,46 154 239,00 40 789 768,11 206 Enduit dosé à 400gk/m3 m2 720,75 13 839,00 9 974 398,56 207 Jointoiement en mortier de m2 29,38 6 454,00 189 645,91 ciment dosé à 350kg/m3 Sous total ouvrage et 50 953 812,59 maçonnerie

TOTAL GÉNÉRAL 57 061 869,85

CANAL PRIMAIRE N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 4299,00 1 205,00 5 180 295,00 débroussaillage 106-1 Déblai et creusement m3 12882,74 10 701,00 137 858 200,74 canal sur terrain meuble Sous total terrassement 143 038 495,74 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 203 Maçonnerie de moellons m3 4679,25 154 239,00 721 723 303,47 207 Jointoiement en mortier de m2 519,92 6 454,00 3 355 544,32 ciment dosé à 350kg/m3 Sous total ouvrage et 725 078 847,79 maçonnerie

TOTAL GÉNÉRAL 868 117 343,53

OUVRAGES DE PRISE N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT

Mémoire de fin d’étude A43

Annexe 9

102 Décapage et m2 14,00 1205,00 16 870,00 débroussaillage 105-1 Fouille d'ouvrage sur m3 9,80 10 701,00 104 869,80 terrain meuble Sous total terrassement 121 739,80 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 201-1 Béton de propreté dosé à m3 0,06 167 963,00 9 405,93 150kg/m3 201-2 Béton ordinaire dosé à m3 0,56 285 818,00 160 058,08 300kg/m3 Sous total ouvrage et 169 464,01 maçonnerie 300 EQUIPEMENT HYDRAULIQUE 302 Vanne GR u 14,00 463 777,00 6 492 878,00 307 Buse u 14,00 45 000,00 630 000,00 Sous total équipement 7 122 878,00 hydraulique

TOTAL GÉNÉRAL 7 414 081,81

DESSABLEUR N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 169,12 1 205,00 203 789,45 débroussaillage 106-1 Déblai et creusement m3 159,52 10 701,00 1 707 073,42 canal sur terrain meuble Sous total terrassement 1 910 862,87 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 201-1 Béton de propreté dosé à m3 3,08 167 963,00 517 510,75 150kg/m3 201-3 Béton armé dosé à m3 17,34 336 472,00 5 833 303,92 350kg/m3 202 Armature kg 1386,93 5 892,00 8 171 812,62

Mémoire de fin d’étude A44

Annexe 9

206 Enduit au mortier de m2 131,04 13 839,00 1 813 531,34 ciment dosé à 400kg/m3 203 Maçonnerie de moellons m3 59,78 154 239,00 9 220 362,69 207 Jointoiement en mortier de m2 6,64 6 454,00 42 868,69 ciment dosé à 350kg/m3 Sous total ouvrage et 25 599 390,03 maçonnerie 300 EQUIPEMENT HYDRAULIQUE 301 Vanne GR u 1,00 463 777,00 463 777,00 Sous total équipement 463 777,00 hydraulique

TOTAL GÉNÉRAL 27 974 029,90

DEVERSOIR DE SECURITE N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 2053,50 1 205,00 2 474 467,50 débroussaillage 106-1 Déblai et creusement m3 4161,85 10 701,00 44 535 956,85 canal sur terrain meuble Sous total terrassement 47 010 424,35 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 201-1 Béton de propreté dosé à m3 0,61 167 963,00 102 306,76 150kg/m3 201-2 Béton ordinaire dosé à m3 7,79 285 818,00 2 225 898,12 300kg/m3 201-3 Béton armé dosé à m3 12,63 336 472,00 4 249 749,05 350kg/m3 202 Armature kg 1010,43 5 892,00 5 953 427,66 203 Maçonnerie de moellons m3 1491,53 154 239,00 230 052 712,63 206 Enduit au mortier de m2 29,33 13 839,00 405 905,62 ciment dosé à 400kg/m3 210 Enrochement m3 10,84 64 722,00 701 634,67 213 Trou et canne d'ancrage u 35,00 20 836,00 729 260,00

Mémoire de fin d’étude A45

Annexe 9

207 Jointoiement en mortier de m2 165,73 6 454,00 1 069 595,60 ciment dosé à 350kg/m3 Sous total ouvrage et 245 490 490,11 maçonnerie

TOTAL GÉNÉRAL 292 500 914,46

CONSTRUCTION RESEAU DE DRAINAGE N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 1361,64 1 205,00 1 640 772,59 débroussaillage 106-1 Déblai et creusement m3 394,87 10 701,00 4 225 554,49 canal sur terrain meuble Sous total terrassement 5 866 327,07

TOTAL GÉNÉRAL 5 866 327,07

BARRAGE ET PRISE PRINCIPALE N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 138,00 1205,00 166 290,00 débroussaillage 106-1 Fouille d'ouvrage sur m3 116,23 10 701,00 1 243 734,43 terrain meuble 109 Remblai compacté m3 186,00 36 658,00 6 818 388,00 Sous total terrassement 8 228 412,43 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 201-1 Béton de propreté dosé à m3 5,36 167 963,00 900 617,61 150kg/m3 201-3 Béton armé dosé à m3 109,39 336 472,00 36 807 176,79 350kg/m2 202 Acier pour armature kg 13126,98 5 892,00 77 344 166,16 206 Enduit dosé à 400kg/m3 m2 392,94 13 839,00 5 437 884,20

Mémoire de fin d’étude A46

Annexe 9

209 Démolition des ouvrages m3 17,94 70 122,00 1 258 072,83 en maçonnerie ou en béton 210 Enrochement m3 127,67 64722,00 8 262 746,20 213 Trou et canne d'ancrage u 121,00 20836,00 2 521 156,00 Sous total ouvrage et 132 531 819,78 maçonnerie 300 EQUIPEMENT HYDRAULIQUE 301 Vanne à vis u 1,00 1 442 215,00 1 442 215,00 304 Echelle métallique u 16,00 70 968,00 1 135 488,00 Sous total équipement 2 577 703,00 hydraulique

TOTAL GÉNÉRAL 143 337 935,21

DIGUE N° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar] 100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 21907,98 1205 26 399 115,90 débroussaillage 106-1 Déblais sur terrain meuble m3 69768,38 10 701,00 746 591 484,03 109 Remblais compacté m3 116355,73 36 658,00 4 265 368 483,23 Sous total terrassement 5 038 359 083,16 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 210 Enrochement m3 27470,63 64 722,00 1 777 954 087,81 Sous total ouvrage et 1 777 954 087,81 maçonnerie

TOTAL GÉNÉRAL 6 816 313 170,97

PROTECTION CONTRE L’EROSION DE LA RIVE DROITE EN AMONT DU BARRAGE N ° Désignation Unité Quantité Prix Unitaire [Ar] Montant [Ar]

Mémoire de fin d’étude A47

Annexe 9

100 TERRASSEMENT 102 Décapage et m2 6363,00 1205 7 667 415,00 débroussaillage 105-1 Fouille de l'ouvrage sur m3 245,28 10 701,00 2 624 741,28 terrain meuble 106-1 Déblai et creusement m3 351,12 10 701,00 3 757 335,12 canal sur terrain meuble Sous total terrassement 14 049 491,40 200 OUVRAGE ET MACONNERIE 203 Maçonnerie de moellons m3 212,06 154 239,00 32 707 613,86 204 gabion m3 390,00 127 469,00 49 712 910,00 206 Enduit au mortier de m2 385,00 13 839,00 5 328 015,00 ciment dosé à 400kg/m3 207 Jointoiement en mortier de m2 23,56 6 454,00 152 069,15 ciment dosé à 350kg/m3 Sous total ouvrage et 87 900 608,01 maçonnerie 400 MESURE DE PROTECTION 402 Plantation vétiver ml 5600,00 702,00 3 931 200,00 Sous total mesure de 3 931 200,00 protection

TOTAL GÉNÉRAL 105 881 299,41

RECAPITULATION MONTANT TOTAL HT 8 740 690 320,81 TVA 20% 1 748 138 064,16 MONTANT TTC 10 488 828 384,87

3) Hypothèses de départ

Désignation Avant Aménagement Après aménagement Superficie [Ha] Rendement [T/Ha] Superficie Rendement [T/Ha] [Ha] Riziculture 150 2,5 351 5

Mémoire de fin d’étude A48

Annexe 9

4) Hypothèse après aménagement

1ère Année Moitié irrigué 250,5 2ème Année 3/4 irrigué 300,8 3ème Année Total irrigué 351

5) Coût d’utilisation des matériels agricoles (x1000 Ar) Désignation Quantité demi-jour/Ha PU Coûts/Ha Charrues 4 6 24 Herses 4 6 24 Sarcloir 4 6 24 Pulvérisateurs 4 6 24 Charrette 4 6 24 Total 120

6) Coût des intrants (x1000 Ar) Désignation Quantité/Ha PU/Ha Coûts/Ha Semence riz (30kg/Ha) 30 0,9 27 Engrais NPK 11-22-16: 75 20 3 60 kg/ha Total 87

7) Coût des mains d'œuvre (x1000 Ar)

Désignation Rendement PU [hj/Ha] Coûts/Ha [hj/Ha] Pépinières (4ares/Ha) 6 3,5 21 Curage 5 3,5 17,5 Mise en eau 1 3,5 3,5 Finition labour 5 3,5 17,5 mécanique Nivellement 5 3,5 17,5 Repiquage 25 3,5 87,5 Entretien 5 3,5 17,5 Désherbage (2 fois) 8 3,5 28

Mémoire de fin d’étude A49

Annexe 9

Traitement 0 3,5 0 Récolte 30 3,5 105 Transport des bottes 10 3,5 35 Vannage/Séchage 5 3,5 17,5 Total 367,5

8) Coûts des travaux d'aménagement (x1000 Ar)

Coûts des travaux 10 488 828,38

9) Charges d'exploitation par ha (x1000 Ar)

Matériels 120 Intrants 87 Mains d'œuvre 367,5 Total 574,5

10)Prix par tonne paddy (x1000 Ar)

paddy 789

11)Détermination des cash-flows (x1000 Ar) Année Rubrique 0 1 2 3 4 à 50 Superficie cultivée 150 238,68 238,68 238,68 238,68 1ère saison Superficie cultivée 150 250,5 300,75 351 351 2ère saison Rendement 2,5 5 5 5 5 Production Annuelle 750 2445,9 2697,15 2948,4 2948,4 Recette 591 750,00 1 929 815,10 2 128 051,35 2 326 287,60 2 326 287,60 Charge d'exploitation 172 350,00 281 033,91 309 902,54 338 771,16 338 771,16 Investissement 10 488 828 Entretien et gestion 200 200 200 200 Amortissement 209776,57 209776,57 209776,57 209776,57

Mémoire de fin d’étude A50

Annexe 9

Dépense total 10 661 178,38 491 010,48 519 879,10 548 747,73 548 747,73 Cash-flow -10 069 428,38 1 438 804,62 1 608 172,25 1 777 539,87 1 777 539,87

12)Calcul de la rentabilité (x1000 Ar) Année Cash-flow Coefficient d'actualisation Cash-flow actualisé 1 1 438 804,62 0,893 1 284 646,98 2 1 608 172,25 0,797 1 282 025,07 3 1 777 539,87 0,712 1 265 217,77 4 1 777 539,87 0,636 1 129 658,72 5 1 777 539,87 0,567 1 008 623,86 6 1 777 539,87 0,507 900 557,02 7 1 777 539,87 0,452 804 068,77 8 1 777 539,87 0,404 717 918,54 9 1 777 539,87 0,361 640 998,70 10 1 777 539,87 0,322 572 320,27 11 1 777 539,87 0,287 511 000,24 12 1 777 539,87 0,257 456 250,21 13 1 777 539,87 0,229 407 366,26 14 1 777 539,87 0,205 363 719,88 15 1 777 539,87 0,183 324 749,89 16 1 777 539,87 0,163 289 955,26 17 1 777 539,87 0,146 258 888,62 18 1 777 539,87 0,130 231 150,56 19 1 777 539,87 0,116 206 384,43 20 1 777 539,87 0,104 184 271,81 21 1 777 539,87 0,093 164 528,40 22 1 777 539,87 0,083 146 900,36 23 1 777 539,87 0,074 131 161,03 24 1 777 539,87 0,066 117 108,07 25 1 777 539,87 0,059 104 560,77 26 1 777 539,87 0,053 93 357,83 27 1 777 539,87 0,047 83 355,21

Mémoire de fin d’étude A51

Annexe 9

28 1 777 539,87 0,042 74 424,29 29 1 777 539,87 0,037 66 450,26 30 1 777 539,87 0,033 59 330,59 31 1 777 539,87 0,030 52 973,74 32 1 777 539,87 0,027 47 297,98 33 1 777 539,87 0,024 42 230,34 34 1 777 539,87 0,021 37 705,66 35 1 777 539,87 0,019 33 665,77 36 1 777 539,87 0,017 30 058,72 37 1 777 539,87 0,015 26 838,15 38 1 777 539,87 0,013 23 962,63 39 1 777 539,87 0,012 21 395,21 40 1 777 539,87 0,011 19 102,86 41 1 777 539,87 0,010 17 056,13 42 1 777 539,87 0,009 15 228,68 43 1 777 539,87 0,008 13 597,04 44 1 777 539,87 0,007 12 140,21 45 1 777 539,87 0,006 10 839,48 46 1 777 539,87 0,005 9 678,10 47 1 777 539,87 0,005 8 641,16 48 1 777 539,87 0,004 7 715,33

49 1 777 539,87 0,004 6 888,68 50 1 777 539,87 0,003 6 150,61 Somme des valeurs actualisées 14 324 116,16 Investissement initial 10 488 828,38 Taux d'actualisation 12,0% VAN (12%) 3 835 287,78 IP 1,37 TRI 16,30%

Mémoire de fin d’étude A52

Annexe 9

13)Détermination du délai de récupération du capital investi (DRCI)

Année cash-flow Cash-flow actualisé Cumul des cash-flows 1 1 438 804,62 1 284 646,98 1 284 646,98 2 1 608 172,25 1 282 025,07 2 566 672,05 3 1 777 539,87 1 265 217,77 3 831 889,82 4 1 777 539,87 1 129 658,72 4 961 548,55 5 1 777 539,87 1 008 623,86 5 970 172,41 6 1 777 539,87 900 557,02 6 870 729,43 7 1 777 539,87 804 068,77 7 674 798,19 8 1 777 539,87 717 918,54 8 392 716,74 9 1 777 539,87 640 998,70 9 033 715,43 10 1 777 539,87 572 320,27 9 606 035,70 11 1 777 539,87 511 000,24 10 117 035,94 12 1 777 539,87 456 250,21 10 573 286,15 13 1 777 539,87 407 366,26 10 980 652,41 14 1 777 539,87 363 719,88 11 344 372,28 15 1 777 539,87 324 749,89 11 669 122,17 16 1 777 539,87 289 955,26 11 959 077,43 17 1 777 539,87 258 888,62 12 217 966,05 18 1 777 539,87 231 150,56 12 449 116,61 19 1 777 539,87 206 384,43 12 655 501,04 20 1 777 539,87 184 271,81 12 839 772,84 21 1 777 539,87 164 528,40 13 004 301,25 22 1 777 539,87 146 900,36 13 151 201,60 23 1 777 539,87 131 161,03 13 282 362,64 24 1 777 539,87 117 108,07 13 399 470,70 25 1 777 539,87 104 560,77 13 504 031,47 26 1 777 539,87 93 357,83 13 597 389,31 27 1 777 539,87 83 355,21 13 680 744,52 28 1 777 539,87 74 424,29 13 755 168,81 29 1 777 539,87 66 450,26 13 821 619,07 30 1 777 539,87 59 330,59 13 880 949,66 31 1 777 539,87 52 973,74 13 933 923,40 32 1 777 539,87 47 297,98 13 981 221,39 33 1 777 539,87 42 230,34 14 023 451,73 34 1 777 539,87 37 705,66 14 061 157,39 35 1 777 539,87 33 665,77 14 094 823,16 36 1 777 539,87 30 058,72 14 124 881,88 37 1 777 539,87 26 838,15 14 151 720,03 38 1 777 539,87 23 962,63 14 175 682,66 39 1 777 539,87 21 395,21 14 197 077,87 40 1 777 539,87 19 102,86 14 216 180,73 41 1 777 539,87 17 056,13 14 233 236,86 42 1 777 539,87 15 228,68 14 248 465,54

Mémoire de fin d’étude A53

Annexe 9

43 1 777 539,87 13 597,04 14 262 062,58 44 1 777 539,87 12 140,21 14 274 202,80 45 1 777 539,87 10 839,48 14 285 042,27 46 1 777 539,87 9 678,10 14 294 720,38 47 1 777 539,87 8 641,16 14 303 361,54 48 1 777 539,87 7 715,33 14 311 076,87 49 1 777 539,87 6 888,68 14 317 965,55 50 1 777 539,87 6 150,61 14 324 116,16

Le délai de récupération est compris entre 11 et 12 ans. Par interpolation le DRCI est de 11,81 ans ou 11 ans 9 mois et 22 jours. 14)Surcoût du projet Récapitulation du coût normal du projet ou coût du projet sans l’application de la norme NIHYCRI :

RECAPITULATION MONTANT TOTAL HT 7 757 582 572,21 TVA 20% 1 551 516 514,44 MONTANT TTC 9 309 099 086,65

Le coût du projet est de 9 309 099 086,65 Ar avec l’ancienne pratique et elle est de 10 488 828 384,87 Ar avec la nouvelle pratique. La différence de coût est : 10 488 828 384,87 - 9 309 099 086,65 = 1 179 729 298,32 Ar. Soit une différence de 1 179 729 298,32 Ar. Le surcoût en pourcentage est :

Le surcoût est donc de 11% pour ce projet.

Mémoire de fin d’étude A54

Annexe 10

Annexe 10. Plans

1) Plan d’Aménagement

Mémoire de fin d’étude A55

Annexe 10

2) Plans du barrage

5

1 0

,

0,48 1,00 0,45 1 0,10 0 , A PASSERELLE POUTRELLE EN BOIS MUR D'ANCRAGE

0

0 0

5 0 , B , B

1 1

0

1

,

4

0

8

,

0

0

5

,

0

0

2

A ,

0 2,20 15,00 2,20

BARRAGE : VUE EN PLAN

Echelle : 1/100 Dessin N° 01

Mémoire de fin d’étude A56

Annexe 10

1,50 0,50

1

1

,

0

2

4

,

0

0

3

,

0

0

9

,

0

CANNE D'ANCRAGE 2

0 3

,

2

, 2

3

0,30 0,30

5,60 1,00

BARRAGE : COUPE A-A

Echelle : 1/60 Dessin N° 02

Mémoire de fin d’étude A57

Annexe 10

0,20 0,20 ECHELLE

5

5

,

2

5

1

1,00 0,45 ,

0

0

9

,

1

0

3

2,20 15,00 2,20 ,

0

BARRAGE : COUPE B-B

Echelle : 1/90 Dessin N° 03

Mémoire de fin d’étude A58

Annexe 10

3) Plans du dessableur

0,15 15,90 0,15 A 0,15

AVAL 2,55 1,50 AMONT

VANNE DE VIDANGE 0,15

A

0,71 1,30 14,20

DESSABLEUR : VUE EN PLAN

Echelle : 1/90 Dessin N° 04

Mémoire de fin d’étude A59

Annexe 10

0,15 0,15

0,17 PLAN D'EAU

0,53

1,37 1,00

0,38 1,50 0,38

1,00

0,45

DESSABLEUR : COUPE A-A

Echelle : 1/30 Dessin N° 05

Mémoire de fin d’étude A60

Table des matières

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS ...... I

SOMMAIRE ...... III

LISTE DES ABREVIATIONS ...... IV

LISTE DES TABLEAUX ...... VI

LISTE DES ILLUSTRATIONS ...... IX

INTRODUCTION ...... 1

PARTIE 1 : GENERALITES

Chapitre 1. Généralités sur la zone d’étude ...... 2 1.1. Situation géographique ...... 2 1.2. Accessibilité...... 3 1.3. Climatologie...... 4 1.4. Pluviométrie...... 4 1.5. Température ...... 4 1.6. Pédologie du sol ...... 4 1.7. Végétation ...... 5 1.8. Hydrographie ...... 6 1.9. Relief ...... 6 1.10. Milieu humain et social ...... 6 1.10.1. Situation démographique ...... 6 1.10.2. Agglomération ...... 7 1.10.3. Education ...... 8 1.10.4. Santé ...... 8 1.11. Activités socio-économiques ...... 9 1.11.1. Agriculture ...... 9 1.11.2. Elevage et pêche ...... 10

Chapitre 2. Généralités sur la norme NIHYCRI 2.1. Contexte ...... 12 2.2. Objectifs de NIHYCRI ...... 12 2.3. Résultats attendus ...... 12 2.4. Cibles de NIHYCRI ...... 13 2.5. Portée de NIHYCRI ...... 13 2.6. Exigences et prescriptions ...... 14 2.6.1. Exigences ...... 14 2.6.2. Les prescriptions ...... 14 2.7. Limites de NIHYCRI ...... 14 2.8. Principe de classement des infrastructures hydroagricoles ...... 14

Chapitre 3. Justifications de l’application de NIHYCRI sur le projet...... 16

Mémoire de fin d’étude

Table des matières

3.1. Présentation des niveaux de risque par rapport aux crues, inondation et ensablement ..... 16 3.1.1. Au niveau régional ...... 16 3.1.2. Au niveau du bassin versant ...... 16 3.1.3. Au niveau du périmètre ...... 17 3.2. Conclusion ...... 17

Chapitre 4. Analyse de la situation actuelle ...... 18 4.1. Description du périmètre ...... 18 4.2. Etat actuel de la maîtrise d’eau ...... 20 4.2.1. Infrastructures hydroagricoles existantes ...... 20 4.3. Problèmes principaux du périmètre ...... 20 4.4. Aménagement proposés ...... 21 4.5. Détail technique des aménagements proposés ...... 21

PARTIE 2 : CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DES INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES

Chapitre 5. Etude hydrologique ...... 23 5.1. Objectifs ...... 23 5.2. Bassin versant ...... 23 5.2.1. Définition ...... 23 5.2.2. Présentation du bassin versant ...... 23 5.2.3. Caractéristiques du bassin versant ...... 24 5.3. Etude pluviométrique ...... 25 5.3.1. Objectifs ...... 25 5.3.2. Station de prélèvement des données ...... 25 5.3.3. Pluies moyennes interannuelles ...... 26 5.3.4. Pluies maximales journalières ...... 29 5.4. Estimation des débits ...... 31 5.4.1. Estimation des apports ...... 31 5.4.2. Estimation des débits de crues ...... 35 5.5. Etudes des besoins en eau ...... 38 5.5.1. L’évapotranspiration pour la station de Soavinandriana...... 38

Chapitre 6. Conception du réseau hydroagricole ...... 46 6.1. Calcul de débit...... 46 6.1.1. Débit de pointe ...... 46 6.1.2. Débit d’équipement : Qe ...... 46

6.1.3. Débit nominal théorique : Qth ...... 46 6.1.4. Main d’eau ...... 46 6.1.5. Débit Calibré ...... 46 6.2. Principes de dimensionnement des canaux ...... 48 6.2.1. Objectifs ...... 48 6.2.2. Coefficient de rugosité K ...... 48 6.2.3. La vitesse ...... 48 6.2.4. Fruit des talus et profil de canal ...... 48 6.2.5. La section et périmètre mouillés ...... 49 6.2.6. Calage hydraulique ...... 49 6.2.7. Nombre de Froude ...... 50 6.2.8. Cas de tronçon de canal dépourvu ouvrage de décharge à son aval ...... 50 6.2.9. Cas des tronçons de canaux longeant un versant ...... 51 6.3. Dimensionnement des canaux ...... 51

Mémoire de fin d’étude

Table des matières

6.3.1. L’avant canal ...... 51 6.3.2. Canal primaire ...... 52 6.3.3. Réseaux de drainage ...... 53

Chapitre 7. Dimensionnement des principaux ouvrages ...... 56 7.1. Ouvrages de prise ...... 56 7.1.1. Principe de dimensionnement ...... 56 7.1.2. Prises parcellaires...... 56 7.1.3. Prise principale ...... 57 7.2. Barrage de dérivation ...... 57 7.2.1. Caractéristiques du barrage ...... 57 7.2.2. Longueur du seuil ...... 58 7.2.3. Hauteur d’eau maximale au-dessus du seuil et hauteur maximale d’eau en amont ...... 59 7.2.4. Hauteur d’eau en aval du barrage ...... 60 7.2.5. Prédimensionnement du barrage ...... 60 7.2.6. Etude de la stabilité du barrage ...... 60 7.3. Les ouvrages annexes du barrage ...... 65 7.3.1. Mur d’encaissement ...... 65 7.3.2. Bassin de dissipation ...... 66 7.4. Dessableur ...... 68 7.4.1. Hypothèses ...... 68 7.4.2. Dimensionnement ...... 68 7.4.3. Récapitulations ...... 70 7.5. Les ouvrages annexes du dessableur ...... 70 7.5.1. Système de chasse de sable ...... 70 7.5.2. Chenal d’évacuation ...... 70 7.6. Ouvrages de protection ...... 71 7.6.1. Digue en terre ...... 71 7.6.2. Déversoir de sécurité ...... 79 7.6.3. Protection de la rive droite en amont du barrage contre l’érosion ...... 82

PARTIE 3 : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL, ANALYSE-COÛT ET AVANTAGES DE L’UTILISATION DE NIHYCRI

Chapitre 8. Etude d’Impact Environnemental (EIE) ...... 84 8.1. Généralités ...... 84 8.2. Etude d’impact environnemental ...... 84 8.2.1. Identification des impacts ...... 84 8.2.2. Evaluation des impacts ...... 84 8.3. Résultat de l’analyse des impacts potentiels ...... 87 8.4. Mesures d’atténuation ...... 93

Chapitre 9. Analyse- coût ...... 95 9.1. Estimation du coût du projet ...... 95 9.2. Estimation de la rentabilité du projet ...... 95 9.2.1. Hypothèses de base ...... 95 9.2.2. Les charges d’exploitation ...... 96 9.2.3. Les recettes d’exploitation ...... 97 9.2.4. La valeur actuelle nette (VAN) ...... 97 9.2.5. L’indice de profitabilité (IP) ...... 99 9.2.6. Le taux de rentabilité interne (TRI) ...... 100 9.2.7. Délai de récupération du capital investi (DRCI) ...... 100

Mémoire de fin d’étude

Table des matières

9.2.8. Surcoût du projet...... 101

Chapitre 10. Avantages de l’application de NIHYCRI sur le projet ...... 103 10.1. Avantages sur le plan technique ...... 103 10.2. Avantages sur le plan économique ...... 103 10.3. Récapitulation...... 105

CONCLUSION GENERALE ...... 106

BIBLIOGRAPHIE ...... 108

ANNEXES

ANNEXE 1. PRESENTATION DES DONNEES ...... A1

ANNEXE 2. TRAITEMENT DES DONNEES PLUVIOMETRIQUES ...... A4

ANNEXE 3. COEFFICIENTS UTILISES ...... A11

ANNEXE 4. CALCUL DES BESOINS EN EAU ...... A14

ANNEXE 5. HYDROLOGIE DES SOUS-BASSINS VERSANT ...... A18

ANNEXE 6. DIMENSIONNEMENT DES CANAUX ...... A23

ANNEXE 7. DIMENSIONNEMENT DU DRAIN ...... A28

ANNEXE 8. DIMENSIONNEMENT DU BARRAGE ...... A30

ANNEXE 9. ANALYSE-COUT DU PROJET ...... A41

ANNEXE 10. PLANS ...... A55

TABLE DES MATIERES

Mémoire de fin d’étude

Résumé

Titre : « Application de la norme NIHYCRI dans la conception et le dimensionnement des infrastructures hydroagricoles du périmètre d’Ambalasasatra dans les Communes Rurales d’Antanetibe et de Soavinandriana, District Doavinandriana, Région Itasy. »

Auteur : RANDRIANARIVO Taratra

Nombre de pages : 107 Nombre d’illustrations : 23 Nombre de tableaux : 87 Nombre d’annexes : 10

RESUME

Le présent mémoire a pour objet de mettre en œuvre des infrastructures hydroagricoles en utilisant la norme NIHYCRI dans leur conception et dimensionnement pour accroître leur durabilité et leur résistance par rapport aux crues et inondations. L’application a été faite sur le périmètre d’Ambalasasatra, de superficie 351 Ha, qui est victime d’ensablement et d’inondation à chaque période de pluie. Le coût total des travaux est évalué à 10 488 828 385 Ar et présente un surcoût de 11%. La durée de vie du projet est de 50 ans et son taux de rentabilité interne (TRI) est de 16,3%.

Mots clés : NIHYCRI ; aménagement hydroagricole ; infrastructures hydroagricoles.

Encadreur : Monsieur RANDRIANARIVONY Charles Honoré, Enseignant chercheur à l’ESPA. Rapporteur : Monsieur RAZAFINDRANALY Beranto Patrice, Coordinateur National du Projet d’Urgence pour la Préservation des Infrastructures et la Réduction de la Vulnérabilité (PUPIRV). Adresse de l’auteur : Lot II A 100 bis Anjanahary Antananarivo 101 Téléphone : +26133 02 184 51/ +26134 86 485 84 e-mail : [email protected]/ [email protected]

Mémoire de fin d’étude