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Impacts particuliers de la grande hydraulique
• Modification de la qualité de l’eau : la présence de retenues modifie aussi la qualité de l’eau et son régime thermique. On constate ces modifications dans la retenue et dans la rivière à l’aval :
dans la retenue, une augmentation de la minéralisation de l’eau, des risques d’eutrophisation, une stratification thermique et des risques de fermentation anaérobie ;
à l’aval des grands barrages, la température de l’eau est plus froide en été et plus chaude en hiver que naturellement ;
au cours des opérations de vidanges qui sont de plus en plus rares, des possibilités de dégradation de la qualité.
• Modification de flux (impact sur les débits des cours d’eau) : Il est toujours délicat d’établir un lien entre une infrastructure hydroélectrique mise en place et les perturbations des écoulements. Cette relation est en effet masquée par d’autres paramètres forçant (variabilité climatique, changement climatique, gestion de l’installation…) qui empêche la généralisation.
Magilligan et Nislow (2005) ont cependant dégagé 3 règles concernant les ouvrages
avec retenue en fonction du paramètre hydrologique considéré si on ne parle que de la modification des débits mensuels semble être plus dépendant des types de barrages que les autres paramètres et des ouvrages ayant seulement une fonction de production hydroélectrique affectent visiblement les débits mensuels.
Mesures correctives et compensatoires
Ces ouvrages seront forts différents selon que l’aménagement appartient à la catégorie des hautes chutes, des moyennes chutes ou des basses chutes. L’importance du barrage dépendra donc du type de centrale :
• Centrale au fil de l’eau : seuil de faible hauteur permettant l’entonnement dans la prise d’eau.
• Centrale de retenue: grand barrage réservoir avec retenue saisonnière ou interannuelle.
Les grands barrages sont de différents types selon les conditions géologiques du site et les matériaux de construction disponibles à proximité. Ils peuvent être en terre, en enrochement ou en béton (béton conventionnel ou béton compacté au rouleau).
Changements globaux : variabilité climatique
Pour ne pas attribuer certaines modifications de la variabilité hydrologique d’origine climatique des cours d’eau à une influence anthropique (implantation d’ouvrages), il est important de réaliser une analyse de la variabilité climatique.
Définitions des mots clés
• La variabilité climatique se définit comme étant la variation de l’état moyen du climat à des échelles temporelles et spatiales.
C’est aussi des variations de l’état moyen et d’autres variables statistiques (écarts types, phénomènes extrêmes, etc.) du climat à toutes les échelles temporelles et spatiales au-delà de la variabilité propre à des phénomènes climatiques particuliers. [2]
La variabilité peut être due à des processus internes naturels au sein du système climatique (variabilité interne) ou à des variations des forçages externes anthropiques ou naturels (variabilité externe). [3]
• Le climat est l’ensemble des phénomènes météorologiques qui se produisent au-dessus d’un lieu dans leur succession habituelle. Il se distingue également selon les régions (équatoriale, tropicale, tempérée, etc.).
• Le mot changement renvoie au processus de modification par évolution. Ainsi, l’expression « changement climatique » peut être comprise comme la modification du climat pendant une longue période d’évolution.
La CCNUCC, définit « le changement climatique » comme étant des changements de climat qui sont attribués directement ou indirectement à une activité humaine altérant la composition de l’atmosphère mondiale et qui viennent s’ajouter à la variabilité naturelle du climat.
Le changement climatique est la variation statistiquement significative de l’état moyen du climat ou de sa variabilité, persistant pendant une période prolongée (GIEC). [4]
• Le Bassin Versant est l’unité de base pour la détermination du bilan hydrologique, Il est défini comme la surface parcourue par un cours d’eau et ses affluents. Un cours d’eau prend généralement naissance dans une zone à reliefs et draine la surface topographique.
Différence entre changements et variabilités climatiques
Le changement climatique et la variabilité climatique sont plus ou moins équivalents mais n’ont pas la même définition.
La variabilité climatique à Madagascar
Si l’on considère des précipitations d’un endroit donné durant la saison pluvieuse, le régime pluviométrique normal peut être perturbé. Une année de sècheresse peut être suivi d’une année très arrosée et inversement. Ce sont les manifestations de la variabilité climatique, composante fluctuante du climat. [5]
La Variabilité climatique se définit comme étant la variabilité d’un phénomène qui désigne le changement de celui-ci. Cette variabilité est souvent prévisible ou connue à l’avance. Autrement dit, c’est la variation naturelle intra et interannuelle du climat. Elle est une caractéristique inhérente du climat qui se manifeste par les différences entre les statistiques de long terme des éléments climatiques (pluie, température, humidité, durée des saisons) calculées pour des périodes différentes. La variabilité du climat est souvent perçue à travers l’irrégularité des paramètres climatiques dans leur évolution.
La variation de l’état du climat, que l’on peut déceler (par exemple au moyen de tests statistiques) par des modifications de la moyenne et/ou de la variabilité de ses propriétés et qui persiste pendant une longue période, généralement pendant des décennies ou plus.
Généralement, la population (et surtout les agriculteurs) est habituée à ce genre de situation et dispose de stratégies d’adaptation. Les phénomènes météorologiques extrêmes peuvent cependant avoir des conséquences catastrophiques sur l’économie et l’environnement.
Vu la vulnérabilité de Madagascar face à la variabilité climatique, elle se manifeste par la succession ou l’alternance des retards de la saison de pluie, des saisons cycloniques, de sècheresses, d’importantes activités orageuses, d’inondations.
Le changement climatique [5]
Le changement climatique désigne l’ensemble des variations des caractéristiques climatiques en un endroit donné, au cours du temps : réchauffement ou refroidissement. Ce phénomène peut entraîner des dommages importants : élévation du niveau des mers, accentuation des événements climatiques extrêmes (sécheresses, inondations, cyclones, …), déstabilisation des forêts, menaces sur les ressources d’eau douce, difficultés agricoles, désertification, réduction de la biodiversité, extension des maladies tropicales, etc.
Les changements climatiques sont des changements de climat qui sont attribués directement ou indirectement à une activité humaine altérant la composition de l’atmosphère mondiale et qui viennent s’ajouter à la variabilité naturelle du climat observée au cours de périodes comparables. Actuellement, le changement climatique touche d’innombrables pays mais surtout les pays en voie de développement qui y sont vulnérable comme Madagascar.
L’impact du changement climatique à Madagascar touche tous les secteurs surtout le secteur agricole. A Madagascar, le réchauffement global est cohérent avec la tendance mondiale ; l’augmentation de la température moyenne est d’environ 0,6°C au cours des cinquante dernières années. Les observations montrent également que durant la saison de pluie, les épisodes secs deviennent de plus en plus longs et fréquents et perturbent les activités agricoles. Sur les Hautes-Terres, les parties Nord-Ouest, Ouest et, les précipitations deviennent plus intenses causant des inondations. Sur la côte Est de Madagascar, les précipitations liées au régime d’alizé ont tendance à diminuer surtout de juillet à septembre.
Vers 2050, l’augmentation de la température à Madagascar serait comprise entre 1°C et 2,6°C. Ces augmentations de la température moyenne ne sont pas uniformes pour toutes les régions de Madagascar. Elles seront plus importantes dans la partie Sud de Madagascar.
Les changements futurs des précipitations sont plus difficiles à modéliser à cause de leur très grande variabilité dans le temps et dans l’espace. On peut cependant avancer que vers le milieu de ce XXIe siècle les précipitations augmenteraient (jusqu’à plus de 10%) sur une grande partie de Madagascar durant la saison pluvieuse. Dans les régions où il pleut toute l’année (partie Est de Madagascar), des diminutions (jusqu’à 20%) des précipitations de juillet à septembre sont retenues par une majorité de modèles climatiques.
Selon le GIEC (1995), ce changement climatique s’accompagnerait :
• D’une perturbation du cycle de l’eau,
• D’une augmentation de la fréquence et de l’intensité des catastrophes naturelles d’origine climatique (sécheresses, inondations, tempêtes, cyclones),
• D’une menace de disparition de certains espaces côtiers, en particulier les deltas, les mangroves, les récifs coralliens, les plages d’Aquitaine, etc.
• Favoriserait la recrudescence du paludisme, et l’extension de maladies infectieuses comme la salmonellose ou le choléra,
• Accélérerait la baisse de la biodiversité : disparition d’espèces animales ou végétales.
Les effets de la variabilité et du changement climatique [5]
Toutes les activités des malagasy sont réglées par le climat. Au fil du temps, des stratégies d’adaptation aux variabilités naturelles du climat ont été adoptées. Le calendrier cultural, les variétés de cultures, les types de semences, les pratiques agricoles et même le flux migratoire sont des formes d’adaptation à la variabilité climatique naturelle. Toutefois, ces stratégies d’adaptation s’avèrent déficientes lors des manifestations des phénomènes climatiques extrêmes (cyclones, inondations, sécheresse, grêle…).
Ces phénomènes extrêmes font cependant partie de la variabilité naturelle du climat à Madagascar. Statistiquement, on peut citer (variable selon les régions) :
• en moyenne 3 à 4 cyclones par an touchant le pays (dégâts matériels et pertes en vies humaines),
• durant chaque saison des pluies : fortes précipitations liées à la Zone de Convergence Intertropicale (inondation),
• des débuts tardifs de la saison de pluie (mauvais rendement),
• occurrences d’épisodes secs durant la saison pluvieuse (diminution de la production)
• Manifestation de grande sécheresse (durée de retour de 7 à 10 ans),
• Chute importante de grêle (importants dégâts sur l’agriculture dans certaines régions).
Sans mesures préventives et stratégies d’adaptation, le changement climatique annoncé aura des conséquences plus graves que celles relatives à la variabilité climatique naturelle citée plus haut. Tous les domaines sont concernés par le changement climatique mais l’agriculture, les infrastructures, la santé figurent parmi les secteurs qui seront les plus touchés.
• Les précipitations des trimestres Juin à Août et Septembre à Novembre ont tendance à diminuer sur les Hautes Terres Centrales et sur la Côte Est durant la période 1961-2005 ;
• Les diminutions de la quantité de pluies dans ces régions s’accompagnent d’une tendance à l’allongement des séquences sèches.
Parmi les manifestations et les conséquences directes ou collatérales du changement climatique, on peut citer :
• la perturbation du régime hydrologique (tarissement, inondation),
• la recrudescence des maladies phytosanitaires (chenilles, criquets, champignons,),
• la perturbation du calendrier structural
• le changement des habitudes alimentaires
• le changement de la vocation agricole
GENERALITE SUR L’HYDROLOGIE
Définition
L’hydrologie est la science qui étudie les eaux terrestres, leur origine, leur mouvement et leur répartition sur notre planète, leurs propriétés physiques et chimiques, leurs interactions avec l’environnement physique, biologique et leur influence sur les activités humaines. Au sens plus strict, c’est la science qui étudie le cycle de l’eau dans la nature. [6]
D’une façon très générale, l’hydrologie peut se définir comme l’étude du cycle de l’eau et l’estimation de ses différents flux. L’hydrologie au sens large regroupe :
• la climatologie, pour la partie aérienne du cycle de l’eau (précipitations, retour à l’atmosphère, transferts, etc.) ;
• l’hydrologie de surface au sens strict, pour les écoulements à la surface des continents.
On peut définir l’hydrologie de surface comme suit la science qui traite essentiellement des problèmes qualitatifs et quantitatifs des écoulements à la surface des continents ;
• l’hydrodynamique des milieux non saturés pour les échanges entre les eaux de surface et les eaux souterraines (infiltration, retour à l’atmosphère à partir des nappes, etc.)
Domaines d’applications
Les domaines d’application de l’hydrologie de surface sont également très variés.
Parmi les plus importants et les plus classiques, on notera :
• l’agriculture : irrigation, drainage ;
• l’étude des ressources en eaux : eau potable, eau pour l’industrie ;
• la lutte contre la pollution : étude des débits d’étiage évacuant les effluents, les calories ;
• l’énergie hydraulique ;
• le transport solide (dépôt ou érosion) ;
• la navigation ;
• les loisirs (plans d’eau) ;
• la sécurité des biens et des personnes : protection contre les crues…
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Table des matières
Chapitre 1. BARRAGE HYDROÉLECTRIQUE
1.1. Définitions
1.2. Quelques généralités sur l’énergie hydraulique
1.3. Barrage hydroélectrique de Mandraka
1.4. Synthèse bibliographique des impacts environnementaux des ouvrages hydroélectriques
1.4.1. Etat des lieux concernant l’impact des ouvrages hydroélectriques sur l’environnement
1.4.2. Impacts particuliers de la grande hydraulique
1.4.3. Mesures correctives et compensatoires
1.5. Changements globaux : variabilité climatique
2.1. Définitions des mots clés
2.2. Différence entre changements et variabilités climatiques
2.2.1. La variabilité climatique à Madagascar
2.2.2. Le changement climatique [5]
2.2.3. Les effets de la variabilité et du changement climatique [5]
3.1. Définition
3.2. Domaines d’applications
3.3. Les paramètres hydrologiques
3.4. Cycle de l’eau [6]
4.1. Localisation de la zone
4.1.1. Situation géographique
4.1.2. Situation administrative
4.2. Milieu humain [10]
4.2.1. Population et démographie
4.2.2. Composition ethnique
4.3. Caractéristiques du milieu
4.3.1. Climatologie
4.3.2. Pluviométries
4.3.3. Températures
4.3.4. Relief
4.3.5. Hydrologie
4.3.6. Nature du sol
4.3.7. Couverture du sol
4.3.8. Ressources en eau
1.1. Système d’information géographique SIG
1.1.1. Définition
1.1.2. Les Composantes
1.1.3. Principale fonction d’un SIG
1.2. Présentation du logiciel : ArcGis
1.2.1. Les composantes de l’environnement d’ArcGIS
1.2.2. Activation d’une extension
1.2.3. Présentation ArcHydro
1.3. Méthode de délimitation du bassin versant
1.3.1. Donnée utile
1.3.2. Délimitation
2.1. Quelques définitions
2.2. Caractéristique géomorphologique
2.2.1. Superficie du bassin versant
2.2.2. Périmètre du bassin versant
2.2.3. Forme du bassin versant
2.3. Caractéristiques topographiques
2.3.1. Le relief
2.3.2. Altitude moyenne
3.1. Sources des données pluviométriques et hydrométriques
3.2. Méthodologie du choix du seuil de référence
3.2.1. Indice centré réduit ou Méthode des indices de NICHOLSON
3.3. Méthode statistique
3.3.1. Calcul statistique
1.1. Introduction
1.2. Morphométrie du bassin
1.2.1. Le coefficient de compacité-Indice de forme
1.2.2. Rectangle équivalent
1.3. Relief
1.3.1. Courbe hypsométrique
1.3.2. Indice de pente globale
2.1. Analyse de l’évolution interannuelle des précipitations et des débits
2.1.1. Choix du seuil de référence
2.1.2. Indice centré réduit
2.1.3. Analyse des précipitations annuelles
2.1.4. Analyse des précipitations des années critiques
2.2. Analyse de la variation de la pluviométrie et de ses impacts sur le barrage hydroélectrique de Mandraka : cas du mois de Décembre 2016
2.2.1. Indice du centre réduit
2.2.2. Impact de la variabilité de la pluviométrie sur le barrage hydroélectrique de Mandraka
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