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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur
Présenté par :
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Soutenu le : 02 Octobre 2015
Promotion 2013
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
-------------------------------------
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
-------------------------------------
OPTION GENIE CIVIL
-------------------------------------
DEPARTEMENT HYDRAULIQUE
ETUDE DE LA MISE EN PLACE DE TROIS BARRAGES EN
AMONT DE L’IKOPA, POUR LA PROTECTION DE LA
PLAINE D’ANTANANARIVO ET SES AGGLOMERATIONS
CONTRE L’INONDATION
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur
Présenté et soutenu par :
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Président du jury :
Monsieur RAMANARIVO Solofomampionona
Enseignant chercheur à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA)
Encadreur pédagogique :
Monsieur RAMBININTSOA Tahina
Enseignant chercheur à l’ESPA
Examinateurs :
Monsieur RAKOTO David
Enseignant chercheur à l’ESPA
Monsieur RANDRIANASOLO David
Enseignant chercheur à l’ESPA
Monsieur RANDRIANARIVONY Charles
Enseignant chercheur à l’ESPA
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
-------------------------------------
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
-------------------------------------
OPTION GENIE CIVIL
-------------------------------------
DEPARTEMENT HYDRAULIQUE
ETUDE DE LA MISE EN PLACE DE TROIS BARRAGES EN
AMONT DE L’IKOPA, POUR LA PROTECTION DE LA
PLAINE D’ANTANANARIVO ET SES AGGLOMERATIONS
CONTRE L’INONDATION
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
REMERCIEMENTS
En témoignage de ma profonde gratitude et ma reconnaissance à la réalisation de ce présent
mémoire, je ne saurais présenter ce travail sans rendre gloire à Dieu pour sa bonté et sa fidélité,
de m’avoir donné la force, le courage et la santé ;
Aussi, j’adresse mes sincères remerciements à :
Monsieur ANDRIANARY Philippe, Directeur de l’Ecole, qui m’a donné l’opportunité
de suivre mes études supérieures au sein de l’ESPA ;
Monsieur RAMANARIVO Solofomampionona, Chef de Département Hydraulique et qui
a fait l’honneur de présider ce mémoire ;
Mes hommages respectueux sont prononcés à l’intention de monsieur RAMBININTSOA
Tahina, Enseignant chercheur à l’ESPA et encadreur pédagogique de ce présent mémoire, pour
l’aide inestimable et les conseils judicieux qu’il m’a prodigués pendant l’élaboration de ce
travail.
Mes vifs remerciements s’adressent aux autres membres de jury, pour leur contribution
significative à l’amélioration de ce travail dont :
Monsieur RAKOTO David
Monsieur RANDRIANASOLO David
Monsieur RANDRIANARIVONY Charles
Je joins à ce témoignage de reconnaissance tous nos enseignants et personnels de l’ESPA pour
le dévouement exemplaire qu’ils ont manifesté durant ces cinq années d’études pour notre
réussite.
Je remercie également le : Ministère d’Etat chargé des projets présidentiels, de l’Aménagement
du Territoire et de l’Equipement (MEPATE) d’avoir l’idée et de m’octroyer ce sujet de mémoire.
Ma très grande attention sera naturellement à mes parents et à mes deux frères pour leur amour,
leurs soutiens bienveillants et leurs encouragements.
Mes pensées particulières vont à l’endroit de ma famille, mes amis et mes collègues pour leur
aide et leur appui.
Et que tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce présent mémoire
trouvent ici l’expression de ma profonde gratitude.
MERCI A TOUS !
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
DECLARATION SUR L’HONNEUR
Je soussigné, RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls, auteur de ce présent mémoire de fin d’études
en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur en Hydraulique intitulé : « Etude de la mise en
place de trois barrages en amont de l’Ikopa, pour la protection de la plaine d’Antananarivo et ses
agglomérations contre l’inondation », déclare sur l’honneur que :
Ce document est le résultat de mes travaux de recherches
personnelles qui n’ont pas encore été publiés.
Dans cet écrit, je n’ai ni copié ni reproduit les œuvres 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 documents
exploités.
Antananarivo, le 28 Septembre 2015
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls I
SOMMAIRE
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES CARTES
AVANT PROPOS
INTRODUCTION
PARTIE 1 : GENERALITE ET MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE
1.1. LE SYSTEME HYDRAULIQUE DE LA VILLE D’ANTANANARIVO
1.2. MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE
PARTIE 2 : ETUDE HYDROLOGIQUE
2.1. LE BASSIN VERSANT
2.2 ETUDE DES CRUES
PARTIE 3 : MNT ET RESERVOIR
3.1. LE MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN
3.2. RESERVOIRS ET IMPLANTATION DU BARRAGE
PARTIE 4 : ETUDE DES BARRAGES
4.1. GENERALITES SUR LES BARRAGES
4.2. DIMENSIONNEMENT DU BARRAGE
4.3. STABILITE
PARTIE 5 : ETUDES D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET ETUDE FINANCIERE
5.1. ETUDES D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
5.2. ETUDE FINANCIERE
DISCUSSION
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXE
TABLE DES MATIERES
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls II
LISTE DES ABREVIATIONS
APIPA: Autorité de protection contre l’Inondation de la Plaine D’Antananarivo
BA : Béton Armé
BD: Base de données
BNGRC : Bureau Nationale de Gestion des Risques et des Catastrophes
BPPAR: Bureau de Promotion des Projets et d’Aménagement des Projets
BV : Bassin Versant
CFBR : Comité Français des Barrages et Réservoirs
CR: Commune Rural
CU : Commune Urbaine
CUA : Commune Urbaine Antananarivo
EIE : Etude d’impact Environnemental
ESPA: Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo
ETP : Evapotranspiration Potentielle
FTM: Foibe Taon-tsaritanin’i Madagasikara
GPS: Global Positioning system
GR: Génie Rural
HAE : Hauteur Au- dessus de l’Ellipsoïde
MAEP : Ministère de l’Agriculture de l’Elevage et de la pêche
MECIE: Mise En Compatibilité des Investissements avec L’Environnement
MEPATE : Ministère d’Etat chargé des projets présidentiels, de l’Aménagement du Territoire et
de l’Equipement
MNT: Modèle Numérique de Terrain
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls III
NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration
ORSTOM: Office de la Recherche Scientifique et Technique d’Outre-Mer
PHE : Plus Hautes Eaux
PK: Point Kilométrique
PREE : PRogramme d’Engagement Environnemental
PT : Profil en travers
RIP: Route Inter Provincial
RN : Route Nationale
SIG: Système d’information Géographique
SOGREAH: SOciété GRénobloise d’Etudes et d’Aménagement Hydraulique
SOMEAH: SOciété Malgache d’Etudes et Aménagement Hydraulique
SRTM: Shuttle Radar Topography Mission
TIN: Triangulated irregular Network
WGS: World Geodesic System
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls IV
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Listes des communes par District dans la zone d’étude ........................................... 11
Tableau 2:Répartition des valeurs de pente par District (Source: Atlas Analamanga 2014) ..... 19
Tableau 3:Répartitions des espaces non-cultivables par District ............................................... 21
Tableau 4:Répartition des espaces cultivés par District ............................................................. 22
Tableau 5: Superficie des zones humides ................................................................................... 23
Tableau 6: Nombre de population par district et densité ........................................................... 23
Tableau 7: Les temps de concentration ...................................................................................... 33
Tableau 8: Caractéristiques du BV ............................................................................................ 34
Tableau 9: Les variables réduites de Gumbel ............................................................................. 35
Tableau 10: Calcul de pluviométrie par Gumbel ........................................................................ 36
Tableau 11: Calcul des débits de crue par Louis Duret .............................................................. 38
Tableau 12: Les paramètres E, G et V par ORSTOM ................................................................ 39
Tableau 13 : Calcul de Q10 par la méthode ORSTOM .............................................................. 39
Tableau 14: Calcul de Q10 par la méthode des stations de référence ........................................ 40
Tableau 15: calcul des débits de crue par SOMEAH ................................................................. 40
Tableau 16: Calcul des débits de crue de Mamba par SOMEAH .............................................. 40
Tableau 17:Les Valeurs De Q10 ................................................................................................ 41
Tableau 18: Débits maximal des pertuis ..................................................................................... 54
Tableau 19: Volume d'eau à retenir ............................................................................................ 55
Tableau 20:Résultats des volumes et surfaces sur différents crues ............................................ 57
Tableau 21:Surfaces inondés ...................................................................................................... 57
Tableau 22: dimensions des pertuis pour chaque barrage .......................................................... 73
Tableau 23: Les paramètres pour le dimensionnement des seuils .............................................. 75
Tableau 24: Les dimensions du déversoir .................................................................................. 75
Tableau 25: les altitudes des différents cotes du barrage ........................................................... 77
Tableau 26: Hauteurs des barrages ............................................................................................. 77
Tableau 27: Largeur en crête du barrage .................................................................................... 78
Tableau 28: Largeur de base du barrage ..................................................................................... 79
Tableau 29: Longueur en crête des barrages .............................................................................. 81
Tableau 30: Les caractéristiques de chaque barrages ................................................................. 82
Tableau 31: Les dimensions des barrages .................................................................................. 82
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls V
Tableau 32: Analyse des impacts ............................................................................................... 98
Tableau 33: Evaluation et importance des impacts .................................................................... 99
Tableau 34: Les mesures d'atténuation pour chaque impacts ................................................... 104
Tableau 35: Volume des remblais pour les trois barrages ........................................................ 105
Tableau 36: Surface couverte du talus amont des barrages ...................................................... 105
Tableau 37: Volume des matériaux de protection des talus amont .......................................... 105
Tableau 38/Volume des matériaux de protection des talus AVAL .......................................... 106
Tableau 39: Volume des matériaux pour la crête ..................................................................... 106
Tableau 40:Volume des matériaux sur le déversoir de sécurité ............................................... 107
Tableau 41: Cubature B1 ............................................................................................................. iv
Tableau 42: cubature B2 ............................................................................................................. iv
Tableau 43: Cubature B3 .............................................................................................................. v
Tableau 44: Volume des matériaux pour la protection des talus B1 ............................................ v
Tableau 45 : Volume des matériaux pour la protection des talus B2 .......................................... vi
Tableau 46: Volume des matériaux pour la protection des talus B3 ........................................... vi
Tableau 47: Volume des matériaux pour la surface des crêtes de B1 ........................................ vii
Tableau 48:Volume des matériaux pour la surface des crêtes de B2 ......................................... vii
Tableau 49:Volume des matériaux pour la surface des crêtes de B3 ......................................... vii
Tableau 50: Volume des matériaux pour le déversoir de sécurité de B1 ................................... vii
Tableau 51:Volume des matériaux pour le déversoir de sécurité de B2 ................................... viii
Tableau 52:Volume des matériaux pour le déversoir de sécurité de B3 ................................... viii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls VI
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Inondation d'Antananarivo et ses environs le 27/02/15 (Photos BNGRC) ................... 4
Figure 2: Digue de la rivière Sisaony à Soavina rompue le 27/02/15 (photo BNGRC) .............. 7
Figure 3:Site du barrage B1 pour la rivière Ikopa (Photo Google Earth) ................................... 13
Figure 4:Colline pour la mise en place du barrage B1 sur l'Ikopa ............................................. 14
Figure 5: Site du barrage B2 pour la rivière Sisaony (Photo: Google Earth) ............................. 14
Figure 6: Colline pour la mise en place du barrage B2 sur la rivière Sisaony .......................... 15
Figure 7: Site du barrage B3 pour la rivière Mamba (Photo : Google Earth) ............................ 15
Figure 8:Colline pour la mise en place du barrage B3 sur la rivière Mamba ............................. 16
Figure 9: Profils des bassins versants ......................................................................................... 25
Figure 10: les points cotés pour l'Ikopa sur Google Earth Pro ................................................... 45
Figure 11: Les points cotés pour la Sisaony sur Google Earth Pro .......................................... 45
Figure 12: les points cotés pour la Mamba sur Google Earth Pro ............................................ 46
Figure 13: Outils de calcul de volume et surface sur ArcGis ..................................................... 56
Figure 14: Vue 3D sur la MNT de l'Ikopa pour un plan d'eau de 15m ...................................... 58
Figure 15: Vue 3D sur la MNT de la Sisaony pour un plan d'eau de 10m ................................ 59
Figure 16: Vue 3D sur la MNT de la Mamba pour un plan d'eau de 10m ................................. 60
Figure 17: Coupe type d'un barrage poids .................................................................................. 63
Figure 18: Coupe type d'un Barrage voûte ................................................................................. 63
Figure 19: Barrage à contrefort (vue de dessus) ......................................................................... 64
Figure 20: Coupe d'un Barrage en terre homogène .................................................................... 65
Figure 21:Coupe d'un barrage à masque amont étanche ............................................................ 65
Figure 22: Coupe d'un barrage à noyau central .......................................................................... 66
Figure 23: Schéma de fonctionnement d'un barrage écrêteur de crue ........................................ 67
Figure 24: Allure des crues avant et après le barrage ................................................................. 67
Figure 25: Coupe schématique d'un barrage écrêteur de crue .................................................... 71
Figure 26: PT du site du barrage B1 sous Vertical Mapper ....................................................... 80
Figure 27:PT du site du barrage B2 sous Vertical Mapper ........................................................ 80
Figure 28: PT du site du barrage B3 sous Vertical Mapper ....................................................... 81
Figure 29: Coupe transversale du barrage B1 ............................................................................ 83
Figure 30: Vue de face du barrage B1 ........................................................................................ 83
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls VII
Figure 31: Coupe transversale du barrage B2 ............................................................................ 84
Figure 32: Vue de face du barrage B2 ........................................................................................ 84
Figure 33: Coupe transversale du barrage B3 ............................................................................ 85
Figure 34:Vue de face du barrage B3 ......................................................................................... 85
Figure 35: méthode des tranches ................................................................................................ 89
Figure 36: Stabilité au glissement des fondations ...................................................................... 92
Figure 37: Principe de fonctionnement des vannes AVIO ........................................................... x
Figure 38: Schéma des vannes AVIO ........................................................................................... x
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls VII
I
LISTE DES CARTES
Carte 1: Les rivières traversant l'agglomération d'Antananarivo................................................. 9
Carte 2: Délimitation de la zone d'étude .................................................................................... 12
Carte 3: site des trois barrages .................................................................................................. 17
Carte 4: Bassin Versant de L'Ikopa ........................................................................................... 27
Carte 5:Bassin Versant de la Sisaony ........................................................................................ 28
Carte 6: Bassin Versant Mamba ................................................................................................ 29
Carte 7: Ensemble des trois Bassins Versant ............................................................................ 30
Carte 8: MNT de l'Ikopa Sous Vertical Mapper ........................................................................ 47
Carte 9: Courbe de niveau sur le MNT de l'Ikopa ..................................................................... 48
Carte 10: MNT de la Sisaony sous Vertical Mapper ................................................................. 49
Carte 11: Courbe de niveau sur le MNT de la Sisaony ............................................................. 50
Carte 12: MNT Mamba sous Vertical Mapper .......................................................................... 51
Carte 13: Courbe de niveau sur MNT Mamba .......................................................................... 52
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 1
AVANT-PROPOS
L’inondation de la plaine d’Antananarivo et ses agglomérations est un grand problème qui n’est
pas encore maitrisé et pose une grande barrière pour l’urbanisation et développement durable
pour la capitale, alors, actuellement la condition préalable pour arriver à ces fins est de trouver
la solution pour la protection contre l’inondation. C’est pour cela l’objet de ce travail qui est
d’étudier la mise en place des barrages de rétention de crue en amont de l’Ikopa, Sisaony et
Mamba pour pouvoir gérer au mieux la variation saisonnière du régime de ces trois rivières et
permettra de contrôler les crues en jouant le rôle de ralentissement dynamique et écrêteur de crue.
De plus l’existence de ces barrages facilitera la gestion de l’eau en termes d’irrigation
hydroagricole, d’adduction d’eau, d’aménagements hydroélectriques ou à exploiter pour des
façons différentes. La réalisation de ces études permettra donc un atout majeur pour la capitale,
dont l’atténuation de l’inondation et l’urbanisation en toute sécurité de la ville, de plus les
habitants en amont et aussi en aval peuvent en profiter pour d’autres usages.
INTRODUCTION
La plaine d’Antananarivo est le point de convergence de cinq grandes rivières (Ikopa, Sisaony,
Mamba, Andromba et Katsaoka) qui se réunissent en un seul cours d’eau nommé rivière Ikopa,
mais seuls les trois premiers y touchent la grande partie de la plaine.
L’Ikopa sort de la plaine par le déversoir naturel qui constitue le seuil rocheux des chutes de
Farahantsana. Suites aux endiguements de ces rivières, elles ont la caractéristique de couler au-
dessus de leur plaine d’inondation qui est le val d’inondation de l’Ikopa et qui provoque chaque
année des dégâts inestimable sur le plan sociaux et économiques de la ville d’Antananarivo.
Or, l’Etat Malagasy interdit le remblaiement illicite sur le val d’inondation de L’Ikopa qui joue
le rôle de bassin de laminage de crues durant les hautes eaux. Ces remblaiements qui
s’intensifient de jour en jour par les investisseurs étrangers, Cependant, vu que les collines sont
saturées, les habitants de la capitale s’installent sur les quartiers bas et sur les plaines en
remblayant les rizières. D’où pendant la période des crues, des vies humaines et plusieurs
infrastructures sont en danger et vulnérable. Donc, le problème d’inondation de la plaine
d’Antananarivo augmente de temps en temps sans précautions durable.
Des solutions sont déjà mis en place par des autorités qui œuvrent sur la protection contre
l’inondation de la plaine d’Antananarivo comme l’APIPA (Autorité de protection contre
l’Inondation de la Plaine d’Antananarivo) mais qui ne résolvent que des problèmes ponctuels au
niveau des zones et des quartiers concernés comme le curage, le regabaritage des canaux existants
et la construction des nouveaux canaux d’évacuation.
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 2
Actuellement, la condition sine qua non pour l’urbanisation durable d’Antananarivo est la
protection contre l’inondation. Or, avec l’augmentation des remblais illicites sur les vals
d’inondation, la capacité de rétention diminue. Les canaux principaux et les bassins tampons
débordent pendant la période des pluies, et favoriser par le changement climatique, l’inondation
de la ville s’intensifie de plus en plus qui met en péril la vie des tananariviens et empêche sa
développement. D’où la nécessité de trouver des solutions durables sur les problèmes
hydrauliques d’Antananarivo.
Des solutions sont envisageables comme l’endiguement des zones en amont, ou de rehausser les
digues actuelles, de densifier les réseaux d’assainissement de la ville, de dérocter le lit de l’Ikopa
à Farahantsana, de construire des bassins tampons et de regabariter les collecteurs principaux.
Mais la meilleure solution repose sur la création des barrages de rétention des crues en amont des
rivières (Ikopa, Sisaony et Mamba) qui fait l’existence de ce mémoire pour l’étude de la mise en
place de trois barrages en amont de la ville d’Antananarivo sur l’Ikopa, la Sisaony et le Mamba.
Donc l’étude devrait amener la solution sur l’urbanisation d’Antananarivo, et l’atténuation de
l’inondation qui protégera les tananariviens vivant dans les quartiers bas, une pré-
dimensionnement des trois barrages va être supposé avec ces coûts estimatifs.
Pour faciliter la lecture et l’interprétation de cet ouvrage, un plan logique sera suivi. Ainsi,
l’ouvrage sera composé de cinq parties principales qui sont:
- La généralité et monographie de la zone d’étude ;
- L’étude hydrologique ;
- Le modèle numérique de terrain (MNT) et réservoirs ;
- L’étude des barrages ;
- L’étude d’impact environnemental et étude financière
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 3
PARTIE 1 : GENERALITE ET MONOGRAPHIE DE LA
ZONE D’ETUDE
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 4
1.1. LE SYSTEME HYDRAULIQUE DE LA VILLE
D’ANTANANARIVO
1.1.1. L’inondation d’Antananarivo
La plaine d’Antananarivo est le point de convergence de trois grandes rivières qui lui inonde à
chaque période de pluies. Ces inondations touchent particulièrement la grande plaine de
Betsimitatatra et la zone sise entre la rivière Ikopa et la rivière Sisaony, les plaines au nord de la
rivière Mamba. Parmi les grandes inondations ayant frappées la plaine d’Antananarivo, on peut
citer celle de 1959, 1982, 1993, 2008 et récemment 2015 que les figures ci-dessous illustrent.
Figure 1: Inondation d'Antananarivo et ses environs le 27/02/15 (Photos BNGRC)
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 5
Actuellement les ouvrages et équipements assurant la défense de la plaine d’Antananarivo contre
les inondations est gérer par l’APIPA (Autorité de Protection contre l’Inondation de la plaine
d’Antananarivo). Elle participe aussi à la réalisation des opérations pour améliorer la
performance du système de protection dont le but de protéger contre l’inondation la plaine
d’Antananarivo dans le val de l’Ikopa et de ses affluents comprise dans la périmètre du Grand
Tana (Antananarivo Renivohitra, Antananarivo Avaradrano et Antananarivo Atsimondrano), de
libérer de nouveaux espaces et de sauvegarder les zones inondables.
1.1.2. Le système de protection actuelle
La plaine d’Antananarivo est drainée par l’Ikopa et ses affluents (Sisaony, Mamba) et se fait
difficilement en raison de la barrière naturelle constitué par le seuil de Bevomanga (situé à 20
km au Nord-Ouest du centre-ville) surtout lors des périodes de fortes pluies et des cyclones
lorsque le niveau de l’Ikopa domine la plaine d’Antananarivo. Les rivières ont été endiguées sur
une partie de leurs cours pour limiter les inondations au niveau de la plaine. Les endiguements
en rive gauche de la rivière Mamba et en rive droite de l’Ikopa protège la ville d’Antananarivo
contre les crues de période de retour égale à 10 ans et constituant ainsi un polder, d’où
l’importance de la conservation du val d’inondation.
1.1.2.1. Les bassins tampons
Ce sont des bassins qui reçoivent les eaux pluviales provenant des collines pour être laminées.
On y trouve le marais Masay, le lac Anosy, les casiers d’Anosibe et d’Andavamamba.
1.1.2.2. Le système de drainage
Comme la plaine du Grand Tana forme un polder, elle est entouré de digues qui la protègent des
débordements des rivières Ikopa et Mamba. Des ouvrages vannés sont aménagés dans ces digues
pour le passage des canaux de drainages d’eaux pluviales qui sont :
Le canal Andriantany amont d’une longueur de 14 km allant d’Ankadimbahoaka à la station de
pompage d’Ambodimita, qui collecte les eaux de la partie collinaire de la ville et les eaux de la
plaine agricole Nord.
Le canal C3 ayant une longueur de 10 Km qui draine les eaux collectés par les bassins de la
plaine Sud urbanisée, les débits excédentaires du canal Andriantany au niveau de l’ouvrage de
décharge d’Antohomadinika, et les débits de drainage agricole.
La station de pompage d’Ambodimita : Au débouché du polder à Ambodimita, les deux canaux
Andriantany et C3 s’écoulent soit gravitairement, soit par pompage dans ce station quand les
vannes de sécurité du polder sont fermées, et sont pompées et évacuées par un canal de fuite vers
la rivière Mamba.
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 6
Le canal Andriantany aval qui prolonge le canal Andriantany amont sur 10 Km depuis la sortie
du polder à Ambodimita jusqu’au débouché dans la rivière Ikopa à Ampanindrona.
Le canal GR (Génie Rural) qui est un canal en terre de 14 Km de longueur partant du barrage de
Tanjombato à Soavimasoandro. Il a pour rôle d’irrigation par l’Ikopa dans les périmètres
rizicoles, mais pendant la période des pluies, il est utilisé comme drain des quartiers bas de la
IVème Arrondissement qui se décharge à Amorona dans le canal Andriantany.
Quand les rivières sont en crue, les vannes sont fermées pour empêcher les eaux des rivières de
refouler vers le polder. Par contre, les eaux pluviales collectées par le polder ne peuvent plus
s’évacuer à l’extérieur des digues.
1.1.2.3. L’annonce des crues
Le but est de prévoir 24 heures à l’avance les crues des rivières dans leur traversée de la ville
pour lancer un avis d’alerte à la population et aux services de secours. L’équipement d’annonce
des crues est composé de 18 stations de mesure automatique de pluie et/ou de débit dans le bassin
versant de l’Ikopa en amont de Bevomanga.
1.1.3. Les problèmes
Vue tous ces systèmes de protection actuel, Le drainage de ce polder reste la principale
difficulté. En effet, la très faible pente du terrain, de l’ordre de 0,2% ne favorise pas l’écoulement
des eaux superficielles du Sud vers le Nord. Lors des crues fréquentes, l’Ikopa atteint la cote de
1250 m et domine le polder dont l’altitude varie entre 1246,50m et 1249,50m selon la situation
géographique et l’état du remblaiement.
De plus, Le développement de la ville se poursuit activement dans la plaine avec des
remblaiements et urbanisation souvent incontrôlés. Les surfaces vouées à l’agriculture et les
zones marécageuses diminuent rapidement.
Par conséquent l’espace destinée à stocker le volume d’eau de ruissellement des zones urbanisées
se réduit et l’eau dans la plaine monte rapidement vue la capacité de pompage de la station
d’Ambodimita en cas de période de forte pluie.
D’autre part, la cote des remblais incontrôlés se situe souvent en dessous de 1249m (cote fixé par
le BPPAR pour protéger contre l’inondation). Les implantations en dessous de cette cote se
trouvent d’habitude en zone sinistrée lors des périodes de fortes averses.
En outre, les digues n’arrivent plus à tenir les fortes crues et se rompent de temps en temps,
comme le cas de la digue de Sisaony au niveau de Soavina qui provoque plus de 8400 sinistrés
cette année.
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 7
Figure 2: Digue de la rivière Sisaony à Soavina rompue le 27/02/15 (photo BNGRC)
1.1.4. Hydrographie du Grand Tana
Une grande partie des principaux fleuves de Madagascar traversent la province d’Antananarivo
mais seul l’Ikopa et ses affluents (Mamba et Sisaony) passent et inondent la plaine du Grand
Tana en période de pluie.
1.1.4.1. La rivière Ikopa
La rivière Ikopa est formée par la réunion de la Varahina Sud et de la Varahina Nord. Elle coule
en direction Est-Ouest, dans un lit relativement encaissé, avec une pente moyenne de 2 m/km
jusqu’à Ambohimanambola. L‘Ikopa entre alors dans la plaine d’Antananarivo en passant par
Mandroseza, Anosizato, Ambohitrimanjaka et la plaine du Betsimitatatra, son cours est endigué
pratiquement jusqu’à Bevomanga sur une distance de 45 km. La pente moyenne est très faible,
de l’ordre de 25 cm/km, pouvant atteindre 13 cm/km en amont du confluent de l’Andromba.
Dans la plaine d’Antananarivo, l’Ikopa reçoit la Sisaony et l’Andromba grossie de la Katsaoka
en rive gauche et la Mamba en rive droite.
Le bassin versant supérieur de l’Ikopa au sein de Bevomanga s’étend sur une superficie de 4384
Km2 qui est limité au Nord-Est par le lac de Mantasoa, au Sud-Est par le lac de Tsiazompaniry,
au Sud-Ouest par le massif d’Ankaratra, et enfin au Nord-Ouest par la station de Bevomanga. Le
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 8
bassin comporte une vingtaine de sous bassin ou bassin élémentaire, mais ce qui nous intéresse
est celle de La zone centrale Nord et Sud-Est qui englobe les bassins versants les plus proche de
la plaine d’Antananarivo et qui ont une influence sur la ville et la grande plaine d’Antananarivo.
On peut la diviser comme suit : l’Ikopa en amont d’Antananarivo, l’Ikopa en aval, et enfin l’Ikopa
et ses affluents dominants directement Antananarivo.
1.1.4.2. La rivière Sisaony
La Sisaony est le premier affluent important de l’Ikopa qu’elle rejoint en aval de la station de
Mahitsy. Le bassin de la Sisaony draine la partie Nord de l’ensellement (abaissement de l’axe
d’un anticlinal) situé entre la falaise de l’Angavo et l’Ankaratra. Elle draine une grande partie
d’Antananarivo Renivohitra, Antananarivo Atsimondrano et Andramasina. La majeure partie du
bassin est donc englobée dans la région Analamanga ; elle est bordée au Sud par la région du
Vakinankaratra et à l’Ouest par celle de l’Itasy. Si on se déplace plus à l’Est, on trouve la région
d’Alaotra Mangoro. Ce bassin versant est de taille moyenne : environ 740 km2. La latitude
moyenne du bassin est de 19° Sud, et sa longitude est d’environ 47° Est.
1.1.4.3. La rivière Mamba
La rivière Mamba prend sa source au Nord-Est d’Antananarivo, elle traverse la partie Nord de la
plaine de Betsimitatatra, Sabotsy Namehana, Ivato et Andranotapahina. Elle rejoint l’Ikopa entre
le pont de Mahitsy et le confluent de la Sisaony. Elle draine un bassin versant d’une superficie
totale de 94Km² à l’entrée de la plaine d’Antananarivo (au pont de Sabotsy Namehana).
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
9
Carte 1: Les rivières traversant l'agglomération d'Antananarivo
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 10
1.2. MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE
1.2.1. Présentation et contexte général de la zone d’étude
Vu qu’on va mettre 3 barrages en amont de la plaine d’Antananarivo, l’étude concerne presque
tous les districts dans la région Analamanga ou plus précisément quatre districts dont le district
d’Antananarivo Renivohitra, Antananarivo Avaradrano, Antananarivo Atsimondrano et
Andramasina. Le tableau suivant nous montre les communes et ces superficies dans chaque
district.
Région District Superficie
[km2] Communes Nombre
Analamanga
Antananarivo
Renivohitra 107
6 Arrondissements :
Antananarivo Renivohitra
Ambanidia
Antaninandro
Ambatomainty
Andrefan’Ambohijanahary
Ambohimanarina
6
Antananarivo
Atsimondrano 379
Ampitatafika,
Androhibe,
Ambohidrapeto,
Itaosy,
Andranonahoatra,
Tanjombato,
Ankaraobato,
Andoharanofotsy,
Soalandy,
Antanetikely,
Fenoarivo,
Ambohijanaka,
Bongatsara, Tsiafahy,
Ambalavao,
Ambatofahavalo,
Bemasoandro
17
Antananarivo
Avaradrano 545
Alasora,
Ankadikely-Ilafy,
Ambohimangakely,
Masindray,
Ambohimanambola,
Sabotsy-Namehana,
Ambohimalaza-Miray,
12
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 11
Anjeva-Gara,
Fieferana,
Ambohimanga-Rova,
Talata-volonondry,
Ankadinandriana
Andramasina 1416
Andramasina,
Sabotsy- Ambohitromby,
Mandrosoa,
Alatsinainy- Bakaro,
Ambohimiadana,
Fitsinjovana-Bakaro,
Alarobia,
SabotsyManjakavahoak,
Anosibe-Tsimiloarano,
Andohariana,
Tankafatra
11
Tableau 1: Listes des communes par District dans la zone d’étude
(Source : monographie de la région Analamanga MAEP 2007)
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 12
Carte 2: Délimitation de la zone d'étude
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 13
1.2.2. Identification et choix du site du projet
Comme le projet a pour but de protéger la plaine et toute la zone inondable d’Antananarivo contre
l’inondation, le choix du site est un facteur très pertinent et ne peut pas être négligé. Pour cela il
faut que les barrages se trouvent en amont de la ville, c’est à dire dans le périphérique, de plus il
faut avoir une certaine forme de colline pour l’implantation des barrages qui joue un rôle très
importante sur le coût de l’ouvrage ; or la rétention de crue pour l’aval implique une surface
inondé en amont, donc il faut prévoir aussi de minimiser les impacts en amont du barrage.
1.2.2.1. Site du barrage pour l’Ikopa
D’où pour l’Ikopa, le site du barrage (Barrage B1) se trouve dans la limitrophe de la Commune
Rurale d’Ambohijanaka district d’Antananarivo Atsimondrano et la commune rurale de
Masindray, district d’Antananarivo Avaradrano, région Analamanga qui a pour coordonnées
géographiques : 19°00’22,54’’ de la latitude Sud et 47°35’21,16’’ de la longitude Est. Les figures
suivantes nous montrent cet emplacement.
Figure 3:Site du barrage B1 pour la rivière Ikopa (Photo Google Earth)
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 14
Figure 4:Colline pour la mise en place du barrage B1 sur l'Ikopa
1.2.2.2. Site du barrage pour la rivière Sisaony
Pour la rivière Sisaony, le site du barrage (B2) se situe juste en amont de la Commune Rurale
d’Andramasina, District d’Andramasina, Région Analamanga, au 19°11’45,49’’S et
47°35’09,28’’E. Les figures ci-dessous nous montrent l’emplacement et la forme de la colline à
cet endroit.
Figure 5: Site du barrage B2 pour la rivière Sisaony (Photo: Google Earth)
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 15
1.2.2.3. Site du barrage pour la rivière Mamba
Pour celle de la rivière Mamba, le site du barrage se trouve à Ankororosy, Commune Rurale
Sabotsy-Namehana, District d’Avaradrano, Région Analamanga, et a comme coordonnées
géographiques : 18°48’54,49’’S et 47°35’32,88’’E
Figure 7: Site du barrage B3 pour la rivière Mamba (Photo : Google Earth)
Figure 6: Colline pour la mise en place du barrage B2 sur la rivière Sisaony
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 16
Pour bien situer ces sites, on va utiliser la carte du BD 100 de FTM, et pour voir l’ensemble de
ces endroits.
Figure 8:Colline pour la mise en place du barrage B3 sur la rivière Mamba
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 17
Carte 3: site des trois barrages
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 18
1.2.3. Les zones d’études
Vu que notre zone d’étude concerne presque la région Analamanga, on va généraliser notre
monographie sur toute la région.
1.2.3.1. Milieu physique
a. Relief
Située dans les hautes terres centrales de Madagascar, la région Analamanga se caractérise par
un relief d’altitude pouvant-être départagé en quatre aspects :
- La partie septentrio-occidentale de la région dominée par le plateau de
Tampoketsa qui domine le Moyen Ouest Malagasy surplombé de reliefs rocheux dont les
altitudes se situent entre 1000 et 2000 mètres, On y rencontre très peu de vallée de grande
superficie et se limite en vallons couverts de forêts galléries;
- La partie septentrio-orientale avec de vastes et moyennes plaines ou des cuvettes
délimitées soient par des montagnes rocheuses, soient par des grandes collines attaqués
par le phénomène de lavaka amenuisant les surfaces potentiellement cultivables en aval
et produisant des phénomènes d’ensablement au niveau des vallons qui ont été creusés
par les cours d’eau.
- La partie méridionale de la région qui est jonchée de montagnes et de grandes
plaines surmontée de monticule et des vallées plus ou moins importantes le long des cours
d’eau (Ikopa, Sisaony, Mamba, …)
- La partie orientale de la région dominée par un relief très accidenté, d’altitude
1200 à 1900 mètres où les petits cours d’eau ont creusés d’innombrables vallons.
Plus précisément, notre zone d’étude est caractérisé par un relief très varié où il y a les plaines
inondables et des collines escarpés au centre, L’Est est formé par une succession de collines
coupées par une chaos de boule granitique, et cette cascade de dômes s’estompe au niveau de la
district d’Andramasina, on y trouve aussi des hautes plaines d’alluvions et des collines
monotones empâtées de latérite. En générale, du point de vue pédologique, la région est dominée
par des formations latéritiques lui rendant vulnérables au phénomène d’érosion hydrique
(lavaka). Du point de vue géologique, elle fait partie du socle cristallin, et dominée par des roches
métamorphiques et ignées.
Pour la Commune Urbaine d’Antananarivo, on constate la forte présence de zones à faible pente
(plaine de Betsimitatatra) qui sont pour l’heure principalement destinées à l’agriculture.
L’urbanisation grandissante et rapide de la ville d’Antananarivo pourrait conduire à
l’aménagement de cette plaine en zone d’habitation ou autres mais le caractère marécageuse de
cette dernière rend difficile l’opération et nécessite également la résolution du problème
d’évacuation et de drainage au niveau de la ville.
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 19
b. Pentes
Les terrains dans la région Analamanga sont caractérisés par deux grandes valeurs de pentes : les
terrains dont la pente est supérieure à 2% (pente faible) et les terrains dont la pente est supérieure
à 12% (pente forte).
Le contraste entre zone à pente faible et zone à pente forte se retrouve sur presque la totalité des
districts de la région.
Elle témoigne également de la forte potentialité agricole de la région si on ne se réfère qu’à la
variable pente notamment dans les districts d’Andramasina, d’Antananarivo Avaradrano et
d’Antananarivo Atsimondrano.
Au niveau de la commune urbaine d’Antananarivo, on constate la forte présence de zones à faible
pente (plaine de Betsimitatatra) mais le caractère marécageuse de cette dernière pour un
aménagement urbain rend coûteux l’opération. N’empêche que l’aménagement de Betsimitatatra
est inéluctable et qu’il faudra voir ou étudier sérieusement son drainage et l’évacuation d’eau à
Antananarivo.
Le tableau suivant nous montre la répartition des valeurs de pente par district.
Pentes Moins de 2% 2% à 4% 4% à 12% Plus de 12%
Districts Surface
[ha] %
Surface [ha]
% Surface
[ha] %
Surface [ha]
%
Antananarivo I 567 63% 114 13% 140 16% 81 9%
Antananarivo II 859 61% 0 0% 90 6% 470 33%
Antananarivo III 521 75% 35 5% 37 5% 99 14%
Antananarivo IV 1 016 80% 0 0% 116 9% 139 11%
Antananarivo V 1 599 71% 13 1% 230 10% 412 18%
Antananarivo VI 1 510 91% 0 0% 13 1% 144 9%
Antananarivo Atsimondrano
23 702 57% 593 1% 2 345 6% 14 702 36%
Antananarivo Avaradrano
30 409 51% 68 0% 1 741 3% 27 232 46%
Andramasina 69 587 50% 90 0% 3 751 3% 65 097 47%
Tableau 2:Répartition des valeurs de pente par District (Source: Atlas Analamanga 2014)
(Source: Atlas Analamanga 2014)
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 20
c. Géologie
La région Analamanga occupe la partie septentrionale du bloc structural d’Antananarivo, et une
partie de la bordure méridionale de la nappe de Tsaratanana avec celle d’Andriamena. Cet
ensemble est supposé d’être d’âge archéen qui a été affecté par différentes orogenèse successives.
Dans la région, la dominance des roches métamorphiques caractérise la pétrographie de la région
et aussi la formation sédimentaire d’origine lacustre.
On y observe plusieurs formations pétrographiques mais en générale, par sa situation au niveau
de l’axe central de Madagascar, le sous-sol de notre zones d’études est généralement constitué
de :
- volcanisme néogène à quaternaire à l’ouest,
- du néogène lacustre et granites au Nord Est,
- de la série Schisto-quartzo-calcaire au Sud,
- des massifs quartzique qui sont des roches sédimentaires ayant subi une
métamorphisations,
- des massifs granitiques généralement dispersés
- des hautes pénéplaines latéritiques ou hautes surfaces d’érosion non encrotées sur
roches acides qui résulte de l’érosion rencontrent des argiles latéritiques non
concrétionnés,
- des cuvettes et plaines alluviales le long des fleuves généralement aménagées en
rizière
d. Climat
Comme les quatre Districts se trouvent dans les hautes terres centrales, ils correspondent à un
régime climatique tropical d’altitude supérieure à 900 m essentiellement de type humide sous
influence Oriental. L’année se divise en deux saisons tel qu’une saison pluvieuse et
moyennement chaude qui commence à la mi-Octobre et se termine en mi-Mars, et une saison
fraiche et relativement sèche en Avril jusqu’au mois de Septembre, mais quand même, il est
possible que chaque Commune et District ait sa spécificité.
La température interannuelle moyenne varie de 24,5°C dans les zones septentrio-occidentales à
14°C dans les zones méridionales (Antananarivo Atsimondrano et Andramasina). La moyenne
est de 19°C avec un minimum de 14°C et un maximum de 24,5°C
Les précipitations interannuelles moyennes se situent entre 1000 mm et 2000 mm. La saison de
pluie commence par quelques orages isolés en mois d’Octobre avant de s’installer en Novembre.
Le pic se situe généralement au mois de Janvier (P = 1330 mm pour Antananarivo Renivohitra).
Le minimum de précipitation est perçu au mois de Juillet.
L’évapotranspiration Potentielle (ETP) est comprise entre 800 mm et 1200 mm avec 5 à 6 mois
secs. Par ailleurs l’indice global d’humidité est compris entre 20 et 100.
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 21
1.2.3.2. Occupation du sol
Suivant les données d’occupation du sol en 2000 (Source Atlas Analamanga), 83,79 % de la
surface régionale d’Analamanga est occupée par des savanes dont 76 % de savanes herbeuses ;
La forêt ne représente que 4,65 % qui sont principalement composées de forêts denses humides
de moyenne altitude. Les zones de cultures quant à elle représentent 7,07 % du territoire dont à
ces 7,07 %, 6,55 %sont des rizières. Les plans d’eau et les zones marécageuses représentent 1,02
% et les zones urbanisées à 0,64 %.
Les espaces non-cultivables sont constitués des couvertures forestières, les peuplements
d’élément ligneux (eucalyptus et pins), les savanes et pseudo- steppes avec éléments ligneux, les
plans d’eau et le formations marécageuses ainsi que les zones urbanisées. La grande partie des
espaces non-cultivables se trouvent dans la partie orientale de la région (Andramasina). Pour La
CUA les zones urbanisées gonflent les espaces non-cultivables. Le tableau suivant nous montre
la répartition des espaces non-cultivables par District.
DISTRICT Surface de District
[ha] Espaces non
cultivables [ha] % des espaces non
cultivables
Antananarivo I 901 664 73,70%
Antananarivo II 1 420 741 52,20%
Antananarivo III 691 444 64,20%
Antananarivo IV 1 271 496 39%
Antananarivo V 2 253 1 211 53,80%
Antananarivo VI 1 668 603 36,10%
Antananarivo Atsimondrano
41 342 3 084 7,50%
Antananarivo Avaradrano
59 450 8 192 13,80%
Andramasina 138 529 44 641 32,20%
Tableau 3:Répartitions des espaces non-cultivables par District
(Source: Atlas Analamanga 2014)
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 22
Par contre, les espaces cultivables représentent 83,9 % du territoire régional si on se réfère à la
nature de l’occupation du sol, cependant, seul 1/10 de ces espaces est cultivé. Outre du district
de la CUA, seuls les districts d’Antananarivo Atsimondrano et d’Antananarivo Avaradrano ont
des pourcentages de plus de 25 % d’espaces cultivés par rapport aux espaces cultivables, le
tableau suivant nous montre ces rapports.
DISTRICT Surface de
District [ha]
Espaces cultivables
[ha] %
Espaces cultivés
% Rapport cultivés/cultivables
Antananarivo I 901 237 26,30% 237 26,30% 100%
Antananarivo II
1 420 679 47,80% 617 43,50% 90,80%
Antananarivo III
691 248 35,00% 248 35,00% 100%
Antananarivo IV
1 271 776 61% 776 61% 100%
Antananarivo V
2 253 1 042 46,20% 916 40,70% 88%
Antananarivo VI
1 668 1 065 63,90% 1 062 63,70% 99,70%
Antananarivo Atsimondrano
41 342 36 344 87,90% 15 614 37,80% 43%
Antananarivo Avaradrano
59 450 51 257 86,20% 15 849 26,70% 30,90%
Andramasina 138 529 92 610 66,90% 9 040 6,50% 9,80%
Tableau 4:Répartition des espaces cultivés par District
(Source: Atlas Analamanga 2014)
1.2.3.3. Les zones humides
Les différents cours d’eau (fleuves et rivières) ainsi que les plans d’eau (lacs et marais)
constituent les principales zones humides de la région Analamanga, Par ailleurs, la région est
marquée par la présence de cuvettes et de plaines où s’abritent des zones inondées et inondables,
des marécages et des rizières. Le tableau suivant nous montre la superficie de ces zones humides.
Généralité et monographie de la zone d’étude
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 23
PLANS D'EAU SURFACE en [ha]
Lacs 7 042,87
Marais 11 888,41
Rizières 108 185,5
Zones inondables 11 448,27
Autres 10 086,6
Tableau 5: Superficie des zones humides
(Source: Atlas Analamanga 2014)
1.2.3.4. Population
En 2013, la région Analamanga aurait comporté 3 846 486 habitants donnant une densité
régionale estimée à 222 hab. /Km2. La CUA est la plus peuplée avec une population estimée à
1 493 687 habitants pour une densité de 18 206 hab. /km2.
On notera une forte concentration de la population au niveau de l’agglomération d’Antananarivo
allant de 11 000 hab. /Km2 à plus de 36 000 hab. /Km2. Les districts périphériques
d’Antananarivo connaissent un fort accroissement annuel moyen de la population (5,68 % pour
Antananarivo Atsimondrano et 4,66 % pour Antananarivo Avaradrano). Le tableau suivant nous
montre le nombre de population de chaque district en 2013 et sa densité.
DISTRICT POPULATION (2013) DENSITE (hab. /Km2)
Antananarivo I 327 860 36 388,46
Antananarivo II 187 752 13 221,97
Antananarivo III 156 877 22 702,89
Antananarivo IV 250 137 19 680,33
Antananarivo V 381 714 16 950
Antananarivo VI 189 346 11 346,49
Antananarivo Atsimondrano 693 083 1 676,46
Antananarivo Avaradrano 406 824 684,32
Andramasina 225 330 162,66
Tableau 6: Nombre de population par district et densité
(Source: Atlas Analamanga 2014)
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 24
PARTIE 2 : ETUDE HYDROLOGIQUE
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 25
2.1. LE BASSIN VERSANT
2.1.1. 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’intérieure de cette surface doit traverser la section considérée appelée exutoire pour poursuivre
son trajet vers l’aval.
Selon la nature des terrains, nous serons amenés à considérer le bassin versant topographique et
hydrogéologique.
2.1.1.1. Bassin versant topographique
Si le sous-sol est imperméable, le cheminement de l’eau ne sera déterminé que par la topographie,
le BV sera alors limité par des lignes de crêtes et des lignes de plus grande pente.
2.1.1.2. Bassin versant hydrogéologique
Dans le cas d’une région au sous-sol perméable, il se peut qu’une partie des eaux tombées à
l’intérieur du bassin topographique s’infiltre puis sorte souterrainement du bassin ou qu’à
l’inverse des eaux entrent souterrainement dans le bassin. Dans ce cas, nous serons amenés à
ajouter aux considérations topographiques des considérations d’ordre géologique pour
déterminer les limites du bassin versant.
Figure 9: Profils des bassins versants
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 26
2.1.2. Délimitation du bassin versant
Chaque bassin versant est séparé de ceux qui l’environnent par une ligne de partage des eaux.
Cette limite sera tracée sur une carte en courbes de niveau en suivant les lignes de crête bordant
le bassin et ne traversera le cours d’eau qu’au droit de la station considérée.
Pour notre étude on va délimiter le bassin à l’aide du logiciel MapInfo, en considérant le bassin
comme BV hydrologique, et les cartes suivantes nous montrent les trois bassins versant délimité
pour nos trois fleuves dont l’exutoire se trouve sur le site du barrage.
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 27
Carte 4: Bassin Versant de L'Ikopa
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 28
Carte 5:Bassin Versant de la Sisaony
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 29
Carte 6: Bassin Versant Mamba
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 30
Carte 7: Ensemble des trois Bassins Versant
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 31
2.1.3. Caractéristiques du bassin versant
2.1.3.1. La surface du bassin versant
C’est l’élément la plus importante du fait qu’elle influe beaucoup sur les ressources en eau. On
obtient la surface du BV par planimétrage sur un fond de plan ou sur une carte topographique
d’échelle convenable. Pour notre cas, elle est déterminée par le logiciel MapInfo et on obtient
directement le périmètre.
2.1.3.2. La forme du bassin versant
La forme du BV joue un rôle très important pour le régime hydrologique des cours d’eau, et
l’indice généralement admis pour représenter cette forme est le coefficient de compacité de
GRAVELIUS (K) qui se définit comme le rapport du périmètre du bassin versant au périmètre
du cercle de surface équivalent.
Soit :
𝐾 = 0,28 𝑃
√𝑆
Avec :
- K : Coefficient de GRAVELIUS
- P : Périmètre du BV
- S : Surface du BV
Pour K ˃˃1, le BV est de la forme allongée
Pour K proche de 1, le BV est de la forme ramassée
2.1.3.3. Le plus long cheminement hydraulique
C’est la distance parcourue par une goutte d’eau se trouvant au point le plus éloigné de l’exutoire
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 32
2.1.3.4. Les altitudes caractéristiques
C’est la cote la plus élevée (Zmax) et la plus basse (Zmin) du BV. Ces facteurs seront tirés d’une
levée de points par GPS sur les lieux suivis d’un recoupement par l’utilisation de logiciels de
cartographie tels que Google Earth et MapInfo.
2.1.3.5. La pente du BV
La pente reflète le relief du bassin et est déterminé par la formule :
𝐼 =𝐷
𝐿
Avec :
- I : Pente moyenne du BV
- D : La dénivelée moyenne du BV
- L : le plus long cheminement hydraulique
D est déterminé à partir des altitudes minimales et maximales du BV tel que :
D = 0,95(Zmax ˗ Zmin)
Dans laquelle :
- Zmax l’altitude maximale du BV [m]
- Zmin l’altitude minimale [m] qui est à l’exutoire.
D’où, on a :
𝐼 = 0,95(𝑍max ˗ 𝑍min)
𝐿
Ici on trouve Zmax à l’aide du logiciel Vertical Mapper et Zmin par un levé GPS et ajusté aussi
par Vertical Mapper
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 33
2.1.3.6. Le temps de concentration
C’est le temps mis par une goutte d’eau tombée au point le plus loin du bassin versant jusqu’à
l’exutoire.
Il est calculé à l’aide des différentes formules comme:
a. PASSINI
𝑡𝑐 = 0,108√𝑆𝐿3
√𝐼
b. VENTURA
𝑡𝑐 = 0,1272√𝑆
𝐼
c. CALIFORNIENNE
𝑡𝑐 = 0,0663 [𝐿
√𝐼]
0,77
Dans lesquelles :
- tc : temps de concentration [h]
- S : Superficie du BV [Km2]
- L : Longueur du plus long cheminement hydraulique [Km]
- I : Pente du BV [m/m]
On a alors le tableau suivant
TEMPS DE CONCENTRATION [h]
BV PASSINI VENTURA CALIFORNIENNE MOYENNE
BV 1 56,91 48,37 13,67 39,65
BV 2 35,40 28,83 10,12 24,79
BV 3 7,37 6,35 2,78 5,50
Tableau 7: Les temps de concentration
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 34
Pour cette étude, on aura trois bassins versants dont les caractéristiques sont ramenées dans le
tableau suivant :
Tableau 8: Caractéristiques du BV
2.2ETUDE DES CRUES
2.2.1. Définition
La crue c’est l’augmentation brusque du débit de la rivière suite à une averse ou à une
pluviométrie de longue durée, d’où le débit dépasse un certain multiple du débit moyen annuel.
2.2.2. Méthode utilisée pour l’estimation des débits de crues
Pour cela, il faut avoir des données comme les débits maximaux moyens de l’année (une seule
valeur par an) à une série de 15 ans minimum, ou des données sur la pluviométrie maximale
journalière (une seule valeur par an aussi) au minimum 15 ans.
Le traitement de données se fait par plusieurs méthodes mais pour notre cas on va utiliser
l’ajustement statistique selon la loi de GUMBEL.
2.2.2.1. Traitement de la pluviométrie maximale journalière
Les données sur la pluviométrie maximale journalière se trouvent en annexe1.
Selon la loi d’ajustement statistique de GUMBEL, on a:
�̅� =∑ 𝑃
𝑁
CARACTERISTIQUES DU BV
Bassin Versant
Surface [km2]
Périmètre [km]
Altitude Zmax [m]
Altitude Zmin [m]
L [km] Pente I [m/km]
BV 1 1 382,25 236,65 2 257 1 261 98,95 9,56
BV 2 314,40 110,01 1 752 1 373 55,30 6,51
BV 3 38,54 29,96 1 540 1 282 15,85 15,46
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 35
𝜎 = √∑(𝑃 − �̅�)2
𝑁 − 1
aG = 0.780 σ
PO = �̅� – 0.45 σ
Avec :
�̅� : Moyenne des pluviométries maximales journalières suivant la loi de GUMBEL
σ : Ecart-type
aG : Gradex
Po: Variable de position suivant la loi de GUMBEL
2.2.2.2. Calcul des pluies de diverses fréquences
Elles se calculent par l’intermédiaire de la variable u tirée de la loi de répartition.
Le tableau suivant nous montre les variables réduites de GUMBEL
VARIABLES REDUITES DE GUMBEL
T (ans) F= 1/(1-1/T) u
5 0,8 1,5
10 0,9 2,25
20 0,95 2,97
25 0,96 3,199
50 0,98 3,902
100 0,99 4,6
Tableau 9: Les variables réduites de Gumbel
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 36
Pour mesurer les différentes pluviométries de diverses fréquences, on utilise la formule de
Gumbel :
PF = �̅� – 0.45σ + 0.78σ uF
Avec :
PF : Pluviométrie de diverses fréquences
UF : Variable aléatoire de GUMBEL
T : Période de retour
F : fréquence en année humide
Les résultats sont donnés par le tableau ci-après.
GUMBEL
T [ans] F 𝑷 ̅[mm] σ Po aG uF PF[mm]
10 0,9
83,46 27,25 71,19 21,29
2,25 119,10
25 0,96 3,20 139,28
50 0,98 3,91 154,26
100 0,99 4,60 169,12
Tableau 10: Calcul de pluviométrie par Gumbel
2.2.3. Calculs des débits de diverses fréquences
On dispose plusieurs méthodes pour le calcul des débits de crue de diverses fréquences, et selon
les données disponibles.
Pour ce projet, l’étude va se baser sur le débit de crue décennale, et pour cela, on va utiliser la
méthode de LOUIS DURET, la méthode ORSTOM et la méthode des stations de référence.
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 37
2.2.3.1. Méthode de LOUIS DURET
D’après Louis DURET :
𝑄(𝑃) = 0.025𝑆0.80𝐼0.32𝐻(24, 𝑃) (1 −36
𝐻(24, 𝑃))
2
Q(P) : Le débit en fonction de la pluie de période de retour P en [m3/s]
H(24,P) : Hauteur de pluie de période de retour P et de durée 24 heures en [mm]
S : Surface du bassin versant en [km2]
I : Pente moyenne du bassin versant en [m/km]
Pour faciliter le calcul, SOMEAH a transformé et généralise la formule de Louis DURET comme
suit :
- Pour les bassins versant qui ont une superficie inférieure à 150 km2
𝑄(𝐹) = 0.009 𝑆0.5 𝐼0.32 𝑃𝐹1.39
- Pour les bassins versant qui ont une superficie supérieure à 150 km2
𝑄(𝐹) = 0.002 𝑆0.8 𝐼0.32 𝑃𝐹1.39
Avec :
Q(F) : Débit de crue de fréquence F en [m 3 /s]
S : Surface du bassin versant en [km2]
I : Pente du bassin versant en [m/km]
PF : Pluie maximale de 24h tombée en un point du bassin versant pour la même fréquence Fen
[mm]
Le tableau suivant nous rapporte les résultats calculés par la méthode de Louis Duret.
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 38
LOUIS DURET
BV S [Km2] I [m/Km] Q10 Q25 Q50 Q100
BV1 1382,25 9,56 1 041 1 290 1 485 1 689
BV2 314,40 6,51 281 349 402 457
BV3 38,54 15,46 104 129 149 170
Tableau 11: Calcul des débits de crue par Louis Duret
2.2.3.2. Méthode ORSTOM
La méthode ORSTOM n’est valable que pour calculer le débit de crue de fréquence décennale et
pour les bassins qui ont une superficie supérieure à 10 km2.
𝑄10 = 4,34 𝑆0,72 𝐼0,26 𝑃100,03 𝐸2,31 𝐺1,25 𝑉−0,27
Avec :
Q10 : Débit de crue de fréquence décennale en [m3/s]
S : Superficie du bassin versant en [km2]
I : Pente du bassin versant en [m/km]
P10 : pluie maximale de 24h tombée en un point du bassin versant pour la même fréquence
décennale en [mm]
E : Indice d’éxondité
G : Coefficient d’imperméabilité
V : Indice de couverture
Grace aux travaux effectués par l’ORSTOM, les trois paramètres E, G et V sont déjà publiés dans
l’ouvrage « fleuves et rivières de Madagascar » mais pour notre étude, seule l’Ikopa et la Sisaony
qu’on y trouve et donné par le tableau suivant ;
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 39
ORSTOM
BV E G V
Sisaony à Andramasina 0,8 1 0,5
Ikopa à Mahitsy kely 0,5 1 0,5
Tableau 12: Les paramètres E, G et V par ORSTOM
(Source : fleuve et rivière de Madagascar)
Donc, après calcul, le débit de crue de fréquence décennale d’après la méthode ORSTOM pour
le site d’Ikopa à Ambohimanambola et de Sisaony à Andramasina est donné par le tableau suivant
ORSTOM
BV E G V Q10 [m3/s]
BV1 0,5 1 0,5 399,88
BV2 0,8 1 0,5 270,99
Tableau 13 : Calcul de Q10 par la méthode ORSTOM
2.2.3.3. Méthode des Stations de Référence
La méthode des stations de référence consiste à identifier la station hydrométrique la plus proche
de la zone d’étude ayant une longue série d’observations pour effectuer une étude statistique.
Connaissant la superficie du bassin versant dominant la station hydrométrique étudiée, on
déterminera pour les différentes fréquences les débits spécifiques de crue qcR associés à la station,
et on multiplie ces débits spécifiques de crue par les superficies des bassins versants dominants
les ouvrages étudiés pour avoir les débits de crue de différentes fréquence.
𝑄𝐶 = 𝑞𝑐𝑅 𝑆
QC(T) : Débit de crue de période de retour T en [m3/s]
qcR(T) : Débits spécifique de crue de période de retour T en [l/s/km2]
S : Surface du Bassin versant en [km2]
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 40
On peut voir le débit spécifique de crue qcR(T) dans le manuel « Fleuve et rivière de Madagascar »
mais pour notre cas on n’en trouve que celui de la rivière Sisaony à Andramasina qui est :
qcR(10)= 714 [l/s/km2] (Source : Fleuve et rivière de Madagascar page : 851)
D’où le résultat du calcul du débit décennal par cette méthode est rapporté par le tableau suivant :
STATION DE REFERENCE
BV s q Q10
BV2 314,40 714 224,48
Tableau 14: Calcul de Q10 par la méthode des stations de référence
2.2.3.4. Etude fait par SOMEAH
Pour plus de précision sur le calcul du débit de crue, on va se référencié par l’étude déjà
effectué par le bureau d’étude SOMEAH. Les tableaux ci-dessus nous montrent ces résultats.
SOMEAH
Point de calcul Crue / période de retour Q10 Q20 Q50 Q100
Ambohimanambola Débit (m3/s) 415 680 970 1245
Tableau 15: calcul des débits de crue par SOMEAH
(Source : Etude du val d’inondation rive gauche de l’Ikopa, SOMEAH, 2000)
SOMEAH
Point de calcul Crue / Période de retour Q10 Q20 Q50 Q100
Sabotsy Namehana Débit (m3/s) 104 132 167 194
Tableau 16: Calcul des débits de crue de Mamba par SOMEAH
(Source : SOMEAH, 2010)
Etude Hydrologique
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 41
Comme le projet a pour but de protéger la plaine d’Antananarivo et ces agglomérations des crues
de période de retour 10 ans, tous les calculs à suivre dépendent donc du débit Q10. Le tableau
suivant nous résume ces débits.
Q10 [m3/s]
BV Louis DURET ORSTOM Station de référence
SOMEAH Moyenne
BV1 1 040,73 399,88 415 618,54
BV2 281,48 270,99 224,48 258,98
BV3 104,19 104 104,09
Tableau 17:Les Valeurs De Q10
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 42
PARTIE 3 : MNT ET RESERVOIRS
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 43
3.1. LE MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN
3.1.1. Définition
Un modèle numérique de terrain appelé singulièrement MNT correspond à une représentation
sous forme numérique du relief d’une zone géographique. C’est donc une carte indiquant la forme
brute du terrain, sans construction ni végétation.
Ce modèle peut être composé d’entités vectorielles ponctuelles (points côtés), linéaires (courbes
de niveau), surfaciques (facettes) ou représenté en mode raster (cellules)
3.1.2. Utilisation d’un MNT
Un MNT permet :
De calculer des surfaces ou des volumes
De reconstituer une vue en images de synthèse du terrain
De déterminer une trajectoire de survol du terrain
De tracer des profils topographiques
En générale, de manipuler de façon quantitative le terrain étudié.
3.1.3. Mode de construction d’un MNT
La construction peut se faire par plusieurs manières :
Par numérisation des courbes de niveau d’une carte,
Par saisie directe des coordonnées (x,y,z) des points du terrain, mesurées
par triangulation (géomètres) ou levés GPS ou lasergrammétrie (technique
permettant de capturer les coordonnées d’un point en X, Y, Z au moyen d’un laser)
Par stéréoscopie à partir de couples d’images aériennes (photogrammétrie)
ou prises par satellite
Par interférométrie radar,
Par système laser aéroporté (LIDAR)
3.1.3.1. Méthodologie de construction du MNT pour notre étude
Pour notre cas, nous faisons référence à la télédétection du fait qu’on n’a pas des données de
mesures directes effectués sur terrain pendant cette phase de conception, donc on va se permettre
d’utiliser les images satellitaires et ces données. On utilisera donc les images et les données
provenant de «Google Earth » issues du satellite d’observation climatique du centre NOAA
(National Oceanic and Atmosphérique Administration) à l’aide du logiciel Google Earth Pro.
En ce qui concerne cette méthode, nous pouvons dire qu’elles ont l’avantage que les données
obtenues sont plus précises que celui d’un GPS mais moins précises que les levés topographiques.
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 44
Mais pour cela, on va apporter quelques corrections à ces erreurs à partir des observations et
levés effectuées sur terrain.
3.1.3.2. Démarche à suivre
a. Acquisition des données
Il faut connecter l’ordinateur à internet et installer le logiciel Google Earth Pro.
Après l’installation on localise le site en y introduisant les coordonnées géographiques
(projection Long /Lat WGS 84 en degrés-minutes-secondes ou en Degrés décimales).
Une fois localisée, on peut avoir tous les données X, Y, Z des points qu’on voulait avoir sur la
zone d’étude.
b. Vectorisation de la zone d’étude
En quadrillant toute la zone d’études par plusieurs points, on peut construire un nuage de point
liés aux coordonnées planimétriques et altimétrique relative de la zone d’étude, et pour cela, on
constitue un fond de plan raster en lecture seule de la zone d’étude qu’on va caler sur le logiciel
MapInfo ou ArcGis et on a accompli la modélisation planimétrique spatiale de la zone d’étude.
c. Intégration des données altimétriques relatives de Google
Earth vers le vecteur précédemment créé.
Cette étape s’effectue manuellement, dont il faut pointer le curseur au droit de chaque point voulu
sur Google Earth et lire la côte inscrite correspondante au bas de la fenêtre, puis écrire cette
information dans le champ réservé dans la table précédemment créée.
d. Rastérisation de la topologie
Dès que les informations X, Y, Z sont complètes, on peut générer une grille selon la troisième
dimension qui est l’élévation relative avec le logiciel Vertical Mapper en utilisant l’outille « TIN
Interpolation ». Par suite, on obtient un MNT en format Raster semblable au SRTM 90 (Shuttle
Radar Topography Mission) mais plus précis et de résolution spatiale plus élevé.
e. Contouring
Cette méthode transforme le MNT obtenue sous forme de courbe de niveau qui traduit la zone à
une même tranche d’altitudes relatives (équidistance inférieure à 5m) à l’aide de l’outil de
contour de Vertical Mapper.
Cela nous servira à déterminer le volume du bassin de retenue et le calage de la cote du barrage
à implanter, et la surface inondé en amont.
3.1.4. MNT de nos trois zones d’études
3.1.4.1. Acquisition des données
Pour pouvoir créer le MNT en amont du site du barrage pour la rivière Ikopa, on a du placer 1500
points sur Google Earth pour cadrer la zone d’étude sur une superficie de 67 Km2 ; 950 points
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 45
Pour celle de Sisaony à Andramasina pour une superficie de 34Km2 et 500 points pour Mamba à
Ankororosy. Les figures ci-dessous illustrent les nuages de points.
Figure 10: les points cotés pour l'Ikopa sur Google Earth Pro
Figure 11: Les points cotés pour la Sisaony sur Google Earth Pro
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 46
Figure 12: les points cotés pour la Mamba sur Google Earth Pro
3.1.4.2. Résultats obtenus
Après avoir intégré tous les données XYZ de chaque point dans une table, en utilisant le logiciel
Vertical Mapper et ArcGis, on a les MNT de nos trois zones d’études.
La première représentation qui va suivre représente les altitudes relatives HAE de chaque point
de la zone d’étude. Ces cartes serviront de modèle de base de raisonnement pour le calage des
trois barrages qu’on va implanter.
La deuxième représentation nous montre le MNT avec les courbes de niveaux inférieure à 5m
pour savoir les différentes cotes du barrage et pour savoir le différent volume de retenu
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 47
Carte 8: MNT de l'Ikopa Sous Vertical Mapper
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 48
Carte 9: Courbe de niveau sur le MNT de l'Ikop
MNT et Réservoirs
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Carte 10: MNT de la Sisaony sous Vertical Mapper
MNT et Réservoirs
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Carte 11: Courbe de niveau sur le MNT de la Sisaony
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 51
Carte 12: MNT Mamba sous Vertical Mapper
MNT et Réservoirs
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Carte 13: Courbe de niveau sur MNT Mamba
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 53
3.2. RESERVOIRS ET IMPLANTATION DU BARRAGE
3.2.1. Réservoirs
Comme le projet est de mettre en place des barrages ecrêteurs de crue, il est évident que c’est en
amont du barrage qu’il va y avoir un grand réservoir pendant la période des crues.
Le volume du réservoir dépend de la hauteur du barrage à implanter, c’est-à-dire que le calage
du barrage est très important sur le plan sociale (surface inondé en amont) et économique (coût
du barrage, dégâts subis en amont par l’inondation). Or, la hauteur de chaque barrage dépend des
crues de différentes période de retour qu’on veut écrêter, donc l’étude des crues sur différents
période de retour est très importante. Pour expliciter cela, on va détailler ci-dessous tous ces
variables.
3.2.1.1. Volume à stocker pour différents crues de période de retour donnée
Vu que le barrage est à vocation d’atténuer l’inondation en aval, il ne fait que laminer les crues,
c’est-à-dire qu’il est équipé de pertuis pour assurer chaque année l’évacuation des débits
inférieure ou égale à ce que la rivière ou la digue en aval peut contenir. Donc il y a toujours un
débit sortant.
Pour le calcul de volume à retenir, le temps de concentration dans chaque bassin est nécessaire,
et aussi le débit normal que les trois rivières (Ikopa, Sisaony et Mamba) peuvent contenir, or la
plaine d’Antananarivo est le point de convergence de cinq rivières (Ikopa, Sisaony, Mamba,
Katsaoka et Andromba) se réunissant en un seul cours d’eau (Ikopa) à Bevomanga, et ces rivières
provoquent un remous hydraulique quand le débit dépasse 600 [m3/s] au niveau du seuil , d’où
le débit arrivant à Bevomanga doit être inférieure à 600 [m3/s] .
Le tableau suivant nous montre le débit que les trois rivières (Ikopa, Sisaony et Mamba) peuvent
supporter en cas des crues, c’est-à-dire le débit maximal que le pertuis du barrage pourrait
évacuer.
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 54
Débit [m3/s]
Ikopa Sisaony mamba
150 100 50
Tableau 18: Débits maximal des pertuis
Vu qu’on ne va pas mettre des barrages sur l’Andromba et le Katsaoka, on estime que leurs débits
ne dépassent pas de 350 [m3/h] en période de crue Pour atteindre l’ensemble de 600 [m3/h] au
niveau du seuil de Bevomanga.
Donc, pour trouver le volume à retenir, on multiplie la différence du débit entrant et sortant avec
le temps de concentration.
V = (Qentré - Qsortie) Tc
Le tableau suivant nous montre la quantité d’eau qu’on devrait stocker à chaque période de retour
donnée.
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 55
Tableau 19: Volume d'eau à retenir
Crue par période de retour
Qentré [m3/s] Qsortie [m3/s] Temps de concentration [h] Volume à retenir [m3]
B1 B2 B3 B1 B2 B3 BV1 BV2 BV3 BV1 BV2 BV3
Q10 415 281 104
150 100 50 56,91 35,4 7,37
54292140 23066640 1432728
Q25 680 349 132 108584280 31732560 2175624
Q50 970 402 167 167998320 38486880 3104244
Q100 1245 457 194 224339220 45496080 3820608
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 56
3.2.2. Hauteur des barrages et surface inondé en amont pour chaque
crue de période de retour donnée
Pour trouver la hauteur et la surface inondé en amont du barrage, on utilise le MNT fabriqué ci-
dessus en traitant avec le logiciel ArcGis.
L’ArcGis contient un outil nommé « Outils 3D Analyst » Qui sert à déterminer la surface et le
volume de réservoir en amont d’un exutoire donné, et cela avec un MNT bien définis. Pour notre
cas on va l’utiliser pour déterminer la hauteur du barrage en fonction des volumes d’eau qu’on
veut retenir et de trouver la surface inondé par rapport à ce volume de retenue.
Principe
Le principe est simple, en cliquant sur l'outil « 3D Analyst » et puis surface fonctionnelle, une
boite de dialogue apparait et on introduit tous les paramètres utiles (figure 13). On tâtonne la
hauteur du plan (hauteur du barrage) jusqu’à ce qu’on trouve le volume qu’on veut stocker. Les
résultats sont donnés par un fichier texte (.txt) qu’on trouve la hauteur du plan (altitude du
barrage), la référence, la surface 2D et la surface 3D (Surface inondé) Le tableau ci-dessous nous
montre les résultats après divers tâtonnement.
L’outil nous donne l’altitude du plan et il faut trouver la différence entre cette altitude et
l’altitude la plus basse sur le site du barrage pour trouver la hauteur exacte du barrage.
Figure 13: Outils de calcul de volume et surface sur ArcGis
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 57
Crue par période de retour Volume à retenir [m3] Hauteur du barrage [m] Surface inondé en amont [m2]
BV1 BV2 BV3 B1 B2 B3 BV1 BV2 BV3
Q10 54292140 23066640 1432728 15 10 10 8853254,44 4386661,38 548529,10
Q25 108584280 31732560 2175624 19 11 11 12100646,2 4759912,67 681495,23
Q50 167998320 38486880 3104244 24 12 12 15353070,8 5130399,32 784326,10
Q100 224339220 45496080 3820608 27 14 13 17427658,7 5920823,84 880513,34
Tableau 20:Résultats des volumes et surfaces sur différents crues
Surface inondé en amont [Km2] Surface inondé en amont [ha]
BV1 BV2 BV3 BV1 BV2 BV3
8,85325444 4,38666138 0,5485291 885,325444 438,666138 54,85291
12,1006462 4,75991267 0,68149523 1210,06462 475,991267 68,1495234
15,3530708 5,13039932 0,7843261 1535,30708 513,039932 78,4326101
17,4276587 5,92082384 0,88051334 1742,76587 592,082384 88,0513339
Tableau 21:Surfaces inondés
(source traitement sous ArcGis)
A l’aide du logiciel ArcScene, on peut voir la modélisation en 3D des surfaces et volume inondé sur une hauteur de barrage donnée, les figures
suivantes nous montrent ces vue 3D.
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 58
Figure 14: Vue 3D sur la MNT de l'Ikopa pour un plan d'eau de 15m
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 59
Figure 15: Vue 3D sur la MNT de la Sisaony pour un plan d'eau de 10m
MNT et Réservoirs
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 60
Figure 16: Vue 3D sur la MNT de la Mamba pour un plan d'eau de 10m
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 61
PARTIE 4 : ETUDE DES BARRAGES
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 62
4.1. GENERALITES SUR LES BARRAGES
4.1.1. Définition
Un barrage est un ouvrage hydraulique qui a pour objet de relever le plan d’eau en amont,
d’accumuler ou de dériver l’eau d’une rivière, pour servir à des usages multiples comme
l’aménagement hydroélectrique, l’aménagement hydroagricole, et pour notre cas pour la
prévention des inondations en aval.
4.1.2. Classification des barrages
Les barrages sont définis par ces caractéristiques physiques (hauteur, volume de la retenue
derrière le barrage), par sa forme ou les matériaux qui le constituent, par son utilisation principale.
L'ensemble de ces critères donnent des clés d'entrées multiples pour classer les ouvrages.
Les barrages forment avec le terrain sur lequel ils sont construits un ensemble indissociable. À
chaque site, on peut y avoir de différente type, un dimensionnement adapté tant sur le plan
technique qu'économique. C'est pourquoi il n'existe pas de barrage type standard. De plus,
certains sont formés par la juxtaposition de plusieurs structures différentes justifiées par des
caractéristiques de sol de fondation particulières et aussi par des choix économiques.
En se contentant de définir quelques grandes catégories, on peut commencer par classer les
barrages en fonction des matériaux qui les constituent dont les barrages construits en matériaux
durs ou ouvrages rigides et les barrages en matériaux meubles ou ouvrages souples.
4.1.2.1. Les barrages construits en matériaux durs (ouvrages rigides)
Pour les barrages à ouvrages rigides, on y trouve les barrages poids, les barrages voûtes, les
barrages à contreforts et les barrages mobiles
a. Les barrages poids
Ce sont des massifs en béton ou en maçonnerie de moellons. Le poids propre de la section
transversale triangulaire qu’ils possèdent leur permet de résister à la poussée de l’eau.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 63
Figure 17: Coupe type d'un barrage poids
b. Les barrages voûtes
Ils sont constitués de voûte à parois très mince, à simple ou double courbure. Ils profitent de leur
forme arquée pour reporter les poussées des eaux vers les rochers de rive.
Figure 18: Coupe type d'un Barrage voûte
c. Les barrages à contreforts :
Ils sont constitués d'une série de murs (contreforts) construits dans la vallée parallèlement à l'axe
de la rivière, l'espace entre les contreforts étant bouché par une dalle en béton (sous forme d’une
voûte). On choisit ce type de barrage dans le cas des larges vallées.
Drain
Largeur en crête
Drain
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 64
Figure 19: Barrage à contrefort (vue de dessus)
Les barrages mobiles à poutrelles ou à aiguilles, destinés pour les petits ouvrages, sont des
barrages- poids construits dans les parties aval des rivières où les formes aplaties des lits majeurs
et l'importance des crues imposent la présence de vannes de très grandes dimensions et des
dispositions spécifiques pour lutter contre les affouillements.
4.1.2.2. Les barrages en matériaux meubles (ouvrages souples)
Ce sont les barrages en terre qui sont pratiquement les seuls qui puissent s’accommoder à une
fondation meuble. En effet, ils présentent l’avantage de pouvoir reposer sur des fondations de
médiocre qualité, c’est-à-dire compressibles.
Tous les barrages en terre peuvent être considérés comme des barrages poids, c’est-à dire qu’ils
résistent à la pression de l’eau par leur propre poids. C’est ce qui explique leur section de forme
trapézoïdale.
On distingue 3 principaux types de barrages en matériaux meubles:
a. Barrage Homogène
Les barrages en terre sont dits homogènes lorsqu’ils sont constitués d’un même matériau reparti
uniformément à travers toute la section du barrage à dominante argileuse, relativement
imperméable. Selon les ouvrages, la pente des talus sera plus ou moins forte, en fonction
notamment des caractéristiques du matériau employé. Mais en général, le talus amont à fruit de
3/1 est protégé contre le batillage par un enrochement ou pierrée qui repose sur un filtre tandis
que celui de l’aval à fruit de 2,5/1 en gazon ou en empierrement. On pose sous ce talus aval un
tapis drainant protégé par un filtre afin d’augmenter la stabilité du talus en rabattant les lignes de
courant vers le cœur du barrage. Le principe du barrage est qu’il oppose sa masse à la poussée
de l’eau.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 65
Figure 20: Coupe d'un Barrage en terre homogène
b. Barrage en enrochements
Les barrages en enrochement ou à masque amont étanche : le barrage, souvent en enrochement,
est étanché à l'amont, et bien souvent aussi en aval, par un masque étanche réalisé en béton armé
ou en béton bitumineux.
Figure 21:Coupe d'un barrage à masque amont étanche
c. Barrage zoné ou à noyau
Les barrages à noyau ou zonés ont un noyau central étanche réalisé en terre argileuse et encadré
par des remblais plus perméables en enrochements, ils sont formés essentiellement par un noyau
en terre imperméable, compris entre deux zones perméables qui assurent la stabilité de
l’ensemble. Dans un barrage à noyau, les fonctions de résistance et d’étanchéité sont en quelque
sorte séparées. La résistance est assurée par les recharges placées sur les flancs de l’ouvrage, et
l’imperméabilité par le noyau central.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 66
Figure 22: Coupe d'un barrage à noyau central
4.1.3. Le barrage écrêteur de crue
Comme son nom l’indique, notre barrage a une vocation d’écrêtement de crue. Il est donc
toujours vide sauf pendant les crues que l’on souhaite voir diminuées. On verra cependant en fin
de paragraphe le cas pour le ralentissement dynamique d’un ouvrage à vocation multiple.
4.1.3.1. Principe de fonctionnement
Les barrages écrêteurs de crue sont implantés en travers du thalweg et ont pour objet de stocker
temporairement un certain volume dans le lit du cours d’eau, de façon à diminuer le débit de
pointe de la crue en aval.
Le principe général de fonctionnement, dans le cas d’un barrage écrêteur sans vannes, est le
suivant :
Un pertuis de fond correctement dimensionné et protégé de l’obstruction par les flottants,
permet de limiter le débit en aval, à une valeur compatible avec les enjeux à protéger contre
l’inondation ; l’ouvrage est donc transparent pour les débits courants et pour les crues fréquentes ;
Lorsque la capacité du pertuis est saturée, la retenue se remplit progressivement, ce qui
permet de stocker temporairement une partie du volume de la crue ; le débit en aval augmente
peu en fonction de la montée du niveau dans le réservoir (écoulement en charge) ; en fin de crue,
le volume temporairement stocké dans la retenue se vide naturellement par le pertuis ; l’ouvrage
écrête fortement les crues moyennes à rares ;
En cas de très forte crue, lorsque la retenue est pleine, le déversoir de sécurité entre en
fonction pour évacuer la différence entre le débit entrant dans la retenue et le débit transitant dans
le pertuis (avec un effet complémentaire de laminage dans la tranche supérieure de la retenue).
L’ouvrage perd de son efficacité pour les crues rares à exceptionnelles, mais une revanche
(rehaussement du remblai égal à la différence entre la crête de l’ouvrage et la côte des plus hautes
eaux, fixée pour la crue de projet sélectionnée) empêche la submersion totale de l’ouvrage.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 67
Figure 23: Schéma de fonctionnement d'un barrage écrêteur de crue
Comment le barrage peut-il limiter les risques d’inondation à l’aval ?
Un barrage permet de stocker un certain volume d’eau. Donc, si ce volume est celui qui s’écoule
pendant la période où le débit dans la rivière est le plus fort, le barrage peut donc écrêter la pointe
de la crue et limiter ainsi la sévérité des inondations à l’aval.
Figure 24: Allure des crues avant et après le barrage
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 68
4.1.3.2. Impacts
Comme un barrage écrêteur de crue a pour objectif de diminuer la valeur des débits de
pointe en aval, Cet effet est très net pour les crues moyennes qui sont en général les plus
morphogènes. Cela peut donc avoir des conséquences préjudiciables sur la géomorphologie du
lit en aval : la stabilisation des chenaux d’écoulement en lit mineur, le développement de
végétation et la fixation des sédiments, ce qui conduit à une diminution du transit de sédiments
par charriage et à une diminution de la débitance du lit pour les crues rares.
De plus, un barrage écrêteur de crues a pour effet de diminuer les vitesses d’écoulement au
passage dans la retenue, ce qui conduira à retenir une partie des sédiments transportés par
charriage et des sédiments transportés en suspension. Cet effet est faible, car le fil d’eau du pertuis
est au niveau du fil d’eau de la rivière (pas de plan d’eau permanent).
Les matériaux les plus fins provenant du transport en suspension seront rapidement remis en
suspension à l’occasion des crues suivantes, même faibles. Les matériaux plus grossiers
provenant du transport par charriage peuvent provoquer des petites accumulations durables.
Un entretien périodique de la végétation susceptible de se développer sur ces atterrissements sera
nécessaire pour que le contrôle hydraulique reste bien au niveau du pertuis. Cet entretien peut
consister en une simple scarification de surface.
La conséquence de ce dépôt est un déficit de matériaux solides à l’aval de l’ouvrage qui va
déclencher un mécanisme classique d’érosion progressive. Dans le cas des barrages libres, cet
effet sera modéré.
Sous réserve de quelques précautions assez simples, un barrage à vocation unique d’écrêtement
des crues et non vanné ne constitue pas une barrière à la mobilité des populations piscicoles.
Enfin, il convient d’envisager les conséquences d’une rupture éventuelle de ce type d’ouvrages,
ce qui pourra conduire à son classement au titre de la sécurité publique.
4.1.3.3. Cas d’un barrage a vocation multiple
Il s’agit par exemple d’un ouvrage ayant également une vocation touristique, paysagère,
aménagement hydroagricole et hydroélectrique, écologique ou de soutien des étiages.
Cependant, sauf pour les retenues de très grand volume, la vocation principale d’écrêtement des
crues est en général assez peu compatible avec d’autres usages du barrage.
Pour arriver à cette fin, le pertuis peut être placé au point bas de la retenue et équipé d’une vanne,
ou bien il peut être calé à une cote plus haute. Le principe général de fonctionnement évoqué plus
haut est plus sophistiqué lorsque le pertuis est équipé de vannes, et cela exige alors une présence
humaine pendant la crue, même en cas de dispositifs automatiques. La gestion est très délicate
en cas de crue survenant alors que la retenue est partiellement pleine, ou en cas de crue à double
pointe.
Si le barrage écrêteur de crues est situé sur un cours d’eau à fort transport sédimentaire, le plan
d’eau permanent en fond de retenue va rapidement se combler par piégeage du transport solide
de charriage et d’une partie du transport de suspension. Le stockage des matériaux charriés
entraîne un déficit en matériaux solides dans le cours d’eau aval et génère donc une érosion
progressive dont les conséquences peuvent être dommageables en particulier sur le niveau de la
nappe.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 69
Les effets d’une retenue à niveau constant sur la qualité de l’eau seront liés essentiellement à
l’eutrophisation. Si l’eau alimentant la retenue est riche en nitrates et/ou phosphates, le plan d’eau
devient alors un milieu propice à l’accélération du processus d’eutrophisation, qui se manifeste
par le développement estival d’algues, avec un impact visuel et, le cas échéant, olfactif. Ce
développement est d’autant plus fort que la retenue à niveau constant est en général de faible
profondeur, ce qui favorise l’élévation de température.
Un plan d’eau à niveau constant, de faible profondeur et à très faible marnage, est très propice
au développement des plantes aquatiques. Ce développement se produit quelques années après
la mise en service, par apport de graines par voie naturelle ou anthropique. Le principal facteur
de répartition des espèces est la profondeur de l’eau. La composition physico-chimique de l’eau
et des sédiments influencent également les espèces, qui sont donc un indicateur du niveau
trophique de l’écosystème aquatique.
Toujours dans le cas d’un plan d’eau à niveau constant en fond de retenue, l’élévation de
température et l’eutrophisation vont entraîner une diminution de la teneur en oxygène avec un
risque de mortalité piscicole. Ces phénomènes seront d’autant plus marqués que le débit naturel
du cours d’eau est faible en été et, donc, que l’eau se renouvelle peu dans la retenue.
Enfin, un barrage à vocation multiple comportant un plan d’eau à niveau constant en fond de
retenue constitue une barrière à la mobilité des populations piscicoles.
4.1.3.4. Les caractéristiques
Classement « géométrique » du barrage
Le classement de l’ouvrage au titre de la nouvelle réglementation nécessite de déterminer la
valeur des paramètres suivants :
- H : la hauteur de l'ouvrage exprimée en mètres et définie comme la plus grande hauteur
mesurée verticalement entre le sommet de l'ouvrage et le terrain naturel à l'aplomb de ce sommet.
Cette notion ne diffère pas, selon que l’on considère un ouvrage habituellement en eau ou un
ouvrage « sec » de type écrêteur de crues ;
- V : le volume retenu exprimé en millions de mètres cubes et défini comme le volume qui
est retenu par le barrage à la cote de retenue normale. La note [1] précise que la retenue normale
des barrages écrêteurs de crues est à la cote du déversoir, même si cette situation est rare.
4.1.3.5. Les différentes cotes du barrage
Pour un barrage ecrêteur de crue, il s’avère intéressant de préciser des notions utilisés
couramment tels que :
La cote normale d’exploitation ou retenue normale (RN)
La crue de protection d’un ouvrage pour limiter l’impact des crues en aval
La cote des plus hautes eaux (PHE), associée à la crue de projet
La cote de danger
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 70
a. La Cote normale d’exploitation d’un barrage ou cote RN
C’est la cote habituelle ou normale de remplissage du barrage. Pour les barrages équipés d’un
évacuateur à seuil libre, c’est la cote de ce seuil. Dans le cas de seuils libres multiples, c’est la
cote du seuil le plus bas. Pour les évacuateurs vannés, cette cote correspond par exemple à la cote
supérieure d’un clapet en position relevée ou au bordé supérieur d’une vanne segment abaissée.
Dans tous les cas, il s’agit d’une cote qui est physiquement matérialisée par un organe du barrage,
et c’est elle qui permet de déterminer le volume de la retenue.
b. La cote et crue de protection
Ce sont des notions propres aux barrages écrêteurs de crues qui est équipé de pertuis dont le
dimensionnement est basé sur la capacité du lit en aval, on évalue le débit maximal non
dommageable du cours d’eau en aval du barrage et on dimensionne le pertuis pour délivrer au
maximum ce débit. Si le débit entrant dans la retenue lui est supérieure, il y a stockage dans la
tranche d’eau de laminage, jusqu’à atteindre la cote d’un déversoir de surface qui assure la
sécurité du barrage lors des évènements extrêmes. On peut donc dire que la cote de protection
est la cote du déversoir de surface d’un barrage écrêteur de crues. A cette cote est associé à une
crue (crue de protection) qui, vu la présence de l’ouvrage, ne seront pas dommageables pour les
enjeux en aval du barrage. Elle est atteinte lors d’une crue de période de retour égale à Pprotection
c. La cote et crue de sureté
La cote de sureté est la cote sur la PHE, laissant encore une revanche pour se protéger de l’effet
des vagues. A cette cote, l’ouvrage doit répondre à tous les standards de la sécurité, que ce soit
sur le plan structural (résistance au cisaillement ou au glissement, résistance en fondation,
résistance à l’érosion interne) oui sur le plan hydraulique. Et l’on dispose encore des marges
avant d’atteindre des états-limite de rupture. Elle est atteinte lors d’une crue de période de retour
égale à Tsureté
A cette cote associe la crue de sureté qui est la crue provoquant la montée de l’eau jusqu’à la cote
PHE
d. La cote et crue de danger de rupture
C’est la cote au-delà de laquelle l’ouvrage risque de subir des dégâts majeurs pouvant conduire
rapidement à la rupture et qui constitue un état-limite ultime pour l’ouvrage.
La crue de danger de rupture est donc la crue associée à l’atteinte de la cote de danger de rupture
qui est une famille de crues avec différentes formes d’hydrogrammes arrivant sur une retenue
initialement plus ou moins remplie et combinées avec différents scénarios des évacuateurs ou
déversoirs.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 71
4.1.4. Choix du type de barrage à mettre en place
4.1.4.1. Barrage en terre homogène
Si l’on dispose de sols fins de qualité satisfaisante et en qualité satisfaisante, le barrage en terre
homogène s’impose comme le plus économique. Le barrage en terre homogène consiste à repartir
les matériaux dans le corps du barrage en fonction de leur granularité ou de leur humidité, mais
sans que des filtres de séparation ne soient nécessaires. Il ne s’agit donc pas de véritables zones
délimitées avec précision. Par exemple, on pourra réaliser un barrage homogène où les matériaux
les plus fins sont placés à l’amont et les plus grossiers à l’aval ; ou bien où les matériaux les plus
humides sont placés au centre.
Si l’on dispose de matériaux fins en quantité limitée et suffisamment de matériaux grossiers
exploitables, on peut envisager la construction d’un barrage en terre zoné avec noyau ou massif
amont assurant étanchéité et recharges stabilisatrices grossières. Ce type de solution présent
toutefois l’inconvénients d’une mise en œuvre par zone qui sera d’autant plus compliquée et
onéreuse que le site est étroit et qu’il peut contrarier l’évolution des engins. Un autre inconvénient
est la nécessité de séparer par des filtres de transition les différentes zones. Par contre, surtout
pour les ouvrages relativement importants, les matériaux grossiers peuvent permettre un
raidissement des talus.
Si l’on ne dispose pas de matériaux fins susceptibles d’assurer l’étanchéité du barrage, ou bien
si l’exploitation d’une zone d’emprunt très hétérogène constituée de matériaux fins à grossiers
est trop complexe, on peut recourir à une étanchéité artificielle. Deux techniques sont plus
spécialement adaptées aux petits et moyens barrages : la géo-membrane et la paroi moulée.
Tous ces conditions nous poussent à choisir les barrages en terre homogène pour notre projet, de
plus, c’est le plus simple à réaliser et bien adapté aux sites ayant une fondation déformable.
Figure 25: Coupe schématique d'un barrage écrêteur de crue
Crête
Cote de sûreté (PHE)
Cote de protection (seuil de surface)
Retenue semi-permanente (Barrage multifonction) Pertuis
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 72
4.2. DIMENSIONNEMENT DU BARRAGE
Le dimensionnement hydraulique des ouvrages sont indispensable pour ce projet, donc on va
indiquer le principe pour chaque catégorie et nous abordons ensuite l’étude globale du barrage.
4.2.1. Le pertuis de fond
En pied amont du barrage, on réalise un pertuis dont la section est déterminée de façon à
laisser passer les débits courants et les crues fréquentes non dommageables pour l’aval.
Au-delà de ce débit, le pertuis commence à se mettre en charge, et la retenue commence à se
remplir. L’efficacité optimale de ce type de barrage est obtenue en calculant la dimension du
pertuis de telle sorte que le débit à retenue pleine (juste avant déversement sur le seuil de surface)
soit voisin du débit de plein bord dans les zones aval où le débordement est dommageable. La
section du pertuis peut être déterminée par la relation :
𝑄 = 𝑐𝑆√2𝑔𝐻
Avec :
Q [m3/s] : débit de plein bord en aval dans les zones à enjeux significatifs ;
c : coefficient de débit du pertuis (de 0,6 pour un entonnement non profilé à 0,85 pour un
entonnement très bien profilé) ; La valeur du paramètre c est démontré en annexe 2.
S [m2] : section du pertuis ;
H [m] : charge hydraulique définie comme la différence de cote entre le niveau
amont juste avant déversement et l’axe du pertuis si le débouché aval n’est pas en charge
; sinon, c’est la différence entre la charge amont et la charge aval ;
g [m/s²] : Accélération de la pesanteur (9,81m /s2)
D’où la section est donnée par la relation suivante :
𝑆 = 𝑄
𝑐√2𝑔𝐻
Les dimensions de chaque pertuis pour les trois barrages sont données par le tableau suivant :
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 73
DIMENSION DES PERTUIS
Barrage Q [m3/s] C g [m2 /s] H [m] S [m2] Diamètre [m]
B1 150 0,85 9,81 15 10,29 3,62
B2 100 0,85 9,81 10 8,40 3,27
B3 50 0,85 9,81 10 4,20 2,31
Tableau 22: dimensions des pertuis pour chaque barrage
On ne doit pas tenter de limiter plus radicalement le débit en aval, en réduisant la section du
pertuis, car en effet, si l’on est alors très efficace pour les petites crues, c’est au détriment d’une
moindre efficacité pour les fortes crues ; la limitation du débit relâché à l’aval lors de la montée
de la crue va conduire à un remplissage plus rapide de la retenue qui ne disposera plus de capacité
pour écrêter la pointe.
Enfin, il faut vérifier si le pertuis ne risque pas d’être obstrué par l’accumulation de corps
flottants. Ce risque sera plus fort pour les rivières étroites. Donc, il est essentiel d’installer,
légèrement en amont du pertuis, un dispositif de piégeage des corps flottants ou charriés par le
courant. Ce dispositif doit être positionné légèrement en amont du pertuis, avoir une section libre
plusieurs fois supérieure à la section du pertuis, sous réserve d’autres considérations liées par
exemple à la sécurité du public. Le dispositif recommandé est une cage autour du pertuis, plutôt
qu’une simple grille.
Dans le cas d’un barrage en remblai, le pertuis se prolonge par une conduite sous remblai. Sauf
si la longueur de la conduite est très faible, il est donc recommandé de dimensionner la conduite
(diamètre et pente) pour que l’écoulement s’y fasse à surface libre. Pour des conduites de grande
longueur, on prévoira un dispositif d’aération débouchant à l’aval immédiat du pertuis et avec
prise d’air au niveau de la crête du barrage dans sa partie non déversant.
Si l’on opte pour un écoulement en charge dans la conduite (ce qui se traduit par un diamètre
moins important), le calcul de la capacité du pertuis doit prendre en compte les pertes de charge
dans la conduite. La conduite doit alors être parfaitement étanche, même en charge, ce qui
implique le choix d’une conduite en acier ou en béton.
4.2.2. Le déversoir de sécurité
Pour les crues rares et au-delà de la crue de projet, la retenue va se remplir complètement et le
déversoir de sécurité va entrer en service pour le transit du débit excédentaire. Ce déversoir doit
être équipé d’un seuil à surface libre. Le choix d’un ouvrage avec pertuis ou puits et galerie est à
prohiber, car sa capacité est limitée à partir de sa mise en charge, contrairement à l’ouvrage à
seuil libre dont la capacité est plus que proportionnelle à la charge hydraulique.
Le dimensionnement du seuil se fait au moyen de la formule suivante :
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 74
𝑄 = 𝜇𝐿√2𝑔ℎ32
Avec :
Q [m3 /s] : débit maximum susceptible de transiter sur le seuil ;
µ : coefficient de débit du seuil, qui varie entre 0,32 et 0,5 (voire 0,55) selon que
le seuil est mal ou bien profilé et selon la charge hydraulique ;
L [m] : longueur du seuil ;
h [m] : charge hydraulique sur le seuil ;
g : Accélération de la pesanteur (9,81 m/s²)
D’où la longueur du seuil est donnée par la relation suivante :
𝐿 = 𝑄
𝜇√2𝑔ℎ32
Cette formule est applicable tant que l’écoulement reste dénoyé c’est à dire tant que
h’ < 2h/3 car alors l’écoulement au droit du seuil n’est pas influencé par le tirant d’eau aval.
h’ désigne la charge à l’aval du seuil, mesurée par rapport à la crête du seuil.
Lorsque l’écoulement au droit du seuil est dit noyé, la loi devient :
𝑄 = µ′𝐿ℎ′√2𝑔(ℎ − ℎ′)
Avec
µ′ = 3√3µ/2
Il est important de faire cette distinction, car pour un même débit, la charge amont est supérieure
à celle qui aurait été obtenue pour un écoulement dénoyé.
Le dimensionnement du seuil permet d’associer une cote, appelée cote des plus hautes eaux. Au-
delà de cette cote, il convient de rajouter une revanche pour se prémunir contre l’effet des vagues
et des éventuels tassements du barrage et de sa fondation. La cote de la partie non déversant du
barrage sera calée au niveau des plus hautes eaux majoré de la revanche.
Les résultats sont donnés par le tableau suivant.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 75
Paramètres
Barrage Q PHE Q RN Q H PHE H Seuil h [m]
B1 680 415 265 19 15 4
B2 349 281 68 11 10 1
B3 132 104 28 11 10 1
Tableau 23: Les paramètres pour le dimensionnement des seuils
Dimension du déversoir
Barrage Q [m3 /s] µ G [m2 /s] h [m] L [m]
B1 265 0,4 9,81 4 18,70
B2 68 0,4 9,81 1 38,40
B3 28 0,4 9,81 1 15,80
Tableau 24: Les dimensions du déversoir
4.2.3. Détermination de chaque cote du barrage
Pour note projet, on veut protéger la plaine d’Antananarivo du crue de période de retour 10 ans,
donc, on va caler la hauteur du seuil du barrage (cote RN) à la hauteur de retenue équivaut à Q10.
Pour le cas du PHE on estime au Crue de période de retour 25 ans (Q25). Ces hauteurs sont
trouvées à l’aide du MNT établis pour chaque zone d’étude.
4.2.4. Revanche
C’est la différence de cote entre la retenue et la crête de l’ouvrage. Elle peut dans certain cas,
inclure le parapet. Cette revanche est dimensionnée à partir de critères sur la hauteur et la vitesse
des vagues. Soulignons que parmi tous les risques d’accidents qui menacent l’existence d’un
barrage en terre, la submersion est le plus grave. La hauteur et la vitesse des vagues.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 76
4.2.4.1. Hauteur des vagues
D’après la formule de STEVENSON :
Pour F< 18 Km
ℎ = 0.75 + 0.34√𝑓 − 0.26√𝐹4
Pour F > 18 Km
ℎ = 0.34√𝐹
Avec
F : Longueur rectiligne maximum du plan d’eau, mesurée à partir du barrage en
Km
h : hauteurs des vagues en m
Ces formules sont valables pour une vitesse du vent inférieure à 100 Km /h
4.2.4.2. Vitesse des vagues
D’après la formule de R.ROLLLEY
𝑉 = 1.5 + 2ℎ
Avec :
V : Vitesse des vagues en m/s
h : hauteur des vagues en m
4.2.4.3. Revanche
D’après J. DUGLAS, la revanche minimum est donnée par la relation suivante
𝑅 = 0.75ℎ +𝑉2
2𝑔
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 77
Avec :
h : hauteur des vagues en m
g : accélération de la pesanteur (9,81 m/s2)
D’après R. ROLLEY, on peut évaluer directement la revanche par la formule simplifiée :
𝑅 = 1 + 0.3√𝐹
Et on peut adopter comme valeur minimale de la revanche :
Pour H < 10m on a : 1.2m < R < 1.5m
Pour H > 10m on a : 1.5 < R < 2m
Pour les grands barrages, les valeurs sont beaucoup plus élevées et peuvent dépasser le 5m.
Après calcul, les différentes cotes des barrages sont données par le tableau ci-dessous.
Altitudes [m]
Barrage cote le plus bas cote RN Cote PHE Cote crête
B1 1 261 1 276 1 280 1 282
B2 1 361 1 371 1 372 1 374
B3 1 272 1 282 1 283 1 285
Tableau 25: les altitudes des différents côtes du barrage
(Source : traitement sous Google Earth)
Hauteur du Barrage
Barrage Hauteur RN [m] Hauteur PHE [m] Revanche [m] Hauteur du barrage [m]
B1 15 19 2 21
B2 10 11 2 13
B3 10 11 2 13
Tableau 26: Hauteurs des barrages
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 78
4.2.5. Largeur en crête du barrage
La largeur en crête d’un barrage en terre doit-être suffisante pour qu’il n’y ait pas de circulation
d’eau importante dans le barrage près de son couronnement lorsque la retenue est pleine.
Pratiquement, la largeur en crête n’est jamais inférieure à 3m à fin de permettre le passage des
engins d’entretien. Il est souvent utile de la traiter en chemin rural, et elle est souvent déterminée
par les dimensions de la route passant sur le barrage.
La largeur en crête est déterminée par la formule empirique suivant :
𝐿𝑐 = 𝐻
3
Avec
H : la hauteur du barrage [m]
Lc : Largeur en crête [m]
Donc la relation suivant doit être respecté :
𝐿𝑐 = 𝑠𝑢𝑝 (3𝑚;𝐻
3)
On a dans le tableau suivant la largeur en crête de chaque barrage.
Largeur en crête [m]
B1 B2 B3
7 4,34 4,34
Tableau 27: Largeur en crête du barrage
4.2.6. Fruit des talus du barrage
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 79
Le fruit du barrage est fixé par les conditions de stabilité mécanique du massif et de ses
fondations. Elle dépend aussi de la structure du barrage, de la nature des matériaux du massif et
de la fondation.
En générale, on se donne en dessinant le projet, des pentes qui paraissent optimales et on vérifie
grâce à une étude de stabilité que la sécurité est assurée.
D’après ce qu’on a vu sur la généralité du barrage homogène, le fruit des talus est en générale
de 3/1 en amont et de 2.5/1 en aval, mais dans notre cas, on va prendre un fruit de même valeur
pour les deux parements, d’où la largeur de base de chaque barrage est donnée par le tableau
suivant.
largeur de base du barrage [m]
Barrage Fruit amont et aval Largeur en crête Largeur de la base
B1 2,5/1 7 112
B2 3/1 4,5 82 ,5
B3 2,5/1 4,5 69 ,5
Tableau 28: Largeur de base du barrage
4.2.7. Longueur en crête du barrage
Pour déterminer la longueur du barrage, on utilise L’outil « Cross section » du logiciel vertical
Mapper, L’outil trace le profil en travers à l’endroit choisi (site du barrage) à l’aide du MNT, et
on calcule après la largeur du barrage par rapport à la hauteur du barrage déjà trouvé.
Les figures ci-dessous nous montrent ces profils en travers pour les trois barrages.
Etude des Barrages
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Figure 26: PT du site du barrage B1 sous Vertical Mapper
Figure 27:PT du site du barrage B2 sous Vertical Mapper
Etude des Barrages
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Figure 28: PT du site du barrage B3 sous Vertical Mapper
Après avoir eu les Profils en travers de chaque site le plus approprié du barrage, on procède au
calcul de la longueur en crête du barrage. Le tableau ci- dessous nous montre ces résultats :
Longueur en crête du barrage [m]
Barrage B1 Barrage B2 Barrage B3
210 115 262
Tableau 29: Longueur en crête des barrages
(Source : traitement par Vertical mapper)
Vu toutes ces dimensions, on va résumer dans le tableau suivant les caractéristiques de chaque
barrage.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
82
Barrage Lieu du site Rivière Surface Bassin
Versant [Km2]
Hauteur du
Barrage [m]
Pertuis Emprise de la retenue
Débit
maximum aval
Surface max
[Ha]
volume max
[m3]
B1 Ambohijanaka Ikopa 1382,25 21 150 885,33 54292140
B2 Andramasina Sisaony 314,4 13 100 438,67 26066640
B3 Ankororosy Mamba 38,54 13 50 54,85 1432728
Tableau 30: Les caractéristiques de chaque barrages
Barrage Hauteur du Barrage [m] Hauteur du seuil [m] Largeur en crête [m] Diamètre pertuis [m]
B1 21 15 7 3,61996001
B2 13 10 4,5 3,27100312
B3 13 10 4,5 2,31294849
Tableau 31: Les dimensions des barrages
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 83
Figure 29: Coupe transversale du barrage B1
Figure 30: Vue de face du barrage B1
Etude des Barrages
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Figure 31: Coupe transversale du barrage B2
Figure 32: Vue de face du barrage B2
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 85
Figure 33: Coupe transversale du barrage B3
Figure 34:Vue de face du barrage B3
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 86
4.2.8. Traitement de la fondation du barrage
L’étude de la fondation d’un barrage est un facteur indispensable pour la mise en place d’un
barrage en terre car elle joue un rôle très important pour la stabilité de l’ouvrage.
La zone d’assise du barrage doit toujours être décapée d’au moins 0.50 [m] pour éliminer la terre
végétale.
Les caractéristiques mécaniques des matériaux meubles de la fondation (alluvions) sont souvent
suffisantes pour supporter un remblai d’une hauteur inférieure à une dizaine de mètres. Une étude
approfondie doit être entreprise pour une hauteur de remblai supérieure à une vingtaine de mètres.
Lorsque la fondation pose un problème de stabilité, la solution consiste, soit à purger soit à élargir
sensiblement la base du remblai. Il est peu courant de mettre en place un dispositif de drainage
destiné à accélérer la consolidation de la fondation meuble.
La nature des matériaux à l’interface remblai-fondation peut nécessiter la mise en place d’un
filtre.
Le tassement d’une fondation meuble dû au poids du remblai est évalué à l’aide des essais de
compressibilité. Après construction, il ne devrait pas excéder en général 5 % de l’épaisseur totale
des couches compressibles.
Des dispositifs d’étanchéité et de drainage sont à mettre en place afin d’obtenir un débit de fuites
acceptable et d’éviter tout risque de renard et de sous pression à l’aval.
4.2.8.1. Etanchéité de la fondation
On peut considérer les trois cas suivants pour les barrages de types homogènes et zonés
cas d’une fondation constituée de matériaux peu perméables : il est recommandé
d’exécuter une clé d’étanchéité en matériaux argileux compactés afin de tenir compte de la
fissuration superficielle et d’hétérogénéités éventuelles. Les dimensions de cette clé sont :
- largeur minimale à la base de 3 mètres (largeur des engins) ;
- pentes de l’ordre de 1/1 ;
- profondeur de plusieurs mètres avec un minimum de 2 mètres par rapport au
terrain naturel
cas d’une fondation où la présence de couches perméables n’a été mise en évidence que
jusqu’à une profondeur de quelques mètres : la clé d’étanchéité doit les barrer et être ancrée dans
le niveau étanche ; si ce dernier est le rocher sain, après son nettoyage et une régularisation
éventuelle de sa surface, la mise en place d’une première couche d’épaisseur décimétrique
constituée d’argile humide permet d’assurer un bon contact ; il peut être nécessaire d’interposer
un filtre entre la face aval de la clé et les matériaux perméables de la fondation.
cas d’une fondation perméable jusqu’à une profondeur importante : les injections sont
utilisables aussi bien dans le cas d’une fondation meuble que dans celui de massifs rocheux plus
ou moins fissurés, les produits d’injection étant adaptés au matériau traité (coulis bentonite-
ciment, coulis spéciaux) ; la coupure comporte le plus souvent trois lignes de forages en
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 87
quinconce ; comme l’injection ne peut être efficace en surface, soit on recoupe les premiers
mètres injectés par une clé d’étanchéité, soit on traite à partir d’une certaine hauteur de remblai.
L’autre technique d’étanchéité est la paroi moulée en coulis auto-durcissable bentonite
ciment ou en béton plastique ; cette solution est assez classique dans les terrains meubles ; elle
est aussi possible dans les fondations rocheuses selon la technique, plus coûteuse, de
l’hydrofraise. Elle peut entraîner des désordres si des déplacements importants se produisent, par
exemple le poinçonnement inverse du remblai dans le cas d’un fort tassement de la fondation
meuble (risque aussi d’un frottement latéral excessif) ; si elle est située au pied amont du remblai,
la paroi peut subir un cisaillement important dans sa partie supérieure.
4.3. STABILITE
4.3.1. Analyse de stabilité
4.3.1.1. Les actions
L’analyse de stabilité d’un barrage en remblai peut se décomposer en deux parties telles que la
détermination des actions auxquelles sont soumis l’ouvrage et l’analyse des combinaisons de ces
actions, combinaisons dont on retient les plus défavorables vis-à-vis du mécanisme de rupture
envisagé.
a. Détermination des actions
- action permanente : le poids propre du
remblai
- action variable : la pression interstitielle ou la poussée de l’eau de la retenue, en
fonction de la charge sur le déversoir ;
- action accidentelle : les séismes.
b. Les combinaisons des actions
Pour le calcul des petits et moyens barrages, on envisage le plus souvent trois combinaisons
d’actions :
- le poids propre du remblai et les pressions interstitielles de fin de construction
(combinaison quasi permanente) ;
- le poids propre du remblai et le champ de pression interstitielle induit par une vidange
rapide (combinaison fréquente) ;
- le poids-propre du remblai et le champ de pression interstitielle induit par la retenue à
son niveau normal (combinaison quasi permanente) ;
Le cas échéant, l’action d’un séisme (combinaison accidentelle), est aussi à considérer.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 88
4.3.2. Etude de stabilité
L’étude de stabilité d’un barrage en terre consiste surtout sur son talus amont et aval sur sa
fondation.
Pour trouver la solution, il faut se donner la forme de la surface de rupture au contact de laquelle
peut se présenter un phénomène de glissement. La surface de rupture la plus probable est
cylindrique à axe horizontal, Elle se présente sous forme de glissement dans une coupe verticale
de la digue.
En conséquence, nous allons présenter les méthodes de calculs relatifs à cette hypothèse de
rupture et qui sont basées sur la méthode de tranches.
4.3.2.1. Méthode des tranches (glissement rationnel)
Le principe est de découper le terrain en tranches verticales de faible épaisseur juxtaposées et on
étudie l’équilibre de l’ensemble. A la limite du glissement le long du cercle, on sait que le barrage
et sa fondation quand elle est alluvionnaire sont formés de terres dont la résistance au
cisaillement τ est fonction de de la contrainte normale σ, de la pression interstitielle u et des deux
caractéristiques tel que la cohésion c et l’angle de frottement interne φ dans le domaine inter-
granulaire, selon la relation
𝜏 = 𝑐 + (𝜎 − 𝑢) 𝑡𝑔𝜑
Suivant la nature des hypothèses faites sur les interactions entre tranches, sur la pression
interstitielle sur la distribution en intensité et en direction des forces de frottement le long de l’arc
AMB (figure 35), il existe plusieurs méthodes de calcul.
Comme l’ensemble barrage fondation n’est jamais homogène, il faut donc disposer dans la
pratique d’une méthode beaucoup plus générale permettant de prendre en compte les lignes de
glissement quelconques pour les massifs hétérogènes.
Chronologiquement, la méthode la plus ancienne et la plus couramment utilisée est la méthode
FELLENIUS avec rupture circulaire qui date de 1927. Elle a été perfectionnée par BISHOP en
1954. Elle peut donner lieu à une application graphique sous le nom de méthode COURTENEY.
NONVEILLER l’a généralisée à des ruptures non circulaires en 1965. Les résultats de BISHOP
et de FELLENIUS se retrouvent immédiatement à partir de la formule de NONVEILLER.
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 89
Figure 35: méthode des tranches
4.3.2.2. Méthode de FELLENIUS et de BISHOP
Dans les deux méthodes, on utilise les hypothèses suivantes :
- FORME :
• La rupture se produit sur une surface unique : surface de glissement cylindriques ;
• La rupture se produit d’un seul coup le long de toute la surface c’est-à-dire qu’on
ne tient pas compte des déformations qui se manifestent avant rupture.
- CALCUL
On trace sur une coupe transversale du barrage qui est en générale trapézoïdale plusieurs
cercles de glissement et on cherche le cercle le plus critique c’est-à-dire le cercle qui
présente le coefficient de sécurité le plus faible.
𝐹 = 𝑀𝑟
𝑀𝑚
Avec :
- F : coefficient de stabilité
- Mr : moment résistant ou moment des forces résistantes
- Mm : Moment moteur (forces motrices)
Considérons la figure 36 avec :
- l : portion de cercle de glissement interceptée par la tranche d’ordre (n)
- L : longueur de l’arc de cercle situé dans la partie saturée (sous la ligne phréatique)
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 90
On admet que la partie non saturée est fissurée et à une cohésion nulle :σn composante normale et
τn composante tangentielle.
- σn et τn : composantes du poids Wn de la tranche ramenées au niveau du cercle
de glissement
- Xn et Zn : composantes de l’action de la tranche d’ordre (n-1)
- Xn et Zn+1 : composante de l’action de tranchée d’ordre (n+1)
a. FELLENIUS
Hypothèse :
Au niveau de chaque tranche : Xn+1 – Xn = 0 et Zn+1 – Zn = 0
C’est-à-dire qu’il n’y a pas de réactions inter tranches.
La forme tangentielle a tendance à entraîner le glissement : elle est motrice. τ est la composante
tangentielle du poids de toute la matière contenue dans la tranche (n), sol et eau. On tient compte
de la pression interstitielle u.
Soient τ la composante normale du poids total calculé à partir de la densité saturée. Elle engendre
sur « l » une pression totale τ/l de laquelle il faut déduire la pression interstitielle u régnant dans
cette zone. La force de frottement le long de l est alors :
(/l –u)*l*tgφ -u*1*tg φ = (-u*l) tg φ
Avec le moment de forces résistantes est :
Mr = Σ(σi – ui*li) tgφi*R + Σ(ci*li)R
R[Σ(σi – φi*li) tgφi + Σ(ci*li)]
Le moment des forces motrices est
Mm = Σi R = R Σi
D’où le coefficient de sécurité :
𝐹 = ∑ (𝜎𝑖 − 𝑣𝑖 ∗ 𝑙𝑖)𝑡𝑔𝜑 + ∑ 𝐶𝑖 ∗ 𝑙𝑖)𝑁
𝑖=1𝑁𝑖=1
∑ 𝜏𝑖
Avec
σi = Wi cos αi
τi = wi sin αi
cos αi = b/li
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 91
D’où :
𝐹 =∑ [(𝑊𝑖 𝑐𝑜𝑠 2𝛼𝑖 − 𝑢𝑖 ∗ 𝑏) 𝑡𝑔𝜑𝑖 + 𝐶𝑖 ∗ 𝑏] ∗
1𝑐𝑜𝑠𝛼𝑖
𝑁𝑖=1
∑ 𝑤𝑖 𝑠𝑖𝑛 𝛼𝑖𝑁𝑖=1
b. BISHOP
La méthode de BISHOP tient des réactions inter tranches et aussi de la pression interstitielle.
Xn+1 – Xn ≠ 0 et Xn+1 – Zn = 0
Le coefficient de sécurité est :
𝐹 = ∑(𝜎𝑖 − 𝑢𝑖 ∗ 𝑙𝑖)𝑡𝑔𝜑𝑖 + 𝐶𝑖 ∗ 𝑙𝑖
𝑘
𝑁
𝑖=1
∗1
∑ 𝜎𝑖
Stabilité mécanique de la fondation cas des ruptures planes
Comme les cercles de glissement recoupent la fondation, il faut donc tenir la résistance de celle-
ci dans les méthodes par tranches. Il est possible que la fondation comporte des zones plus moles
formant aussi des plans de glissement privilégiés. Quand un tel cas se présente, on peut évaluer
le coefficient de sécurité à la rupture par glissement de cette zone.
La partie aval du massif exerce une poussée P sur la partie amont du massif, Tel que :
𝑃 =1
2𝛾ℎ2𝑡𝑔2 (
𝜋
4−
𝜑
2)
Avec :
- γ: poids volumique de la terre
- h : hauteur de la terre au-dessus de la couche molle
- φ : angle de frottement interne de la terre
Sous la poussée P, la fondation a tendances à glisser le long du plan DB ; à cette poussée
s’opposent la cohésion de DB et la résistance en butée B le long de DC.
La cohésion non consolidée, non drainé étant Cuu,
La force de cohésion est égale à L*Cuu le long de DB
La butée B peut se calculer par la formule :
𝐵 =1
2 𝛾ℎ′2𝑡𝑔2 (
𝜋
4+
𝜑
2)
Avec h’ l’épaisseur de la fondation
Le coefficient de sécurité est :
Etude des Barrages
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 92
𝐹 =𝐵 + 𝐿 ∗ 𝐶𝑢𝑢
𝑝
Avec F ≥ 1.5
Figure 36: Stabilité au glissement des fondations
Pour le calcul de stabilité des talus d’un barrage, les cas à étudier sont les suivants :
- Stabilité en fin de construction (talus amont et aval) - Stabilité en cours de fonctionnement, retenue, pleine, régime permanent. (talus
aval).
Stabilité en fin de construction
La méthode la plus simple est de faire le calcul de stabilité en contrainte totale en adoptant les
valeurs de Cu et φu correspondant aux taux de compactage du remblai.
Stabilité en régime permanent
C’est souvent le plus défavorable pour le talus aval. Après avoir tracé le réseau d’écoulement, la
stabilité est calculée en contraintes effectives.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 93
PARTIE 5 : ETUDE D’IMPACT
ENVIRONNEMENTAL ET ETUDE FINANCIERE
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 94
5.1. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
5.1.1. Introduction
L’adoption de la loi portant Charte de l’Environnement Malagasy (l’article 10, loi N° 90-033 du
21 décembre 1990) et la promulgation du décret relatif à la Mise en Compatibilité des
Investissements avec l'Environnement (MECIE) (décret N° 99 954 du 15 décembre 1999, portant
refonte du décret N° 95-377 du 23 mai 1995) 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), soit à un programme d’engagement
environnemental (PREE), selon la nature technique, l’ampleur de ces projets et la sensibilité de
leurs milieux d’implantation.
5.1.2. Etude environnemental
La réalisation d’une étude environnementale est une étape importante et obligatoire dans le
processus d’un projet dans la mesure où elle a une grande importance sur les décisions
d’investissements.
Dans ce chapitre, nous essaierons d’évaluer les impacts environnementaux qui pourraient exister
par suite de la réalisation des 3 barrages. Les buts de cette analyse sont donc de mettre en valeur
les impacts probables du projet et de proposer des mesures d’atténuation ou de compensation.
5.1.2.1. Mise en contexte du projet
Le projet de mettre Trois barrage de rétention de crue en amont de la grande ville d’Antananarivo
et de ces plaines inondables a pour but d’empêcher l’inondation pendant la période de crue, qui
cause toujours chaque année des grands dégâts sociale et économique. La mise en place de ces
ouvrages provoque donc un grand atout pour les quartiers bas et les zones inondable. Par contre,
quelques zones en amont des barrages risquent d’être inondées pendant quelques temps, mais
malgré le choix des sites choisis pour l’implantation des barrages, ça reste minime par rapport à
celle de l’aval sans ces barrages. De plus, les habitants en amont peuvent profiter l’existence de
ces barrages pour des différents profits comme l’adduction en eau potable, irrigation, etc.…
Malgré tous ces avantages, il faut néanmoins évaluer les impacts de la réalisation ; ceci est
nécessaire afin de pouvoir prendre les mesures d’atténuations adéquates et éventuellement des
mesures d’amélioration en cas d’impacts positifs. Avec cette étude, on pourrait alors éviter les
problèmes environnementaux qui pourraient éventuellement survenir après la mise en place du
projet.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 95
5.1.2.2. Identification des impacts
a. Impacts potentiels sur l’environnement et le milieu social
(Impacts généraux)
Les grands projets de barrages, en transformant irréversiblement le milieu de vastes
régions géographiques, peuvent, pour cette raison, causer de graves problèmes pour
l’environnement et le milieu social. Les critiques à l’endroit de tels projets n’ont cessé de se
multiplier ces dernières années. Les observateurs les plus sévères estiment que l’ampleur des
coûts que doivent subir les milieux social, naturel et économique est trop lourde pour en justifier
l’existence. D’autres pensent qu’il est possible, dans certains cas, de prévoir les risques et de
mettre en place des mesures correctives qui soient rentables et ainsi réduire, voire éviter, les coûts
pour la société et l’environnement. Or pour notre cas le barrage effectue son rôle que pendant
quelques périodes de l’année, c’est-à-dire que l’ampleur des impacts diminue.
L’aire d’influence d’un barrage s’étend du point le plus en amont du bassin
hydrographique jusqu’à l’estuaire, au littoral et au-delà. Elle inclut le bassin versant et la vallée
en aval du barrage. Bien que la construction d’un barrage ait des effets directs sur le milieu naturel
(poussière, érosion, problèmes liés aux bancs d’emprunt et de dépôt des matériaux, par exemple),
il reste que l’endiguement des eaux, l’inondation des terres qui constitueront le bassin de retenue
et la modification du débit du cours d’eau peuvent avoir des conséquences graves sur les sols, la
végétation, les espèces sauvages, les espaces naturels, la pêche, le climat et surtout sur les
populations locales.
Les effets indirects d’un barrage, qui s’avèrent parfois être pires que leurs effets directs,
comprennent ceux qui sont reliés à sa construction, à son entretien et à son fonctionnement
(routes d’accès, construction de campements par exemple) ainsi que le développement de
l’agriculture et l’expansion des activités industrielles et urbaines.
À côté des effets directs et indirects du barrage sur le milieu naturel, il faut également
envisager les effets de ce dernier sur l’ouvrage lui-même. L’utilisation des terres, de l’eau et des
autres ressources du bassin hydrographique (agriculture, établissements humains et
défrichement, par exemple) en amont du bassin de retenue risquent d’entraîner une accélération
de l’envasement, une altération de la qualité de l’eau dans les bassins de retenue et les rivières
en aval, ce qui à son tour, met en danger le fonctionnement et la durée de vie utile du barrage.
La construction d’un barrage écrêteur de crue permet, d’une part, de maîtriser les crues
et, d’autre part, de disposer de quantités d’eau plus abondantes et de meilleure qualité pour
l’alimentation en eau des populations et pour répondre aux besoins des secteurs agricole et
industriel (cas d’un barrage à multifonction). Par ailleurs, un barrage peut être la solution à des
problèmes d’environnement plus graves engendrés par certaines activités; la production
hydroélectrique, par exemple, représente un moindre risque par rapport à l’énergie produite à
partir du charbon ou comparé à l’installation d’une centrale nucléaire. De plus, l’intensification
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 96
des cultures que rend possible l’irrigation, permet de protéger les secteurs boisés, les habitats de
la faune et les régions qui ne se prêtent pas à l’agriculture. En outre, un barrage donne lieu à des
pêches sur le bassin de retenue et crée des possibilités d’exploitation agricole sur les terres
asséchées en aval qui peuvent parfois compenser les pertes dues à sa construction.
b. Effets hydrologiques et limnologiques
Construire un barrage sur un cours d’eau et créer artificiellement une retenue d’eau
modifient profondément le système hydrologique et limnologique local. Le régime saisonnier du
débit, la qualité, la quantité et l’utilisation de l’eau, les organismes aquatiques et le processus de
sédimentation du bassin versant subissent des changements très importants.
La décomposition des matières organiques (telles que les arbres) sur les terres inondées
même pendant quelque temps enrichit les éléments nutritifs présents dans le bassin de retenue.
Les engrais employés en amont s’ajoutent aux éléments nutritifs qui s’accumulent et se recyclent,
processus qui non seulement nourrit les ressources halieutiques présentes dans le bassin, mais
aussi stimule la croissance des plantes telles que les jacinthes d’eau et autres. En ce qui concerne
les bancs d’algues et d’herbes, ils deviennent un problème coûteux à gérer quand ils obstruent le
passage de l’eau et les canaux d’irrigation, mettent en péril la pêche, restreignent les activités de
loisir, accroissent les coûts de traitement des eaux, entravent la navigation et accentuent les pertes
en eau par évapotranspiration.
Si les terres, à l’origine très boisées, n’ont pas été suffisamment défrichées avant d’être
inondées, la décomposition épuisera l’oxygène contenu dans l’eau, ce qui affectera l’ensemble
de la vie aquatique et entraînera la mort de nombreux poissons. La décomposition anaérobique
produit, entre autres, des sulfures d’hydrogène qui nuisent aux organismes aquatiques, ainsi que
du méthane, qui est un gaz à effet de serre. Le principal gaz produit, le dioxyde de carbone, est
lui aussi un gaz à effet de serre. Il se crée une pollution de l’air et de l’eau.
Les particules en suspension transportées par l’eau se déposent ensuite dans le bassin de
retenue, ce qui limite sa capacité de stockage, réduit sa durée de vie utile, diminue la quantité de
sédiments dans les eaux en aval et mis en péril la vie des gens en aval du barrage. La productivité
de nombreux secteurs agricoles situés dans les plaines inondables ont toujours dépendu de dépôts
de limon riches en éléments nutritifs. Pour maintenir la productivité, il faut avoir recours aux
engrais pour remplacer les sédiments constitués d’éléments nutritifs qui ne sont plus déposés
dans les plaines. Les eaux déversées du bassin, pratiquement dépourvues de sédiments, risquent
de creuser le lit du cours d’eau. Par contre, la sédimentation dans le bassin de retenue améliore
la qualité de l’eau produite en aval dont profitent l’irrigation, l’industrie et les populations. Aussi,
l’utilisation des engrais (non contrôlée) pour absence de dépôt de limon, sous l’effet d’érosion,
constitue-t-elle une pollution d’eau pour d’autres utilisateurs.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 97
L’altération des niveaux de la nappe phréatique en amont et en aval du bassin de retenue
qui ont des effets directs sur le milieu naturel et les usagers se trouvant en aval, font partie des
effets des changements apportés à l’hydrologie et à l’hydrogéologie du bassin versant.
c. Problèmes sociaux
La construction d’un barrage profite, le plus souvent et avant tout aux citadins, aux
habitants des régions rurales dont l’existence dépend de l’agriculture et à ceux qui vivent à des
distances éloignées; moins fortunés sont celles et ceux qui en assument les conséquences
écologiques et sociales. Les habitants les plus touchés sont ceux situés dans les plaines en aval.
Le réservoir du barrage engloutit de larges zones de territoires. Inévitablement, les populations
locales doivent être déplacées, la faune et la flore sont noyées sous ce bassin artificiel et, dans
certains cas, il en est de même pour certains monuments historiques et culturels. Il n’est pas aisé
de reloger les populations ainsi déplacées, et de leur trouver à nouveau un emploi ; ce qui se
traduit par l’augmentation du taux de chômage et de la pauvreté. Les habitants qui sont restés
dans le bassin versant sont souvent confrontés à des difficultés d’accès aux ressources naturelles,
aux terres et à l’eau disponibles.
Les changements de débit d’un cours d’eau ainsi que la réduction des dépôts de limon
dus à la réalisation d’un projet de bassin de retenue, affectent la pêche artisanale riveraine et
l’agriculture de décrue. Les plaines inondables des fleuves tropicaux occupent de vastes étendues
dont profitent les êtres humains et les animaux. Quand celles-ci s’amenuisent et que l’utilisation
des terres se transforme, ces populations se trouvent contraintes de se déplacer. Par ailleurs, les
maladies transmises par l’eau (le paludisme, la schistosomiase, l’onchocercose et l’encéphalite,
la fièvre typhoïde, par exemple) augmentent bien souvent de fréquence et d’intensité avec la
réalisation de projets de bassins de retenue.
L’afflux spontané et même contrôlé de populations dans la région (ouvriers employés
pour la construction du barrage, ouvriers agricoles saisonniers, travailleurs attirés par d’autres
activités que stimule le projet et habitants ruraux qui, grâce aux routes et à l’amélioration de la
navigation, ont accès à cette région) donne lieu à des problèmes sociaux et environnementaux.
Ils se traduisent par des problèmes de santé, une surcharge des services publics, une concurrence
pour les ressources disponibles, des conflits sociaux. Ils influent négativement sur
l’environnement du bassin versant, du bassin de retenue et du bassin fluvial en aval.
d. Pêche et espèces sauvages
Les activités de pêche sur le bassin de retenue se verront plus profitables que celles que
procurait antérieurement le cours d’eau. Par contre, les ressources halieutiques s’amenuisent en
raison du changement de débit du cours d’eau, de la détérioration de la qualité de l’eau, des
changements de la température de l’eau, de la perte de frayères et des barrières physiques qui
entravent la migration des poissons.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 98
La disparition des habitats représente l’impact le plus grave que le remplissage d’un
bassin de retenue et le changement d’affectation des terres dans le bassin versant ont sur les
espèces sauvages. De plus, il se peut que le bassin de retenue et les développements connexes
dérangent les routes de migration de la faune. Le braconnage et la destruction d’espèces jugées
nuisibles pour l’agriculture ont des effets plus sélectifs. Par contre, la création d’un bassin de
retenue peut être propice à l’expansion de la faune aquatique dont font partie l’avifaune, les
reptiles et les amphibiens.
5.1.2.3. Analyse des impacts
Impacts positifs Impacts négatifs
Diminution de l’inondation en aval
Maitrise des crues
Possibilité d’alimentation en eau
potable
Possibilité de la production d’énergie
électrique
Aménagement hydroagricole
Augmentation du nombre d’emploi
pendant la phase de construction
Site touristique
Pollution de l’eau et de l’air, érosion
du sol, destruction des végétations sur le site
du barrage
Bouleversement de la vie des
communautés résidant dans le secteur
inondé
Disparition de terres agricoles et
forestières dans la zone inondée
Possibilité de disparition des sites
historiques et culturels
Disparition d’espaces naturelles et
d’habitats de la faune et flore
Détérioration de la qualité de l’eau
dans le bassin de retenue
Sédimentation du bassin de retenue
Modification du régime d’écoulement
de la rivière
Tableau 32: Analyse des impacts
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 99
5.1.2.4. Evaluation de l’importance des impacts
L’évaluation des impacts permet de conclure que les impacts négatifs restent d’une importance
mineure par rapport aux impacts positifs Cependant, les impacts négatifs feront toujours l’objet
de proposition de mesure d’atténuation afin de diminuer les risques de détérioration de
l’environnement.
L’évaluation des impacts est faite pour pouvoir classifier et mesurer l’importance de ces impacts.
Elle est divisée en deux classes :
- L’évaluation globale qui nous permet de définir ou évaluer les impacts. il peut être
direct ou indirect et positif ou négatif.
- L’évaluation objective qui va dépendre des 3 critères suivants :
L’intensité ;
La durée ;
L’étendue.
Et pour chaque critère, on va définir des valeurs selon leurs catégories.
Critère Catégorie Valeur attribuée
Intensité
Faible
Moyenne
Forte
1
3
5
Durée
Temporaire
Moyenne
Longue
1
3
5
Étendue
Locale
Régionale
Générale
1
3
5
Tableau 33: Evaluation et importance des impacts
Après ajout cumulé des valeurs attribuées à chaque impact, et en faisant une analyse, on peut
classer les types d’impacts selon son importance. On peut alors prendre en compte trois critères
de note pour l’évaluation des impacts du projet selon son importance :
1 à 5: Impacts d’importance mineure ;
6 à 10: Impacts d’importance moyenne ;
11 à 15: Impacts d’importance majeure.
Pour notre cas, l’évaluation de l’importance des impacts nécessitent une descente sur terrain
massive et précis, mais en tous cas pour notre phase de projet, on constate déjà que les impacts
négatifs est d’importance mineur par rapport aux impacts positifs.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 100
5.1.2.5. Mesures d’atténuations
Pour compensé les impacts négatifs par la réalisation de ce projet, des mesures d’atténuation sont
nécessaire selon la loi de la charte de l’environnement en vigueur. Le tableau suivant nous montre
ces mesures pour les différents impacts négatifs trouvés.
IMPACTS NEGATIFS MESURES POSSIBLES A ADOPTER
Pollution de l’eau et de l’air engendré
par la construction et l’évacuation des
déchets
Erosion du sol
Destruction de la végétation,
problèmes d’hygiène et de santé dans les
campements d’ouvriers
Lutte contre la pollution de l’air et de
l’eau
soin apporté à l’emplacement des
campements, des constructions, des
bancs d’emprunt, des carrières et des
décharges;
précautions pour contrer l’érosion;
remise en valeur des terres.
Bouleversement de la vie des
communautés résidant dans le secteur
inondé.
Réinstaller les communautés dans des
régions appropriées, les compenser
financièrement pour les pertes de ressources,
les doter de services de santé, d’éducation
adéquats et d’infrastructures, et créer des
possibilités d’emploi.
Disparition de terres (agricoles,
forestières ou de pâturage) et de milieux
humides inondés pour la création du bassin
de retenue.
Situer le barrage de manière à éviter
les pertes; réduire la taille du barrage et du
bassin de retenue;
épargner ou protéger des milieux
similaires dans la région pour contrebalancer
les pertes.
Disparition de sites historiques,
culturels ou ayant un attrait esthétique.
Situer le barrage de manière adéquate,
réduire la taille du bassin de retenue pour
éviter ou réduire les pertes;
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 101
Sauvegarder et protéger le patrimoine
culturel.
Disparition d’espaces naturels et
d’habitats de la faune et de la flore.
Situer le barrage ou réduire la taille du
bassin de retenue de manière à éviter ou
réduire les pertes;
Créer des parcs naturels ou des
réserves en échange;
Secourir et réinstaller les animaux.
Prolifération de mauvaises herbes
dans le bassin de retenue et en aval de celui-
ci, qui nuit au déversement des eaux du
barrage, à l’irrigation et à la navigation et qui
met en péril les ressources halieutiques et
accroît les pertes en eau par
évapotranspiration.
Enlever préalablement la végétation
ligneuse dans l’aire d’inondation
(enlèvement des éléments nutritifs);
Prévoir des mesures de désherbage;
Faucher les herbes et les recycler en
compost, en fourrage ou en biogaz;
Régulariser la surface inondée et
gérer les niveaux d’eau afin d’enrayer la
croissance des mauvaises herbes.
Détérioration de la qualité de l’eau
dans le bassin de retenue.
Enlever préalablement la végétation
ligneuse dans l’aire d’inondation ;
Contrôler l’utilisation des terres, les
déversements d’eaux usées et l’application
d’engrais et de pesticides dans le bassin
versant ;
Limiter la période de rétention des
eaux du bassin de retenue ;
Assurer des relâchements à niveaux
multiples pour éviter le déversement
d’eau anoxique.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 102
Sédimentation dans le bassin de
retenue et diminution de sa capacité de
stockage
Contrôler l’utilisation des terres
situées dans le bassin versant en amont du
barrage (pour éviter, en particulier, la
conversion des forêts en terres agricoles).
Reboiser ou adopter des mesures de
conservation des sols dans les bassins
versants (effet limité).
Enlever les sédiments par voie
hydraulique (curage, vannage,
déclenchement de courants de densité).
Accumulation de sédiments à l’entrée
du bassin de retenue
provoquant un refoulement d’eau, une crue
et une inondation en amont.
Enlever les sédiments grâce aux
méthodes de curage et de vannage.
Récurage du lit du cours d’eau en aval
du barrage
Élaborer une méthode efficace de
piégeage et de relâchement des sédiments
(curage et vannage des sédiments), de
manière à accroître la teneur en sel de l’eau
déversée du barrage
Déclin de l’agriculture de décrue.
Régler le déversement de l’eau du
barrage pour reproduire, au mieux, les
crues naturelles.
Perturbation des ressources
halieutiques des cours d’eau, en raison des
changements apportés au débit; arrêt de la
migration des poissons et altération de la
qualité de l’eau et de ses aspects physiques et
biologiques.
Maintenir, au moins, un débit
minimum pour les ressources halieutiques;
Prévoir des échelles à poissons ou
d’autres moyens de passage et une protection
des frayères ;
Développer l’aquaculture et des
réservoirs halieutiques pour compenser les
pertes.
Déchirement des filets de pêche dans
les bassins de retenue envahis par la
végétation
Enlever, de façon sélective, la
végétation avant submersion.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 103
Augmentation des maladies liées à
l’eau.
Concevoir et gérer le barrage de
manière à restreindre les conditions qui
rendent propices la transmission des
maladies ;
Maîtriser les vecteurs de maladies
Appliquer des mesures de
prophylaxie et traiter les maladies.
Conflits des demandes d’utilisation
des ressources en eau.
Planifier et gérer le barrage
conformément aux programmes de
développement régionaux;
Répartir équitablement les ressources
en eau entre les grands et les petits
propriétaires ainsi qu’entre les divers
secteurs de la vallée.
Perturbation sociale et diminution de
la qualité de vie des communautés déplacées.
Maintenir la qualité de vie des
populations en veillant à ce que les
ressources disponibles soient au moins
égales à celles auxquelles elles avaient accès;
Les doter de services sociaux et
sanitaires.
Dégradation de l’environnement
causée par une pression accrue exercée sur
les terres.
Choisir un site de réinstallation des
populations où la capacité de charge des
terres ne soit pas dépassée ; Accroître la
productivité ou améliorer la gestion des
terres (agricoles, pastorales et forestières)
pour répondre à l’augmentation des
populations.
Perturbation ou destruction des tribus
ou des groupes autochtones.
Éviter la dislocation du tissu social et,
en cas de force majeure, réinstaller les
populations dans une région où elles
pourront préserver leur mode de vie et leurs
traditions.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 104
Élévation de l’humidité dans l’air et
accroissement de la fréquence du brouillard
dans la région, créant un milieu propice à la
prolifération d’insectes vecteurs de maladies
(tels que les moustiques et la mouche tsé-
tsé).
Contrôler les vecteurs de transmission
des maladies.
Migration incontrôlée de populations
dans le secteur rendu accessible par les
routes et les lignes de transmission.
Limiter l’accès, développer les
activités rurales et fournir des services de
santé afin de réduire autant que possible les
impacts.
Problèmes d’environnement créés par
le développement induit par la construction
du barrage (agriculture irriguée, industries,
croissance urbaine).
Concevoir un plan intégré de
développement du bassin versant en vue
d’éviter le gaspillage, des usages abusifs et
des conflits d’utilisation des ressources en
eau et des terres.
Mauvaise gestion des terres dans la
surface de captage des eaux, en amont du
bassin de retenue, provoquant un excès
d’envasement et une altération de la qualité
de l’eau.
Porter les efforts sur l’aménagement
des terres et du bassin versant.
Tableau 34: Les mesures d'atténuation pour chaque impacts
5.2. ETUDE FINANCIERE
Cette étude permet de trouver le coût estimatif du projet.
5.2.1. Devis quantitatif des matériaux
Le but est de déterminé les quantités des matériaux nécessaires pour la construction pour
pouvoir les évaluer
5.2.1.1. Les matériaux pou remblais
A travers le profil en travers et le vue en plan du barrage, on peut tirer le volume des remblais
pour le barrage.
Après le calcul de cubature (Annexe 3) on trouve dans le tableau suivant le volume pour le
remblai de chaque barrage.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 105
volume des remblais [m 3]
Barrage B1 B2 B3
volume 174 985 43 952 84 005
Total 302 942
Tableau 35: Volume des remblais pour les trois barrages
5.2.1.2. Les matériaux de protection des talus à l’amont
Ce sont les matériaux qui recouvrent le barrage sur son paroi en amont.
L’épaisseur de la mise en œuvre est de 1 m et la surface totale couverte et le volume des
matériaux sont donnée par les tableaux suivant. La méthode de calcul est en annexe
Surface couverte [m2]
Barrage B1 B2 B3
Surface 6 190,77 2 402,31 4 817,29
Tableau 36: Surface couverte du talus amont des barrages
Volume des matériaux de protection amont [m 3]
Barrage B1 B2 B3
Volume 6 191 2 403 4 818
Total 13 412
Tableau 37: Volume des matériaux de protection des talus amont
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 106
5.2.1.3. Les matériaux de protection des talus à l’aval
Ce sont les matériaux qui recouvrent et protègent le talus aval du barrage. Vu que les fruits sont
les mêmes pour l’amont et l’aval de chaque barrage, alors la surface couverte en aval est la
même que sur l’amont.
L’épaisseur de mise en œuvre pour l’aval est de 0,30 m. Le tableau ci-dessous nous montre le
volume des matériaux nécessaire.
Volume des matériaux de protection aval [m 3]
Barrage B1 B2 B3
Volume 1 858 721 1 446
Total 4 025
Tableau 38/Volume des matériaux de protection des talus AVAL
5.2.1.4. Les matériaux pour la couche de surface
C’est la couche de surface qu’on met sur la largeur de crête du barrage dont l’épaisseur est de
0,5 m. le volume des matériaux sont ramenés dans le tableau suivant
Volume des matériaux sur la couche de surface [m 3]
Barrage B1 B2 B3
Volume 770 173 554
Total 1 397
Tableau 39: Volume des matériaux pour la crête
5.2.1.5. Les matériaux pour le déversoir de sécurité
Les matériaux à mettre sur les parois de l’évacuateur de crue sont les mêmes que les matériaux
de protection des talus amont des barrages qui ont une épaisseur de 1m. Les détails de calcul
sont dans l’annexe.
E.I.E. et Etude Financière
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 107
Volume des matériaux sur le déversoir de sécurité
Barrage B1 B2 B3
Volume 956 945 381
Total 2281
Tableau 40:Volume des matériaux sur le déversoir de sécurité
5.1.1. Devis estimatif du projet
Le coût de la construction des barrages est donné par le tableau suivant.
Désignation Unité Quantité Prix unitaire Montant Total
Installation et repli de chantier Fft 1 1 972 464 900 1 972 464 900
Matériaux pour remblai m3 302942 40 000 12 117 680 000
Matériaux de protection des talus amont
m3 13412 52 000 697 424 000
Matériaux de protection des talus aval
m3 4025 45 000 181 125 000
Matériaux sur la crête m3 1397 25 000 34 925 000
Matériaux sur la paroi des déversoirs de sécurité
m3 2281 52 000 118 612 000
pertuis m 264 5 000 000 1 320 000 000
Total HTVA 16 442 230 900
TVA 20% 3 288 446 180
Total TTC 19 730 677 080
D’après ce devis, on estime le coût du projet dans le cas où les ouvrages ne sont pas équipés à
des vannes (pertuis ouvert) à « DIX NEUF MILLIARD SEPT CENT TRENTE MILLION SIX
CENT SOIXANTE DIX SEPT MILLE QUATRE VINGT ARIARY »
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 108
DISCUSSION
Le présent thème de mémoire que nous avons traités relève des discussions pertinentes sur la
limite de l’étude, les conditions si on réalise le projet et les difficultés trouvés pendant l’étude.
Cette étude joue un rôle très important sur la vie et l’avenir de la capitale et même pour tout le
pays car c’est un projet d’envergure national.
Cette étude sommaire que nous avons effectuée se limite par quelques facteurs, par exemple sur
le plan topographique, il est impossible de faire des levés topographiques exhaustifs des terrains
en amont des barrages car c’est tellement vaste et étendue. Donc la solution est d’exploiter les
données et images satellitaires comme nous l’avons déjà fait sur la fabrication du MNT mais de
façons plus précis. Il est donc nécessaire d’avoir un MNT à grande pixels qui est en ce moment
très difficile de l’avoir.
De plus, pour la réalisation de ce projet, toute la partie que nous avons étudiée sur cet ouvrage
devrait être l’objet des études minutieux et détaillé et étudié séparément. Donc chaque partie tel
que l’étude hydrologique, le MNT, l’étude des barrages, l’étude d’impact environnemental et
l’étude économique doit être traité indépendamment.
Pour avoir plus de profit et plus de rentabilité au projet, il est préférable de mettre une vanne sur
le pertuis, d’où on peut utiliser l’eau en amont de façons différente. Le mieux et le plus pratique
est de mettre des vannes automatiques comme les vannes de types AVIO qui ont des
caractéristiques très intéressant pour notre cas. Ces caractéristiques sont détaillées en annexe 4.
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 109
CONCLUSION
Bref, un des meilleures solutions et aussi la condition préalable d’une urbanisation durable de
l’agglomération d’Antananarivo reposent sur la mise en place des barrages écrêteurs de crue en
amont de l’Ikopa, de Mamba et de la Sisaony. En plus de l’atténuation des inondations, ces
barrages peuvent être utilisés à d’autres usages et facilitent la gestion de l’eau comme l’irrigation
et l’adduction en eau potable.
L’étude que nous avons effectuée nous permet de déduire que pour protéger la ville
d’Antananarivo contre les crues de fréquence décennale, il faut mettre un barrage de 21 m en
amont de l’Ikopa et 13 m pour celle de la Sisaony et de Mamba. Ces trois barrages peuvent
contenir ensemble 80 millions m3 d’eau avec des pertuis ouvert qui peuvent chacun évacuer un
débit maximal dont le lit mineur de la rivière en aval peut contenir. Les barrages seront réalisés
en terre homogène.
Après l’étude hydrologique, l’utilisation des logiciels SIG (MapInfo et ArcGis) sont
indispensable pour la construction des MNT de chaque zone d’étude qui nous sert à déterminer
les volumes des retenues, les surfaces inondés en amont et surtout le calage des barrages.
Cependant, en cas d’usage multiple des barrages, on peut équiper à ces barrages des vannes
maniables sur les pertuis, ou bien mettre en place un batardeau en amont du barrage pour garder
une certaine hauteur d’eau dans la retenue et qui peut rentabiliser de plus le projet.
Or, en cas des crues extrêmes, les barrages peuvent êtres submerger, alors d’autres solutions
doivent êtres engendrés comme le déroctage ou élargissement du seuil de Bevomanga, mais ceci
doit être accompagné d’un barrage amovible pour maintenir le niveau de la nappe phréatique
actuelle de la ville d’Antananarivo.
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 110
Bibliographie
1) Christine POULARD et Paul ROYET 2005, « Enseignements de retours d'expériences de
barrages a pertuis ouverts de 1905 à nos jours »
2) CEMAGREF Septembre 2004 « Ralentissement dynamique pour la prévention des
inondations »
3) CFBR juin 2013, « Recommandation pour le dimensionnement des évacuateurs de crues
de barrages »
4) LOUIS DURET, « Estimation des débits de crue à Madagascar »
5) Pierre CHAPERON ; Joël DANLOUX et Luc FERRY, « Fleuves et rivières de
Madagascar »
6) EUDORA Group 2014 « Atlas Analamanga »
7) EUDORA Group 2014 « Diagnostic territorial Analamanga »
8) EUDORA Group 2014 « Etats des lieux Analamanga »
9) Joël DANLOUX ; ORSTOM 1991 « Madagascar étude des crues. Les données
d’observations et estimation des débits maximums »
10) Ministère de l’Agriculture de l’Elevage et de la Pêche (MAEP) Juin 2013, « Monographie
de la région d’Antananarivo »
11) Paul ROYET, Gérard DEGOUTTE Janvier 2009, « cotes et crues de protection, de sureté
et de danger de rupture »
12) CFBR Octobre 2012, « Recommandations pour la justification de la stabilité des barrages
poids »
13) Yvain BOUBEE Janvier 2006, « Ralentissement dynamique des crues »
14) GIGLEUX Sylvain ; REYNAUD Nicolas, Janvier 2003, « Dimensionnement d’une
retenue d’eau, proposition d’une règle de gestion »
15) JP CHEREL 2010, « Création d’un Modèle Numérique de Terrain raster »
16) HERS Favre 2008, « Le modèle Numérique de Terrain »
17) H. JOSSEAUME « les digues en terre »
18) A. FAGNOUL, « Etude de la construction et stabilités des barrages en terre »
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 111
Webographie
http://www.wikipedia.org
http://www.thèsemalgacheonline.com
http://www.kaowarsom.be
http://www.iut.u-bordeaux1.fr
http://www.pentes-tunnels.eu
http://www.geotech-fr.org
http://www.eptb-loire.fr
http://www.hydrostec.com.br
http://www.halarchives-ouvertes.fr
http://www.barrages-cfbr.eu
http://www.ebanque-pdf.com
http://www.terrasol.com
ANNEXE
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls 112
ANNEXE
ANNEXE
i
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Annexe 1 Pluviométrie maximale journalière d’Antananarivo
Pluviométrie max 24h
Année Pmax24 (mm) Année Pmax24 (mm)
1933 106,5 1982 147
1934 81,2 1983 67
1935 10,6 1984 99
1936 94,7 1985 77
1937 66,7 1986 73
1938 133,3 1987 140
1941 132,5 1988 82
1961 67 1989 98
1962 85 1990 42
1963 73 1991 62
1964 75 1992 57
1965 70 1993
1966 105 1994
1967 65 1995
1968 63 1996
1969 73 1997
1970 69 1998
1971 84 1999
1972 89 2000 128
1973 82 2001 76,5
1974 67 2002 67,3
1975 128 2003 93
1976 52 2004 78,2
1977 78 2005 57,7
1978 115 2006 54,8
1979 89 2007 81
1980 78 2008 87,2
1981 132 2009 57,1
ANNEXE
ii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Annexe 2 Démonstration de la valeur du paramètre c
On sait que la formule donnant le débit d’un écoulement sortant d’un orifice en charge est
𝑄 = 𝑐 𝑆 √2𝑔𝐻
D’où
𝑆 =𝑄
𝑐 √2𝑔𝐻
Ce qui pose de problème, dans cette équation, est la valeur du paramètre 𝑐 que l’on va déterminer
par la suite.
On sait que, d’autre part, la perte de charge totale dans le système d’évacuation peut se traduire
par :
𝐽 = 𝑉2
2𝑔(∑ 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑓𝑝𝑑𝑐 𝑙𝑖𝑛 + ∑ 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑓𝑝𝑑𝑐 𝑠𝑖𝑛𝑔) =
𝑉2
2𝑔 (𝜆
𝐿
𝐷+ ∑ 𝜀𝛿)
Et
𝑉 = 𝑐 √2𝑔𝐻
En outre, le théorème de Bernoulli appliqué entre la surface libre de la retenue et la sortie de
l’orifice en aval nous permet d’écrire :
𝑝𝐴
𝜌𝑔+ 𝑧𝐴 +
𝑉𝐴2
2𝑔=
𝑝𝐵
𝜌𝑔+ 𝑧𝐵 +
𝑉𝐴2
2𝑔+ 𝐽
Or,
𝑝𝐴
𝜌𝑔=
𝑝𝐵
𝜌𝑔 , et 𝑉𝐴 = 0 (retenue d’eau en amont supposé immobile)
Et d’autre part, on sait que :
𝑉𝐴 = 𝑉 et (𝑧𝐴 − 𝑧𝐵) = 𝐻
Soit au final :
𝐻 =𝑉2
2𝑔+ 𝐽
En liant les formules, on peut aisément en déduire l’expression de 𝑐 qui est :
ANNEXE
iii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
𝑐 = √1 −𝐽
𝐻
Avec
𝐽 = 𝑐² 𝐻 (𝜆𝐿
𝐷+ ∑ 𝜀𝛿)
On aboutit finalement à l’expression :
𝑐 = √1
1 + (𝜆𝐿𝐷
+ ∑ 𝜀𝛿)
𝝀𝑳
𝑫 est le coefficient de perte de charge linéaire, et 𝝀 est déterminé à partir du diagramme de
Moody en fonction de la rugosité relative de la conduite et du nombre de Reynolds 𝑅𝑒 de
l’écoulement.
Avec :
𝑅𝑒 =𝑉𝑎𝑝𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑡𝑖𝑓 𝐷
𝜈
𝑉𝑎𝑝𝑝𝑟𝑜𝑥𝑖𝑚𝑎𝑡𝑖𝑓 = 0,6 √2𝑔𝐻.
Où 𝜈 = 1,15 10−6 𝑚²/𝑠 (viscosité cinématique de l’eau).
∑ 𝜺𝜹 est la somme des coefficients de perte de charges singulières, qui comprend les pertes de
charges à l’entrée et la sortie de l’orifice ainsi que les singularités dans le cheminement
intermédiaire.
𝑫 Est le diamètre de la conduite d’évacuation.
Annexe 3 Cubature
ANNEXES
iv
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
CUBATURE DU BARRAGE B1 [m3]
BARRAGE PERTUIS SEUIL
H B b L l D Lc Bs bs Hs Ls
21 52,5 7 95 20 3,62 112 15 7 6 18,7
V1 139650 1152,138848 785,4
V2 13965 1683
V3 2940
V4 22050
V 178605 1152,138848 2468,4
V Total 174984,4612
Tableau 41: Cubature B1
CUBATURE DU BARRAGE B2
BARRAGE PERTUIS SEUIL
H B b L l D Lc Bs bs Hs Ls
13 39 4,5 47,5 20 3,27 82,5 9 4,5 3 38,38
V1 32110 692,4989363 518,13
V2 2778,75 1036,26
V3 1170
V4 10140
V 46198,75 692,4989363 1554,39
V Total 43951,86106
Tableau 42: cubature B2
ANNEXES
v
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
CUBATURE DU BARRAGE B3
BARRAGE PERTUIS SEUIL
H B b L l D Lc Bs bs Hs Ls
13 32,5 4,5 121 20 2,3 69,5 7,5 4,5 3 15,8
V1 68163,33333 288,609175 213,3
V2 7078,5 355,5
V3 1170
V4 8450
V 84861,83333 288,609175 568,8
V Total 84004,42416
Tableau 43: Cubature B3
Talus B1
barrage Pertuis seuil épaisseur
L l h D Ls hs amont aval
95 20 56,55 3,62 18,7 16,16
1 0,3 S1 1131 10,286954 302,192
S2 5372,25
S 6503,25
S totale 6190,771046
V amont 6190,771046
V aval 1857,231314
Tableau 44: Volume des matériaux pour la protection des talus B1
ANNEXES
vi
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Talus B2
barrage Pertuis seuil épaisseur
L l h D Ls hs amont aval
47,5 20 41,11 3,27 38,38 9,49
1 0,3 S1 822,2 8,3939265 364,2262
S2 1952,725
S 2774,925
S totale 2402,304874
V amont 2402,304874
V aval 720,6914621
Tableau 45 : Volume des matériaux pour la protection des talus B2
Talus B3
barrage Pertuis seuil épaisseur
L l h D Ls hs amont aval
121 20 35,1 2,3 15,8 8,08
1 0,3 S1 702 4,15265 127,664
S2 4247,1
S 4949,1
S totale 4817,28335
V amont 4817,28335
V aval 1445,185005
Tableau 46: Volume des matériaux pour la protection des talus B3
ANNEXES
vii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Tableau 47: Volume des matériaux pour la surface des crêtes de B1
Crête B2
L lc ls e
115 4,5 38,38 0,5
Surface 344,79
Volume 172,395
Tableau 48:Volume des matériaux pour la surface des crêtes de B2
Crête B3
L lc ls e
262 4,5 15,8 0,5
Surface 1107,9
Volume 553,95
Tableau 49:Volume des matériaux pour la surface des crêtes de B3
Déversoir B1
L H l C e
18,7 6 37 7 1
S1 691,9
S2 42
S3 222
SURFACE 955,9
VOLUME 955,9
Tableau 50: Volume des matériaux pour le déversoir de sécurité de B1
Crête B1
L lc ls e
210 7 18,7 0,5
Surface 1339,1
Volume 669,55
ANNEXES
viii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Déversoir B2
L H l C e
38,38 3 22,5 4,5 1
S1 863,55
S2 13,5
S3 67,5
SURFACE 944,55
VOLUME 944,55
Tableau 51:Volume des matériaux pour le déversoir de sécurité de B2
Déversoir B3
L H l C e
15,8 3 19,5 4,5 1
S1 308,1
S2 13,5
S3 58,5
SURFACE 380,1
VOLUME 380,1
Tableau 52:Volume des matériaux pour le déversoir de sécurité de B3
ANNEXES
ix
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Annexe 4 Les vannes AVIO
Les vannes AVIO sont des vannes automatiques, elles règlent le niveau d’eau aval
indépendamment de leur ouverture, du niveau amont d’eau amont et du débit sollicité. Cette
caractéristique est obtenue grâce à une seule pièce mobile articulée autour d’un axe. L’absence
de tout type de commande a donné à cet équipement d’excellentes qualités de précision, de
robustesse et de sécurité de fonctionnement. A part le fait de régler de façon constante le niveau
d’eau aval, la vanne AVIO possède une vanne de garde qui sert à manipuler pour l’utilisation en
amont.
Principe de fonctionnement des vannes AVIO
Les vannes AVIO sont constituées d’un tablier cylindrique de section trapézoïdale, d’une
charpente avec ses paliers d’un flotteur torique et d’un contre poids.
L’axe d’articulation à la cote duquel s’établit le nouveau réglé coïncide avec les centres du
cylindre, du tablier et du flotteur. Le contre poids fixé à la structure permet de mettre le centre
de gravité de la partie mobile en position idéale pour l’équilibrage de la vanne.
La poussée hydraulique sur la vanne passe par l’axe d’articulation sans interférer sur l’équilibre
de l’ensemble. Les uniques forces qui mettent l’ensemble en mouvement sont les couples dues
au poids P et à la poussée d’Archimède F sur le flotteur.
La vanne est équilibré de façon à ce que les couples P et F soient égaux et opposés pour toutes
les positions du tablier, lorsque le niveau d’eau aval est à la côte de l’axe d’articulation.
Lorsque le niveau d’eau aval ne coïncide pas avec la côte de l’axe d’articulation, l’équilibre ci-
dessus est interrompu et la position de la vanne est définie de la façon suivante :
- Si la consommation d’eau diminue, le niveau d’eau aval augmente et la vanne se ferme
jusqu’à une position telle qui permette le passage du débit consommé de façon à ce que
le niveau d’eau aval coïncide avec la cote de l’axe d’articulation de manière à rétablir
l’équilibre de l’ensemble.
- Si la consommation d’eau augmente, le niveau d’eau aval diminue et la vanne s’ouvre
jusqu’à la position telle qui rétablit l’équilibre de l’ensemble. Cet équilibre est atteint
quand le niveau d’eau aval est le même que celui de la côte de la cote de l’axe de
l’articulation.
La figure suivante nous illustre ces principes.
ANNEXES
x
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
Figure 37: Principe de fonctionnement des vannes AVIO
Figure 38: Schéma des vannes AVIO
xi
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
REMERCIEMENTS ............................................................................................................
DECLARATION SUR L’HONNEUR ......................................................................................
AVANT-PROPOS ............................................................................................................ 1
INTRODUCTION ............................................................................................................ 1
PARTIE 1 : GENERALITE ET MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE ...............3
1.1. LE SYSTEME HYDRAULIQUE DE LA VILLE D’ANTANANARIVO ..................4
1.1.1. L’inondation d’Antananarivo ................................................................................ 4
1.1.2. Le système de protection actuelle ....................................................................... 5
1.1.2.1. Les bassins tampons ......................................................................................... 5
1.1.2.2. Le système de drainage .................................................................................... 5
1.1.2.3. L’annonce des crues ......................................................................................... 6
1.1.3. Les problèmes ...................................................................................................... 6
1.1.4. Hydrographie du Grand Tana ............................................................................... 7
1.1.4.1. La rivière Ikopa ................................................................................................. 7
1.1.4.2. La rivière Sisaony .............................................................................................. 8
1.1.4.3. La rivière Mamba .............................................................................................. 8
1.2. MONOGRAPHIE DE LA ZONE D’ETUDE .............................................................10
1.2.1. Présentation et contexte général de la zone d’étude ........................................ 10
1.2.2. Identification et choix du site du projet ............................................................. 13
1.2.2.1. Site du barrage pour l’Ikopa ........................................................................... 13
1.2.2.2. Site du barrage pour la rivière Sisaony .......................................................... 14
1.2.2.3. Site du barrage pour la rivière Mamba .......................................................... 15
1.2.3. Les zones d’études ............................................................................................. 18
1.2.3.1. Milieu physique .............................................................................................. 18
a. Relief ............................................................................................................... 18
b. Pentes ............................................................................................................. 19
c. Géologie ......................................................................................................... 20
d. Climat ............................................................................................................. 20
1.2.3.2. Occupation du sol ........................................................................................... 21
1.2.3.3. Les zones humides .......................................................................................... 22
1.2.3.4. Population ...................................................................................................... 23
PARTIE 2 : ETUDE HYDROLOGIQUE ..........................................................................24
2.1. LE BASSIN VERSANT .............................................................................................25
2.1.1. Définition ............................................................................................................ 25
2.1.1.1. Bassin versant topographique ........................................................................ 25
2.1.1.2. Bassin versant hydrogéologique .................................................................... 25
2.1.2. Délimitation du bassin versant ........................................................................... 26
2.1.3. Caractéristiques du bassin versant .................................................................... 31
2.1.3.1. La surface du bassin versant .......................................................................... 31
2.1.3.2. La forme du bassin versant ............................................................................ 31
2.1.3.3. Le plus long cheminement hydraulique ......................................................... 31
xii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
2.1.3.4. Les altitudes caractéristiques ......................................................................... 32
2.1.3.5. La pente du BV ............................................................................................... 32
2.1.3.6. Le temps de concentration ............................................................................ 33
a. PASSINI ........................................................................................................... 33
b. VENTURA ........................................................................................................ 33
c. CALIFORNIENNE ............................................................................................. 33
2.2 ETUDE DES CRUES .................................................................................................34
2.2.1. Définition ............................................................................................................ 34
2.2.2. Méthode utilisée pour l’estimation des débits de crues ................................... 34
2.2.2.1. Traitement de la pluviométrie maximale journalière .................................... 34
2.2.2.2. Calcul des pluies de diverses fréquences ....................................................... 35
2.2.3. Calculs des débits de diverses fréquences ......................................................... 36
2.2.3.1. Méthode de LOUIS DURET ............................................................................. 37
2.2.3.2. Méthode ORSTOM ......................................................................................... 38
2.2.3.3. Méthode des Stations de Référence .............................................................. 39
2.2.3.4. Etude fait par SOMEAH .................................................................................. 40
PARTIE 3 : MNT ET RESERVOIRS ................................................................................42
3.1. LE MODELE NUMERIQUE DE TERRAIN .............................................................43
3.1.1. Définition ............................................................................................................ 43
3.1.2. Utilisation d’un MNT .......................................................................................... 43
3.1.3. Mode de construction d’un MNT ....................................................................... 43
3.1.3.1. Méthodologie de construction du MNT pour notre étude ............................ 43
3.1.3.2. Démarche à suivre .......................................................................................... 44
a. Acquisition des données ................................................................................ 44
b. Vectorisation de la zone d’étude ................................................................... 44
c. Intégration des données altimétriques relatives de Google Earth vers le
vecteur précédemment créé. ................................................................................. 44
d. Rastérisation de la topologie.......................................................................... 44
e. Contouring ...................................................................................................... 44
3.1.4. MNT de nos trois zones d’études ....................................................................... 44
3.1.4.1. Acquisition des données ................................................................................ 44
3.1.4.2. Résultats obtenus ........................................................................................... 46
3.2. RESERVOIRS ET IMPLANTATION DU BARRAGE ............................................53
3.2.1. Réservoirs ........................................................................................................... 53
3.2.1.1. Volume à stocker pour différents crues de période de retour donnée ......... 53
3.2.2. Hauteur des barrages et surface inondé en amont pour chaque crue de période
de retour donnée ............................................................................................................... 56
PARTIE 4 : ETUDE DES BARRAGES .............................................................................61
4.1. GENERALITES SUR LES BARRAGES ...................................................................62
4.1.1. Définition ............................................................................................................ 62
4.1.2. Classification des barrages ................................................................................. 62
xiii
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
4.1.2.1. Les barrages construits en matériaux durs (ouvrages rigides) ...................... 62
a. Les barrages poids .......................................................................................... 62
b. Les barrages voûtes ........................................................................................ 63
4.1.2.2. Les barrages en matériaux meubles (ouvrages souples) ............................... 64
a. Barrage Homogène ........................................................................................ 64
b. Barrage en enrochements .............................................................................. 65
c. Barrage zoné ou à noyau ................................................................................ 65
4.1.3. Le barrage écrêteur de crue ............................................................................... 66
4.1.3.1. Principe de fonctionnement........................................................................... 66
4.1.3.2. Impacts ........................................................................................................... 68
4.1.3.3. Cas d’un barrage a vocation multiple ............................................................ 68
4.1.3.4. Les caractéristiques ........................................................................................ 69
4.1.3.5. Les différentes cotes du barrage .................................................................... 69
a. La Cote normale d’exploitation d’un barrage ou cote RN ............................. 70
b. La cote et crue de protection ......................................................................... 70
c. La cote et crue de sureté ................................................................................ 70
d. La cote et crue de danger de rupture ............................................................ 70
4.1.4. Choix du type de barrage à mettre en place ..................................................... 71
4.1.4.1. Barrage en terre homogène ........................................................................... 71
4.2. DIMENSIONNEMENT DU BARRAGE ...................................................................72
4.2.1. Le pertuis de fond .............................................................................................. 72
4.2.2. Le déversoir de sécurité ..................................................................................... 73
4.2.3. Détermination de chaque cote du barrage ........................................................ 75
4.2.4. Revanche ............................................................................................................ 75
4.2.4.1. Hauteur des vagues ........................................................................................ 76
4.2.4.2. Vitesse des vagues .......................................................................................... 76
4.2.4.3. Revanche ........................................................................................................ 76
4.2.5. Largeur en crête du barrage ............................................................................... 78
4.2.6. Fruit des talus du barrage .................................................................................. 78
4.2.7. Longueur en crête du barrage ............................................................................ 79
4.2.8. Traitement de la fondation du barrage .............................................................. 86
4.2.8.1. Etanchéité de la fondation ............................................................................. 86
4.3. STABILITE .................................................................................................................87
4.3.1. Analyse de stabilité ............................................................................................ 87
4.3.1.1. Les actions ...................................................................................................... 87
a. Détermination des actions ............................................................................. 87
b. Les combinaisons des actions ........................................................................ 87
4.3.2. Etude de stabilité................................................................................................ 88
4.3.2.1. Méthode des tranches (glissement rationnel) ............................................... 88
4.3.2.2. Méthode de FELLENIUS et de BISHOP ........................................................... 89
a. FELLENIUS ....................................................................................................... 90
b. BISHOP ............................................................................................................ 91
xiv
RAKOTONDRABE Manda Mirsaëls
PARTIE 5 : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ET ETUDE FINANCIERE
93
5.1. ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL ..........................................................94
5.1.1. Introduction ........................................................................................................ 94
5.1.2. Etude environnemental ...................................................................................... 94
5.1.2.1. Mise en contexte du projet ............................................................................ 94
5.1.2.2. Identification des impacts .............................................................................. 95
a. Impacts potentiels sur l’environnement et le milieu social (Impacts généraux)
95
b. Effets hydrologiques et limnologiques ........................................................... 96
c. Problèmes sociaux .......................................................................................... 97
d. Pêche et espèces sauvages ............................................................................ 97
5.1.2.3. Analyse des impacts ....................................................................................... 98
5.1.2.4. Evaluation de l’importance des impacts ........................................................ 99
5.1.2.5. Mesures d’atténuations ............................................................................... 100
5.2. ETUDE FINANCIERE .............................................................................................104
5.2.1. Devis quantitatif des matériaux ....................................................................... 104
5.2.1.1. Les matériaux pou remblais ......................................................................... 104
5.2.1.2. Les matériaux de protection des talus à l’amont ......................................... 105
5.2.1.3. Les matériaux de protection des talus à l’aval ............................................. 106
5.2.1.4. Les matériaux pour la couche de surface..................................................... 106
5.2.1.5. Les matériaux pour le déversoir de sécurité ................................................ 106
5.1.1. Devis estimatif du projet .................................................................................. 107
DISCUSSION .............................................................................................................. 108
CONCLUSION ............................................................................................................ 109
Annexe 1 Pluviométrie maximale journalière d’Antananarivo .......................................... i
Annexe 2 Démonstration de la valeur du paramètre c ..................................................... ii
Annexe 3 Cubature ........................................................................................................... iii
Annexe 4 Les vannes AVIO ............................................................................................... ix
Principe de fonctionnement des vannes AVIO ........................................................ ix
15
NOM : RAKOTONDRABE
PRENOM : Manda Mirsaëls
Adresse : Lot 29 JD Ambohibary Sambaina Antsirabe 111
Contact : 034 29 246 86
E-mail : [email protected]
Titre du mémoire
« ETUDE DE LA MISE EN PLACE DE TROIS BARRAGES EN AMONT DE L’IKOPA,
POUR LA PROTECTION DE LA PLAINE D’ANTANANARIVO ET SES
AGGLOMERATIONS CONTRE L’INONDATION »
Nombre de pages : 110
Nombre de tableaux : 52
Nombre de figures : 38
Nombre de cartes : 13
RESUME
A chaque période de crue, l’inondation frappe la plaine d’Antananarivo et ses environs
constituant le val d’inondation de l’Ikopa et provoque beaucoup de dégâts. Or, la clef pour
l’urbanisation et le développement durable de la capitale repose sur ces espaces, donc
l’atténuation de l’inondation est nécessaire et joue un rôle primordial pour l’avenir de la ville et
ces agglomérations.
L’étude des trois barrages de rétention de crue en amont de l’Ikopa à 21m de hauteur, 13 m pour
Sisaony et Mamba nous permet de solutionner ce problème, ces barrages sont fait en terre
homogène et à pertuis ouvert ou vannés pour pouvoir exploiter en amont et protège la ville à des
crues de période de retour 10 ans. L’étude hydrologique, la construction du MNT et l’étude
d’impact environnemental nous permet d’arriver à ce résultat.
Etant une des meilleures solutions pour le développement et la protection de la capitale contre
l’inondation, ce projet mérite d’être adapter et réaliser.
Mots Clés
Débit décennal; inondation ; ecrêteur de crue ; MNT ; Barrage en terre
Directeur de mémoire : RAMBININTSOA Tahina