mémoire de fin d’étude - biblio.univ-antananarivo.mg

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

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ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

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DEPARTEMENT GEOLOGIE

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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’ingénieur Géologue

Intitulé:

Présenté par: RAMAMONJISOA Hasina Andriamitanjo

Soutenu le 27 Décembre 2014

---------~~~ Promotion 2013 ~~~-------

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

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ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

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DEPARTEMENT GEOLOGIE

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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’ingénieur Géologue

Intitulé:

Présenté par: RAMAMONJISOA Hasina Andriamitanjo

Soutenu le 27 Décembre 2014

Président du jury : Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques

Encadreurs: Monsieur ANDRIANAIVO Lala

Madame RAMILIARISOA Herivelo

Examinateur : Madame RAHARIJAONA RAHARISON Léa Jacqueline

Monsieur RAKOTO David

Monsieur RAMBININTSOA Tahina

Promotion 2013

Mémoire de fin d’étude

RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA i

REMERCIEMENT :

Je rends grâce à notre Seigneur Jésus Christ qui par sa bénédiction, sa miséricorde ainsi

sur son Grand Amour, j’ai eu le courage, la force et la santé dans la réalisation de ce travail, je

rends donc témoignage que ceci est le fruit de tout ce qu’Il m’a fait.

J’adresse aussi ma reconnaissance et mes sincères remerciements à toutes les personnes

qui ont contribuées d’une manière ou de l’autre à l’élaboration de cet ouvrage, plus particulier à :

Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo qui m’a autorisé à soutenir ce mémoire ;

Monsieur MANDIMBIHARISON Aurélien Jacques, Chef de Département de Géologie à

l’ESPA, pour son soutien et encouragement et qui a bien voulu présider ce travail ;

Monsieur ANDRIANAIVO Lala, Enseignant Chercheur au sein de l’ESPA, qui a

consacré son temps précieux de m’encadrer tout au long de la préparation de ce présent mémoire

malgré ses multiples occupations ;

Monsieur RAMANANTSOA ANDRIAMPANIRY Tovoniaina, Chef de Service des

études, des recherches et des projets au sein de la Direction du Développement des Energies

Renouvelable du Ministère des Energies, qui n’a ménagé son temps pour me donner des précieux

conseils au cours de nos discussions.

Madame RAHARIJAONA RAHARISON Léa Jacqueline, Maitre de Conférences et

Enseignant Chercheur de l’ESPA, qui, malgré ses multiples obligations, a fait l’honneur

d’être examinateur de ce mémoire.

Monsieur RAKOTO David, Enseignant Chercheur au sein de l’ESPA, qui a bien voulu

examiner ce travail et fait partie du membre de jury.

Monsieur RAMBININTSOA Tahina, Enseignant Chercheur au sein de l’ESPA, qui a

bien voulu examiner ce travail et fait partie du membre de jury.


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA ii

J’aimerais aussi exprimer notre sincère reconnaissance aux personnes suivantes qui ont

pris le temps de donner des aides à la contribution de ce travail ainsi que leurs appuis

considérables :

Madame RAMILIARISOA Herivelo, Directeur de Développement des Energies

Renouvelable au sein du Ministère des Energies.

Monsieur RAKOTOASIMANANA Germain, Directeur sortant des Energies

Renouvelable au sein du Ministère des Energies.

Il convient de faire une mention spéciale à tous mes amis. Ses aides et encouragements

ont joué une part essentielle pour la mise au point de ce travail.

Je ne saurai oublier de remercier mes parents, mes frères, mes sœurs et toute la famille

qui n’ont pas cessé de prier et de me soutenir tant moralement que financièrement.

Merci infiniment, que Dieu vous bénisse!


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA iii

SOMMAIRE :

LISTE DES ABREVIATIONS

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

INTRODUCTION

PARTIE I : GENERALITES

Chapitre 1 : PRESENTATION GENERALE DE L’ETUDE

Chapitre 2 : GENERALITES SUR L’HYDROELECTRICITE

Chapitre 3 : CONTEXTE GEOLOGIQUE REGIONAL

PARTIE II : ETUDE TECHNIQUE : PROJET D’AMENAGEMENT

HYDROELECTRIQUE DU SITE D’ANTAFOFOBE SUR LA LILY

Chapitre 5 : CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE

Chapitre 6 : ETUDES GEOLOGIQUES DU SITE CONÇU POUR L’AMENAGEMENT

ET SON BASSIN VERSANT

Chapitre 7 : ETUDES ET VALORISATION DU SITE ANTAFOFOBE

PARTIE III : CONCEPTION DE L’OUTIL Info-GHEner ET ETUDE D’IMPACT SUR

L’ENVIRONNEMENT

Chapitre 8 : CONCEPTION DE L’OUTIL Info-GHEner

Chapitre 9 : ETUDE D’IMPACT PREVISIONNEL SUR L’ENVIRONNEMENT

CONCLUSION GENERALE

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

ANNEXES


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA iv

LISTE DES ABREVIATIONS :

BD : Bases de Données

BV : Bassin Versant

ES : Equivalent de sable

FTM: Foibe Tao-tsaritanin’i Madagasikara

Ga : Giga Année = 1 milliard d’année

GPS: Global Positioning System

GSI: Geological strength Index

GWh : Giga Watt heure = 109 Watt heure

INSTAT: Institut National de la statistique

JIRAMA : Jiro sy rano Malagasy

LCPC: Laboratoire National des Ponts et Chaussées

Ma : Million d’Année

MdE: Ministère de l’Energie

MECIE: Mise en Compatibilité des Investissements avec l'Environnement

MW : Mega Watt = 106 Watt

MWh : Mega Watt heure = 106 Watt heure

ONE : Office National de l’Environnement

PGRM : Projet de Gouvernance des Recherches Minières

RIA : Réseau interconnecté d’Antananarivo

RIF : Réseau interconnecté de Fianarantsoa

RIT : Réseau interconnecté de Toamasina

RMR : Rock Mass Rating

RQD : Rock quality designation

RTR : Recommandations pour les Terrassements Routiers

SIG : Système d’Information Géographiques

SRTM: Shuttle Radar Topography Mission

VBS : Valeur au bleu du sol


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA v

Liste des figures :

Figure 1: Principe de fonctionnement d’un central hydraulique [1] ............................................... 8

Figure 2: Modèle en 3D des types de centrale hydroélectriques [1] ............................................... 8

Figure 3: Evolution de la production en Electricité des centrales hydrauliques. (JIRAMA, 2012)

....................................................................................................................................................... 11

Figure 4: Plan de développement de nouvelles lignes de transmission [11]. ............................... 14

Figure 5:Carte montrant la disposition de Madagascar dans du super continent Gondwana (Gray

et al, 2007 ; PGRM 2007) ............................................................................................................. 16

Figure 6: Les Domaines et sous-domaine géologique de Madagascar. (PGRM 2012) ................ 21

Figure 7:Carte de situation de la zone d’étude (BD 500 FTM) .................................................... 23

Figure 8:Carte représentative des réseaux hydrographique et bassin-versants de Madagascar

(Raunet, 1997, citée par Ramasiarinoro, 2008) ............................................................................ 25

Figure 9:Carte d’occupation de sol de la zone d’étude (Fond de carte : BD 500 FTM) .............. 27

Figure 10: Carte pédologique de Madagascar .............................................................................. 29

Figure 11 : contexte géologique de la région d’Itasy. (BD 500 FTM ; Rakotomanana D. PGRM,

2012) ............................................................................................................................................. 31

Figure 12: Esquisse géomorphologique des massifs volcaniques de l’Itasy. (A.Lenoble,) .......... 34

Figure 13: Carte représentative des reliefs de la zone d’étude (Donnée SRTM traitée). ............. 38

Figure 14: Carte de pente du bassin versant et les réseaux de drainage (BD 500 FTM, Image

SRTM) .......................................................................................................................................... 41

Figure 15:Carte géologique de la zone d’étude ([2], [3], modifié par l’auteur) ........................... 42

Figure 16: Esquisse de la carte structurale de la zone d’étude (Données SRTM). ....................... 45

Figure 17:Carte géologique du site Antafofobe et ses environnants (fait par nous-même) .......... 48

Figure 18:Coupe synthétique du profil traversant la rivière Lily. ................................................ 49

Figure 19:Modèle schématique d’un rift continental .................................................................... 52

Figure 20: Courbe altimétrique du bassin versant de Lily. ........................................................... 59

Figure 21: Hydrographie et délimitation du bassin versant de Lily (BD 500 FTM) .................... 60

Figure 22:Méthode du contenant pour mesurer le débit d’un cours d’eau ................................... 63

Figure 23:Mesure de la vitesse avec l’objet flottant ..................................................................... 64

Figure 24:Méthode de calcul de la section ................................................................................... 65


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA vi

Figure 25 : Image Google Earth permet de Localiser la chute Antafofobe .................................. 67

Figure 26: Courbe de débits classés de la rivière Lily à Antafofo (Communication JIRAMA) .. 72

Figure 27: Schéma prévisionnel de l’aménagement hydroélectrique du site d’Antafofobe. ........ 74

Figure 28: Principe de fonctionnement dans l'élaboration de l'application .................................. 77

Figure 29: La fenêtre principale .................................................................................................... 79

Figure 30:Fenetre d’insertion des données sur le contexte du projet. ........................................... 79

Figure 31:Cascade du menu “Etudes et montage” et les sous-menus. ......................................... 80

Figure 32:Fenêtre d’insertion et classification des éléments caractéristiques du projet ............... 80

Figure 33:Fenêtre montrant l’identification du sol selon les limites d’Atterberg et Equivalent de

sable .............................................................................................................................................. 82

Figure 34:Feuille d’analyse granulométrique ............................................................................... 83

Figure 35:Tableau des pourcentages cumulés de refus et tamisât ................................................ 84

Figure 36:Feuille d’insertion des autres paramètres d’identification du sol ................................. 84

Figure 37:Fenêtre d’affichage de la courbe granulométrique et les paramètres de classification 85

Figure 38:Fenêtre de classification du sol .................................................................................... 86

Figure 39:Fenêtre pour la classification du rocher d’ancrage et assise ........................................ 87

Figure 40: Fenêtre de résultats (1) ................................................................................................ 88

Figure 41: Fenêtre de résultats (2) ................................................................................................ 89

Liste des photographies

Photographie 1: Vue de la facette triangulaire .............................................................................. 39

Photographie 2:Vue de la morphologie du site. ............................................................................ 47

Photographie 3: Vue global de la caractéristique des formations du versant droite ..................... 49

Photographie 4: Vue de la falaise basanitique de la rive gauche .................................................. 50

Photographie 5: Vue du site conçu pour la mise en place du barrage. ......................................... 51

Photographie 6: Vue du paysage près du site illustrant l’épanchement volcanique. .................... 53


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA vii

Liste des tableaux

Tableau 1:Catégorie d’hydroélectricité .................................................................................................... 7

Tableau 2: Les réseaux interconnectés de Madagascar ......................................................................... 13

Tableau 3: Répartition de la surface d’occupation du sol du BV Lily ................................................. 26

Tableau 4: Les formations présentes dans le bassin versant Lily. ........................................................ 43

Tableau 5: Les types de nappe dans le bassin versant de Lily .............................................................. 46

Tableau 6: Module de Young et coefficient de Poisson pour quelques roches .................................... 51

Tableau 7: Caractérisation de la forme des bassins versants selon la valeur de KG ........................... 57

Tableau 8: Répartition du couvert végétal du bassin versant Lily ....................................................... 61

Tableau 9: Facteur de correction en fonction du type de cours d’eau ................................................. 65

Tableau 10: Résultats sur les caractéristiques du bassin versant Lily. ................................................ 70

Tableau 11: Récapitulation des mesures faites sur le site Antafofobe ................................................. 71

Tableau 12: Puissance disponible à la date de mesure pour le projet d’Aménagement du site

Antafofobe. ................................................................................................................................................ 71

Tableau 13: Caractéristiques du régime d’écoulement de la rivière Lily. ........................................... 72

Tableau 14: Impacts prévisionnels sur le milieu physique. ................................................................... 92

Tableau 15: Impacts prévisionnels sur le milieu biologique ................................................................. 93

Tableau 16: Impacts prévisionnels sur le milieu humain ...................................................................... 94

Tableau 17: Mesures d’atténuation le milieu environnant et le paysage ............................................. 95

Tableau 18: Mesure d’atténuation sur le cadre socio-économique et infrastructures........................ 96


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA 1

INTRODUCTION

Dans le cadre de la Politique Générale de l’Etat, le Gouvernement de Madagascar vise un

redressement rapide et un développement durable et soutenu du pays avec comme finalité

d'assurer les conditions de croissance économique et de bien-être de la population en cohérence

avec les politiques sectorielles.

Le Secteur Energie occupe ainsi un rôle important dans la mise en œuvre du processus de

développement économique et social de Madagascar. Les actions du Ministère en charge de

l’énergie portent entre autres sur l'accroissement de l’accès de la population à l’énergie axée sur

le développement des sources d’énergie renouvelables notamment l’hydraulique.

Aujourd’hui, très peu de personnes à Madagascar ont accès à des sources d’énergie

modernes, constituées en particulier par les habitants urbains. En outre, les personnes qui n’y ont

pas accès doivent utiliser des sources d’énergie de moins bonne qualité, inefficaces, et souvent

polluantes, pour lesquelles ils dépensent beaucoup plus que les quelques privilégiés qui y ont

accès. Le secteur Bois Energie (bois de chauffe et charbon) représente 93% des offres

énergétiques à Madagascar. En outre, Madagascar importe la totalité des Produits Pétroliers dont

le pays a besoin. Le taux d’électrification du pays était estimé à 12% l’année 2013 dont 5% le

taux dans les milieux ruraux [INSTAT, 2013]. Tous les restes des gens qui n’ont pas à accès ces

sources d’énergie moderne, utilisent les énergies fossiles qui sont à la fois polluantes et

dangereuses pour la santé [MdE, 2013].

La part des Energies Renouvelables représente encore une petite partie de l’offre. Ceci

comprend notamment l’énergie électrique fournie en partie par les centrales hydroélectriques. En

termes de production électrique, la part des centrales hydroélectriques est de 56% de la

production totale à Madagascar.

Le gouvernement incite les promoteurs de projet à effectuer des travaux de recherche et à

valoriser des sites potentiels pour l’aménagement hydroélectrique. Il fait appel à des techniciens

pour trouver des solutions rapides et financièrement réalisables avec des technologies modestes

et faciles à mettre en place dans la réalisation de ces programmes.



Face à la réforme du secteur incitant les opérateurs privés à investir dans la production de

l’énergie électrique, l’Etat entend toujours conserver son rôle d’autorité concèdent dans le sous-

secteur Electricité. Le système de production d’électricité du service public est en quasi-totalité

géré par la société JIRAMA surtout le milieu urbain. Pour pallier les demandes en énergie

électrique et éventuellement contribuer à substituer les centrales thermiques de la JIRAMA, le

site d’Antafofobe sur la Lily est proposé dans le programme de développement des

infrastructures hydroélectriques renforçant le réseau interconnecté d’Antananarivo.

Selon la configuration du site étudié et compte-tenu du type d’aménagement adapté à ce

site, l’importance des travaux est extrêmement variable et ne peut faire l’objet d’une approche au

cas par cas. Par ailleurs, la nécessité d’effectuer des études géologiques sur le site est souvent

sous-estimée et cela entraîne des conséquences regrettables voire catastrophique pour la durée de

vie des infrastructures implantées. Aussi, la négligence de certains paramètres géologiques, le

choix de paramètres incorrects et une conception non optimisée engendrent d’énormes hausses

de coûts et/ou des résultats non satisfaisants.

C’est ainsi qu’il est nécessaire d’effectuer des études géologiques dans le cas de

l’aménagement hydroélectrique du site d’Antafofobe sur la rivière Lily dans la région Itasy.

Cette étude est couplée par la conception d’un outil d’aide qui donne un aperçu sur le contexte

global de la zone où se trouve le site. Il faudra étudier les caractéristiques hydrographiques et

calculer les productibles correspondants ainsi que classifier le site selon sa nature géologique et

géotechnique. D’où l’intitulé de ce mémoire : « Détermination et modélisation du potentiel

hydroélectrique du site d’Antafofobe sur la rivière Lily ».

L’objet du présent mémoire est de réaliser les études géologiques au niveau de la zone

d’implantation du barrage et/ou des aménagements hydroélectriques et d’évaluer la potentialité

en énergie hydraulique du site Antafofobe afin de proposer le type d’aménagement adéquat pour

ce site.

Les principales étapes pour la réalisation de la présente étude s’est appuyée sur :

- Les recherches bibliographiques et webographiques (consultations de cartes, études

antérieures).



- Les collectes de données (MdE, JIRAMA, DG de la météorologie, Région Itasy,

Commune Ankaranana, INSTAT)

- Les travaux de terrain (reconnaissances géologiques, mesures de débits instantanées,

enquêtes socio-économiques)

- L’étude proprement dite (études géologique et détermination de la potentialité

hydroélectrique, conception de l’outil, étude environnementale, discussion et

interprétation, rédaction du rapport final) ;

Dans la réalisation de cette étude, le travail comportera dans son ensemble trois grandes

parties :

- La première partie parlera des généralités, contenant les études bibliographiques ;

- La deuxième expose les études techniques, les résultats avec les interprétations

- Et enfin, la conception du model Info-GHEner et l’étude d’impact sur

l’environnement seront présentées dans la troisième partie.


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA

PARTIE I : GENERALITES



Chapitre 1: PRESENTATION GENERALE DE L’ETUDE

1.1. PRESENTATION DU MINISTERE DE L’ENERGIE (MdE)

1.1.1. Mission

Le Ministère de l’Energie ou MdE est chargé de la conception et de la mise en œuvre de

la politique énergétique du Gouvernement à Madagascar, visant un développement durable et

harmonieux du pays afin d’assurer un approvisionnement en énergie suffisante, de meilleure

qualité et au moindre coût (Décret n° 2014/297 du 13 mai 2014 fixant les attributions du

Ministre de l’Energie ainsi que l’organisation générale de son Ministère).

1.1.2. Rôles

Selon l’article 3 de la loi 98-032 du 22 janvier 1999 portant Réforme du Secteur de

l’Electricité, le Ministère en charge de l’énergie électrique :

Elabore la politique générale en matière d’énergie électrique,

Lance des appels d’offres en matière de transport et de distribution

conformément à l’article 38 de la présente loi,

Fixe par voie réglementaire les normes et les spécifications techniques

applicables aux Installations.

1.1.3. Problèmes rencontrés

Pourtant, des contraintes majeures subsistent dans l’atteinte de l’objectif:

• Manque d’harmonisation entre les institutions et les agences actives dans le secteur et de

même avec les départements des autres secteurs ;

• Manque d’harmonisation entre les institutions, le gouvernement et les acteurs privés inclus

dans le développement des énergies renouvelables ;

• Faiblesse dans la mise en application des cadres règlementaires du sous-secteur Electricité ;

• Faiblesse du processus de planification énergétique et d’évaluation du système de suivi et de

contrôle des projets « renouvelables » ;

• Insuffisance de ressources financières face aux coûts élevés des investissements relatives au

développement des énergies renouvelables ;



• Technique et capacité de ressources humaines limitées dans le secteur, plus précisément

dans le sous-secteur des énergies renouvelables ;

• Manque de mobilisation des secteurs privés.

1.2. PRESENTATION DU PROJET

1.2.1. Objectif du Projet

L’objectif du projet est de valoriser la potentialité en termes d’énergie de la chute

d’Antafofobe sur la rivière Lily dans la région d’Itasy. Ce projet constitue le programme de

développement de l’Etat sur les infrastructures hydroélectriques, pour pallier les demandes en

énergie électrique et éventuellement contribuer à substituer les centrales thermiques de la

JIRAMA.

1.2.2. Justification du choix de la zone d’étude

Plusieurs sites potentiels sont identifiés à Madagascar. Parmi eux, le site d’Antafofobe est

choisi car, par le fait de sa potentialité, il ne répond pas seulement la demande de la commune

Ankaranana et ses environnants mais aussi est considérée comme un projet efficient connectant

au réseau d’Antananarivo. Aussi, ce site permet de lier le réseau de transport de la Capitale au

réseau périphérique à venir de l’ouest c’est adire la Région Itasy et Bongolava

1.3. PRESENTATION DE L’ETUDE

1.3.1. Matériels utilisés

Le bon déroulement de l’étude nécessite de l’exploitation des données tant sur terrain que

bibliographique en utilisant les matériels.

1.3.1.1. Matériels du terrain

Dans la réalisation de l’étude de reconnaissance relative à l’aménagement

hydroélectrique du site d’Antafofobe, les matériels utilisés sont:

Un Global Positioning System (GPS):

Une boussole avec clinomètre

Un marteau

Carte général au 100 000eme

(topographique et géologique)

Un décamètre



Un appareil de mesure de débit représenté par un flotteur lesté

Chronomètre

Appareil photo

1.3.1.2. Matériels de traitement des données

Pour le traitement d’image et le contrôle des bases de données, on a utilisé le logiciel

ArcGIS accompagné par Google Earth. Ces systèmes permettent de gérer les données des

informations spatiales, et de diffuser des données mises à jour issues de différentes sources. Il est

possible de faire des analyses les données spatiales sous plusieurs aspects temporel, spatial et

statistique, pour automatiser les processus de travail.

1.3.1.3. Les bases de données utilisées

Pendant la réalisation de toutes les études, les bases de données suivantes ont été analysé

et traiter les données :

BD 500 et BD 100 de la FTM

Donnée cartographiques (Carte géologique et carte topographique MN 47)

Donnée « Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) »

1.3.2. Résultats attendus

L’étude ainsi réalisée a permis de faire sortir les résultats sur :

L’estimation du potentiel hydroélectrique du site d’Antafofobe caractérisant par la

détermination de la hauteur de la chute et le débit ;

Caractéristiques morpho-structuraux du site pour l’emplacement des ouvrages,

surtout le cas du barrage, selon leur compatibilité.

1.4. CONCLUSION PARTIELLE

Face aux problèmes actuels sur le secteur énergie à Madagascar, le Ministère de l’Energie

prend charge la conception et la mise en œuvre de la politique énergétique du Gouvernement à

Madagascar. Le site Antafofobe est parmi des sites candidats ayant une potentialité importante.

L’exploitation de ce site a pour but de desservir principalement la commune Ankaranana avec

ses environnants et celle d’Analavory. Le reste est réservé pour l’approvisionnement de la

capitale. Pour mieux clarifier l’étude, on va aborder, dans le chapitre suivant, ce qui concerne

l’hydroélectricité et surtout sa caractéristique à Madagascar.



Chapitre 2: GENERALITES SUR HYDROELECTRICITE

2.1. DEFINITION [1]

Par définition, l’hydroélectricité est une technique de production d’électricité par l’action

de l’énergie hydraulique. Elle constitue la première filière de production d’électricité primaire à

l’échelle mondiale et contribue de façon considérable au développement durable. Elle fait partie

des énergies renouvelables qui sont caractérisées par les trois critères suivants :

Pérennité des ressources

Respect de l’environnement

Possibilité de production décentralisée

2.2. PRINCIPE DE L’HYDROELECTRICITE [1], [12], [14]

L’hydroélectricité a pour principe de capter l’énergie hydraulique donnée par une chute

d’eau considérable (hauteur de chute H) à travers une turbine associée mécaniquement à un

alternateur (générateur et transformateur) en vue de le transformer en énergie électrique (figure

1).

A titre indicatif, on peut classer la grandeur d’une centrale hydroélectrique selon des

gammes de puissance installée comme l’indique le tableau ci-après :

Tableau 1:Catégorie d’hydroélectricité

Catégorie Puissance installée

Hydroélectrique artisanale ou pré-électrification et Système

hydro-domestique

< 2 kW

Pico centrale 2 kW à 50 kW

Microcentrale 50 kW à 500 kW

Petite centrale 500 kW à 10 MW

Source : Guide pratique pour la réalisation de petites centrales hydrauliques. (RETScreen)



Figure 1: Principe de fonctionnement d’un central hydraulique [1]

2.3. TYPES DE CENTRALE HYDROELECTRIQUE

On peut distinguer différents types de centrales hydroélectriques à savoir:

Selon le type d’aménagement on a: - L’aménagement de montagne

- L’aménagement de plaine

Selon le régime hydraulique on a: - Les centrales à réservoir (figure 2a) ;

- Les centrales au fil de l’eau (figure 2b)

Figure 2: Modèle en 3D des types de centrale hydroélectriques [1]

a) b)



2.4. NOTION DE BARRAGE

2.4.1. Définitions [25]

Un barrage est un ouvrage d'art construit en travers d'un cours d'eau et destiné à réguler

le débit de ce dernier et/ou à en stocker l'eau pour différents usages comme le contrôle des crues,

irrigation, industries, pisciculture, réserve d'eau potable, hydroélectricité comme le but de cette

étude etc. C’est un mur placé en travers d’un cours d’eau, afin de relever le niveau pour créer une

chute ou une réserve. Ce mur retient l’eau avec un masque d’étanchéité.

Un barrage intègre un certain nombre d’ouvrages dits annexes lui permettant de remplir

ses fonctions :

• un évacuateur de crue qui protège des risques de submersion en cas de forte crue

• une vidange destinée à vider la retenue

• une prise d’eau pour produire de l’énergie hydroélectrique

2.4.2. Technique de construction [1]

La construction d’un barrage nécessite une étude approfondie de la topographie, de la

géologie et de l’hydrologie. Ces trois facteurs permettent de comprendre les phénomènes

hydrauliques et ainsi d’adopter le corps et le type de construction au lieu choisi. Il faut :

• De bonnes conditions topographiques: l’emplacement idéal serait les gorges d’un

cours d’eau, ou un resserrement en général. Si l’on veut stocker un maximum d’eau, il faut

aussi calculer la capacité de la cuvette en amont du barrage.

• De bonnes conditions géologiques: les roches sur lesquelles s’appuie le barrage

doivent être stables et étanches, à la fois pour des raisons d’efficacité et de sécurité.

• De bonnes conditions hydrologiques: les précipitations sur le bassin versant qui

alimente la cuvette du barrage doivent être suffisantes pour la remplir et compenser les pertes

d’évaporation du lac de retenue.

2.4.3. Types de barrage

Les barrages sont caractérisés par leur objectif et les matériaux de construction utilisés.

Parmi les divers types possibles, on retiendra les deux suivantes qui sont classifiés d’après la

fonction et la structure :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ouvrage_d%27art

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cours_d%27eau

http://fr.wikipedia.org/wiki/Crue

http://fr.wikipedia.org/wiki/Irrigation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Industrie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pisciculture

http://fr.wikipedia.org/wiki/Eau_potable

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_hydro%C3%A9lectrique

http://www.aquaportail.com/definition-6024-barrage.html



Barrages de retenue

Barrages de dérivation.

Ces ouvrages peuvent être en béton, en maçonnerie ou en une combinaison de ces

matériaux et en matériaux meubles selon les conditions morpho-structurale et géotechniques du

site d’implantation. Parfois le coût des travaux de génie civil ayant trait à l’installation d’un

barrage est souvent un obstacle qui rend le projet financièrement non viable.

2.4.3.1. Barrage de retenue [25]

C’est un ouvrage destiné à retenir l’eau contre l’une de ses faces (face amont) à un niveau

supérieur à celui qui règne sur l’autre face (face aval). La réserve d’eau est stocker en période

d’abondance est distribuer en période sèche. En termes d’hydroélectricité, cette réserve d’eau

assure le débit d’équipement de la centrale pendant la période de basse eau.

Les barrages de retenue servent à un stockage saisonnier, annuel ou multi annuel dans

certains cas et pour la régularisation des cours d’eau.

2.4.3.2. Barrage de dérivation [25]

C’est un ouvrage destiné à dériver vers un nouveau cours une partie ou la totalité des

eaux du cours d’eau. Dans le domaine hydroélectrique, le débit nécessaire du cours d’eau ou de

la rivière est toujours disponible pendant toute l’année pour équiper la centrale.

Les barrages au fil de l’eau (barrages et ouvrages de dérivation) forment une prise en tête

dans le cours d’eau, afin de dévier une partie des écoulements vers un canal ou une centrale

électrique.

2.5. PRESENTATION DE L’HYDROELECTRICITE A MADAGASCAR

2.5.1. Introduction [11], [17], [26]

Madagascar bénéficie d’une ressource hydroélectrique importante localisée

principalement dans les régions Centre, Nord-Ouest, Nord et Est du pays, à l’exception du Sud

où les sites potentiels sont rares et le débit des rivières irréguliers. Les sites hydroélectriques sont

souvent identifiés à partir des documents divers, cartes, photos aériennes et par conséquent les

informations disponibles sont insuffisantes.



Le potentiel hydraulique recensé estimé du pays est de l’ordre de 8 000 MW réparti sur

toute l’île, mais seulement moins de 165 MW sont exploités [26]. Cette puissance est

essentiellement répartie sur les réseaux interconnectés de Toamasina, d’Antananarivo et de

Fianarantsoa. La plus importante centrale hydroélectrique du pays est la centrale d’Andekaleka

équipée de deux turbines de 29 MW chacune et d’une troisième unité de 31 MW.

La puissance installée totale en production d’électricité est de 506 MW (MW = 106 watts)

dont :

165 MW attribué à des sources hydroélectriques ;

341 MW produite par des centrales d’énergie conventionnelle (à base

d’hydrocarbure) ;

27 kW produite par de l’énergie solaire ;

157 kW produite par de l’énergie éolienne et

40 kW produite par biomasse.

En termes de production d’électricité, la part de l’hydroélectricité est estimée à 55,95%

de la production totale d’énergie à Madagascar dont son évolution est présentée par la figure 6.

Figure 3: Evolution de la production en Electricité des centrales hydrauliques. (JIRAMA, 2012)



Confrontée à la crise pétrolière mondiale dans un contexte d’insuffisance

d’investissement direct étranger dans le secteur Energie et le sous-secteur Electricité en

particulier, à l’égard des fortes potentialités hydrauliques du pays, l’hydroélectricité regagne

actuellement d’intérêt et la Politique Générale de l’Etat donne priorité à son développement :

Remplacement progressive des centrales thermique fonctionnant sur produits

pétroliers importés à 100% ;

Valorisation des ressources locales moins polluantes ;

Production d’énergie électrique à moindre coût.

2.5.2. Contexte juridique [11], [26]

Pour pouvoir intervenir efficacement dans le processus de développement, une réforme

majeure a été apportée dans le secteur Energie et ce à travers de nouvelles législations et la mise

en place des nouvelles structures.

S'engageant sur une nouvelle politique économique orientée vers la libéralisation de

toutes les activités de production et le désengagement progressif, l'Etat a mis en œuvre une

réforme du secteur de l'énergie électrique, régie par la "Loi N° 98 – 032 du 20 Janvier 1999

portant Réforme du Secteur de l'Électricité " Cette réforme, ne justifiant plus que le secteur de

l'énergie électrique soit encore placé sous l'entier monopole de l'Etat, a pour but d'ouvrir à de

nouveaux opérateurs la possibilité d'intervenir au sein du secteur afin, d'une part, de relayer l'Etat

malgache dans le financement de l'infrastructure électrique du pays et, d'autre part, de

promouvoir l'efficacité et la qualité du service offertes aux usagers par le jeu de la concurrence.

Les projets de développement des ressources d’énergies renouvelables sont également

régis par les textes ayant trait à l’environnement plus particulièrement le décret n° 99-954 du 15

décembre 1999 modifié par le décret n° 2004-167 du 03 février 2004 relatif à la mise en

compatibilité des investissements avec l’environnement (MECIE).

Le secteur hydroélectricité à Madagascar est encadré par des lois énoncé par le code de

l’eau dont la Loi n° 98-029 du 20 janvier 1999 portant code de l’eau a mis également la mise en

garde de la protection de l’environnement suite à l’exploitation des cours d’eau, lacs, etc. et le

Décret N° 2003-942 qui sont donc similaires aux travaux d’aménagement hydroélectrique.



2.5.3. Les réseaux de transport d’énergie électriques [11, [17]

Madagascar est disposé d’un potentiel énorme en termes d’hydroélectricité si on

exploiterait. Vue les caractéristiques des fleuves et rivières même les cours d’eau, on trouve

beaucoup de sites favorables aux implantations des projets d’aménagement hydroélectrique.

En effet, Madagascar est constitué généralement trois réseaux de transport d’énergie

électrique, qui sont représentés par la carte (Figure 4) avec de nouveaux projets d’interconnexion

à venir. Les réseaux existant sont

Le réseau interconnecté d’Antananarivo ;

Le réseau interconnecté de Toamasina ;

Le réseau interconnecté de Fianarantsoa.

Les centrales hydroélectriques alimentant ces réseaux sont présentées dans le tableau 2

Tableau 2: Les réseaux interconnectés de Madagascar

Réseau Nom des Centrales

Hydroélectriques

Année de mise

en service

Puissance Nominale

(kW)

RIA

Andekaleka 1982 90 000

Mandraka 1955 24 000

Antelomita 1 1903 4 080

Antelomita 2 1903 4 080

Manadona 1920 1 600

Sahanivotry 2007 15 000

Tsiazompaniry 5 200

RIF Namorona 1979 5 600

Manandray 1935 450

RIT Volobe 1930 6 760

Source : JIRAMA, 2008



Figure 4: Plan de développement de nouvelles lignes de transmission [11].

Zone d’étude




L’aménagement hydroélectrique a pour objectif principale de fournir du courant

électrique. Il consiste à alimenter une turbine grâce à une chute d’eau qui est obtenue par la mise

en place d’un barrage. De débit presque régulier, plusieurs types de centrale hydroélectrique sont

possibles selon le type d’aménagement et le régime hydraulique.

A l’égard des fortes potentialités hydrauliques du pays, L’hydroélectricité regagne

actuellement d’intérêt et la Politique Générale de l’Etat donne priorité à son développement.

Trois réseaux de transport d’énergie électrique sont existés à Madagascar. Le potentiel

hydraulique recensé estimé du pays est de l’ordre de 8 000 MW réparti sur toute l’île, mais

seulement moins de 165 MW sont exploités. Des nouveaux projets d’interconnexion sont à venir

pour pallier les demandes croissantes d’énergie et pour exploiter nos ressources.



Chapitre 3: CONTEXTE GEOLOGIQUE REGIONAL

3.1. MADAGASCAR DANS LE CADRE DU GONDWANA [19], [24]

De son histoire, Madagascar s’est positionné au cœur du paléo-continent Gondwana

(figure) et est limité au Nord par Somalie, à l’Ouest par le craton de Congo (Afrique), à l’Est par

l’Inde, et au Sud par l’Antarctique.

Madagascar aurait appartenu à la partie Gondwana Est avec l’Inde, l’Antarctique et

l’Australie, et s’est trouvé aussi au centre de la zone de collision des deux supercontinents.

A l’échelle de Gondwana, on remarque que l’architecture et la nature lithologique des

blocs de l’Archéen de Madagascar sont très similaires à ceux de l’Inde.

Figure 5:Carte montrant la disposition de Madagascar dans du super continent Gondwana

(Gray et al, 2007 ; PGRM 2007)

En général, le bouclier de Madagascar couvre les deux tiers de l’île et il est bordé à

l’Ouest, au sud, et dans une moindre mesure au nord et à l’est, par des roches sédimentaires et

volcaniques, couvrant de manière quasi-complète la période du Carbonifère jusqu’à actuel.

Madagascar est géologiquement divisé en deux zones principales :



- Le tiers de l’île est formé par la zone de formations sédimentaire qui occupent

toutes les zones côtières (à l’ouest). Elle repose en discordance sur les socles

cristallins et renferme le groupe Sakoa, groupe de la Sakamena et groupe de l’Isalo ;

- Les deux tiers restants sont caractérisés par la zone complexe « Précambrien » ou

plus communément connue sous le nom de socle cristallin, sur lequel repose les

Hautes-terres. Elle est formée par des roches ignées et métamorphiques.

3.2. CONCEPT RECENT SUR LE SOCLE CRISTALLIN PRECAMBRIEN [19],

[24]

Le socle précambrien Malgache se compose d’une grande variété de lithologies d’âge

Archéen à fin Protérozoïque (~3.2 Ga à 530 Ma). Il a été subdivisé en plusieurs unités litho-

tectoniques dès les travaux de H.Bésairie (1963-1970). Cette classification a été reprise en 1994

par Windley, en 2002 par Collins et al et le plus récent en 2012 par PGRM

De nombreuses recherches ont été réalisées à propos de la structure du socle cristallin

de Madagascar, dont la plus récente est caractérisée par la succession zonéographique établie lors

de la dernière synthèse géologique et métallogénique de Madagascar en juin 2012, qui détermine

que le socle précambrien peut être subdivisé en six grands domaines géologiques, dont deux

subdivisés en sous-domaines définis par des suites métaplutoniques, des groupes

métasedimentaires et une histoire géodynamique singulières.

Les six domaines géologiques sont représentés par :

Le Domaine Antongil/Masora

Le Domaine Antananarivo

Le Domaine Ikalamavony

Le Domaine Androyen-Anosyen

Le Domaine Bemarivo

Le Domaine Vohibory

3.1.1. Le Domaine Antongil/Masora:

Le Domaine d’Antongil-Masora est présenté par son équivalence du Craton de Dharwar

occidental en Inde et forme un noyau d’âge Méso à Néoarchéen à la périphérie duquel s’est



accrété le Domaine d’Antananarivo. Il est formé par deux sous-domaines [Tucker et al, 2012]

dont :

Le sous-domaine d’Antongil : caractérisé par des formations d’âge Paléo à Néoarchéen

marqués par l’orthogneiss migmatitique de la Suite de Nosy Boraha et paragneiss du

Groupe de Fenoarivo (Paléo à Méso-archéen), Schistes psammitique à amphibole du

groupe d’Ambodiriana et du gneiss/schiste vert du Groupe de Mananara (Méso à

Néoarchéen). Il est affecté aussi par un métamorphisme au environ de 2.5 Ga. Le

magmatisme granitique de la Suite de Masindray (2.35 Ga), le magmatisme basique à

ultra basique de la Suite de Beheloka/Ranomena/Ankavanana (2.147 Ga) et du schiste et

quartzite peu métamorphique du Groupe d’Androrona (environ 1.85 Ga) constituent les

roches d’âge Paléoprotérozoïque de ce sous-domaine

Le sous-domaine de Masora : formé par de l’orthogneiss migmatitiques de Befody de

la Suite de Nosy Boraha comme formation d’âge Paléo- à Mésoarchéen et de paragneiss

du Groupe de Vohilava-Nosivolo la formation d’âge Mésoarchéen. Le groupe de Maha,

le Magmatisme Imorona Itsindro et le Magmatisme d’Ambalavao-Kiangara constituent

les roches d’âge Paléoprotérozoïque. Ce sous-domaine est caractérisé aussi par un

métamorphisme/déformation intense au Néoprotérozoïque terminal.

3.1.2. Le Domaine d’Antananarivo

Les formations Néoarchéen incluses dans le domaine d’Antananarivo sont représentées

par :

- La Suite de Betsiboka

- Le Groupe de Sofia et Groupe de Vondrozo

- Les ceintures de roche verte du complexe de Tsaratanana, d’âge Néoarchéen

terminal

Les groupes de Manampotsy et d’Ambatolampy sont interprétés comme des bassins

intracratoniques issue d’une distension intracontinentale sub-contemporaine du magmatisme

Imorona-Itsindro. Ce sont les formations d’âge Mésoprotérozoïque du Domaine d’Antananarivo

(840-760 Ma) avec les deux Suites magmatiques d’Imorona-Itsindro et d’Ambalavao-Kiangara-

Maevarano.



Notons que la notion de « Suture de Betsimisaraka », classiquement évoquée dans les

schémas d’évolution conventionnels est à abandonner. Betsimisaraka n’est pas une ligne de

suture d’âge Panafricaine [PGRM, 2010]

3.1.3. Le Domaine Androyen-Anosyen

Dans le Sud de Madagascar, les formations Anosyen et de l’Androyen sont constituées

d’un socle et pro-parte d’une couverture, d’âge Paléoprotérozoïque. D’où, on les considère

comme un seul et même Domaine affecté par un accident ductile majeur intra-domaine, la zone

de cisaillement de Beraketa. Ce Domaine est divisé en deux sous-domaines dont :

Le sous-domaine Anosyen : caractérisé par des formations métagabbros et

orthogneiss granitiques et paragneiss quartzofeldspathiques du Groupe de

Taolagnaro et une séquence de plateforme de gneiss psammitique à

quartzitiques, gneiss méta-pelitiques du groupe de Tranomaro surmonté par des

orthogneiss prétectoniques et des granites syn-post tectonique résultant des

Suites de Dabolava, Imorona-Itsindro et d’Ambalavao.

Le sous-domaine Androyen : caractérisé par des formations d’orthogneiss du

groupe de Mangoky, quartzites, gneiss graphitiques et paragneiss

quartzofeldspathiques du Groupe d’Imaloto. Il y a aussi de caractéristique

commune à celle du sous- domaine Anosyen au niveau de suite et le

métamorphisme.

3.1.4. Le Domaine Ikalamavony

Le Domaine Ikalamavony a du quartzite, du marbre et des schistes similaires au Groupe

d’ Itremo comme formation de base mais la majorité est composée par le mélange de roches

métavolcaniques et métasédimentaire, de composition intermédiaire à basique d’affinité d’arc

insulaire (environ 1 Ga). Il est marqué aussi par un épisode tectonométamorphique majeur autour

de 550 Ma à 9kbar et 700oc avec un charriage sur le Domaine d’Antananarivo

Au nord-ouest de la plaine Ranotsara, dans le centre-Sud de Madagascar, les formations

du Domaine d’Ikalamavony et du sous-domaine Anosyen décrivent une « structure en forme de

fleurs » résultant de l’extrusion du Domaine Anosyen-Androyen, en réponse à une convergence

oblique entre les parties Est et Ouest du Gondwana. Le Domaine d’Ikalamavony (arc



magmatique Mésoprotérozoïque), marque une limite entre le Domaine d’Antananarivo et le

Domaine Anosyen-Androyen. Les groupes d’Itremo, de Maha et de Sambirano-Sahanataha

montrent un héritage Paléoprotérozoïque (1.90-1.79 Ga) dont la source serait le Domaine

Anosyen-Androyen et les terrains adjacents, d’affinité indienne et antarctique.

3.1.5. Le Domaine Bemarivo

Il se situe au nord de l’île, et est constitué par les Domaines Nord et Sud. Le Domaine

Nord est composé de l’orthogneiss, des formations volcanosédimentaires et de granites tardifs

caractéristiques de la Suite d’Antsirabe-Nord, de Groupe de Daraina-Milanoa et de la Suite de

Manambato. Le domaine Sud se compose par des formations métasédimentaire et granites tardifs

caractéristiques du Groupe de Sambirano-Sahanataha et de la Suite de Maeverano.

Le Domaine de Bemarivo, consiste en un arc magmatique Néoprotérozoïque charrié sur

le bouclier Archéen à l’Ediacarien (~630 Ma) dont le Domaine Nord s’est charrié sur Sambirano-

Sahanataha puis charrié sur Domaine d’Antananarivo et Antongil.

3.1.6. Le Domaine Vohibory

Dans l’extrême Sud-ouest de Madagascar, le Domaine Vohibory confirme ses affinités

avec l’Afrique de l’Est et représente le seul bloc réellement exotique, formé dans l’océan paléo-

Mozambique, puis suturé à Madagascar au début de l’Ediacarien. Au cours de l’Ediacarien, le

Domaine du Vohibory est interprété comme un arc insulaire intra océanique accrété au Domaine

Androyen-Anosyen. Les roches juvéniles du Domaine présentent de nombreuses similarités, tant

du point de vue lithologique que géochimiques, avec les nappes supérieures de la chaine

Mozambicaine, c’est-à-dire les nappes de Cabo de Gado au Mozambique. Les roches

caractéristiques du Domaine sont du gneiss métabasaltiques calco-alcalin à tholéitiques et le

Xénolites mantelliques formés en amas discontinue de roches ultrabasiques.

Le Domaine Vohibory est marqué par l’événement orogénique unique entre 620 et 600

Ma, dont la collision avec le Domaine Androyen-Anosyen.



Figure 6: Les Domaines et sous-domaine géologique de Madagascar. (PGRM 2012)

3.3. CONTEXTE SUR LES FORMATIONS VOLCANIQUES A MADAGASCAR

[4], [27]

Madagascar présente des formations volcaniques et subvolcaniques de même sur le socle

que sur la couverture sédimentaire.



Du Crétacé au Quaternaire récent, des différentes manifestations volcaniques ont eu lieu

à différentes époques. Selon leur âge, il existe trois grands groupes de manifestations

volcaniques à Madagascar :

Les coulées du Crétacé : résultant d’émission fissurales qui donne les grandes coulées des

côtes ouest et Est de Madagascar, ainsi que le massif d’Androy, au Sud. Elles sont

constituées de basaltes avec le type Sakalavite, la forme d’épanchement à base des

dacites.

Les volcanismes tertiaires et quaternaire : dès le début du tertiaire, une petite période

d’activité s’est manifestée aux environs de Diego Suarez, dans la montagne de français et

à Windsor Castle.

Et vers la fin du tertiaire (néogène) au quaternaire récent, une importante série

d’émissions intermittentes se sont poursuivies jusqu’à une période toute récente ; ce sont

surtout des émissions groupées où les coulées recouvrent les coulées anciennes donnant

ainsi de grands édifices. Elles s’accompagnent toutefois d’émissions fissurales. Les laves

sont beaucoup plus variées avec des rhyolites, trachyte, phonolite, andésite, basalte. Ce

dernier groupe se répartit dans des nombreuses régions de Madagascar, à savoir :

le massif de Bobaomby et la montagne d’ambre ;

dans une grande partie de l’ile de Nosy-Be ;

à l’Ankaizina et au massif de Tsaratanana ;

dans la région centrale où l’on distingue :

- Le massif volcanique de l’Ankaratra,

- Le massif volcanique de l’Itasy.


Parmi les différentes études dans un projet d’aménagement hydroélectrique, la

connaissance du contexte géologique régional semble nécessaire. Ce contexte permet de situer la

zone à étudier dans le cadre géologique correspondant. L’hypothèse de H.Bésairie (1973),

Collins et al (2002), PGRM (2008) sur le socle cristallin de Madagascar est révisée par les

travaux récents du PGRM en 2012. Vue ce contexte, la région de l’Itasy appartient au domaine

d’Antananarivo est constituée géologiquement de gneiss migmatitique du socle précambrien

à la base des différents édifices volcaniques du Pré Pléistocène à l'Holocène.



PARTIE II : ETUDE TECHNIQUE : PROJET

D’AMENAGEMENT HYDROELECTRIQUE

DU SITE D’ANTAFOFOBE SUR LA LILY



Chapitre 4: CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE

Notre étude consiste à évaluer la potentialité électrique de l’eau de la rivière Lily au droit

de la chute Antafofobe, qui se trouve en aval de la chute d’Antafofo (Chutes de la Lily) le

fameux site touristique de la région d’Itasy. On développera dans la suite son cadre général.

4.1. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE

4.1.1. Localisation

La chute Antafofobe ayant comme coordonnées Laborde X : 413 476, Y : 786 107 se

situe près du village d’Antabôka dans le fokontany Manirisoa, Commune Ankaranana, District

de Soavinandriana, Région d’Itasy (Figure 7).

Le Fokontany Manirisoa où on situe le site se trouve à environ 30km de la commune

d’Analavory en prenant 19 km sur la route nationale RN1bis pour atteindre la bifurcation près du

village Marovoalavo, dit Antsapanan’Ambodimanga, et environ 10km de piste de cette

bifurcation. Notons que le chef-lieu de commune, Ankaranana est à environ 7 km de ce

Fokontany.

Figure 7:Carte de situation de la zone d’étude (BD 500 FTM)



C’est à partir de ce site que on a pu délimiter le secteur à étudier correspond à l’étendu du

bassin versant de la Lily qui est entre les coordonnées Laborde Y =801 148 m – 756 613 m et X

= 405 578 m – 477 451 m.

4.1.2. Climat [6]

La région bénéficie du régime climatique tropical d’altitude et est caractérisée par une

température moyenne annuelle inférieure ou égale à 20°C. La moyenne des minima n’atteint pas

7°C, allant de 4,6°C (dans le district de Soavinandriana) à 6,3°C (dans le district de Miarinarivo).

Deux domaines climatiques bien distincts apparaissent dans la région de l’Itasy, selon les

secteurs :

Dans les parties orientale et centrale de l’Itasy (district d’Arivonimamo et la partie Est de

Miarinarivo) règne un climat subhumide tempéré ou frais. C’est la transition entre le climat

humide et tempéré ou frais (Est) et le subhumide chaud (Ouest).

- Précipitations annuelles oscillant entre 800 mm et 1 000 mm durant la saison pluvieuse.

- Une saison sèche bien marquée du mois d’avril au mois d’octobre où la hauteur

moyenne mensuelle des pluies se situe à 40 mm ;

- Température moyenne mensuelle comprise entre 26.7°C en janvier et 7.1°C en août.

Vers la partie Ouest (Soavinandriana), on a un climat montagnard humide frais où l’on

ressent déjà les influences occidentales. Ce type de climat s’apparente, par contre, à celui du

Moyen- Ouest de l’île dont

- La pluviométrie est comprise entre 900 mm et 1100 mm.

- La température moyenne est de 28°C en Janvier à 10°C en août.

Notons que la période des basses eaux se situe aux alentours du mois d’octobre.

4.1.3. Approche hydrologique

La région d’Itasy est drainée par quatre rivières majeures à savoir la rivière d’Ikopa, de

Kitsamby, de Mazy et celle de Lily, notre zone de travail. La rivière Lily est le seul déversoir du

lac de barrage Itasy, elle est le principal affluent de rive gauche de la Sakay qui rejoint la



Kitsamby puis la Tsiribihina. D’où son appartenance au grand bassin versant de Tsiribihina qui

est parmi des plus grands bassins versants.de Madagascar (Figure 8).

Figure 8:Carte représentative des réseaux hydrographique et bassin-versants de Madagascar

Source : Raunet (1997), citée par Ramasiarinoro (2008)

Zone d’étude



Le Lac Itasy est principalement alimenté par la rivière de Varahana dont la source est

située dans le Sud du District d’Arivonimamo. En partant de ce lac vers l’Ouest, la rivière Lily,

jalonnée de nombreux rapides, est entrecoupée de chutes dont l’attrait touristique est une source

de revenus pour la population local. [10]

Les explosions volcaniques ont laissé des cratères qui constituent actuellement des lacs.

C’est pourquoi on a pu trouver plusieurs types de lacs dans la région comme le lac de cratère de

Mahiatrondro, de Kavitaha, d’Andranotoraha etc.

Tous ceux-là permettent de dire que la région d’Itasy a une potentialité sur la ressource

en eau qui caractérise aussi la nature du climat de cette région.

4.1.4. Occupation du sol

Par le traitement de la carte d’occupation du sol (Figure 9), on a constaté que le bassin

versant de Lily est caractérisé par huit éléments occupant le sol. Sa répartition est donnée par le

tableau 3.

Tableau 3: Répartition de la surface d’occupation du sol du BV Lily

Occupation du sol Surface en m2 Surface en %

Savane herbeuse 502.945839 56.03

Savane arboré 144.003209 16.04

Mosaïque de culture 126.885928 14.13

Forêt dense 56.14665 6.25

Plan d'eau 49860.844 4.87

Rizière 21.793609 2.42

Marécage 2.351342 0.26

Zone reboisé 1.18979 0.13

Total 872132.937 100

On peut dire que la savane herbeuse occupe la plus grande partie du bassin versant. La

plupart les terrains est très fertile et propice à diverses cultures comme la riziculture irriguée, la

culture de maïs, celle d’arachide, de pomme de terre et surtout des fruits, etc…



Figure 9:Carte d’occupation de sol de la zone d’étude (Fond de carte : BD 500 FTM)



4.2. CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE [6]

La région d’Itasy détient une potentielle économique énorme. L’étendue de terre

cultivable, d’origine volcanique, constitue un facteur propice au développement de l’agriculture

et enrichit la population.

L’agriculture et l’élevage occupent la place la plus importante dans la productivité

communale de la région. Les 98.0% de la population de la commune ont basé leur économie sur

ces deux secteurs, 85.4% des populations s’occupent d’agriculture et d’élevage et le reste, c’est-à

dire, le 15%, se répartissent dans les autres secteurs comme transport, commerce, tourisme, etc.

Comme le cas de la commune Ankaranana, où on trouve notre secteur d’étude, les

principales cultures sont du riz, maïs, patate douce, arachide etc. et l’élevage est caractérisé par

des élevages bovins, caprins, porcins, de Landy etc. La production est, soit destinée à la

consommation familiale, soit amener sur les marchés périphériques et les milieux urbains même

vers la capital. Le nombre de population actuelle est environ de 12 000 habitants, repartis dans

les 7 fokontany de la commune dont ce de Manirisoa est de 2 400.

Malgré cette potentialité, les gens de cette région rencontrent toujours des problèmes

d’insécurité, surtout dans les zones spécifiques où il n’y a pas d’électricité

4.3. APPROCHE PEDOLOGIQUE [8], [27]

Il convient de rappeler que notre zone d’étude appartient aux zones des hautes terres

centrales de Madagascar qui sont caractérisées par des associations de sols ferralitiques rouges et

jaune/rouge, sols hydromorphes et des sols bruns eutrophes.

Trois types de sols caractérisent la Région Itasy. Ils sont classés selon les ensembles

topographiques locaux et en fonction de leurs aptitudes agronomiques :

Les sols d’alluvions, ou baiboho, aux aptitudes culturales élevées sur les berges

du lac Itasy et le long des larges vallées d’Analavory et d’Ifanja ;

Les sols néo-volcaniques à caractéristiques des andosols ;

Les sols ferralitiques couvrant une grande partie de la région. Ils sont d’évolutions

très diverses, allant des argiles latéritiques, relativement fertiles, jusqu’aux cuirasses des



Tampoketsa, imperméables, dépouillées d’éléments utiles, crevassées de « lavaka ». Dans

l’ensemble ces sols sont compacts, fragiles, difficiles à travailler.

La figure 10 montre les natures globales des sols à Madagascar surtout ceux de notre

zone d’étude.

Figure 10: Carte pédologique de Madagascar

Zone d’étude



4.4. APPROCHE GEOLOGIQUE

La région Itasy est caractérisée par des massifs volcaniques reposant sur un substratum

gneissico-migmatitique et se comportent en trois entités géologiques et pédologiques dont le

socle cristallin représenté par des migmatites, des gneiss et de quartzites ; les roches volcaniques

de différentes phases et les formations pédologiques récentes dominées par des sols latéritiques.

4.4.1. Situation de la région d’Itasy dans le socle cristallin Malagasy

La région d’Itasy fait partie du groupe d’Ambatolampy, c’est la deuxième formation

avant le groupe d’Andriba dans le système du graphite d’après H.Bésairie. En partant des

hypothèses géologiques récentes, le groupe d’Ambatolampy est parmi les formations d’âge

Mésoprotérozoïque du Domaine d’Antananarivo (figure 11) et est marqué par une séquence de

roches supracrustales, inégalement préservées, fortement plissées et avec une extension de plus

de 400 km depuis Antananarivo jusqu’au sud de Fianarantsoa [19].



Figure 11 : contexte géologique de la région d’Itasy. (BD 500 FTM ; Rakotomanana D. PGRM,

2012)



Du point de vue pétrographique, la région d’Itasy est caractérisée par des formations

gneissico-migmatitiques (formation caractéristique du sous-sol de la zone d’étude), des schistes

et paragneiss alumineux, certains riches en graphite, et abondants aux niveaux de quartzite.

La région d’Itasy est marquée aussi par les suites magmatiques dont ceux d’Imorona-

Itsindro et le volcano-plutonique qui s’est manifesté durant l’ère tertiaire à quaternaire.

4.4.2. La formation volcanique d’Itasy [4]

La région d’Itasy occupe une place très importante depuis les manifestations

volcaniques de Madagascar d’âge Néogène jusqu’au quaternaire récent.

Dans la partie Est de la région, on trouve les décombres de la manifestation volcanique

de l’Ankaratra juste sur le massif à l’Est d’Arivonimamo (voir figure 5). C’est un massif

volcanique le plus intense et le plus varié de tous les massifs volcaniques de Madagascar, sa

particularité est son allongement sur une centaine de kilomètres entre Antsirabe et Arivonimamo.

Dans la partie occidentale, le massif volcanique de l’Itasy appartient totalement au

versant occidental de Madagascar .Il est particulièrement intéressant car il présente sur une petite

superficie, un ensemble caractéristique de formes simples et diverses offrant d’une manière très

claire, une bonne leçon de volcanologie. La succession d’une série d’éruptions de courte durée,

du pliocène jusqu’au Pléistocène inférieur n’a fourni qu’un volume limité de produits

volcaniques. Les coulées sont peu épaisses mais des projections cendreuses se sont répandues

loin des centres d’émission, recouvrant le pays.

L’activité volcanique de la région d’Itasy est connue par les manifestations des cinq

types d’éruptions basées sur la diminution progressive de la fluidité et de la température des

laves. Ces manifestations ont laissées des traces caractéristiques en donnant les paysages actuels

qui présentent des intérêts touristiques (Figure 6). Ces types sont classifiés comme suit:

4.4.2.1. Le type Hawaïen

Les volcans de type hawaïen ont des éruptions dites effusives. Leur lave est très fluide

et s’écoule sans produire d’explosion. C’est le cas du complexe d’Andranonatoa qui a donné des

coulées de trachytes exceptionnellement visqueuses et qui s’étalent sur le relief préexistant en

formant une série de paillers avec des ondulations et des rapides, avec textures scoriacées.



4.4.2.2. Le type strombolien:

Les volcans de type strombolien ont à la fois des éruptions diffusives et explosives. Ils

provoquent des coulées de laves fluides et des projections de cendres et de roches brûlantes qui

sont des bombes. Le type, le plus abondamment représenté dans l’Itasy par de multiples puys est

réalisé d’une manière remarquable au Kassigie.

4.4.2.3. Le type vulcanien:

Les volcans de type vulcanien ont des éruptions explosives, avec des coulées de lave

très visqueuse. Ils projettent également très haut d’énormes quantités de cendre et de blocs

incandescents. On trouve de bons exemples isolés de ce type à l’Antamponimerina au Sud de

Mananasy

4.4.2.4. Le type ultra-vulcanien:

Les phénomènes dynamiques ultra-vulcaniens caractérisent les éruptions

essentiellement explosives ne fournissant que des matériaux refroidis formés ici de blocs de

laves paléogènes, c'est-à-dire appartenant à des éruptions antérieures, sans émission de nouvelles

laves. Les cratères lacs Andranoratsy et de Kitia (lac Andranotoraha) sont des exemples parfaits.

4.4.2.5. Le type peléen:

Les éruptions de volcan peléen sont rares et très violentes.au départ, une explosion fait

sauter le bouchon de lave solidifiée. Elle libère une coulée rapide de cendre et de fragment de

lave solidifiée, d’où c’est la nuée ardente. L’Itasy offre plusieurs dômes de ce type dont les plus

importants sont l’Ingilofotsy et le Betahazana, dominant Analavory.

La dernière série des éruptions est datée d’un âge inférieur à une dizaine de milliers

d’années par deux mesures au carbone 14 sur tourbe. Une tourbe des marais d’Ifanja est estimée

à un âge de 4.400 années ; une autre tourbe, prélevée dans les marais résiduels de l’ancien grand

lac Itasy résultant aussi d’un barrage de la rivière Mazy par les mêmes basanites, a donné un âge

de 8.365 années.



Figure 12: Esquisse géomorphologique des massifs volcaniques de l’Itasy. (A.Lenoble,)




La zone d’étude est délimitée par les coordonnées Laborde : Y =801 148 m – 756 613 m

et X =405 578 m– 477 451 m dans la région Itasy. Elle fait partie du climat tropical d’altitude

caractérisé par le climat subhumide tempéré ou frais dans le parti Est tandis que du climat

montagnard humide frais caractérise l’Ouest avec une température moyenne de 20oC. La nature

du sol de la zone constitue un facteur propice au développement de l’agriculture par sa fertilité et

fait vivre la population. Dans le cadre géologique, la zone d’étude est matérialisée par des

formations gneissico-migmatitiques du domaine d’Antananarivo et du groupe d’Ambatolampy

surmontées par des formations volcaniques d’âge quaternaire en donnant les paysages

caractéristiques typiques de la région d’Itasy.

L’étude du cadre général de la zone, en vue de dégager les facteurs d’exploitabilité est

très importante pour l’étude de faisabilité et de viabilité du projet. Une fois encore, en plus des

études technico-scientifiques, l’étude socio-économique (rassemblement et interprétations de

toutes les données relatives à l’économie, à la géographie et à l’environnement) est très

importante et elle sert de base pour les analyses des utilisations potentielles de l’énergie dans la

région.



Chapitre 5: ETUDES GEOLOGIQUES DU SITE CONÇU POUR

L’AMENAGEMENT ET SON BASSIN VERSANT

Parmi les ouvrages de génie civil, les barrages sont ceux qui sollicitent de la façon la plus

complexe et la plus complète le milieu naturel (sols, roches, eau) dans ses réalisations. Parfois, la

nécessité d’effectuer des études géologiques sur le site est souvent sous-estimée. Dans de

nombreux cas, cela entraîne des conséquences regrettables voire catastrophique. Sur ceux, on

peut dire que l’apport des études géologiques prend une place très importante dans la réalisation

de ces ouvrages.

Pour mieux comprendre l’ampleur de la nécessité de ces études, il convient de savoir les

nombreux rapports entre les ouvrages à construire et le contexte géologique du bassin versant

surtout ceux du site conçu pour l’aménagement. Le but de ce chapitre est de définir les

caractéristiques géologiques de l’emplacement des ouvrages dans l’aménagement ainsi que ceux

du bassin versant qui peuvent influencer l’apport en eau et déterminent l’apport solide.

Des études géologiques, pédologiques et structurales ont été déjà effectuées

antérieurement dans la région Itasy. Citons les travaux de :

Zebrowski, C. (1971) qui a fait des analyses pédologiques de l’andosol

d’Ankaratra et Itasy.

Lacroix, A. et Lenoble, A. (1974) qui ont décrit de manière plus précise la

lithologie, la géomorphologie et la volcanologie de Soavinandriana Itasy en

faisant la carte géologique de Soavinandriana, et celle de l’esquisse

géomorphologique ;

Rabarimanana, M. (2002) qui aborde la situation de l’érosion en lavaka et ses

impacts dans la grappe de l’Itasy.

Andrianaivo, L et Ramasiarinoro, V.J (2010) qui se sont intéressés à la relation

entre les réseaux de drainage et les fracturations ainsi que celle des structures

géologiques et le système géothermal de la région Itasy dans le but d’évaluer la

potentialité en énergie géothermique.



5.1. ETUDE GEOLOGIQUE A L’ECHELLE DU BASSIN VERSANT

Tout barrage est nécessairement lié à son environnement. Dans le choix du site où le

barrage sera planté, l’étude de la géologie du bassin versant est nécessaire pour connaître la

nature de différentes formations traversées par le cours d’eau et ses affluents ainsi que son

rapport avec la qualité des eaux.

5.1.1. Morphologie

La morphologie est un moyen indirect de connaissance du sous-sol c’est-à-dire qu’on

pourra connaître la nature, la structure et les caractéristiques du sous-sol à partir de cette étude.

Le bassin versant de Lily présente un relief varié caractérisé par des vallées liées à des

failles d’escarpement court et raide avec une topographie modérément à profondément incisée,

reliée au climat tropical et des facettes trapézoïdales ou triangulaires le long des flancs des

montagnes ([2], [3]), ainsi que par une partie du massif d’Ankaratra. La figure 13 permet de

distinguer les grandes zones caractéristiques suivantes :

La zone de la partie Ouest du lac Itasy ;

La zone de la partie Est du lac Itasy ;

5.1.1.1. La zone de la partie Ouest du lac Itasy

Cette zone est marquée par la présence des alignements des reliefs de forme circulaire

(dômes, cônes et les lacs de cratère), caractéristiques des émissions volcaniques de cette région,

de direction général Nord –Sud, aux pentes très fortes avec des vastes plateaux entrecoupés par

des vallées étroites. C’est dans cette zone là que la rivière Lily coule en suivant la direction Est-

Ouest, avec beaucoup de vallées en gorge de 20 à 30m de profondeur et d’autres morphologies

intéressantes. Le réseau hydrographique de cette zone est moins dense que celle de la partie Est

5.1.1.2. La zone de la partie Est du lac

Cette zone est représentée par des reliefs déchiquetés dominés par des arêtes résiduelles

résistantes et des reliefs allongés de direction Est-Ouest. Cette zone fait partie de la zone de

cisaillement ductile d’Antananarivo. C’est la zone représentant la plus grande partie du bassin

versant Lily caractérisé par les rivières qui alimentent le lac Itasy.



Figure 13: Carte représentative des reliefs de la zone d’étude (Donnée SRTM traitée).



5.1.2. Pente et réseau de drainage

L’étude de l’allure de la pente des flancs des reliefs est indispensable dans l’étude

géomorphologique du milieu. Plus la pente est élevée, l’action de l’érosion est excessive

entraînant les ruissellements torrentiels.

Les ruissellements torrentiels ont développé une série de morphologies d’érosions

caractéristiques le long des flancs des montagnes représentés par des facettes trapézoïdales ou

triangulaires. Ces facettes sont développées le long des flancs de montagnes et/ou sur les miroirs

de failles normales ou subverticales ([2], [3]). Près de notre site, le flanc du relief sur la rive

droite présente beaucoup cette forme avec une direction Nord-Sud (Photographie 1).

D’une manière générale, la pente et le réseau de drainage sont toujours associés dans la

morphologie fluviatile. La forme du réseau et sa longueur dépendent de l’allure de la pente. Plus

la pente est faible le réseau ait une allure sinusoïdale alors que si la pente est élevée, on a une

allure de réseau linéaire.

Photographie 1: Vue de la facette triangulaire

5.1.2.1. Modèle de drainage

Dans notre contexte d’étude, le réseau de drainage est sub dendritique à sub parallèle. Les

réseaux d’ordre supérieur présentent plus ou moins un modèle de drainage en treillis. La plupart

des réseaux d’ordre supérieur et moyen suivent une tendance structurale générale qui indique que

ces drainages peuvent être structurellement contrôlés ([2], [3]).



La rivière Lily coule, le long d’une direction Est-Ouest, entre les chaines de montagne du

champ volcanique d’Itasy en partant du lac Itasy vers l’ouest jusqu’à son confluence avec le

rivière Sakay qui suit une direction général Nord-nord-est Sud-sud-ouest (NNE-SSO). D’autres

rivières, affluents de la rivière Sakay, sont aussi en parallèle à celle de la direction de Lily et cela

permet de constater que la rivière Lily et Sakay sont plus ou moins perpendiculaire,

caractéristique d’une déflection brusque ([2], [3]).

Dans la partie Est du bassin versant, on a une vallée importante de la Matiandrano, vers

laquelle convergent plusieurs rivières affluentes dont la Varana, Fitandambo et d’Andranomena,

c’est à dire caractérisé par une morphologie d’un bassin hydrographique de type endoréique où

l’écoulement est retenu par le lac de barrage Itasy. Le réseau de drainage dans cette partie est

plus dense que celle de la partie ouest. Les lignes de drainage d’ordre inférieur sont

principalement orientées le long de la direction Nord-Sud.

5.1.2.2. Pente

La carte de pente représentée par la figure 14 a été établie à partir des traitements de

l’image SRTM couplée par le BD 100 de la carte hydrographique de la région Itasy. Dans ce cas,

on a utilisé le logiciel ArcGIS 9.3 comme logiciel de traitement. Cette carte montre la relation

entre la pente et l’écoulement des cours d’eau ainsi que sa relation avec la forme des reliefs et ses

structures. De même, elle donne aussi un bel aperçu sur la topographie de la zone d’étude qui

permet d’appuyer les observations tirées dans l’étude géomorphologique cité ci-précédemment.

A l’échelle du bassin versant de la rivière Lily, les reliefs qui ont des pentes raides c’est-

à-dire supérieur ou égal à 40 % sont, soit ils sont de forme circulaire an niveau des dispositifs

volcaniques de la partie centrale du bassin, soit de forme allongé de direction général Est-Ouest,

nord-ouest Sud-est. Ils représentent les flancs des montagnes aux alentours des appareils

volcaniques cités ci-précédent. Ceux qui restent sont des reliefs de pente plus douce à faible

(inférieur à 30%). On les localise dans les plateaux entre les appareils volcaniques, dans les

reliefs à l’est et à l’ouest de ces appareils volcaniques et dans des vallées.



Figure 14: Carte de pente du bassin versant et les réseaux de drainage (BD 500 FTM, Image SRTM)



5.1.3. Approche Lithologique

Figure 15:Carte géologique de la zone d’étude ([2], [3], modifié par l’auteur)



D’après la carte de pente (figure 14) et la carte géologique de la figure 15 ci-précédent

avec les informations de la décente sur le terrain, on constate que les formations volcaniques de

l’Itasy se trouvent au creux d’un ensemble migmatitique, gneissico-migmatitique qui forme des

chaînons montagneux à pente raides et chaotiques.

On rappelle aussi que la zone d’étude se trouve dans le groupe d’Ambatolampy du

domaine d’Antananarivo. Les formations caractéristiques sont des séquences de roches

supracrustales, inégalement préservées.

En terme de lithologie, les formations présentes dans le bassin versant Lily sont données

par le tableau 4.

Tableau 4: Les formations présentes dans le bassin versant Lily.

Formations Natures lithologiques

Volcanique Basalte Andésite, Ankaratrite, Trachyte,

Phonolite, Basanites

Plutonique Gabbro, Granites, Syénite

Métamorphique Gneiss migmatitique à Graphite, Charnochite,

Migmatites

Sédimentaire Alluvions

La rivière Lily, en partant du lac Itasy, chemine entre les massifs volcaniques avec une

direction Est-Ouest. Elle coule toujours dans une gorge de 20 à 30 m de profondeur qui entaille

les accumulations des scories et les coulées de basanite, la gorge est incisée au contact du socle,

qui affleure au nord, et des cheires basanitiques de l’Anativato et du Manakambahiny. Cela se

prolonge vers l’ouest jusqu’à notre secteur d’étude. C’est ce qu’on a sur le cas du site

d’Antafofobe. C’est là qu’on peut trouver un nouvel exemple de cette tendance très générale des

rivières à s’installer en position latérale sur le bord des coulées, au contact de celle-ci et de la

formation encaissante.



5.1.4. Etude structurale

A l’échelle régionale, la région Itasy est caractérisée par des accidents tectoniques

subméridiens matérialisés par l’alignement des dômes, des cônes et des cratères. Dans le cadre

tectonique général de Madagascar, la région d’Itasy se situe dans la zone d’instabilités récentes

des hautes terres centrales. Elle correspond à l’axe de réactivation magmatique Nord-Sud de la

centrale de Madagascar décrite par Kutina (1972), c’est-à dire, à une fracture profonde ou à une

zone de faiblesse de l’écorce terrestre. La région d’Itasy, après celle d’Alaotra, est la zone la plus

sismique de Madagascar. Très récemment, un séisme de magnitude 4.4 à l’échelle de Richter

s’est manifesté dans la région. [28]

Dans cette étude structurale on doit mettre en évidence :

les trajectoires des linéaments structuraux ;

les symétries ou asymétries des structures tectoniques (critères cinématiques)

ainsi que la géométrie des plis ;

les structures cassantes (failles, joints, diaclases).

La connaissance de ces éléments structuraux est nécessaire pour déterminer et délimiter

les zones instables qui peuvent engendrer des impacts négatifs dans la réalisation du projet.

Pourtant, la couverture latéritique et la couverture végétale masquent parfois les affleurements et

provoquent l’insuffisance d’indices pour vérifier l’homogénéité du milieu concerné c’est

pourquoi on procède à des études structurales à l’échelle du bassin versant.

Par hypothèse, on dessine comme lignes les vallées rectilignes, les murs de vallée, les

alignements de collines étroites et les arêtes, les lignes de crête, les passages ou la combinaison

de ces dispositifs, une fois alignés, d’où les traçages des trajectoires des linéaments structuraux

sur la carte de la figure 16 qui nécessitent des vérifications sur le terrain [2], [3].

Le traitement de l’image SRTM de la figure 16 fait apparaitre les différentes familles de

linéaments structuraux de la zone d’étude qui sont généralement orienté vers le Nord-sud, Est-

Ouest, Nord-ouest Sud-est et Nord-est Sud-ouest, dans lesquelles les directions N-S, NNE-SSO,

NNO-SSE sont décrites comme les familles de fracture majeure. Dans ce cas, on observe que les

lignes de drainage des cours d’eau et rivières épousent l’orientation des linéaments structuraux.



Figure 16: Esquisse de la carte structurale de la zone d’étude (Données SRTM).



5.1.5. Approche sur l’hydrogéologie [18]

L’hydrogéologie consiste à découvrir et capter les eaux souterraines qui sont constituées

par toutes les eaux contenues dans le sol et sous-sol.

Dans cette approche, on détermine le type de nappe aquifère et les circulations afin

d’estimer l’étanchéité du site et celle de la cuvette de retenue pour définir le dimensionnement

des ouvrages correspondants dont le système de drainage.

Selon les études antérieures, le bassin versant est généralement caractérisé par les deux

types de nappes souterraines suivants :

Tableau 5: Les types de nappe dans le bassin versant de Lily

Type de nappe

Caractéristiques

Nappes de fissures Nappe des terrains

volcaniques Quaternaire

Lithologie Gneiss migmatitique du socle

cristallin

Projections volcaniques

(cinérites)

Type de porosité fissuré Poreux

Type de nappe libre Libre

Niveau statique 2-3m 2-3m

Profondeur d’ouvrage 5-20m 5-20m

Epaisseur d’aquifère environ 10 m environ 10 m

Qualité de l’eau eau douce, faible

minéralisation

faible minéralisation

Débit spécifique estimé 0,8 à 1,4 l/sec/m 2 à 5 l/sec/m

Source : Rakotondraibe, 2005



5.2. ETUDES GEOLOGIQUE A L’ECHELLE DU SITE

L’étude géologique du site est très importante dans un projet de construction du barrage

car elle assure la vie entière des ouvrages à planter. Le choix de l’emplacement des ouvrages,

l’axe et l’ancrage du barrage nécessite des études approfondies de la géologie du site ainsi que

ses environnants.

5.2.1. Morphologie du site

Certaines caractéristiques paraissent essentielles pour qu’un site soit admis dans un projet

de construction de barrage ; la principale principales est celle de la morphologie de la vallée. En

général, la forme de la vallée est présentée par les quatre types principaux suivants :

Vallée en forme de canyon ou gorge ;

Vallée étroite en forme de U ;

Vallée étroite en forme de V ;

Vallée large.

Chaque types se différencie par l’allure de la pente des deux flancs et l’étendu du lit

majeur de la rivière. Chaque forme reflète la nature de la formation géologique du milieu [27].

L’image photographique (Photographie 2) prise lors de notre descente de direction Nord-

Sud expose la forme du relief du site choisi, caractérisé par :

La rive gauche formée par une falaise de hauteur entre 20 à 25 m ;

La rive droite formée par le flanc du relief à pente étroite.

Photographie 2:Vue de la morphologie du site.

Sense d’écoulement de la

rivière



5.2.2. Lithologie du site

L’étude de reconnaissance du site d’Antafofobe a permis de mieux connaitre les diverses

lithologies. Le secteur étudié est caractérisé par la prédominance des formations gneissico-

migmatitique et de la coulée basanitique. D’autres faciès pétrographiques apparaissent en bancs

ou ilot plus ou moins développés. Il s’agit de formations de quartzites et de granite leucocrate.

La coupe synthétique de la figure 18 illustre l’aperçue lithologique du site et ses

environnants. L’épanchement de la coulée s’est présenté entre les formations gneissiques et

ayant comme direction préférentielle Est-Ouest.

Figure 17:Carte géologique du site Antafofobe et ses environnants (fait par nous-même)



Figure 18:Coupe synthétique du profil traversant la rivière Lily.

On a révélé par la suite que la rivière Lily coule le long de la limite des deux formations

de nature et caractéristique différentes.

Sur la rive droite du site étudié, les formations gneissico-migmatitique montrent une

foliation bien marquée par l’alternance des bandes de minéraux sombres tels que les minéraux

ferromagnésiens (biotite et amphibole) et minéraux clairs dont les feldspaths, la sillimanite et

quartz (voir photographie 3). Ces minéraux sont à grains moyens et grains fins. Le degré

d’altération de la formation migmatitique sur l’affleurement est très avancé. Tout près sur le

même endroit, il s’agit d’un affleurement de banc de quartzite de couleur gris blanchâtre.

Les plans de foliation sont généralement orientés dans la direction N 120 à N130 avec

une pente moyenne de 50o à 55

o vers le Nord-nord-est (NNE). Les pendages des foliations et la

pente du flanc Est du relief sont presque concomitants.

Photographie 3: Vue global de la caractéristique des formations du versant droite

En ce qui concerne la rive gauche, elle est constituée d’une falaise de basanite en forme

d’orgues (voir photographie 4) de texture vitreuse et est constituée par des microcristaux de

A B


rivière



minéraux ferromagnésiens. Les colonnes de basanite peuvent influencer la perméabilité tant à

l’emplacement du seuil que dans le réservoir.

Photographie 4: Vue de la falaise basanitique de la rive gauche

5.2.3. Structure et stabilité des appuis

Toute implantation de barrage exige une analyse de stabilité du sol et/ou de la formation,

sur lesquels reposeront les fondations, en cas d’existence des structures douteuses comme les

fracturations, direction et pendage des foliations. Sur ce, il est nécessaire de demander des études

géotechniques surtout des forages pour vérifier cette stabilité.

Dans le cas du site d’Antafofobe, les deux encrages dont ce de la rive droite et de la rive

gauche sont présentés par deux massifs rocheux qui sont de structure et nature petrologique

totalement différentes.

Le comportement mécanique des deux appuis rocheux est un facteur déterminant dans le

dimensionnement des ouvrages qui y sont exécutés. Afin de comprendre, expliquer et modéliser

ce comportement, il est nécessaire de connaître la structure géométrique ou plus précisément le

modèle de distribution géométrique des fractures, ainsi que les propriétés mécaniques de chacune

des composantes que sont la matrice rocheuse et les discontinuités en réalisant des forages puis

en classifiant suivant les classifications géomécaniques (Q-système, RMR et GSI) [5].



Chaque type de formation tant meuble que rocheuse a ses propriétés mécaniques selon la

contrainte appliquée dont la détermination de ses comportements est caractérisée par le module

de Young E et un coefficient de Poisson ѵ [5].

Le tableau 6 permet de d’estimer les caractéristiques les deux massifs considérés comme

encrage

Tableau 6: Module de Young et coefficient de Poisson pour quelques roches

Nature de formation Module de Young E (GPa) Coefficient de Poisson ѵ

Basalte 20 - 70 0.25 -0.35

Gneiss 10 - 60 0.25 -0.35

Source : Extrait du tableau cité par Chalhoub, 2010

Notons que ses valeurs guideront dans le choix de propriété élastique des deux rochers

d’appuis avant le dimensionnement de l’ouvrage à implanter.

Les photos 2 et 5 montrent les structures entièrement différentes des deux rives. Chaque

type de formation se comportera différemment selon les sollicitations induites par les fondations

du barrage.

Photographie 5: Vue du site conçu pour la mise en place du barrage.

Ancrage rive droite avec du

gneiss migmatitique

Ancrage rive gauche avec

massif rocheux de

Basanite


rivière



5.3. INTERPRETATIONS

L’exploration des données montre que, à l’échelle régionale vers l’échelle locale, les

caractéristiques géologiques et structurales peuvent influencer le choix du site d’implantation et

la stabilité des ouvrages dans les projets d’aménagement hydroélectrique. Ce qui confirme

l’hypothèse de la présente recherche.

Plusieurs raisons peuvent expliquer cette analyse. D’abord, selon l’étude morphologique

et structurale, la succession des failles de direction Nord-sud de part et d’autre des appareils

volcaniques d’Itasy, l’altitude élevée et à pente raide par rapport aux autres des reliefs bordant

ces appareils indiquent qu’une succession d’évènements affecte cette région dont :

Bombement de la lithosphère qui provoque l’amincissement crustal et la

formation d’un système de failles normale ;

Fracturation de la partie culminante en donnant des failles à forts pendages

Magmatisme important.

Cette succession d’évènements est caractéristique des rifts actifs continentaux (Bosworth,

1993). La figure 29 représente schématiquement ce phénomène.

Figure 19:Modèle schématique d’un rift continental

A l’échelle régionale, des études récentes ont signalé la présence d’une tectonique active

([2], [3]). Des activités sismiques expliquent aussi la tendance à la réactivation des failles qui

influenceraient la partie occidentale de la région [28].



Divers dispositifs géomorphologiques indiquent le néotectonisme dans la zone d’étude.

Les facettes triangulaires, les escarpements de faille, les failles (normales et/ou inverses) et les

failles subverticales ainsi que des déflections brusques des cours d’eau suggèrent davantage que

la région est toujours tectoniquement instable ([2], [3]). On a distingué ses caractéristiques le

long de la rivière Lily et ses environnants.

Un alignement des cratères et dômes de direction préférentielle Est-Ouest est figuré près

de notre site à Antafofobe, c’est-à-dire à l’ouest des dispositifs volcaniques de direction générale

Nord-Sud. Ils sont accompagnés de coulées d’extension relativement importante. Ceci indique

qu’il y a une extension fissurale provoquant l’éruption des coulées de laves basanitiques qui peut

être due à un phénomène de rift aussi. D’où la région est affectée par une succession

d’évènements tectoniques matérialisés par le rifting continental actif de direction Nord-Sud et ce

de direction Est-ouest. La photographie 6 confirme ce raisonnement.

Photographie 6: Vue du paysage près du site illustrant l’épanchement volcanique.

Le réseau de drainage a utilisé ces fractures. Les principaux cours d’eau occupent les

cuvettes modérément incisées qui coïncident avec les fractures renfermant des roches brisées,

c'est-à-dire fortement érodable. Les zones de fractures ont été exploitées par l’érosion fluviale

([2], [3]). On peut dire alors que les cours d’eau exploitent les zones de moindre résistance. C’est

pourquoi, dans notre cas, la rivière Lily coule le long de la limite de la coulée basanitique et celle

du gneiss migmatitique.

N S



Mais ces analyses globales ne suffisent pas pour identifier les caractéristiques adéquates

pour l’emplacement du barrage, il faut des analyses plus proches, c’est-à-dire à l’échelle du site.

En effet, dans un projet de construction d’un barrage, la structure, la nature et l’étanchéité des

deux appuis et l’assise de fondation conditionnent sa stabilité. Le sens du pendage de foliation du

gneiss migmatitique de la rive droite du site est opposé au sens d’écoulement de l’eau. Ceci

confirme que le choix du site d’implantation du barrage est faisable.

La plupart des apports solides, drainés par les cours d’eau du bassin versant de la Lily, est

retenu dans le lac Itasy. On a déjà vu que le type de formation de la partie amont du lac a de

caractéristique très érosive, ce qui indique l’abondance d’apport solide transporté par les cours

d’eau dans cette partie. Après sa sortie du lac, la rivière Lily coule entre les formations

volcaniques récentes d’Itasy, les apports solides dans ce milieu sont moindres par rapport à ce

qu’on a dit ci-précédemment.

Des matériaux pour la construction du barrage sont disponibles aux environs du site, il

s’agit de la formation granitique nécessitant des analyses géotechniques.


La réalisation de l’étude géologique est une étape indispensable avant d’implanter

l’ouvrage. En effet, l’assise du barrage doit assurer sa stabilité pour que l’infrastructure soit

pérenne. La connaissance de la morphologie du site, la lithologie et la pente du bassin contribue

donc à l’atteinte de cet objectif. Une approche hydrogéologique nécessaire pour connaître les

différentes nappes alimentant le bassin versant pour assurer l’étanchéité du site d’implantation,

vu que l’eau mal maitrisée est la première ennemie de toute construction.

L’analyse des données géologiques et cartographiques explique que la caractéristique de

la zone d’étude est résultante d’une série de phénomènes de rifting continental. Ce qui indique

que c’est une zone où on rencontre parfois des séismes. Les caractéristiques géologiques et

structurales du site d’Antafofobe sont favorables pour implanter le barrage mais il est

recommandé que la conception de l’ouvrage soit très résistante aux sollicitations dynamiques

pour affronter les risques sismiques. Des études géotechniques sont nécessaires pour identifier la

qualité des formations du site et pour plus d’assurance aussi.



Chapitre 6: ETUDES ET VALORISATION DU SITE ANTAFOFOBE

Ce chapitre a pour but principal, l’évaluation du potentiel hydroélectrique de la rivière

Lily par le biais de la chute d’Antafofobe et de trouver des solutions rapides et financièrement

réalisables, c’est-à-dire avec une technologie modeste et facile à mettre en place. Cette chute se

trouve à environ 22 km de la sortie du lac Itasy et 14 km d’Antafofo où l’on trouve les chutes de

la Lily, le fameux site touristique qui a été déjà étudié antérieurement par la JIRAMA et d’autres

sociétés privées avec une puissance électrique évaluée de 3.5 Mégawatts [10].

6.1. CHOIX DU SITE

Dans un projet d’aménagement hydroélectrique, le choix du site de barrage est la phase la

plus délicate parce qu’il aura beaucoup d'influence tant sur la réalisation et la durée de vie de

l'ouvrage et ses annexes que sur l’environnement qui subit l’impact du projet. Dans cette phase,

on doit tenir compte de plusieurs facteurs. En effet, il faut considérer les buts du barrage, les

caractéristiques d'écoulement du cours d'eau et les caractéristiques géologique de la cuvette de

retenu et les sites candidats. Ces paramètres doivent se réunir pour envisager la bonne

construction d’une centrale hydroélectrique.

Pour le site d’implantation du barrage, le mieux c’est qu’on trouve un resserrement du

cours d’eau ou de la rivière avec une vallée large en amont pour la retenue d’eau, à condition que

les appuis du barrage soient sains, c’est-à-dire les formations rencontrées sur le site

d’implantation sont de bonne condition des points de vue de la nature, de la résistance, de la

puissance, du pendage, de la fracturation et de la perméabilité. Des fois, ce type de site est peu

fréquent dans la nature, voire très rare, mais on peut toujours faire des approximations analogues

à ce type [1], [12], [14].

Aussi, la connaissance du profil en long de la rivière est indispensable dans le choix du

site d’aménagement hydroélectrique. Il est recommandé de choisir un tronçon de la rivière dont

on trouve une succession de nombreuses chutes verticales où on a une pente considérable [1].

Dans notre cas, on a identifié deux sites pouvant avoir les reliefs et les structures

géologiques appropriées à l’emplacement du barrage qui est très proche du cas dont on a cité

précédemment.



6.2. ETUDE HYDROLOGIQUE DU BV DE LA LILY AU SITE ANTAFOFOBE

La rivière Lily est le seul déversoir du lac de barrage Itasy [10], elle se répand sur 22 km

environ vers l’Ouest en traversant les formations volcaniques d’Itasy puis la formation

gneissique du socle. De ce fait, cette étude met l’accent sur les caractéristiques du bassin versant

de la Lily concernant sa disposition dans le plan (superficie, périmètre et la forme), la couverture

végétale afin d’estimer la quantité des apports en eau.

6.2.1. Caractéristiques du bassin versant

6.2.1.1. Définitions [13]

On appelle bassin versant la surface parcourue par un cours d’eau et ses affluents. C’est

l’unité de base pour la détermination du bilan hydrologique. Un cours d’eau prend généralement

naissance dans une zone à reliefs et draine la surface topographique. Les écoulements convergent

vers la section plus basse du cours d’eau appelée exutoire.

La délimitation du bassin dépend de la nature géologique des terrains où l’eau circule.

D’où on a tiré deux définitions :

Bassin versant topographique si les terrains ont de nature imperméable, les limites du

bassin versant sont définies par la ligne de crête et la ligne de plus grande pente,

Bassin versant hydrogéologique si les terrains ont de nature perméable en totalité ou en

partie et qu’une partie des eaux tombées à l’intérieur du bassin topographique s’infiltre puis

sort souterrainement du bassin, la délimitation ne s’arrête pas seulement sur la topographie

mais tient compte de l’écoulement souterraine.

6.2.1.2. Caractéristiques de la disposition dans le plan [13]

a) La surface A et le périmètre P

La surface du bassin versant est la plus importante des caractéristiques. Parfois on obtient

sa valeur par planimétrie sur une carte topographique en délimitant le bassin versant quel que

soit sa nature.

La surface et le périmètre du bassin versant sont déterminés par la délimitation du bassin

versant en utilisant le logiciel SIG ArcGIS avec traitement de la carte M47 de la FTM couplé

avec la BD 500, l’image raster SRTM ainsi que l’image orthophoto du Google Earth.



Si le contour du bassin est de forme polygone, défini par n point de coordonnées xi et yi (i

varie de 1 à n), on peut utiliser l’exemple de formule mathématique pour calculer la surface d’un

bassin versant à partir du périmètre stylisé du bassin ci-dessous :

|∑( )( )

| ( )

Où A est l’aire du bassin versant en Km2

b) Forme du bassin versant

La forme du bassin versant a une grande influence sur l’écoulement global du réseau

hydrographique. La caractéristique de la forme la plus utilisée est le coefficient de Gravelius KG

défini comme le rapport du périmètre du bassin à celui d’un cercle de même surface et est

donnée par la formule ci-dessous :

√

√ ( )

KG est le coefficient de Gravelius qui est généralement supérieur ou égal à 1

P est le périmètre du bassin versant en Km

S est la surface du bassin versant en Km2

Le coefficient KG est supérieur à 1 lorsque la forme du bassin est allongée, et proche de 1

pour un bassin versant de forme circulaire. D’où les valeurs caractéristiques donnés par la

classification suivant :

Tableau 7: Caractérisation de la forme des bassins versants selon la valeur de KG

Valeur de KG Forme du bassin versant

KG < 1.2 Type circulaire

1.2 ≤ KG < 1.3 Type peuplier ou couloir

KG≥ 1.3 Type chêne

Source : Musy, 2005



c) Rectangle équivalent

C’est la transformation géométrique du bassin versant en forme d’un rectangle de même

périmètre et de même surface (ou même coefficient de compacité) dont la longueur L et la

largeur l du rectangle sont calculées à partir des formules suivantes.

√

( √ (

)

( )

√

( √ (

)

( )

Avec

L : la longueur du rectangle en Km

l : la largeur du rectangle en Km

KG : Coefficient de Gravelius

S : surface du bassin versant

d) Pente globale de la vallée

Un calcul approximatif de la pente globale de la vallée est donné par la formule :

√ ( )

Avec

S la surface du bassin versant en Km2

i la pente globale de la vallée

Cette relation est obtenue après observation de plusieurs retenues en Afrique par l’Ecole

Inter-Etats d’Ingénieurs de l’Equipement Rural (E.I.E.R) et le comité Interafricain d’études

Hydrauliques (C.I.E.H).



e) Pente globale du bassin versant

L’altitude à l’intérieur du bassin versant est décrite par la courbe hypsométrique de la

figure 20. C’est à partir de cela qu’on détermine le dénivelé pour calculer l’indice de pente

globale.

Figure 20: Courbe altimétrique du bassin versant de Lily.

( )

Avec

Ig est l’indice de pente globale ;

D : la dénivelée Zmax-Zmin définie sur la courbe hypsométrique ou à l’œil sur la carte

topographique.

ZMax est l’altitude maximale

ZMin est l’altitude minimale;

L : La longueur du rectangle équivalent.

La figure 21 ci-après illustre les réseaux hydrographiques du secteur d’étude avec la

complexité du bassin versant.

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00

Alt

itu

de

s e

n m

Pourcentage de la surface



Figure 21: Hydrographie et délimitation du bassin versant de Lily (BD 500 FTM)



6.2.2. Couverture végétale du bassin versant

La couverture végétale a une influence considérable sur les quantités d’eau disponibles

pour l’écoulement de surface. En effet, l’évapotranspiration par les végétaux est très importante

et elle varie selon la nature des végétaux [8].

De même, la végétation joue également un rôle atténuateur important en période de crue :

en effet, lorsque la végétation est développée, le ruissellement est retardé et la pointe de la crue

est atténuée. Par ailleurs, l'écoulement étant plus long, la part d'eau reprise par

l'évapotranspiration augmente et le volume de la crue diminue.

Le tableau 5 caractérise la répartition des surfaces occupées par chaque type de

végétation dans le bassin versant de la Lily. 95.13% de la surface du bassin versant est recouvert

de végétaux.

Tableau 8: Répartition du couvert végétal du bassin versant Lily

Nature du couverture végétal Surface en km2 Surface en %

Savane herbeuse / cultures 502.945839 56.03

Savane arboré 144.003209 16.04

Mosaïque de culture 126.885928 14.13

Forêt dense 56.14665 6.25

Rizière 21.793609 2.42

Marécage 2.351342 0.26

Zone reboisé 1.18979 0.13

Total 853.825054 95.13

Total basin versant 897.522502 100

Source : BD 500 FTM



6.3. ESTIMATION DES DEBITS

L’estimation des débits est très indispensable dans un projet d’aménagement

hydroélectrique. Elle conditionne le dimensionnement des différents ouvrages ainsi, qu’avec la

hauteur, on peut évaluer les productibles corrélatifs. La connaissance de la fluctuation des débits,

sur une longue période dont sur 1 an avec une fréquence d’une mesure toutes les 2 ou 3 semaines

au minimum, permet de caractériser l’hydrologie du cours d’eau [1], [12].

6.3.1. Définitions

Par définition, le débit est la quantité d’eau qui franchit un point pendant un temps donné.

Par ailleurs, voici quelques rappels sur les définitions relatives aux aspects hydrologiques d’un

bassin versant, indispensables dans un aménagement hydroélectrique.

6.3.1.1. Le débit moyen annuel ou module

C’est le quotient du volume d’eau écoulé dans l’année par le nombre de secondes (3,15*

107). Le module moyen interannuel calculé, sur au minimum cinq années, est plus significatif. Il

est exprimé en m3/s [1].

6.3.1.2. Le débit d’équipement

C’est le débit correspondant à la capacité maximale des équipements de la centrale utilisé

lors du dimensionnement de la conduite forcée. Ce paramètre est le plus compliqué à déterminer

car le débit d’eau d’une rivière varie généralement au cours d’une année [1].

6.3.1.3. Le débit d’étiage

Il s’agit, le plus souvent, du débit dépassé en moyenne 355 jours par an. C’est le débit

d’eau de la rivière en période d’étiage [1].

6.3.1.4. Le débit de crue

C’est le débit auquel le dimensionnement des ouvrages de génie civil est conçu, tel que le

dimensionnement des évacuateurs de crue. Il est créé à partir des apports brutaux d’eau des

ruissellements [1].

6.3.1.5. Le débit des plus hautes eaux cyclonique

C’est le débit de la rivière pendant les périodes cycloniques. Il s’agit du débit dépassé en

moyenne 10 jours par an [1].



6.3.2. Mesure des débits [12], [13]

Il existe plusieurs méthodes pour mesurer le débit d’un cours d’eau sachant la grandeur et

le type de ce dernier. Dans cette étude, on va seulement proposer trois de ces méthodes qui sont

les plus faciles à mettre en œuvre :

La méthode du déversoir

La méthode du contenant

La méthode d’objet flottant ou flotteur qui est utilisée dans cette étude

6.3.2.1. La méthode du déversoir

Cette méthode est la plus praticable, facile, bien adaptée à un suivi régulier pour mesurer

le débit du cours d’eau et évaluer ses variations durant l’année. La réalisation consiste à

aménager un barrage sur toute la section du cours d’eau, avec une ouverture pour laisser

s’écouler l’eau. Une mesure de la différence de niveau d’eau en amont et en aval de cette

ouverture donnera une approximation du débit. Il suffit d’empêcher l’accumulation des

sédiments dans le déversoir.

6.3.2.2. La méthode du contenant

C’est une méthode extrêmement précise mais plus compliquée à mettre en œuvre. Dans

ce cas, on dérive complètement le cours d’eau pour remplir un contenant de volume connu et on

mesure le temps de remplissage de ce contenant pour en déduire le débit (Figure 22). De

préférence on utilise cette méthode pour un cours d’eau assez petit qui est facile à dériver

entièrement, donc en général pour des débits inférieurs à 20 L/s.

Figure 22:Méthode du contenant pour mesurer le débit d’un cours d’eau



D’après cette méthode, on a pu déduire le débit correspondant au cours d’eau par :

( )

Avec Q le débit en L/s, V le volume d’eau prise par le contenant (en Litre) dans le temps

T en seconde

6.3.2.3. La méthode d’objet flottant

C’est une méthode grossière et assez imprécise, mais donnant un bon aperçu de la valeur

de débit. Cela consiste à évaluer la vitesse moyenne du cours d’eau v (en m/s) entre deux lignes

de repère de distance donnée d(en m), et à poser l’objet flottant au milieu du cours d'eau un peu

avant la première ligne de repère, on chronomètre exactement le temps (t), en seconde,

nécessaire pour que le flotteur passe entre les deux lignes de repère. On répète cette opération

trois fois et on calcule la moyenne des temps. On mesure aussi la largeur moyenne et la

profondeur moyenne du tronçon de la rivière ou du cours d’eau pour évaluer la section moyenne

du cours d’eau A en m2.

Notons que l’objet flottant est une petite bouteille d'une dizaine de cm de hauteur lestée,

et fermée de façon que seul le sommet de la bouteille soit visible quand elle est immergée.

En multipliant la formule à un facteur de correction en fonction du type de cours d’eau

(Tableau 6), on obtient une valeur approximative du débit en m3/s.

Figure 23:Mesure de la vitesse avec l’objet flottant



Dans le cas d’un environnement naturel, la mesure de surface ne se limite pas au facteur

de la largeur du cours d’eau par son profondeur (cas d’un cours d’eau à fond plat), on fait des

mesures de la profondeur de ce cours d’eau en plusieurs points Ni (xi, zi) le long de la section

choisie puis on calcule la somme A des petites surfaces Si (Figure 21), d’où la formule

∑ ( )

Avec

A : section du tronçon rivière

Si : petites surfaces calculés en fonction de xi et zi des points Ni.

Figure 24:Méthode de calcul de la section

Tableau 9: Facteur de correction en fonction du type de cours d’eau

Type de cours d’eau Facteur de correction

Canal en béton, section rectangulaire, surface lisse 0.85

Gros cours d’eau, lent et dégagé 0.75

Petit cours d’eau, lent et dégagé 0.65

Cours d’eau peut profond (moins de 0.5 m), turbulent 0.45

Cours d’eau rocailleux, très peu profond 0.25

Source : Microsystèmes hydroélectriques, Guide de l’acheteur. RNCan.

http://canmetenergy.nrcan.gc.ca/fichier/79275/Questionnaires/Microsysteme%20Hydro%C5%BDlect_questionnaire.pdf



On applique souvent cette méthode au moment de la reconnaissance, pour avoir une

première estimation du débit du cours d’eau. Le débit obtenu à ce moment est ce d’un débit

instantané journalière calculé par la formule (8) :

( )

Avec Q : le débit en m3/s,

v : la vitesse en m/s

A : la section du cours d’eau en m2.

6.3.3. Etudes des débits classés [1], [10]

Après avoir calculé les valeurs des débits instantanés d’une année c’est-à-dire on a répété

les mesures de débit de façon périodique sur le même lieu pendant une année pour obtenir les

365 valeurs de débit instantané, on effectuera la classification en ordres décroissants de ces

débits instantanés. La relation entre ces débits (observés en un point donné du cours d’eau) et le

temps (en pourcentage) est exprimée par la courbe appelée « courbe des débits classées ».

La courbe des débits classés permet de savoir le nombre de jours pendant lesquels un

débit donné Q est atteint ou dépassé lors des observations, elle joue un rôle important pour le

choix du débit nominal. Sur ce, on peut tirer les débits caractéristiques définis par :

Débit caractéristique maximal ou de crue (DCM ou DCC) ;

Débit dépassé ou égal à 10 jours par an ;

Débit caractéristique médian ou de 6 mois (DC6) ;

Débit caractéristique de 3, 9 ou10 mois (DC3, DC9 ou DC10) dépassé ou égal à

3,9 et10 mois par an ;

Débit caractéristique d’étiage (DCE), dépassé ou égal à 355 jours par an

En terme d’hydroélectricité donc, c’est à partir de cette courbe qu’on peut choisir le débit

d’équipement.



6.4. EVALUATION DU POTENTIEL HYDROELECTRIQUE

L’évaluation du potentiel hydroélectrique fait partie des étapes essentielles dans un projet

d’aménagement hydroélectrique. Le mode de transformation de l’eau en énergie électrique

dépend de l’acquisition des données sur les débits du cours d’eau et de la hauteur caractéristique

de la chute [1], [12], [14].

6.4.1. Mesure de la hauteur de la chute

La hauteur de chute de l’aménagement projeté peut être mesurée par la différence des

altitudes des points de captage et de restitution (figure 25). On peut également mesurer cette

hauteur à l’aide d’un altimètre pour le cas des moyennes et les hautes chutes. La valeur obtenue

par l’un de ces deux méthodes détermine la hauteur de chute brute. La détermination de la

puissance d’installation s’intéresse à la valeur de la hauteur de chute nette. Cette dernière est

calculée par la prise en compte des pertes de charge au niveau du canal ou de la conduite

d’amenée et des pertes de hauteur utilisable entre la turbine et le canal de restitution.

Figure 25 : Image Google Earth permet de Localiser la chute Antafofobe



6.4.2. Calcul du potentiel exploitable [1], [20]

Dans la première estimation de la production d’électricité, les données requises pour

dimensionner le centrale hydroélectrique sont caractérisés par :

La courbe des débits instantanés (1 mesure par jour pendant 1 an au moins)

Les débits classés ;

Le principe d’autoconsommation: la turbine doit fournir du courant 100% du temps (en

choisissant le débit atteint pendant au moins 250 jours par an)

Le débit réservé: environ 10% du débit minimal observé

Le débit turbiné = Q mesuré – Q réservé

La puissance maximale théoriquement exploitable d’une chute d’eau est définie par la

formule :

( )

Avec

Pb : Puissance brute en Watt (W),

ρ : Masse volumique de l’eau qui est égale à 1000 Kg/m3,

g : Accélération de pesanteur qui est égal à 9.81 m/s2,

Q : Débit d’équipement en m3/s,

Hb : Hauteur de la chute brute en mètre.

En tenant compte des pertes de charge dans le canal d’amené et les conduites forcées, on

obtient la puissance utile telle que :

( )

Avec PU est la puissance utile (en W) et HU la hauteur de la chute brute dépourvue des

pertes de charge.



Puis avec la considération du rendement de la turbine et ce du générateur du courant, on a

évalué la puissance mécanique qui est transformée en puissance électrique, d’où :

( )

Et

( )

Alors

(13)

Avec

PMec est la puissance mécanique de la turbine ;

Pel est la puissance électrique utilisable à la sortie du générateur ;

rgl, le rendement global du groupe turbine-générateur ;

rg, le rendement du générateur et

rt, le rendement de la turbine.

Notons que ces rendements sont des valeurs données par le constructeur et propre à

chaque machine selon sa performance .D’après les expériences vécues, la valeur du produit entre

le rendement global et les pertes de charge vaut 0.79 et la puissance est en kW.

D’où la formule devient :

( )

N.B : la valeur des pertes de charge est environ de 0.84. [10]



6.5. RESULTATS

6.5.1. Caractéristiques hydrographiques du BV Lily au site Antafofobe

Les résultats sur les caractéristiques hydrographiques du bassin versant de la rivière Lily

au site Antafofobe de coordonnées S 19o 01.383’ ; E 046

o 34.377’ sont exposés sous le tableau 7

ci-après.

Tableau 10: Résultats sur les caractéristiques du bassin versant Lily.

Caractéristiques Résultats Unités

Superficie du bassin versant 897.5 km2

Périmètre du bassin versant 164 km

Coefficient de compacité Gravelius KG 1.53

Forme du bassin versant déterminé par le KG

Type chêne c’est-à-

dire bassin allongé

Longueur du rectangle équivalent 68.8 km

Largeur du rectangle équivalent 13.044 km

Altitude maximale 1826 m

Altitude minimale 959 m

Indice de pente globale 12.6 m/km

6.5.2. Evaluation de la potentialité du site Antafofobe

Dans le cas de l’étude de l’aménagement du site Antafofobe, on a adopté la méthode

d’objet flottant dans le calcul de débit de la rivière Lily d’où les résultats représentés par le

tableau 8.Les résultats présentés ici sont basés sur une seule mesure de débit de la rivière Lily au

cours de la reconnaissance sur le terrain le 10 Octobre 2014 représentant un débit instantanée du

site Antafofobe.



Tableau 11: Récapitulation des mesures faites sur le site Antafofobe

Caractéristiques Résultats

Distance parcourue par le flotteur (en mètres) 10

Facteur de correction relatif au type de cours d’eau 0.45

Largeur moyenne du cours d’eau (en mètres) 14

Temps moyenne du parcours (en seconde) 11

Section de la rivière (m2) 7

Vitesse de l’eau (m/s) 0.5

Débit instantané (m3/s) 3.5

D’où, la puissance disponible à la date de mesure et la productible, correspondant à ce

débit instantanée, sont représentée par le tableau 12, en prenant la hauteur de chute nette H=30

m, l’intensité de pesanteur g=9.81 m/s2 et le produit entre le coefficient de rendement global rgl et

les pertes de charge est de 0.8. Notons que la prise de mesure de ce débit a été faite pendant la

reconnaissance sur terrain en mois d’octobre.

Tableau 12: Puissance disponible à la date de mesure pour le projet d’Aménagement du

site Antafofobe.

Débit (m3/s) Puissance brute

(kW)

Puissance électrique

(kW)

Productible annuelle

(GWh)

3.5 1030.05 824.04 7.22

Source : Investigation personnelle de l’auteur, calculé par l’outil Info-GHEner



N.B : Des études antérieures faites par le JIRAMA sur la rivière Lily à Antafofo (site

plus en amont du site Antafofobe) établissent une classification des relevés sur 15 années de

débit présentant le régime d’écoulement de la rivière (Voir annexe 1).

La figure 26 montre la courbe des débits classés de la rivière Lily à Antafofo résultante

de cette classification. Elle illustre les débits caractéristiques en fonction du temps (en

pourcentage)

Figure 26: Courbe de débits classés de la rivière Lily à Antafofo (Communication JIRAMA)

Par déduction de cette courbe, le régime d’écoulement de la rivière s’est classifié selon le

tableau 13.

Tableau 13: Caractéristiques du régime d’écoulement de la rivière Lily.

Min DCE DC11 DC9 DC6 DC3 DCM MaxQ

Débits caractéristiques (m 3/s) 2,4 2,7 3,5 4,2 10,0 26,1 69,7 87,4

Débits spécifiques (l /s/km²) 3,49 3,93 5,10 6,12 14,57 38,04 101,6 127,40

Pourcentage % 100 97,26 91,66 75 50 25 2,7 0,27

Source : JIRAMA, 2008

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

DE

BIT

S C

AR

AC

TE

RIS

TIQ

UE

S m

3/s

POURCENTAGE DU TEMPS %



6.6. INTERPRETATIONS

L’analyse des données révèle que, dans un projet d’aménagement hydroélectrique, les

caractéristiques hydrographiques du bassin versant de la rivière Lily au site Antafofobe

conditionnent la potentialité hydraulique de ce site, ce qui confirme l’objet du présent chapitre.

L’étendue de la surface du bassin versant constitue un facteur certain de son apport en

eau. Rappelons que la rivière Lily est la seule émissaire du lac Itasy et les rivières alimentant ce

lac composent la grande partie du bassin versant et caractérisent l’apport en eau. De par la

présence du lac, la plupart des formules empiriques connues ne peut s’appliquer. L’estimation

des débits surtout de crues de la rivière Lily, s’avère difficile, car la plupart des ruissellements est

retenue par le lac lui-même.

Suite aux résultats de l’analyse de la courbe hypsométrique (figure 20), l’allure de cette

courbe indique que le bassin versant de la rivière Lily est classifié dans les types de bassin jeune.

Un bassin est jeune lorsque sa superficie est faible par rapport au changement d’altitude initiale,

ce qui est caractéristique des bassins abrupts [13], d’où son caractère très érosif. La grande partie

des apports solides sont déposés dans le lac Itasy, ce qui provoque la montée du niveau du lac et,

il y a un impact sur l’apport en eau de la rivière Lily.

Le débit présenté dans le résultat du tableau 12 est considéré avec une valeur de débit

instantané du mois d’octobre, moment où on a fait la mesure, ce qui présente une valeur de débit

caractéristique de basse eau ou étiage. La puissance disponible à la date de mesure est donc

classée par la puissance minimale exploitable. Cette puissance n’est certes pas énorme pour

évaluer la potentialité en énergie hydraulique de ce site, mais elle doit satisfaire le besoin en

énergie des villages environnants et permettre d’obtenir un aperçu de la productibilité. C’est

pourquoi l’idée de corrélation avec les résultats de mesures faites à Antafofo (fait par la

JIRAMA et autre Société privée), présenté par la courbe des débits classés de la figure 26. On a

constaté que le débit mesuré est égal au débit caractéristique à 11 mois sur 12 c’est-à-dire durant

91.26% de l’année, on a l’assurance d’avoir ce débit.

On pourrait croire qu’il est possible que ce site produise plus d’énergie en choisissant un

autre débit de la courbe des débits classés supérieur à ce qu’on a calculé précédemment. Sur ce,

on choisit le débit caractéristique de neuf (9) mois par an de cette courbe pour équiper le



centrale, ce qui veut dire que pendant les neuf mois de l’année, la puissance garantie

correspondant à ce débit est assuré tandis que durant les trois mois restant, la production

diminuera. Cela conduit au choix d’un barrage de retenue avec régulation de crue pour stockage

d’eau afin de garder ce débit d’équipement. Avec ce débit de 4.2 m3/s, la puissance électrique

disponible garantie en une année est de 1MW soit 8.76 GWh du productible annuelle. Cette

valeur a tout même conduit à un résultat convergent. Il faudrait, cependant, pouvoir compléter et

faire poursuivre les mesures sur site pendant une année minimum, afin de confirmer ou de

modifier les résultats obtenus. Pour cette étude, on a déjà fait une mesure de débit appartenant au

débit d’étiage.

A titre de recommandation, la figure 27 montre le schéma d’aménagement possible pour

le cas du site Antafofobe. La longueur du canal d’amenée est de 1240 m et celle de la conduite

forcée est de 200 m.

Figure 27: Schéma prévisionnel de l’aménagement hydroélectrique du site d’Antafofobe.

952 m




Le site choisi dans le cadre de cette étude appartient à la rivière de Lily. Ce choix est basé

sur la technique de simplicité tout en restant efficace mais surtout économique. La turbine sera

alimentée par la chute d’Antafofobe. L’évaluation de la potentialité de cette chute dépend de

plusieurs critères tels que les caractéristiques du bassin versant dominant le site et la couverture

végétale qui englobent l’étude hydrologique. Cette dernière conditionne l’estimation du débit

d’équipement pour l’aménagement. Après tous calculs faits, l’aménagement hydroélectrique

projeté à Antafofobe peut fournir au moins une productibilité annuelle d’energie de 7.22 GWh

aux habitants de la localité et ses alentours ainsi que pour rajouter dans le réseau interconnecté

d’Antananarivo.

Les mesures et les calculs présentés ici sont basés sur une seule mesure de débit de la

rivière ce qui est insuffisante pour l’évaluation du potentiel hydraulique réel du site Antafofobe,

et de qualité approximative. C’est pourquoi on projette d’effectuer des mesures de débit tout au

long de l’année pour permettre d’établir la courbe de débits classés afin de choisir le débit

d’équipement.



PARTIE III : CONCEPTION DE L’OUTIL Info-

GHEner ET ETUDE D’IMPACT SUR

L’ENVIRONNEMENT



Chapitre 7: CONCEPTION DE L’OUTIL Info-GHEner

Dans notre contexte actuel, les promoteurs de projet ainsi que les techniciens et

ingénieurs cherchent des moyens pour rendre les taches plus faciles. Comme notre cas ici, on

recherche un outil d’aide dans un projet d’aménagement hydroélectrique. C’est pourquoi, on a

proposé cet outil qui a pour but de générer une fiche synthétique contenant des informations

contextuelles relatives au projet et des résultats des calculs d’analyse avec leur interprétation.

Dans le développement de cet outil, on a choisi d’utiliser « Python version 3.3.3 » comme

langage de programmation avec « Tkinter version 8.5.11 » dans la conception de l’interface

graphique et MySQL comme système de gestion de bases de données.

7.1. DESCRIPTION DU LANGAGE

7.1.1. Définition

Bien qu’il existe bon nombre de langages de programmation, on a choisi « Python » pour

notre projet. Comme atout, Python est un langage moderne, se présentant sous une version

portatif, c’est-à-dire qu’il est compatible pour divers systèmes d’exploitation tels que Windows,

Linux, etc. Outre son extensibilité, python est très puissant et facile à comprendre. Ainsi, c’est un

langage interprété qui permet à la fois une approche modulaire et orientée objet dans son

domaine ; [9], [23].

7.1.2. Avantages

A la différence des autres langages, voici une liste qui pourrait donner quelques aperçus

sur les différents avantages du langage Python.

Codage très flexible, amusant, et motivant ;

Model de développement accessible à tous (Open Source) ;

Gratuit, téléchargeable sur internet mais on peut l’utiliser sans limitation dans des projets

commerciaux ;

Utilisé par des concepteurs de logiciel très reconnus tels que les logiciels SIG (ArcGIS).



7.1.3. Problèmes rencontrés lors du choix et utilisation du langage

Comme toutes choses qui peuvent présenter des avantages et des inconvénients, Python

ne fait exception. Ainsi, si tels sont les avantages, voici donc quelques inconvénients que l’on

peut rencontrer avec Python :

Le développement rapide du langage Python, c’est-à-dire il y a beaucoup de version ;

Un grand nombre de packages à installer qui sont compatibles avec la version hôte et les

modules dans chaque package sont interdépendants et parfois difficiles à trouver même il

n’existe pas au moment où on en a besoin, c’est le cas des versions récentes ;

L’installation de tous les modules peut être difficile si on ne la maîtrise pas très bien.

Bref, il est conseillé de ne pas utiliser autant que possible la version très récente si on

veut faciliter la recherche des modules compatibles à cette version ainsi que les tutoriels

correspondant.

7.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Durant la réalisation et l’élaboration de cette application, on tient la figure 28 comme

principe de travail.

Figure 28: Principe de fonctionnement dans l'élaboration de l'application



7.3. PRESENTATION DE L’OUTIL

7.3.1. Généralités

On a attribué « Info-GHEner » comme nom de cette application qui est l’abréviation

de « Informations Géologiques, géotechniques et Hydro-énergétique ». Dans un sens plus large,

on pourrait sous-entendre les mots « information » et le verbe « générer ». D’où c’est un outil

d'aide, qui permet au décideur de trouver des idées dans un projet d'aménagement

Hydroélectrique. Il donne des informations contextuelles sur le site souhaité et permet de faire

des calculs de caractéristiques hydrographiques, géotechniques relatifs à ce projet.

7.3.2. Etudes antérieurs

Dans notre contexte actuel, la plupart des études techniques sont déjà informatisées grâce

au développement rapide de la technologie. Sur ce, certains auteurs qui ont déjà traité le calcul

d’évaluation de la potentialité hydroélectrique d’un site avec les dimensionnements du barrage et

ses ouvrages annexes (Rasolonjatovo, 2006) mais aussi des analyses et classifications des sols

avec la proposition d’utilisation dans les domaines de constructions des routes (Ratsihoarana,

2006).

On a eu l’occasion de les actualiser et surtout de les rassembler pour les études relatives à

l’aménagement hydroélectrique à Madagascar. Notre apport est la classification de la condition

de stabilité du barrage selon la nature et caractéristiques géologique, morphologique du site à

étudier et selon son contexte.

7.3.3. Avantages

Outre le fait de faciliter l’analyse des données, il a comme avantages:

La rapidité de simulation ;

La précision et fiabilité des résultats ;

D’offrir des informations et interprétations qui permettent de faciliter la prise de

décision ;

Ne requiert qu’une quinzaine de Méga octet d’espace de stockage et en plus il est

portable c’est-à-dire pas besoin de protocole d’installation;



7.3.4. Fonctionnement de l’application

Après avoir lancé l’application, on a la fenêtre principale qui est composée de trois

menus principaux représentés sur les figures 29 et 31.

Figure 29: La fenêtre principale

7.3.4.1. Création d’un nouveau projet

Pour commencer la simulation des données, glissons la cascade « Fichier » puis cliquer

sur « nouveau » pour créer un nouveau projet.

D’où, la fenêtre de la figure 30 est affichée pour entrer les données contextuelles du

projet ainsi que sa position géographique. Le bouton « Valider » permet d’afficher les

informations sur le contexte général du lieu ou du site saisies et prévues pour l’aménagement et

de les importer dans la feuille de résultat, c’est-à-dire dans le fiche synthétique.

Figure 30:Fenetre d’insertion des données sur le contexte du projet.



Ensuite, pour accéder aux études et simulation des données à analyser, on clique sur le

menu « Etudes et montage » puis sur la cascade « Eléments caractéristique du projet » (Figure

31). En cliquant sur cette commande, une fenêtre montrant les caractéristiques hydrologiques et

géologiques s’affichera, dont la figure 32.

Figure 31:Cascade du menu “Etudes et montage” et les sous-menus.

Figure 32:Fenêtre d’insertion et classification des éléments caractéristiques du projet



De plus, sur le même menu, la deuxième commande « Etudes de sol » permet de

classifier et d’analyser les sols quels que soient leur utilisation (Pour la fondation, c’est-à-dire

l’assise de l’ouvrage ou pour les matériaux de construction).

D’après la fenêtre présentée sur la figure 32, les données à remplir sont les suivantes :

Dans le premier cadre nommée « Subsurface », on entre la nature du rocher ainsi

que ses caractéristiques mécaniques (Module d’élasticité Er pour la résistance et/ou RQD

pour la fracturation) puis la classification s’affiche sur la boite de dialogue juste en

dessous. C’est le cas de la nature et caractéristiques du sous-sol si la fondation est

rocheuse. Par contre, si la fondation est meuble, il est utile de connaître la nature et

caractéristiques du sol, en double-cliquant sur la boite de dialogue juste au-dessous du

titre « Nature et caractéristiques du sol » puis la fenêtre d’identification s’affiche avec ces

quatre onglets dont « Identification 1 » (Figure 33), « Analyse granulométrique » (Figure

34), « Courbe » (Figure 35) et « Classification » (Figure 38). Pour notre cas, on a utilisé

cela pour l’identification du sol de la cuvette de retenue.

Ensuite, dans le deuxième cadre nommé « Surface », on doit indiquer le type de

morphologie de la vallée puis entrer la valeur de la surface et périmètre du bassin versant,

ainsi que la valeur du débit d’équipement, la hauteur de chute nette et le rendement global

(rendement turbine avec tous les pertes de charge à travers la conduite au centrale). Le

bouton « Calculer » sert à donner la valeur de pente globale du bassin versant, la forme

du bassin versant déterminé par la valeur de KG (coefficient de Gravelius) et les

productibles.

Le menu « Fichier », situé en haut à gauche, contient la commande « Valider » qui

permet d’exporter les données munies d’interprétations et/ou recommandation vers la feuille

contenant les résultats puis la commande « Quitter » pour quitter la fenêtre.

7.3.4.2. Processus du commande « Etude géotechnique »

Cette commande permet de faire l’analyse sur les caractéristiques d’état du sol de

fondation ou des matériaux. On aura encore la fenêtre d’identification munie de quatre onglets

comme déjà cité ci-précédemment.



a) Identification sur les limites d’Atterberg, l’équivalent de sable et le VBS

Sur cette fenêtre (figure 33) on doit remplir les valeurs de teneur en eau naturel W, de la

limite de liquidité WL ainsi que celle de la limite de plasticité WP. Un message d’avertissement

s’affiche si on n’entre pas les valeurs recommandées. On doit aussi remplir les données sur la

propreté du sable (ES et/ou VBS), si l’on a, pour d’autre classification.

Figure 33:Fenêtre montrant l’identification du sol selon les limites d’Atterberg et Equivalent de

sable

Plage pour afficher l’information sur

la nature et caractéristiques d’après

les limites d’Atterberg

En cliquant sur ce bouton pour passer

à l’analyse granulométrique

Le bouton « Valider » permet d’avoir

les valeurs de IP, IC et IL avec la

classification selon les valeurs des

limites



b) Analyse granulométrique et d’autres paramètres d’identification.

Sur la fenêtre suivant (figure 36), l’utilisateur doit sélectionner les modules de tamis qu’il

utilise et remplir les données sur la masse de l’échantillon à analyser.

Figure 34:Feuille d’analyse granulométrique

Plage pour la classe granulométrique

Bouton pour initialiser la sélection

des modules de tamis ainsi que les

valeurs déjà insérer.

Bouton permet d’afficher les autres

paramètres utiles pour la

classification.

Bouton permet de ramener au tableau

de calcul de pourcentage de refus et de

tamisât



Après la sélection des modules de tamis et du clic sur le bouton « Tableau » on aura la

fenêtre de la figure 8. Sur cette fenêtre on doit juste remplir les données sur les refus (valeurs

cumulés). Il est de même pour le bouton « Autres », la fenêtre de la figure 9 s’affiche

Figure 35:Tableau des pourcentages cumulés de refus et tamisât

Figure 36:Feuille d’insertion des autres paramètres d’identification du sol

Bouton d’annulation

en quittant cette

fenêtre

Bouton d’affichage de

la courbe

Bouton sert à quitter cette

fenêtre et de retourner á la

fenêtre d’identification

Bouton permettant

d’exporter les données

insérer dans cette feuille

dans le fiche de classification



Après avoir rempli et calculé le pourcentage de tamisât cumulé dans le tableau du figure 8, le

courbe granulométrique s’affiche sur la fenêtre ci-après (Figure 37) et on peut déduire avec cette

courbe les coefficients de Hazen Cc et Cu.

Figure 37:Fenêtre d’affichage de la courbe granulométrique et les paramètres de classification

Bouton permettant de

retourner vers l’onglet

« Analyse granulométrique »

Bouton permettant d’exporter les

données obtenu dans cette feuille dans

le feuille d’analyse granulométrique et

permet de classifier l’échantillon selon

sa granulométrie

Droites correspondants aux

diamètres des grains à 60%,

30% et 10%



c) Classification des sols et roches.

Cette classification est basé sur la norme NFP 11-300 qui est une norme de synthèse des

deux normes LCPC et RMR.

Figure 38:Fenêtre de classification du sol

Dans ce dernier onglet de la fenêtre « IDENTIFICATION » (Figure 38), il reste à cliquer

sur le bouton « Classification » pour classifier le sol, toutes les données ont été déjà importées

pendant les actions précédentes.

Bouton permettant de

classifier le sol suivant la

norme NFP 11-300 »

Plage d’affichage des résultats de classification

Bouton sert à quitter le

programme d’identification



Si le projet a besoin des travaux d’excavation ou des galeries et qu’on travaille sur un

massif rocheux, des forages carotés sont nécessaires avec des études sur la mécanique des

roches, la fenêtre ci après (figure 39) est fait pour la classification géomecanique de ce massif

selon la classification Q-Système.(Barton ,1974)

Figure 39:Fenêtre pour la classification du rocher d’ancrage et assise

Bouton sert à quitter cette

fenêtre et retourner vers la

fenêtre principale

Bouton permettant de lancer le calcul des

données dans le cadre

« Caractéristiques » et donne les valeurs

des éléments du cadre « Paramètre Q-

Système » juste au-dessous.



7.3.5. Application sur le cas du site Antafofobe

Par hypothèse, on prend la valeur minimale de module d’Young correspondant aux deux

types de formation identifié sur le site, qui sont du gneiss et du basanite (Basalte à olivine).

Notons que le degré d’altération de ces deux rochers est moindre voire négligeable. D’où on a les

résultats présentés par la fenêtre de résultats des figures 40 et 41.

Figure 40: Fenêtre de résultats (1)



Figure 41: Fenêtre de résultats (2)


On peut donc en conclure que la conception de cet outil respecte le principe de la

programmation orienté objet. Le langage utilisé dans la conception de l’outil est le langage

Python version 3.3.3. L’outil Info-GHEner a été réalisé pour alléger la recherche d’informations

sur le contexte géologique, hydrographique d’un site à étudier et pour classifier les sols et/ou

roches de fondation des ouvrages.

L’application de l’outil sur le cas du site d’Antafofobe resulte que tout type de barrage est

possible à implanter, même voûte. L’hypothèse de calcul dans la simulation repose sur la valeur

minimale de la valeur de module d’Young correspondant au type de formation identifié sur site.

Cet outil est applicable à n’importe quel site selon sa nature dès que les données

nécessaires sont remplies.



Chapitre 8: ETUDE D’IMPACT PREVISIONNEL SUR

L’ENVIRONNEMENT

Tous types de projet, quel que soit son envergure, engendrent parfois des problèmes sur

l’environnement et peuvent avoir des impacts directs et indirects sur les ressources. En effet, les

projets d’aménagement hydroélectrique impliquent généralement la réalisation de différentes

activités avant la construction, pendant la construction et durant l’exploitation entrainant des

effets et impacts sur l’environnement. Sur ce, il est obligatoire d’effectuer une étude d’impact

environnemental.

En général, les objectifs du projet d’aménagement hydroélectrique du site Antafofobe

sont principalement de mettre en place une centrale hydroélectrique puis de créer des retenues

d’eau destinées à l’irrigation de terres agricoles, de créer un dispositif permettant un contrôle des

inondations périodiques et de réduire le transport de sédiments.

8.1. DEFINITIONS

8.1.1. Environnement [15], [16]

Selon l’article 12 de la Charte de l’Environnement, l’environnement se définit comme

l’ensemble des milieux naturels et artificiels, y compris les milieux humains et les facteurs

sociaux, économiques et culturels, qui intéressent le développement national.

C’est un milieu dans lequel un organisme fonctionne, incluant l’air, l’eau, la terre, les

ressources naturelles, la flore, la faune, les êtres humains et leurs interrelations.

8.1.2. Etude d’impact [15], [16]

Conformément au décret 99-954 relatif à la Mise en Compatibilité des Investissements

avec l’Environnement article 2 : l’étude d’impact est l’étude qui consiste en l’analyse

scientifique et préalable des impacts potentiels prévisibles d’une activité donnée sur

l’environnement, et en l’examen de l’acceptabilité de leur niveau et des mesures d’atténuation

permettant d’assurer l’intégrité de l’environnement dans les limites des meilleures technologies

disponibles à un coût économiquement acceptable.



Aussi c’est une identification et une analyse des effets positifs et négatifs d’un projet sur

l’environnement, le cadre de vie et la santé.

8.2. BUT DE L’EIE

Comme tout autre études, l’Etude d’Impact Environnemental (EIE) a pour but de :

Eviter que les actions ne contribuent à la dégradation de l’environnement biophysique et

humain ;

Choisir de façon éclairée une option de projet, de localisation ou de technologie ;

Déterminer les effets de l’option retenue sur l’environnement ;

Elaborer une solution optimale du point de vue de l’environnement (mesures correctives) ;

Evaluer les conséquences négatives et positives sur l’environnement de la réalisation d’un

projet, avant la prise de décisions irrévocables;

Mettre en place un développement durable, autrement dit une viabilité écologique, une

acceptation sociale et une rentabilité économique

8.3. DESCRIPTION DU MILIEU RECEPTEUR

Comme l’indique le chapitre concernant le cadre général, la zone d’étude se trouve dans

la commune rurale d’Ankaranana, dans le Fokontany Manirisoa, District de Soavinandriana

Itasy.

A quelques centaines de mètres en amont de l'emplacement du barrage, il existe

quelques rizières et des terrains cultivés. En aval, des terrains de culture.

La zone est marquée par des collines à forte pente (60% à 70%).

Le taux de couverture des tanety varie entre 60 à 80%.

Le projet en tant que projet de construction sera constitué des travaux mécaniques ainsi

que des animations rurales.

8.4. IMPACT PREVISIONNEL SUR L’ENVIRONNEMENT,

On représente sous forme de tableau les différents impacts prévisionnels sur

l’environnement.



Tableau 14: Impacts prévisionnels sur le milieu physique.

Milieux Impacts prévisionnels

Eau Modification des régimes hydrologique et hydraulique

Modification des courants et des mouvements des masses d’eau.

Transformation du milieu près du site en milieux lacustres

Modification des débits, des périodes de crues et d’étiage

Modification de la qualité des eaux en aval des ouvrages

Turbidité et caractéristiques physico-chimiques des eaux (dragage,

construction, mise en eau)

Modification du régime thermique des eaux

Modification de l’écoulement des eaux de surface et souterraines

Réduction des quantités d’eau disponible à d’autres usages

Contamination des sources d’alimentation en eau potable liée aux

travaux de dragage, d’excavation ou lors de la mise en eau

Sol Pertes de sols propices à des fins agricoles

Érosion et déstabilisation des sols dans et en bordure du réservoir

Altération des processus de sédimentation et d’accumulation dans

les secteurs situés en aval

Modification du drainage des sols

Modification des processus de formation et d’enrichissement des

sols (ex. plaine d’inondation).

Air Altération de la qualité de l’air par la poussière et les émissions des

véhicules routiers lors de la construction.

Production de gaz associés à la décomposition des matières

organiques dans le réservoir

Modification du cycle local et régional d’évapotranspiration

Modification du microclimat



Tableau 15: Impacts prévisionnels sur le milieu biologique

Milieu Impacts prévisionnels

Flore Modification de la composition floristique des communautés

végétales riveraines et aquatiques

Prolifération d’algues et plantes aquatiques indésirables

Pertes de zones riveraines productives associées à un

changement du régime hydrologique

Perte de végétation terrestre occasionnée par la mise en eau;

Réduction de la biodiversité végétale

Faune Pertes et modification de la quantité et de la qualité des habitats

terrestres pour la faune

Création de barrières aux déplacements fauniques

Modification et augmentation des superficies d’habitats pour la

faune aquatique

Modification de la composition et de la richesse des

communautés

Piscicoles dans et en aval du plan d’eau

Effets des changements hydrologiques et du turbinage sur les

espèces de poissons

Perturbation des habitats de reproduction en aval des ouvrages

Contamination de la chair d’espèces animales, en particulier les

poissons



Tableau 16: Impacts prévisionnels sur le milieu humain

Milieux Impacts prévisionnels

Cadre

socioéconomique

et infrastructures

Nuisances causées par les travaux de construction, d’exploitation et

d’entretien.

Augmentation du bruit et de la poussière liée à l’excavation et au

transport des matériaux

Diminution de la sécurité routière menant au site des travaux

Attraction des nouvelles populations

Effets sur l’organisation sociale et la santé de certaines

communautés

Effets sur le développement local et régional (création d’emploi,

constructions connexes, nouvelles entreprises, etc.).

Variation du coût et de la qualité de services à la population (eau,

électricité, etc.)

Amélioration de la santé publique, de l’espérance et des conditions

de vie grâce à l’accès à de nouveaux services

Emploi et achat de biens et services lors de la construction et de

l’exploitation

Retombées économiques

Utilisation du sol,

des eaux et

paysage

Pertes de superficies agricoles exploitées par les communautés

Pertes des usages du sol, de la végétation et de la faune dans les

plaines d’inondation asséchées

Effet sur la productivité des milieux agricoles (irrigués), des zones

riveraines et des milieux aquatiques

Développement rural induit par la mise en place d’un réservoir

Transformation d’un paysage de milieu terrestre à un de milieu

aquatique

Modification des activités touristiques.



8.5. LES MESURES D’ATTENUATION

En entend par mesures d’atténuation l’ensemble des moyens envisagés pour prévenir ou

réduire l’importance des impacts sur l’environnement. L’étude doit fournir la liste des actions,

ouvrages, dispositifs, correctifs ou modes de gestion alternatifs qui seront appliqués pour

atténuer ou éliminer les impacts négatifs du projet.

Tableau 17: Mesures d’atténuation le milieu environnant et le paysage

Milieux Mesures d’atténuation

Sol et paysage La délimitation précise de la zone d’action;

La délimitation au strict minimum des surfaces affectées;

La mise en place d’un système de défense et de restauration du

sol en aménageant un système de drainage;

Air L’arrosage des pistes au voisinage des zones d’habitation;

La limitation des heures de travail à 11 heures maximum ;

La réduction de l’émission des poussières par la limitation de la

vitesse des véhicules roulants auprès de la zone d’habitation ;

L’utilisation des engins de transport en bon état ;

Faune et flore Le défrichage s’effectue uniquement dans les zones d’activités et

s’étend au fur et à mesure de l’extension de ces zones ;

La plantation des espèces végétales à croissance rapide et à

croissance pérenne avant d’entreprendre le reboisement pour

stabiliser les versants de la cuvette et les protéger contre

l’érosion.



Tableau 18: Mesure d’atténuation sur le cadre socio-économique et infrastructures

Milieu Mesure d’atténuation

Cadre socio-

économique et

infrastructures

La contribution du projet au développement local ou même

régionale ;

La valorisation autant que possible des compétences locales ;

La promotion des nouvelles opportunités orientées

particulièrement dans le développement agricole ;

L’amélioration des revenus de ménages touchés directement ou

indirectement par le projet

Information et veille à ce que tous les employés soient conscients

et sensibles aux cultures et aux styles de vie de la région;

Contacte et information des autorités locales pour éviter

l'émergence de problèmes sociaux relatifs à l’exploitation de la

carrière et aux pratiques coutumières locales ;

Identification des propriétaires terriens ;

Interdiction de l’accès aux zones à risque d’accident ;

Formation et sensibilisation tout le personnel à respecter

l’environnement ;

8.6. CONLUSION PARTIELLE

Bref, l’étude d’impact prend en compte l’ensemble des composantes des milieux naturel

et humain susceptibles d’être affectées par le projet. Elle permet d’analyser et d’interpréter les

relations et interactions entre les facteurs qui exercent une influence sur les écosystèmes, les

ressources et la qualité de vie des individus et des collectivités.

Selon les lois et textes règlementaires en vigueur, un projet d’aménagement

hydroélectrique doit être accompagné d’une étude d’impact environnemental. Un quitus

environnemental sera délivré par l’ONE suite à une évaluation avec les comités et les parties

prenantes concernées de cette étude d’impact sur l’environnement qui donneront l’approbation

pour tous travaux d’aménagement.



CONCLUSION GENERALE

Les différentes études effectuées ont montré que le site d’Antafofobe dispose de

potentialité pour réaliser un projet d’aménagement hydroélectrique. Avec cet ouvrage, des

informations relatives à cette valorisation sont fournies et traitées suivant le nécessaire et les

normes requises.

Madagascar possède une large potentialité d’énergie renouvelable telle que l’énergie

hydraulique. Pourtant, l’exploitation de ses ressources est limitée et la capacité de réserve en

énergie pour faire face à la demande n’est pas encore viable. L’aménagement hydroélectrique du

site d’Antafofobe, l’objet de cette étude, n’est pas seulement pour satisfaire les besoins des

localités et communes environnants du site mais aussi pour considérer autant qu’un projet

efficient pour rajouter le réseau de transport d’énergie électrique d’Antananarivo et pour atténuer

les conflits sur le secteur énergie (délestage par exemple) dans la capitale, bien qu’il ne soit pas

grave.

L’évaluation de la potentialité du site dépend des caractéristiques du bassin versant

dominant le site et englobant l’étude hydrologique. Cette dernière conditionne l’estimation du

débit d’équipement pour l’aménagement. Après tous les calculs faits, à partir d’une seule mesure

de débit de la rivière, l’aménagement hydroélectrique projeté à Antafofobe peut fournir au moins

une productible annuelle de courant de 7.22 GWh aux habitants de la localité et ses alentours

ainsi que r rajouter dans le réseau interconnecté d’Antananarivo. De ce fait, ce résultat est

insuffisant pour l’évaluation du potentiel hydraulique du site Antafofobe, et de qualité

approximative. C’est pourquoi on projette d’effectuer des mesures de débit tout au long de

l’année pour permettre d’établir la courbe de débits classés afin de choisir le débit d’équipement

le plus approprié.

La réalisation de l’étude géologique est une étape indispensable avant d’implanter

l’ouvrage. En effet, l’assise du barrage doit assurer sa stabilité pour que l’infrastructure soit

pérenne. La structure géologique est importante (direction, pendage, présence de fractures) pour

une étude à l’échelle locale dans lequel on projette de construire des œuvres d’art. Les

caractéristiques géologiques et structurales du site d’Antafofobe sont favorables pour implanter

le barrage mais il est recommandé que l’ouvrage soit très résistant aux sollicitations dynamiques



pour affronter les risques sismiques. Des études géotechniques sont nécessaires pour identifier la

qualité des formations du site et pour plus d’assurance aussi.

La conception de l’outil Info-GHEner est basée sur la connaissance générale en géologie

d’un barrage matérialisée par les mécaniques du sol et des roches. Apres avoir fait des

applications avec les données du site d’Antafofobe, on a pu aboutir à des résultats concluants.

Toutefois, pour pouvoir affirmer l’authenticité et la standardisation de la classification, il faut

connaître toutes les informations sur le contexte géologique, pédologique, hydrologique dans

toutes les régions de l’île.

Pour les travaux futurs, il faudrait mener une étude technique plus approfondie et

économique (coût d’investissement/période de retour) pour savoir si le projet est techniquement

et économiquement viable. Les pertes de puissance (dues au frottement de l’eau dans la

conduite) dues à la pente de la rivière (chute inclinée et non verticale) devront être prises en

compte dans les études de détail.

Le nouveau barrage hydroélectrique qui sera implanté sur la rivière de Lily, contribuera

au développement de la région. La question qui se pose c’est, comment gérer l’exploitation de

l’infrastructure ?



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[28] Andriamampandry, J. : Itasy : Un séisme de magnitude 4,4 ressenti dans la capitale,

www.newsmada.com , disponible en ligne le 28 Mai 2014.

[29] Bosworth, W., 1995, A high-strain rift model for the southern Gulf of Suez (Egypt), in J. J.

Lambiase, ed., Hydrocarbon habitat in rift basins: Geological Society (London). Special

Publication 80

http://www.wikipedia.org/

http://www.newsmada.com/



ANNEXES


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA a

ANNEXE 1. DEBITS MOYENNES MENSUELS DE LA RIVIERE LILY A ANTAFOFO

DEBITS MENSUELS DE LA LILY DE 1978 A 1992

ANNEES NOV DEC JAN FEV MAR AVR MAI JUN JUL AOU SEP OCT

77-78 25.40 12.00 6.94 4.93 3.18 2.47 1.92 1.31 0.99

78-79 1.81 6.87 8.24 27.10 29.30 18.40 8.70 5.62 4.24 3.42 2.79 2.01

79-80 3.48 16.70 25.40 19.40 14.00 13.50 7.62 4.85 3.80 2.89 1.86 1.29

80-81 1.58 5.55 12.30 8.56 16.30 11.30 8.20 5.42 3.75 2.77 1.89 1.55

81-82 1.99 4.18 65.30 76.00 60.90 18.60 10.00 7.75 6.22 5.00 3.64 2.87

82-83 4.30 9.39 34.60 53.80 41.90 26.50 10.50 7.29 5.51 2.54 2.22 2.23

83-84 3.25 20.70 72.70 95.30 38.70 9.55 8.10 6.75 6.29 5.71 4.90 4.57

84-85 5.87 23.10 19.20 31.90 48.20 32.70 14.90 8.63 6.79 5.69 4.20 2.72

85-86 4.49 8.45 16.90 35.00 19.40 17.30 14.20 8.89 4.98 4.51 3.59 1.87

86-87 11.70 52.20 95.20 54.40 20.60 17.30 14.00 8.77 6.86 5.46 4.23 2.87

87-88 3.50 6.11 16.40 30.70 16.00 10.10 6.84 4.15 2.46 2.99 1.79 1.65

88-89 3.04 11.50 16.70 26.60 32.60 12.10 6.88 4.82 3.12 2.56 2.26 1.47

89-90 2.67 21.70 24.40 21.50 24.50 33.00 21.60 15.70 12.50 9.62 2.86 0.29

90-91 0.89 2.65 4.77 9.47 23.40 46.40 52.80 41.00 27.10 14.00 5.89 1.04

91-92 6.19 33.70 84.00 117.00 91.10 58.00 34.60 18.40 8.86 2.46 0.26 0.63


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA b

ANNEXE 2. CLASSIFICATIONS GEOTECHNIQUES

Module "m" Ouverture des Appellation des principales classes

des tamis mailles (en mm) de matériaux

50 80,0 gros

pierres concassées

(matériau de

concassage)

et

cailloux (matériaux roulés)

49 63,0

48 50,0

moyens 47 40,0

46 31,5

45 25,0 petits 44 20,0

43 16,0 gros

graviers et gravillons

concassés ou roulés

42 12,5

41 10,0 moyens

40 8,0

39 6,3 petits

38 5,0

37 4,0

gros

sables concassées ou roulés

36 3,15

35 2,50

34 2,00

33 1,60

32 1,25

31 1,00

moyens

30 0,80

29 0,63

28 0,50

27 0,40

26 0,315

25 0,250

fins

24 0,200

23 0,160

22 0,125

21 0,100

20 0,080


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA c

Classification des sols (NFP 11-300) – Tableau simplifié


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA d

Classification des sols (NFP 11-300) – Tableau simplifié (suite)

Module de Young et coefficient de Poisson pour quelques roches

(cité par Mestat [1993])


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA e

ANNEXE 3. LISTING DU PROGRAMME

Classification selon la norme NFP 11-300

def NFP_11_300():

if D.get() <= 50 and D35.get() <0.08:

entry_1.set('Sols Fins')

code1.set('A')

if VB.get() <= 2.5 or Ip.get()<=12:

etxt2.insert(END,'A1 :Limons peu plastiques ou silts alluvionnaires ou sable fins peu

pollués ou arènes peu plastiques')

elif 2.5< VB.get()<6 or 12 <Ip.get()<=25:

etxt2.insert(END,'A2 :Sables fins argileux ou limons ou argiles et marnes peu

plastiques ou arènes')

elif 6 <VB.get()<=8 or 25< Ip.get()<=40:

etxt2.insert(END,'A3 :Argiles et argiles marneuses ou limons très plastiques')

else:

etxt2.insert(END,'A4 :Argiles et argiles marneuses très plastiques')

elif D.get() <= 50 and D35.get() >=0.08:

entry_1.set('Sols sableux ou graveleux avec fines')

code1.set('B')

if D12.get()>=0.08 and D70.get() < 2 and 0.1<=VB.get()<=0.2:

etxt2.insert(END,'B1 :Sables silteux')

elif D12.get()>=0.08 and D70.get() < 2 and VB.get()>0.2:

etxt2.insert(END,'B2 :Sables argileux (peu argileux)')

elif D12.get()>=0.08 and D70.get() >= 2 and 0.1<=VB.get()<=0.2:

etxt2.insert(END,'B3 :graves silteuses')

elif D12.get()>=0.08 and D70.get() >= 2 and VB.get()>0.2:

etxt2.insert(END,'B4 :graves argileuses (peu argileuses)')

elif D12.get()<0.08<= D35.get() and VB.get()<=1.5 or Ip.get()<=12:

etxt2.insert(END,'B5 :Sables et graves très silteux')

elif D12.get()<0.08<= D35.get() and VB.get()>1.5 or Ip.get()>12:

etxt2.insert(END,'B6 :Sables et graves argileux à très argileux')

else:

etxt2.insert(END,'')

elif D.get() > 50:

entry_1.set('Sols comportant des fines et des gros éléments')

code1.set('C')

if D12.get()<0.08 or (D12>0.08 and VB.get()>0.1):

etxt2.insert(END,'C :Argiles a silex ou argiles a meulière ou éboulis ou moraine ou

alluvions grossières')

else:

etxt2.insert(END,'')

else:


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA f

if D.get()<=50 and D70.get()<2 and VB.get()<=0.1 and D12.get>=0.08:

etxt2.insert(END,'D1 :Sables alluvionnaires propre ou sables de dune')

elif D.get()<=50 and D70.get()>=2 and VB.get()<=0.1 and D12.get>=0.08:

etxt2.insert(END,'D2 :Graves alluvionnaires propre ou sables ')

elif D.get()>50 and VB.get()<=0.1 and D12.get>=0.08:

etxt2.insert(END,'D3 :Graves alluvionnaires grossières propre ou dépots glaciaires')

Calcul et Classification selon le module d’Young et selon RQD (Laboratoire de Constructions

Hydrauliques ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE )

def choix_b(event):

Qs.set((RQD.get()/Jn.get())*(Jr.get()/Ja.get())*(Jw.get()/SRF.get()))

Y1.set(RQD.get()/Jn.get())

C1.set(Jr.get()/Ja.get())

C2.set(Jw.get()/SRF.get())

if Er.get()>0 and RQD.get()==0:

if Er.get()> 8000 :

L2.insert(END,'Rocher de bonne qualité, d\'ou assise stable pour tout type de barrage.')

elif 4000<Er.get()<=8000:

L2.insert(END,'Rocher de moyenne qualité, d\'ou assise stable pour certains types de

barrage. ')

else:

L2.insert(END,'Rocher de mauvaise qualité, d\'ou assise peut être instable il est

conseillé de choisir le type de barrage meuble.')

elif Er.get()==0 and RQD.get()>0:

if 100>=RQD.get()>= 90 :

L2.insert(END,'Rocher d\'excelente qualité,d\'ou assise stable pour tout type de

barrage.')

elif 90>RQD.get()>= 75:

L2.insert(END,'Rocher de bonne qualité,d\'ou assise stable pour tout type de barrage.')


L2.insert(END,'Rocher de moyenne qualité, d\'ou assise stable pour certains type de

barrage. Des corrections sont necéssaires ')


L2.insert(END,'Rocher de qualité mediocre, d\'ou assise peut être instable il est



L2.insert(END,'Rocher de qualité très mediocre, d\'ou assise peut être instable il est


else:

L2.insert(END,'')

Analyse granulométrique

Cu.set((D60.get()/D10.get()))

Cc.set((D30.get()*D30.get())/(D10.get()*D60.get()))


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA g

if Cu.get()>4 and 1<Cc.get()<3:

inf.insert(END,'Sol à granulométrie propre bien gradué')

elif Cu.get() <2:

inf.insert(END,'Sol à granulométrie uniforme')

else:

inf.insert(END,'Sol à granulométrie propre mal gradué')

Analyse sur les limites d’Atterberg et sur la propreté du sol

Ip.set((wl.get() - wp.get()))

Ic.set((wl.get() - w.get())/Ip.get())

Il.set((w.get() - wp.get())/Ip.get())

# Ip

if Ip.get()>=17:

L.insert(END,'Sol très argileux\n')

elif Ip.get()>7 and Ip.get()<17:

L.insert(END,'Argile sableuse\n')

elif Ip.get()>1 and Ip.get()<7:

L.insert(END,'Sable argileux\n')

else:

L.insert(END,'Sol pulvérilent\n')

# Ic

if Ic.get()<=0:

L.insert(END,'Consistance : Liquide\n')

elif Ic.get()>0 and Ic.get()<1:

L.insert(END,'Consistance : Plastique\n')

elif Ic.get()==1:

L.insert(END,'Consistance : Solide plastique\n')

elif Ic.get()>1:

L.insert(END,'Consistance : Solide ou Semi-solide\n')

else:

L.insert(END,'Erreur')

# Il

if Il.get()<0:

L.insert(END,'Sol très dure\n')

elif Il.get()>0 and Ic.get()<1:

L.insert(END,'Sol dure a très plastique\n')

elif Ic.get()>=1:

L.insert(END,'Fluide\n')

else:

L.insert(END,'Erreur')

#VBS

if 0<VB.get()<=0.1:

L.insert(END,'Sol insensible à l\'eau\n')

elif 0.1<VB.get()<=0.2:

L.insert(END,'Sol Sablo-limoneux\n')


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA h

elif 0.2<VB.get()<=1.5:

L.insert(END,'Sol Sablo-argileux\n')

elif 1.5<VB.get()<=2.5:

L.insert(END,'Sol limoneux peu plastique\n')

elif 2.5<VB.get()<=6:

L.insert(END,'Sol limoneux moyennement plastique\n')

elif 6<VB.get()<=8:

L.insert(END,'Sol argileux\n')

elif VB.get()>8:

L.insert(END,'Sol très argileux\n')

else:

L.insert(END,'')

Classification de du rocher d’encrage selon le module d’Young et RQD

if Er.get()>=8000 or RQD.get()>=75:

entreeq.insert(END, 'Tous types de barrage envisageable, barrage-voûte s\'impose\

Si les crues sont importantes, un barrage-poids permettra d\'intégrer l\'évacuateur de

crues.\n','norma')

elif 8000>Er.get()>=4000 or 75>RQD.get()>=50:

entreeq.insert(END,'Stabilité douteux chez un barrage-voûte, il est conseillé\

d\'envisager d\'autre type dont barrage-poids.','norma')

else:

entreeq.insert(END,'Stabilité incertains, on préfère de choisir les barrages en

remblais','norma')

elif combom.get()==Lstm[2]:


entreeq.insert(END, 'Le barrage-voûte peut être envisagé si l\'intégration des ouvrages

annexes le permettent.\n\

D\'autres critères topographiques doivent être vérifiés : \n\

•L\'élancement λ ≤ 5 à 6. \n\

•Les courbes de niveau du rocher d\'appui doivent être parallèles à l\'axe de la vallée, voire

légèrement convergentes, \n\

Le barrage-poids et le barrage en enrochement masque amont sont également envisageables. \n\

Le barrage en enrochement noyau central est proscrit, du fait de la pente importante des flancs\

(Tassements différentiels et risque de fissuration du noyau).\n','norma')

else:


remblais','norma')

elif combom.get()==Lstm[1]:


entreeq.insert(END,'Le barrage-voûte peut ¬être envisagé si l\'intégration des

ouvrages annexes le permettent.\n\

D\'autres critères topographiques doivent ¬être vérifiés : \n\

•L\'élancement ≤4 ¬ à 5. \n\


RAMAMONJISOA Hasina A., GEOLOGIE Promotion 2013, ESPA i

• Les courbes de niveau du rocher d\'appui doivent être parallèles à l\'axe de la vallée, voire

légèrement convergentes. \n\

Le barrage-poids et le barrage en enrochement masque amont sont également envisageables,

alors que le barrage en enrochement noyau central est proscrire','norma')

else:


remblais','norma')

else:

entreeq.insert(END,'Le barrage-voûte est éliminé.\n','norma')


entreeq.insert(END,'Tous les autres types de barrages peuvent être

envisagés.\n','norma')

else:

entreeq.insert(END,'Seul le barrage en remblais est envisageable\n','norma')

Calcul de puissance et classification de la forme du bassin versant selon KG

Pb.set((Ro*g*Qe.get()*Hz.get()))

Pe.set((Pb.get()*Nta.get()))

Ibv.set((0.02/sqrt(Abv.get())))

Kg.set((0.28*Pbv.get()/sqrt(Abv.get())))

val=Kg.get()

if val>=1.2 and val<1.3:

combo.set(value='Type peuplier')

elif val>=1.3:

combo.set(value='Type chêne')

else:

combo.set(value='Type circulaire')



TABLE DES MATIERES : REMERCIEMENT : ...................................................................................................................................... i

SOMMAIRE : .............................................................................................................................................. iii

LISTE DES ABREVIATIONS :.................................................................................................................. iv

Liste des figures : .......................................................................................................................................... v

Liste des photographies ................................................................................................................................ vi

Liste des tableaux ........................................................................................................................................ vii

INTRODUCTION ........................................................................................................................................ 1

PARTIE I : GENERALITES ........................................................................................................................ 0

Chapitre 1: PRESENTATION GENERALE DE L’ETUDE ........................................................................ 4

1.1. PRESENTATION DU MINISTERE DE L’ENERGIE (MdE) ............................................ 4

1.1.1. Mission ................................................................................................................................. 4

1.1.2. Rôles ..................................................................................................................................... 4

1.1.3. Problèmes rencontrés ......................................................................................................... 4

1.2. PRESENTATION DU PROJET ........................................................................................... 5

1.2.1. Objectif du Projet................................................................................................................ 5

1.2.2. Justification du choix de la zone d’étude .......................................................................... 5

1.3. PRESENTATION DE L’ETUDE ......................................................................................... 5

1.3.1. Matériels utilisés .................................................................................................................. 5

1.3.1.1. Matériels du terrain ............................................................................................................... 5

1.3.1.2. Matériels de traitement des données ..................................................................................... 6

1.3.1.3. Les bases de données utilisées .............................................................................................. 6

1.3.2. Résultats attendus ............................................................................................................... 6

1.4. CONCLUSION PARTIELLE ............................................................................................... 6

Chapitre 2: GENERALITES SUR HYDROELECTRICITE ....................................................................... 7

2.1. DEFINITION [1] .................................................................................................................. 7

2.2. PRINCIPE DE L’HYDROELECTRICITE [1], [12], [14] ................................................... 7

2.3. TYPES DE CENTRALE HYDROELECTRIQUE .............................................................. 8

2.4. NOTION DE BARRAGE ..................................................................................................... 9

2.4.1. Définitions [25] .................................................................................................................... 9

2.4.2. Technique de construction [1] ............................................................................................ 9

2.4.3. Types de barrage ................................................................................................................. 9



2.4.3.1. Barrage de retenue [25] ....................................................................................................... 10

2.4.3.2. Barrage de dérivation [25] .................................................................................................. 10

2.5. PRESENTATION DE L’HYDROELECTRICITE A MADAGASCAR ........................... 10

2.5.1. Introduction [11], [17], [26] .............................................................................................. 10

2.5.2. Contexte juridique [11], [26] ............................................................................................ 12

2.5.3. Les réseaux de transport d’énergie électriques [11, [17] ............................................... 13

2.6. CONCLUSION PARTIELLE ............................................................................................. 15

Chapitre 3: CONTEXTE GEOLOGIQUE REGIONAL ............................................................................ 16

3.1. MADAGASCAR DANS LE CADRE DU GONDWANA [19], [24] ................................ 16

3.2. CONCEPT RECENT SUR LE SOCLE CRISTALLIN PRECAMBRIEN [19], [24] ........ 17

3.1.1. Le Domaine Antongil/Masora: ........................................................................................ 17

3.1.2. Le Domaine d’Antananarivo ............................................................................................ 18

3.1.3. Le Domaine Androyen-Anosyen ...................................................................................... 19

3.1.4. Le Domaine Ikalamavony ................................................................................................ 19

3.1.5. Le Domaine Bemarivo ...................................................................................................... 20

3.1.6. Le Domaine Vohibory ....................................................................................................... 20

3.3. CONTEXTE SUR LES FORMATIONS VOLCANIQUES A MADAGASCAR [4], [27]21


PARTIE II : ETUDE TECHNIQUE : PROJET D’AMENAGEMENT HYDROELECTRIQUE DU SITE

D’ANTAFOFOBE SUR LA LILY ............................................................................................................. 23

Chapitre 4: CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE ...................................................................... 23

4.1. CONTEXTE GEOGRAPHIQUE ....................................................................................... 23

4.1.1. Localisation ........................................................................................................................ 23

4.1.2. Climat [6] ........................................................................................................................... 24

4.1.3. Approche hydrologique .................................................................................................... 24

4.1.4. Occupation du sol .............................................................................................................. 26

4.2. CONTEXTE SOCIO-ECONOMIQUE [6] ......................................................................... 28

4.3. APPROCHE PEDOLOGIQUE [8], [27] ............................................................................ 28

4.4. APPROCHE GEOLOGIQUE ............................................................................................. 30

4.4.1. Situation de la région d’Itasy dans le socle cristallin Malagasy .................................... 30

4.4.2. La formation volcanique d’Itasy [4] ................................................................................ 32

4.4.2.1. Le type Hawaïen ................................................................................................................. 32

4.4.2.2. Le type strombolien: ........................................................................................................... 33



4.4.2.3. Le type vulcanien: ............................................................................................................... 33

4.4.2.4. Le type ultra-vulcanien: ...................................................................................................... 33

4.4.2.5. Le type peléen: .................................................................................................................... 33


Chapitre 5: ETUDES GEOLOGIQUES DU SITE CONÇU POUR L’AMENAGEMENT ET SON

BASSIN VERSANT ................................................................................................................................... 36

5.1. ETUDE GEOLOGIQUE A L’ECHELLE DU BASSIN VERSANT ................................. 37

5.1.1. Morphologie ....................................................................................................................... 37

5.1.1.1. La zone de la partie Ouest du lac Itasy ............................................................................... 37

5.1.1.2. La zone de la partie Est du lac ............................................................................................ 37

5.1.2. Pente et réseau de drainage .............................................................................................. 39

5.1.2.1. Modèle de drainage ............................................................................................................. 39

5.1.2.2. Pente .................................................................................................................................... 40

5.1.3. Approche Lithologique ..................................................................................................... 42

5.1.4. Etude structurale............................................................................................................... 44

5.1.5. Approche sur l’hydrogéologie [18] .................................................................................. 46

5.2. ETUDES GEOLOGIQUE A L’ECHELLE DU SITE ........................................................ 47

5.2.1. Morphologie du site .......................................................................................................... 47

5.2.2. Lithologie du site ............................................................................................................... 48

5.2.3. Structure et stabilité des appuis ....................................................................................... 50

5.3. INTERPRETATIONS ........................................................................................................ 52


Chapitre 6: ETUDES ET VALORISATION DU SITE ANTAFOFOBE .................................................. 55

6.1. CHOIX DU SITE ................................................................................................................ 55

6.2. ETUDE HYDROLOGIQUE DU BV DE LA LILY AU SITE ANTAFOFOBE ............... 56

6.2.1. Caractéristiques du bassin versant .................................................................................. 56

6.2.1.1. Définitions [13] ................................................................................................................... 56

6.2.1.2. Caractéristiques de la disposition dans le plan [13] ............................................................ 56

6.2.2. Couverture végétale du bassin versant ........................................................................... 61

6.3. ESTIMATION DES DEBITS ............................................................................................. 62

6.3.1. Définitions .......................................................................................................................... 62

6.3.1.1. Le débit moyen annuel ou module ...................................................................................... 62

6.3.1.2. Le débit d’équipement ........................................................................................................ 62



6.3.1.3. Le débit d’étiage.................................................................................................................. 62

6.3.1.4. Le débit de crue ................................................................................................................... 62

6.3.1.5. Le débit des plus hautes eaux cyclonique ........................................................................... 62

6.3.2. Mesure des débits [12], [13] .............................................................................................. 63

6.3.2.1. La méthode du déversoir ..................................................................................................... 63

6.3.2.2. La méthode du contenant .................................................................................................... 63

6.3.2.3. La méthode d’objet flottant ................................................................................................. 64

6.3.3. Etudes des débits classés [1], [10] .................................................................................... 66

6.4. EVALUATION DU POTENTIEL HYDROELECTRIQUE .............................................. 67

6.4.1. Mesure de la hauteur de la chute ..................................................................................... 67

6.4.2. Calcul du potentiel exploitable [1], [20] .......................................................................... 68

6.5. RESULTATS ...................................................................................................................... 70

6.5.1. Caractéristiques hydrographiques du BV Lily au site Antafofobe .............................. 70

6.5.2. Evaluation de la potentialité du site Antafofobe ............................................................ 70

6.6. INTERPRETATIONS ........................................................................................................ 73


PARTIE III : CONCEPTION DE L’OUTIL Info-GHEner ET ETUDE D’IMPACT SUR

L’ENVIRONNEMENT .............................................................................................................................. 76

Chapitre 7: CONCEPTION DE L’OUTIL Info-GHEner ........................................................................... 76

7.1. DESCRIPTION DU LANGAGE.................................................................................................... 76

7.1.1. Définition ........................................................................................................................... 76

7.1.2. Avantages ........................................................................................................................... 76

7.1.3. Problèmes rencontrés lors du choix et utilisation du langage ....................................... 77

7.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ........................................................................................... 77

7.3. PRESENTATION DE L’OUTIL .................................................................................................... 78

7.3.1. Généralités ................................................................................................................................. 78

7.3.2. Etudes antérieurs ...................................................................................................................... 78

7.3.3. Avantages ................................................................................................................................... 78

7.3.4. Fonctionnement de l’application ............................................................................................. 79

7.3.4.1. Création d’un nouveau projet .................................................................................................. 79

7.3.4.2. Processus du commande « Etude géotechnique » ................................................................... 81

7.3.5. Application sur le cas du site Antafofobe ................................................................................ 88

7.4. CONCLUSION PARTIELLE......................................................................................................... 89



Chapitre 8: ETUDE D’IMPACT PREVISIONNEL SUR L’ENVIRONNEMENT ................................... 90

8.1. DEFINITIONS ................................................................................................................................ 90

8.1.1. Environnement [15], [16] .......................................................................................................... 90

8.1.2. Etude d’impact [15], [16] .......................................................................................................... 90

8.2. BUT DE L’EIE ............................................................................................................................... 91

8.3. DESCRIPTION DU MILIEU RECEPTEUR ................................................................................. 91

8.4. IMPACT PREVISIONNEL SUR L’ENVIRONNEMENT, ........................................................... 91

8.5. LES MESURES D’ATTENUATION ............................................................................................ 95

8.6. CONLUSION PARTIELLE ........................................................................................................... 96

CONCLUSION GENERALE ..................................................................................................................... 97

Bibliographie : ............................................................................................................................................ 99

ANNEXES ................................................................................................................................................ 102

Nom : RAMAMONJISOA

Prénoms : Hasina Andriamitanjo

Adresse : Lot II M 123 AA Andravoahangy Est

E-mail : [email protected]

Tél : (261) 33 20 326 55

Titre : Détermination et modélisation du potentiel hydroélectrique du site

d’Antafofobe sur la rivière Lily

Nombre de pages : 99

Nombre de figures : 41

Nombre de tableaux : 18

Nombre de photos : 6

Nombre d’annexes : 3

RESUME : Le Gouvernement de Madagascar a établi des reformes sur la mise en place des nouvelles structures se

focalisant sur l’hydroélectricité pour satisfaire la fluctuation de la demande en énergie électrique. Le choix du site

détermine sa potentialité et la sécurité des ouvrages à implanter. Les objectifs étaient de mieux comprendre

l’importance des études géologiques du site dans un projet d’aménagement hydroélectrique et de déterminer sa

potentialité en énergie hydraulique. Les informations recueillies concernant l’importance des études géologiques,

structurales et morphologiques du site surtout au niveau de l’ancrage du barrage sont indispensables pour estimer la

nature de l’aménagement. La connaissance de la nécessité de ces paramètres nous permet de concevoir l’outil Info-

GHEner pour faciliter le traitement des données géologiques, géotechniques et hydrographiques afin d’évaluer la

potentialité du site étudié. Le site d’Antafofobe, situé sur la rivière Lily dans la région Itasy, est choisi pour

implanter une centrale hydroélectrique alimentant les localités environnantes et en adjoignant le réseau interconnecté

d’Antananarivo. Les mesures faites donnent la puissance minimale exploitable de 824.04 kW relative à un

productible annuelle de 7.22 GWh. La mise en place d’un barrage sur le site améliore ce productible. L’opposition

de la foliation, de direction N 127 et de pendage 55 NNE, de la formation d’assise et ancrage droite avec le sens de

l’écoulement de la rivière ainsi que la morphologie du site donnent un aperçu sur la faisabilité technique pour la

construction de barrage. L’étude du site d’Antafofobe mérite d’être continuée et approfondie (étude géotechnique,

géophysique, forage, etc.) surtout sur le comportement géomécaniques des deux ancrages.

Mots clés : Pendage de foliation, Barrage hydroélectrique, Potentialité, Info-GHEner, Antafofobe, Lily, Itasy.

ABSTRACT: The Government of Madagascar has established reforms with the purpose of setting up new structures

focusing on hydropower to lessen the impact of fluctuations in the demand for electrical energy. The choice of the

site determines its potential and safety of structures to implement. The objectives were to understand more the

importance of geological site studies in a hydroelectric project and determine its potential in hydropower. The

obtained information regarding the importance of the sites geological, structural and morphological studies,

especially at the anchorage of the dam are essential. Knowing the necessity of these parameters allows us to have the

idea of designing the Info-GHEner tool to facilitate the processing of geological, geotechnical and hydrographic data

in order to assess the potential of the study site. The site of Antafofobe, located on Lily River in Itasy region is

chosen to implement a hydroelectric plant supplying the surrounding communities and adding the interconnected

system of Antananarivo. The measurements give the minimum power exploitable of 824.04 kW relates to an annual

energy production of 7.22 GWh. The establishment of a dam on the site increases the energy yield. The divergence

of the foliation, of N 127 direction /55 NNE of the seat and the right anchor formation with the river flow’s direction

and the site’s morphology give a preview on the technical feasibility of the site for dam constructing. The study of

the Antafofobe site deserves to be continued and deepened (geotechnical study, geophysics, drilling, etc.) especially

the geomechanical comportment of the anchors.

Keywords: Foliation’s dip, hydroelectric dam, Potential, Info-GHEner, Antafofobe, Lily, Itasy

Directeur de Mémoire: Prof. ANDRIANAIVO Lala

mailto:[email protected]

mémoire de fin d’étude - biblio.univ-antananarivo.mg

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