ETUDE TOPOGRAPHIQUE A L’AIDE DU SIG

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Les risques d’inondation

Causes naturelles :
D’une part, les causes naturelles sont liées aux aléas climatiques et phénomène météorologique comme les forts niveaux de précipitation constatée durant la saison 2014-2015 au niveau d’une station pluviométrique de la capitale est une des causes non négligeables. [C]
Causes anthropiques directes :
Les facteurs anthropiques constituent des facteurs aggravants et ont un rôle fondamental dans la formation et l’augmentation des débits des cours d’eau.
• L’urbanisation et l’implantation d’activités dans les zones inondables
Elles constituent la première cause d’aggravation du phénomène. En parallèle, l’augmentation du niveau de vie et le développement des réseaux d’infrastructures ont accru dans des proportions notables la valeur globale des biens et la fragilité des activités exposées (vulnérabilité).
• La diminution des champs d’expansion des crues Consécutive à l’urbanisation et parfois aggravée par l’édification de digues ou de remblais, elle a pour conséquence une réduction de l’effet naturel d’écrêtement des crues, bénéfique aux secteurs habités en aval des cours d’eau.
• L’utilisation ou l’occupation des sols sur les pentes des bassins versants
Toute modification de l’occupation du sol (déboisement, suppression des haies, pratiques agricoles, imperméabilisation) empêchant le laminage des crues et la pénétration des eaux, favorise une augmentation du ruissellement, un écoulement plus rapide et une concentration des eaux.

• La défaillance des dispositifs de protection
Le rôle des dispositifs de protection (digues, déversoirs) peut être limité. Leur mauvaise utilisation et leur manque d’entretien peuvent parfois exposer davantage la plaine alluviale que si elle n’était pas protégée.

L’érosion

Définition

Le mot érosion dérive du verbe ‘éroder » qui signifie ronger, comme une maladie ronge un corps. L’érosion peut dénaturer la terre en décapant l’horizon humifère (le plus fertile et le plus vivant) et arrachant sélectivement les éléments nutritifs, les particules fines et les matières organiques capables à la fois de stocker l’eau utile et les nutriments, et de nourrir les éléments vivants dans le sol (micro-organismes, méso faune, racines, etc…).
En géomorphologie, l’érosion est le processus de dégradation de transformation du relief, et donc des roches, qui est causé par tout agent externe. Un relief dont le modelé s’explique principalement par l’érosion est dit « relief d’érosion ».
L’érosion est une dégradation naturelle du relief.
C’est un phénomène physique qui façonne le relief la plupart du temps grâce à l’action du vent, de l’eau, de changement de température [3]

Les différents types d’érosion

Erosion hydrique des champs : L’eau tombe sur les terres d’un bassin versant peut décrocher des particules de sol et les entrainer par ruissellement vers les fossés et cours d’eau
Erosion hydrique des berges : L’énergie transportée par l’eau peut être suffisante pour déstabiliser ou même arracher un morceau de berge, surtout si celle-ci est fragilisée, par exemple en absence de végétation adéquate
Erosion éolienne : Le vent peut arracher des particules de sol, en particulier sur les sols nus. [D]
II est important de bien distinguer les formes que peut prendre l’érosion parce qu’à chacune d’elles correspondent des processus et des sources d’énergie différentes dont il faudra tenir compte pour organiser la lutte antiérosive.

Notion sur le SIG

Généralités
Depuis quelques années, la demande de production des données passe de la fourniture de plan D.A.O.à la demande de données S.I.G.Ce nouveau référentiel de données permet d’organiser et de gérer des données cartographiques associées à des bases de données. Ce système permet la mise en place de « requêtes » : on peut sélectionner avec des filtres des éléments à retrouver dans un ensemble de données numériques et/ou spatiales afin que le logiciel les recherche instantanément et les localise sur une cartographie.
Définition
Le SIG (Système d’information Géographique) est un système informatique permettant, à partir de diverses sources, de rassembler et d’organiser, de gérer, d’analyser et de combiner, d’élaborer et de présenter des informations localisées géographiquement, contribuant notamment à la gestion de l’espace. [4]
C’est une informatisation de l’information localisée à la surface de la terre sur une base de données géoréférencées
Le SIG aussi est un ensemble des méthodes et techniques de l’informatique destinées à l’acquisition, au traitement, au stockage, à l’analyse, à l’interprétation, à la restitution et à la diffusion des données géographiques.
Ensemble coordonnée d’opérations généralement informatisées, destinées à transcrire et utiliser un ensemble d’informations (géographiques) sur un même territoire.
Un SIG est un système d’information des organisations qui permet :
• De réaliser des traitements sur les données qu’il contient (calculs de longueur, de surfaces, statistiques, croisement avec d’autres données, nombre d’éléments de tel type dans un rayon donné autour d’un point, etc.)
• De gérer des procédures, de réaliser des études, voire de piloter des systèmes en temps réel…
• De produire de nombreux documents, dans des formats variés
Un SIG est un outil informatisé capable de créer, transformer, afficher, analyser et stocker de l’information géographique. [4]

Généralité sur les bassins tampons

Définitions

Un bassin tampon est un bassin qui a pour rôle de réguler les débits d’orage que les canaux ne peuvent pas absorber immédiatement. Ce qui permet d’éviter l’inondation des quartiers bas. Ils peuvent également servir au prétraitement de l’effluent. [2] On peut appeler un bassin tampon « bassin de rétention ». Selon d’autre ouvrage :
Le premier rôle d’un bassin de rétention est de retenir l’eau provenant d’averses abondantes ou successives et il est conçu pour libérer graduellement l’eau accumulée, vers le cours d’eau ou le réseau d’égout pluvial. Le relâchement graduel des eaux pluviales accumulées permet d’éviter les coups d’eau qui peuvent causer l’érosion des berges dans certains cours d’eau. Ensuite, il permet, selon le type de sol composant le lit du bassin et des matériaux utilisés lors de sa construction, qu’’une partie des eaux pluviales puissent s’infiltrer en profondeur dans le sol pour recharger la nappe phréatique, déposant sur leur passage une partie des polluants et des sédiments qu’’elles contiennent.

ETUDE TECHNIQUE DU PROJET

EXPOSE DES MOTIFS DE LA REALISATION DU PROJET

L’inondation à Antananarivo en février 2015

Chaque cours d’eau, du plus petit torrent aux grandes rivières, collecte l’eau d’un territoire plus ou moins grand, appelé son bassin versant. Lorsque des pluies abondantes et/ou durables surviennent, le débit du cours d’eau augmente et peut entraîner le débordement des eaux.
En d’autres termes, la masse d’eau recueillie au niveau d’un bassin versant s’écoule à travers les cours d’eau pour être acheminée vers l’exutoire. Au fur et à mesure que le cours de l’exutoire n’arrive plus à évacuer la quantité d’écoulement de l’amont, le niveau d’eau augmente et le déversement va s’effectuer vers le lit majeur. A ce stade, l’inondation de la zone environnante se manifeste.
Pour notre zone d’étude environ 1/3 de terrain étaient immergés. Des maisons ont été inondées.

Causes de cette inondation Le cyclone Chedza

Chaque cyclone qui a traversé Madagascar avait chacun son ampleur mais le cyclone Chedza était le plus meurtrier et a causé le plus de dégâts pour la ville d’Antananarivo, et même sur toute l’île, en cette année 2015. La météo cyclonique mondiale sur le site « CycloneXtrème » a même annoncé que : « la tempête tropicale Chedza fut la plus mortelle avec 293 décès qui a frappé indirectement Malawi, Mozambique et directement Madagascar ».
Les informations données par le tableau suivant sont très utiles quand on parle de cyclone, il s’agit d’une classification des types de cyclones :(Voir annexe 10)

ETUDE TOPOGRAPHIQUE A L’AIDE DU SIG

Le logiciel ArcGIS est un outil très important pour l’étude de notre projet. C’est un logiciel entrant dans la famille des Systèmes d’Information Géographique (SIG) développé par « Environnemental Systems Research Institute (ESRI) » depuis 1969. Quelques éléments très importants sur le SIG et le logiciel ArcGIS sont mentionnés dans l’annexe 9 pour plus d’information.

Elaboration des courbes de niveau

Les courbes de niveau sont nécessaires pour voir le relief du terrain naturel, donc pour trouver le meilleur endroit de l’emplacement du projet. Les courbes de niveau, appelées isophyses, sont destinées à donner sur une carte un aperçu du relief réel. Une courbe de niveau est l’intersection du relief réel avec un plan horizontal d’altitude donnée en cote ronde (généralement un nombre entier). Dans notre projet, on va utiliser un Modèle Numérique du Terrain (MNT) de la zone d’étude, fourni par le Foiben-Taosaritanin’i Madagasikara (FTM), pris par voie photogrammétrique.
A part la résolution (pas) du MNT et le mode d’acquisition, la principale caractéristique d’un MNT est qu’à chaque pixel, on a des coordonnées XYZ. On peut distinguer les MNT selon le type de maillage utilisé : Maillage régulier carré ou Représentation matricielle (grille, raster, matrice), Maillage triangulaire régulier, comme les courbes de niveau et les points côtés, Maillage triangulaire quelconque (appelée aussi « Triangulated Irregular Network » ou TIN ou réseaux de triangles irréguliers). On a donc utilisé le type de maillage carré car il est plus facile d’avoir les deux types restants à partir de ce type de maillage.
En mode raster la qualité d’un MNT dépend directement de l’intervalle du maillage et de la source des données à partir desquelles il est généré. Le tracé des courbes de niveau par le logiciel ArcGIS fonctionne comme suit (Voir annexe 9) :
La carte suivante est le fruit du traitement précédent ; une carte représentative des courbes de niveau tous les 5 mètres avec l’emplacement du projet.

Elaboration du Modèle TIN

Développé par Peucker, le modèle TIN prend en compte la variabilité des phénomènes, notamment l’altitude, avec un nombre minimal de points, densifié aux endroits nécessaires. C’est un Modèle Numérique du Terrain sous forme de semis de points repérés en 3D que l’on relie entre eux par une méthode de triangulation. Ces triangles sont calculés selon la méthode de Delaunay garantissant qu’un sommet n’est situé à l’intérieur d’aucun des cercles circonscrits aux différents triangles. En outre, le TIN peut capturer par les micro-variations du relief en exploitant les altitudes dans la géométrie.
Des points d’échantillonnage irrégulièrement répartis peuvent en effet être adaptés à un relief irrégulier : Terrain accidenté c’est-à-dire plus de points et Terrain plat veut dire peu de points.
La représentation d’une surface est donc plus efficace en utilisant un échantillonnage irrégulier dans le modèle TIN, ces points échantillonnés sont reliés par des droites de manière à former des triangles. Dans chaque triangle, la surface est généralement modélisée par un plan. La surface de chaque triangle est définie par les altitudes des trois points délimitant ledit triangle [4]
Ce modèle permet de voir plus facilement la topologie du terrain, donc de voir l’endroit le plus approprié pour placer notre bassin tampon. Avec les altitudes sur chaque nœud, on peut estimer déjà quelle partie de la zone d’étude a le plus besoin d’un déblayage.
Processus d’élaboration
La conversion de l’image raster en TIN se fait principalement par : La sélection des points représentatifs ou nœud, la connexion des points pour construire les triangles et la modélisation de la surface dans chaque triangle. Pour le logiciel ArcGIS, cette conversion se fait à partir de l’outil « Raster to TIN » dans ArcToolbox, comme indique les figures suivantes
D’après cette carte on voit que la zone où on veut placer le projet n’est pas trop accidentée car il y a peu de point, on peut dire que la zone est presque plate, c’est sur la zone d’habitation que les points sont densifiés. Il y a aussi plus de terre à déblayer sur l’emplacement de la rizière et une partie du bassin tampon si on superpose les cartes 2 et 3. On voit presque aussi la partie inondable mais le paragraphe suivant donne plus de détail sur ce point

Détermination de la zone inondable et justification de l’emplacement du bassin tampon

Pour bien choisir l’emplacement du bassin tampon, il faut voir la zone inondable de la zone d’étude. On peut déterminer les zones inondables par l’outil « Reclassify » dans ArcToolbox. Pour cela, il faut suivre les démarches suivantes :
Aller dans ArcToolbox / 3D Analyst Tools / Raster Reclass / Reclassify, Ensuite la boîte de dialogue suivante s’affiche, sur laquelle on spécifie
Input raster : le nom de l’image raster,
Reclass field : choisir « Value »,
Reclassification : Choisir la valeur de l’altitude qu’on veut classifier. On a classé les valeurs de l’altitude en deux (2) : la valeur 1 représente les altitudes inférieures à 1250 m et la valeur 2 celles qui sont supérieures, car d’après l’Autorité pour la Protection de la plaine d’Antananarivo ou APIPA ; chaque année, toute zone inférieure à l’altitude 1250 m est souvent touchée par l’inondation.

SOLUTIONS D’AMENAGEMENT PROPOSEE ET IMPACT DU PROJET

ETUDE DU BASSIN TAMPON

Dimensionnement du bassin tampon

Méthode de calcul du volume utile d’un bassin tampon
La méthode utilisée est « la méthode de pluie »
• Calculs de P(t,5) : Pluies de durée t pour une période de retour fixée 5ans
Dans le cas où l’on ne disposerait que des pluies maximales journalières, on doit recourir à des formules empiriques pour déterminer la loi « Intensité, fréquence, durée ». La formule utilisée sera celle de MONTANA, avec les résultats de différentes recherches effectuées à Madagascar sur ce domaine, plus particulièrement celles de L’ORSTOM et de BCEOM P(t,F) = P(24,F).(24)
Dans lesquelles :
P(t,F)=Hauteur de pluie tombée pendant la durée t pour une fréquence F,en mm/h
P(24,F)=Hauteur de pluie maximale de 24 heures tombée en un point quelconque du bassin versant pour la même fréquence F,en mm déjà calculer au précèdent qui est de 76.02 mm et une débit de 7,85 / b= Paramètre régionale pour Tananarive qui est égale 0.14
• Calcul de débit de sortie qs (fixé) exprimé en mm /h de hauteur d’eau pour pouvoir évacuer la pluie de 48h qs = P (48,5) avec
t = 48h, P (48,5)=Pluie de durée 48 h en période de retour 5 ans Soit 1,75mm/h
• Calcul des volumes d’eau évacuée pendant le temps t exprimé en mm de hauteur d’eau noté H H = h * t avec t varie de 0 à 48h
• Traçage de la courbe enveloppe P(t,5) = f(t) et la courbe d’évacuation d’eau H = f(t)

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES ET LOCALISATION DU SITE D’ETUDE
CHAPITRE .1 . LES CATASTROPHES NATURELLES
I.1. Quelques notions de base sur les catastrophes naturelles et leur liaison dans le projet 2
I.2. Historique
I.3. Inondation
1.4. Les différents types d’inondation
1.5. Les risques d’inondation
1. 6. L’érosion
1.7. Notion sur le SIG
CHAPITRE .2. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
2.1. Les fokontany concernés par le projet
2.2. Localisation géographique
PARTIE II : ETUDE TECHNIQUE DU PROJET
CHAPITRE. 3. EXPOSE DES MOTIFS DE LA REALISATION DU PROJET
3.1. L’inondation à Antananarivo en février 2015
3. 2. Causes de cette inondation
3.3. Analyse de situation actuelle
CHAPITRE. 4. ETUDE TOPOGRAPHIQUE A L’AIDE DU SIG
4.1. Elaboration des courbes de niveau
4.2. Elaboration du Modèle TIN
4.3 Détermination de la zone inondable et justification de l’emplacement du bassin tampon
CHAPITRE.5. ORTHORECTIFICATION RIRINIARIVO Etiènne
5 .1. Principe :
5.2. Les différentes étapes de l’ortho rectification :
CHAPITRE.6. ETUDE HYDROLOGIQUE
6.1. Quelques définitions :
6.2. Etude du bassin versant
6.3. Estimation des débits
6.4. Les eaux usées
6.5. Estimation du débit des eaux usées
6.6. Débit des eaux domestiques
6.7. Débit des eaux industrielles
CHAPITRE.7.LE SYSTEME DE DRAINAGE
7.1. Les types de réseau d’assainissement
7.2. Les types de canalisation
7.2. Les digues
PARTIE III :SOLUTIONS D’AMENAGEMENT PROPOSEE ET IMPACT DU PROJET 
CHAPITRE.8. ETUDE DU BASSIN TAMPON
8.1. Dimensionnement du bassin tampon
.8.2. Étude d’alimentation du bassin tampon
8.3. Dimensionnement des canaux
CHAPITRE .9. CURAGE DE LA RIVIERE
9.1. Aménagement proposé
9.2. Mise en œuvre des travaux
CHAPIITRE.10. IMPACTS DU PROJET D’AMENAGEMENT
10.1. Généralité sur l’impact environnemental
10.2. Impacts appréhendés et mesure environnementales
10.3. Méthode proposée pour la mise en œuvre, la surveillance et le suivi des mesures environnementales
10.4. Le plan de gestion environnementale du projet
CHAPITRE.11. COUT DU PROJET
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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